VV-ECMO——让病重的肺充分休息

吕行西京医院呼吸与危重症医学科发布于2024-06-20 浏览 1392 收藏

作者：吕行

单位：西京医院呼吸与危重症医学科

一、VV-ECMO在ARDS患者中应用

在体外膜肺氧合（ECMO）支持过程中，要充分镇痛镇静，甚至会应用一些肌松剂，使患者完全放松，以偿还之前的“氧债”。在考虑ECMO撤机时，首先要做脱机试验，尽量降低呼吸支持参数，恢复自主呼吸。但这种“度”的把握会随着病程的变化以及ECMO上机不同阶段进行调整，并无绝对答案。

VV-ECMO的适应证包括各种原因所致的急性呼吸衰竭（ARDS最多，其次为慢阻肺、哮喘、肺栓塞等）以及不可逆疾病等待肺移植患者。我们本次讨论主要针对VV-ECMO，后文都以ECMO进行替代。ECMO能够显著提高ARDS患者的生存率，降低患者的肺损伤，但我们应更加优化ECMO的全程管理。ECMO适应证通常为低PaO2或高碳酸血症已经不被允许，究竟哪类患者获益更好？2018年N Engl J Med杂志发表的一项研究发现，氧合指数≥66 mmHg或PaCO2≥55 mmHg的患者倾向于ECMO获益更多，即高碳酸血症患者可能比低氧性呼吸衰竭患者获益更多。2020年发表在Intensive Care Med 杂志的一篇荟萃分析也显示，不能耐受的高碳酸血症/呼吸性酸中毒患者ECMO的获益会更好，尽管两组之间没有差异，但从森林图上可以看到有一点趋势。文章对此进行了分析，认为主要因为ECMO提供了足够的二氧化碳清扫能力。对于肺顺应性较差的患者，予以保护性肺通气甚至超保护性肺通气，肺的二氧化碳清扫能力几乎不存在，而在临床工作中经常发现，ECMO上机后，氧浓度并不需要达到100%，血流量也不需要特别高，但其清扫气流量需要很高。这是因为ECMO可以帮助清除二氧化碳，降低呼吸驱动，进一步减少呼吸机相关肺损伤（VILI）的发生。在插管时可能会出现VILI，但在ECMO上机后，此种情况可以得到一定程度的改善。

二、ECMO期间的自主呼吸

一篇综述文章总结了近期临床试验、组织方案和专家意见中接受ECMO支持的ARDS患者的初始机械通气参数，CESAR研究建议的呼吸频率是10次/分，2017年ELSO指南建议在前24 h内，吸频率尽量是5次/分；24～48 h，吸频率可以是5次/分+自主呼吸；48 h后可以进行压力控制通气（PCV）或者持续气道正压通气（CPAP）20 cmH2O+自主呼吸。EOLIA研究建议的呼吸频率为10～30次/分。ECMONet专家共识建议呼吸频率≤10次/分。可见，除了EOLIA研究建议的呼吸频率超过10次/分，其他研究或指南共识均建议将呼吸频率控制在稍低的水平。ECMO更推荐在较低的呼吸频率（低于生理状态）下进行保护甚至超保护机械通气策略。

2020年发表的另一项研究对呼吸频率等的推荐目标是基于EOLIA干预组的机械通气方案，建议呼吸频率低于EOLIA方案的下限是基于以下假设：在体外生命支持（ECLS）期间，较低的呼吸频率更具保护性和可实现性。我们可能忽略了一点，早期ECMO上机时，较低的潮气量具有可操作性，但前提是患者没有自主呼吸。也有研究认为完全自主呼吸在ECMO机械通气模式中占比较低，PC模式在ECMO中使用更多。LIFEGARDS study是一项全球多中心前瞻性研究，旨在评价ECMO时机械通气对死亡率的影响，虽然该研究并没有发现超保护性肺通气能够有效降低死亡率，但是得出驱动压是死亡的主要高危因素之一的结论。另一个结论是，如果出现了自主呼吸，呼吸机的设置与患者预后没有关系，但是否存在自主呼吸与6个月的死亡相关，且存活组与非存活组的自主呼吸频率存在明显差异。因此在控制自主呼吸的情况下，ECMO的效果可能更好。

2019年发表的一项动物实验的结果显示：在ECMO支持的严重ARDS猪模型中，“近呼吸暂停”通气能减轻肺损伤和早期纤维增生。另一项动物实验发现与近窒息通气相比，自主呼吸（高呼吸频率、低潮气量）并不增加肺损伤，ECMO中比较平坦的自主呼吸也可不加重急性肺损伤（ALI）。一项研究专门测试ECMO是否可以进行自主呼吸，纳入了9例肺移植桥接患者、7例慢阻肺患者和30例ARDS患者，结果发现30例ARDS患者中仅有8例可以纳入ECMO自主呼吸试验。这也提示我们，在ARDS患者中，有绝大多数并不适合进行完全自主呼吸下的ECMO。亚组分析提示，可以通过自主呼吸测试的ECMO上机患者氧合相对更好，在ECMO前机械通气时间更短，SOFA评分更低，简而言之就是ARDS程度更轻、病变时间更短，这其实与目前医院收治的大部分ARDS患者情况不相符。而且研究结果进一步提示，即使通过ECMO自主呼吸测试的ARDS患者，其对提高ECMO气流量的反馈也不如肺移植桥接组和慢阻肺组理想。在提高ECMO支持时，无论是呼吸频率还是食道压下降情况都不如另外两组明显，这也就意味着ARDS患者在进行自主呼吸ECMO时，肺损伤的风险更高。

2022年一项生理试验探讨了急性低氧性呼吸衰竭（AHRF）患者肺和膈肌保护性通气的策略。在早期AHRF患者中，一旦被动通气被认为不是强制性的，就开始自主呼吸。系统地滴定吸气压、镇静、呼气末正压（PEEP）和扫气流量（在接受VV-ECMO患者中）以达到肺或膈肌保护性通气策略（简称LDP）目标。研究发现：无论是否有ECMO支持，只要保留了自主呼吸，患者整体的呼吸努力都非常强。而LDP滴定可以明显降低呼吸努力，且ECMO支持组的获益更明显。即使在ECMO支持下，自主呼吸时仍有大部分患者存在较高的呼吸努力。只有全部使用神经肌肉阻滞剂时，才可能达到完全的肺保护状态。因此，只要ARDS患者保留自主呼吸，即使采用了LDP滴定，也无法使大部分患者获益。

有研究对63例ARDS患者进行了膈肌功能测定，其中39例在ECMO第1天存在膈肌功能障碍。结果显示：膈肌功能障碍组总机械通气时间和ECMO后机械通气时间更长，但无统计学差异。第7天膈肌功能障碍与前7天ECMO期间自主呼吸百分比不存在显著关联（P=0.680）。这与我们既往的认知存在一些差异。

ECMO在ARDS患者中的潜在获益包括减少低氧血症和高碳酸血症，最大限度降低肺部应力和应变，减少膈肌损伤。

三、VILI 和 P-SILI

VILI是由机械通气引起的继发性结构性肺损伤，其机制非常复杂，涉及物理-生物等机制。的公认经典机制包括气压伤、容积伤、剪切伤和生物伤。近年来，相继提出新的观点包括相关性肺血管损伤、患者自戕性肺损伤（patient-self inflicted lung injury，P-SILI）及“能量伤”等，完善了人们对VILI发生发展机制的理解。在自主呼吸的ARDS患者中，强烈的吸气努力被认为会诱发或加重肺损伤，这种现象被称为P-SILI，即使在低潮气量通气期间，高吸气跨肺压也会增加肺压力和应变，尤其是异质性ARDS肺不张区域的局部压力。在高呼吸努力下，除跨肺压波动外，胸膜压波动也大幅增加，产生负肺泡压，导致正向跨壁血管压力梯度和肺水肿。将此概念外推到接受或不接受气管插管的VV-ECMO患者，VV-ECMO很可能是通过去除二氧化碳来减少呼吸驱动，进而减轻这种影响。

在一项动物实验中，予干预组（16只）和对照组（15只）绵羊注射水杨酸钠，结果发：潮气量越大，肺损伤越严重。研究认为增加自主呼吸强度导致ALI。无论是影像学证据还是病理学证据，都证明了这一观点。此外，一项兔子模型实验也发现，在轻度ALI时，保留自主呼吸可以减轻病理改变。但在重度ALI机械通气+自主呼吸，加重肺损伤。

分析导致P-SILI的原因：①机械通气患者自主呼吸增加跨肺压；②应力增加导致呼吸摆动；③人机不同步导致跨肺压增加；④跨肺压增加导致负压性肺水肿。因此，无论是单纯的ARDS还是ECMO支持下的ARDS，只要保留了自主呼吸，或者自主呼吸比较强，都可能会出现VILI及P-SILI。P-SILI的存在使得我们在进行气道管理时增加了一定的风险。因此，在ECMO支持期间，尤其是当患者肺顺应性欠佳时，前期应尽量选择对患者而言更加安全的治疗方式。

四、ECMO机械通气未来

研究方向

总结相关文献，未来ECMO机械通气的研究方向可能如下：

（1）呼吸机设置：哪些呼吸机参数最能预测ARDS结局？PEEP应该如何滴定？ECLS期间的肺复张是否有作用？

（2）辅助治疗：神经肌肉阻滞在ECLS期间是否有作用？俯卧位在ECLS期间是否有作用？

（3）ECLS期间的气体交换目标：ECLS期间的最佳氧气、二氧化碳和pH目标是什么？ECLS期间高氧血症的影响是什么？二氧化碳快速变化的后果是什么？

（4）自主呼吸：哪些因素会影响接受ECLS的ARDS患者的呼吸驱动？是否应该在ECLS期间允许自主呼吸？如果允许，时间点如何确定？ECLS期间是否应保持机械通气？如果保持，应该先撤ECLS还是先撤机械通气？ECLS能否促进肺和膈肌保护通气策略？如何确定哪些患者需要ECLS来实施这一策略？

五、小结

到目前为止，关于ARDS患者ECMO期间最佳呼吸机管理的讨论主要集中在控制机械通气的应用上，主要措施为限制驱动压、潮气量和呼吸频率。在ECMO期间，允许自主呼吸有益或有害取决于患者的呼吸模式、人机对抗、ARDS的阶段和持续时间、以及呼吸机相关性肺损伤。即使在ECMO及机械通气支持下，只要存在自主呼吸，就存在P-SILI的风险，因此，认识、识别并尽量减少SILI发生风险非常关键。在ECMO成功的路上，必然需要恢复自主呼吸，因此寻找该时机是未来研究的重要方向。

参考文献

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作者介绍

吕行

西京医院呼吸与危重症医学科副教授，空军军医大学临床医学博士。中国医师协会呼吸医师分会危重症工作委员会青委员，陕西省预防医学会呼吸病防治专业委员会常委，陕西省医师协会呼吸医师分会委员，西北呼吸危重症联盟秘书长，陕西重症肺炎诊治协作网秘书长；空军军医大学十大教学标兵、教学优秀个人、抗疫先进个人；主持军队课题1项、省级课题3项、院级课题多项；作为骨干成员参与国家重点研发计划1项、国自然和军队课题多项；作为第一作者发表SCI论文7篇，参与发表20余篇。

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