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成人ECMO術(shù)中管理:心血管麻醉醫(yī)師協(xié)會專家共識(1):ECMO技術(shù)研究進(jìn)展
翻譯:楊小博,潘尚文,孫圣文 校對:鄒曉靜
體外膜肺氧合(ECMO)用于支持難治性心肺衰竭患者??紤]到ECMO在成人患者中應(yīng)用增加以及許多ECMO患者由麻醉醫(yī)師護(hù)監(jiān)護(hù)治療,心血管麻醉醫(yī)師協(xié)會ECMO工作組制定了一份專家共識聲明,旨在幫助麻醉醫(yī)師管理術(shù)中成人ECMO患者。本系列的第一部分討論了ECMO技術(shù)方面的內(nèi)容,并提供了相關(guān)專家共識聲明。
詞匯表
ACT=活化凝血時間;APTT=活化部分凝血活酶時間;ARDS=急性呼吸窘迫綜合征;AT=抗凝血酶;AUROC=受試者工作特性曲線下面積;BMI=體重指數(shù);CHF=充血性心力衰竭;CI=置信區(qū)間;COPD=慢性阻塞性肺疾?。籆PB=體外循環(huán);CRRT=持續(xù)性腎臟替代治療;ECMO=體外膜肺氧合;ECPR=體外心肺復(fù)蘇;ELSO=體外生命支持組織;ENCOURAGE =預(yù)測VA-ECMO支持下急性心肌梗死引起的心源性休克生存預(yù)測;GCS=格拉斯哥昏迷評分;GFR=腎小球?yàn)V過率;GP=糖蛋白;HIT=肝素誘導(dǎo)的血小板減少癥;ICM=缺血性心肌病;INR=國際標(biāo)準(zhǔn)化比率;IPF=間質(zhì)性肺纖維化;IVC=下腔靜脈;LMWH=低分子肝素;LPM=升/分鐘;LVAD=左心室輔助裝置;NICM=非缺血性心肌?。籔ECLA=無泵體外肺;PRESERVE=預(yù)測重度ARDS行VV-ECMO治療的死亡;RESP=呼吸ECMO生存預(yù)測;RPM=每分鐘轉(zhuǎn)數(shù);RRT=腎臟替代療法;SARS-CoV-2=嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2;SAVE=VAECMO后的存活率;SOFA=膿毒癥相關(guān)器官衰竭評估;SVC=上腔靜脈;V-AV=靜脈-動脈靜脈;V-PA=靜脈-肺動脈;VA=靜脈-動脈;VV=靜脈-靜脈;VWF=血管性血友病因子
背景
體外膜肺氧合為難治性心肺衰竭患者提供臨時循環(huán)和呼吸支持。自1972年首次在成人中使用ECMO以來,技術(shù)不斷得到改進(jìn),并積累了寶貴的管理經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)體外生命支持組織(ELSO)的數(shù)據(jù),自1990.1以來,全球500個ECMO中心的60,000多名成人接受了ECMO治療,目前住院病死率VA-ECMO患者為56%,VV- ECMO患者為40%1,2??紤]到ECMO在成人中的廣泛應(yīng)用,尤其是在嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒2(SARS-CoV-2)大流行期間,心血管麻醉醫(yī)師協(xié)會希望創(chuàng)建一份專家共識,來審查ECMO技術(shù)方面的內(nèi)容,并為管理ECMO患者的麻醉醫(yī)師提供建議。該共識不是為了取代已由ELSO發(fā)布的ICU病房ECMO患者管理的現(xiàn)有指南,而是為圍術(shù)期ECMO患者的管理提供指導(dǎo)。本系列第一部分討論了有關(guān)ECMO的技術(shù)問題,并提供了相關(guān)的專家共識聲明。
方法
心血管麻醉醫(yī)師質(zhì)量安全協(xié)會和ECMO工作領(lǐng)導(dǎo)組由來自美國成人ECMO中心的12名心血管重癥??坡樽磲t(yī)師組成。編寫小組中包括一名體外循環(huán)治療師(ECMO管理者),以增強(qiáng)ECMO技術(shù)方面的專業(yè)知識。在創(chuàng)建專家共識聲明的第一階段,小組成員提出了與ECMO技術(shù)方面有關(guān)的主題。使用MEDLINE檢索每個主題相關(guān)文獻(xiàn)綜述,由小組成員自行納入1980年后發(fā)表的文章。針對每個主題區(qū)域查詢的特定搜索詞各不相同。在完成文獻(xiàn)查閱后,小組成員起草了專家共識聲明,提交給整個工作組審議。所有小組成員均使用改進(jìn)的德爾菲法對每個共識進(jìn)行評估,小組成員使用李克特量表對內(nèi)容進(jìn)行評估。10名或10名以上工作組成員“同意”或“強(qiáng)烈同意”的內(nèi)容被納入最后的專家共識。該方法基于之前胸外科醫(yī)師協(xié)會發(fā)布專家共識聲明所使用的方法學(xué)。
VA和VV ECMO的基本原則、患者選擇和適應(yīng)證
VA ECMO被用于支持因多種病因?qū)е滦牧λソ叩幕颊撸ū?1)4-13。VAECMO將體內(nèi)的靜脈血引出體外,經(jīng)人工心肺旁路氧合后返回患者的動脈系統(tǒng),提供氣體交換和循環(huán)支持。在心源性休克中,VA ECMO可恢復(fù)終末器官灌注并減輕大劑量血管升壓藥和正性肌力藥的不良反應(yīng)。VAECMO對冠狀動脈灌注和心肌耗氧量的影響取決于插管方式和是否進(jìn)行左心室開窗減壓14。因?yàn)闆]有貯血器和心臟排空程度下降,VA ECMO增加心臟后負(fù)荷,但不會像體外循環(huán) (CPB) 那樣降低前負(fù)荷15。因?yàn)?VA ECMO 沒有貯血器,所以使用抗凝要求較低。此外,ECMO沒有術(shù)野血液回收和氣血直接接觸,使得全身炎癥反應(yīng)與 CPB 相比較輕16,17。VA ECMO提高了患者因心肌梗死導(dǎo)致心源性休克的生存率,可用于支持有梗死后并發(fā)癥的患者,例如室間隔缺損或由于乳頭肌破裂導(dǎo)致的重度二尖瓣關(guān)閉不全18,19。越來越多的 VA ECMO用于支持高風(fēng)險手術(shù)的患者,包括室性心動過速消融和復(fù)雜的胸部腫塊切除術(shù)20-22。心肌病患者可在VA ECMO輔助下進(jìn)行左心室輔助裝置 (LVAD) 植入或心臟移植術(shù),以及支持心臟移植后原發(fā)性移植物功能障礙的心功能恢復(fù)23-26。VA ECMO 作為肺移植的過渡手段,在某些中心是首選技術(shù)27-29。
表 1. 成人 ECMO 適應(yīng)癥
VA ECMO
VV ECMO
急性心源休克
急性呼吸衰竭(低氧伴或不伴高碳酸血癥
心肌缺血或心肌梗死
多種原因?qū)е碌腁RDS:肺炎、創(chuàng)傷、胰腺炎、誤吸、吸入性損傷、心臟切開術(shù)后
心肌炎
COPD急性加重
膿毒性心肌病
嚴(yán)重哮喘
膿毒癥所致心源性休克
失代償終末期肺病
心臟切開術(shù)后休克
IPF、肉瘤、囊性纖維化等移植橋梁
結(jié)構(gòu)性心臟病
其他適應(yīng)癥
大面積肺栓塞
支氣管胸膜瘺
心臟移植后原發(fā)移植物功能障礙
肺泡蛋白沉積癥導(dǎo)致低氧血癥
圍產(chǎn)期心肌病
肺大出血
失代償終末期充血性心力衰竭
極困難氣道的處理
用于缺血性心肌病或非缺血性心肌病的移植的橋梁
手術(shù)支持
心肺復(fù)蘇后
復(fù)雜的胸部手術(shù),包括氣道手術(shù)
心臟驟停/體外心肺復(fù)蘇
手術(shù)支持
室性心動過速消融過程中的循環(huán)支持
包括縱隔腫塊切除術(shù)在內(nèi)的復(fù)雜胸外科手術(shù)
肺移植期間的術(shù)中循環(huán)支持
縮寫:ARDS,急性呼吸窘迫綜合征;CHF,充血性心力衰竭;COPD,慢性阻塞性肺?。籈CMO,體外膜氧合;ECPR,體外心肺復(fù)蘇術(shù);ICM,缺血性心肌?。籌PF,間質(zhì)性肺纖維化;NICM,非缺血性心肌?。籚A,靜脈-動脈模式;VV,靜脈-靜脈模式。
多種死亡率預(yù)測模型有助于評估VA ECMO 的適用人群(表2)30。受試者工作特征曲線下面積(AUROC)可用于評估模型預(yù)測特定結(jié)果(例如死亡率)。對于死亡率預(yù)測模型,較高的AUROC反映了該模型可以有效地區(qū)分患者的死亡和生存結(jié)局。AUROC >0.8 的模型被認(rèn)為具有良好的辨別能力,而 AUROC>0.9 的模型被認(rèn)為具有出色的辨別能力。VA-ECMO (ENCOURAGE) 評分預(yù)測心肌梗死引起心源性休克患者死亡率的AUROC為0.84,表明其具有良好的預(yù)測能力31。VA ECMO (SAVE) 評分是一種預(yù)測多種病因?qū)е滦牧λソ呋颊咚劳雎实脑u分,其AUROC 為0.68至0.90(人群分布差異)32。
表 2. ECMO 患者的死亡率預(yù)測模型
Model/score第一作者和出版年份類型患者群體變量AUROC
ENCOURAGEMuller et al (2016)31VA急性心肌梗死年齡大于60女性BMI>25kg/m2肌酐>150μmol/L乳酸<2, 2–8, >8 mmol/L凝血酶原活性< 50%0.84
SAVESchmidt et al (2015)32VA各種原因所致的心源性休克心源性休克診斷類型年齡體重器官衰竭慢性腎功能衰竭插管持續(xù)時間吸氣峰壓≤20 cmH2O心跳驟停HCO3≤15 mmol/L舒張壓≥40 mmHg0.68–0.90
RESPSchmidt et al (2013)33VV各種原因?qū)е碌募毙院粑ソ吣挲g免疫受損狀態(tài)機(jī)械通氣持續(xù)時間呼吸衰竭原因中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙急性非肺部感染使用碳酸氫鹽使用肌松劑或一氧化氮ECMO前心臟驟停動脈二氧化碳分壓吸氣峰壓0.74–0.92
PRESERVESchmidt et al (2013)33VV急性呼吸窘迫綜合征年齡BMI免疫缺陷狀態(tài)俯臥位機(jī)械通氣天數(shù)SOFA評分
平臺壓力呼氣末正壓0.89
預(yù)測網(wǎng)站: SAVE: https://www.mdcalc.com/save-survival-veno-arterial-ecmo-score;RESP: https://www.mdcalc.com/resp-respiratory-ecmo-survival-prediction-score。
縮寫:AUROC,受試者工作特性曲線下面積;BMI,體重指數(shù);ECMO,體外膜肺氧合;ENCOURAGE,預(yù)測VA-ECMO支持的急性心肌梗死所致心源性休克患者結(jié)局;GCS,格拉斯哥昏迷評分;PRESERVE,V-V ECMO支持的重度ARDS死亡率預(yù)測;RESP,呼吸ECMO生存預(yù)測;SAVE,V-A ECMO支持的患者存活率;SOFA,膿毒癥相關(guān)器官衰竭評估;VA,靜脈-動脈;VV:靜脈-靜脈
靜脈-靜脈體外膜氧合
VV ECMO用于支持低氧血癥、高碳酸血癥或合并呼吸衰竭的患者 (表1)。VV ECMO提供氣體交換,但不提供循環(huán)支持,因?yàn)檠簭撵o脈系統(tǒng)抽取,通過氧合器泵送,然后返回患者的靜脈系統(tǒng)。VV ECMO最常見的適應(yīng)癥是急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS)。重度ARDS患者的死亡率接近50%,而VVECMO支持下的ARDS患者的死亡率為35%34,35。一項ECMO用于ARDS的隨機(jī)對照試驗(yàn)結(jié)果于2018年發(fā)表,在這項研究中,VV ECMO未顯著降低患者60天死亡率,RR= 0.76 (95% 置信區(qū)間,0.55-1.04) 36。然而,接受VV ECMO的患者臨床結(jié)局更好,如卒中發(fā)生率減少。此外,對照組中有大部分患者接受了挽救性ECMO,這可能導(dǎo)致其死亡率被低估。綜合考慮該研究及其他多項觀察性研究,VV ECMO可能會降低重度ARDS患者的死亡率36-38。
VV ECMO已成功的應(yīng)用于肺移植或肺移植術(shù)后原發(fā)性移植物功能障礙患者39-43。其他適應(yīng)癥包括吸入性損傷、創(chuàng)傷性肺損傷和支氣管胸膜瘺44-47。在右心衰竭和急性呼吸衰竭的情況下,右心室輔助裝置可以與氧合器聯(lián)合使用,以提供VV ECMO和右心室支持48。為了提供右心室支持,須將血液從ECMO回路返回到肺動脈瓣。這種結(jié)構(gòu)有時被稱為靜脈-肺動脈型ECMO (V-PA ECMO)。有幾種預(yù)測評分來評估VV ECMO患者的死亡率 (表2),但最常用的是RESP評分 (AUROC = 0.74) 和預(yù)測重度ARDS患者死亡率的PRESERVE評分 (AUROC = 0.89),二者辨別能力相似33,49,50。
ECMO環(huán)路組件
ECMO環(huán)路的關(guān)鍵組件是離心泵、氧合器、空-氧混合器、熱交換器、套管和管路。ECMO可以在心臟和大血管建立回路,也可在外周動靜脈建立回路。圖1-3顯示了常規(guī)的V-A和V-V ECMO配置示意圖。圖4和圖5顯示了兩種不同的ECMO環(huán)路和控制范例。不同的控制面板顯示不同的信息,可能包括測量的ECMO環(huán)路血流量、靜脈壓、氧合器前壓力、氧合器后壓力、跨膜壓(Δp)和血液溫度。
ECMO回路可進(jìn)行調(diào)整以便接入血液濃縮器或連續(xù)性腎臟替代療法(CRRT)管路。血液濃縮器被放置到離心泵的遠(yuǎn)端,以使其產(chǎn)生貫穿離心泵的對流力。然后,血液回到離心泵。CRRT引流和回流管路都可以安裝在離心泵和氧合器上(圖6)。在一些中心,輸液和輸血直接進(jìn)入ECMO回路,這通常是在回路的負(fù)壓側(cè)(泵前)進(jìn)行的。在進(jìn)行泵前輸液或輸血時,必須仔細(xì)排空空氣,因?yàn)榇罅靠諝獾倪M(jìn)入可能造成負(fù)壓。大多數(shù)氧合器都有一個動脈過濾器,可以去除大于40微米的顆粒,但大量進(jìn)入的空氣會導(dǎo)致空氣堵塞,減少甚至阻止ECMO回路的血液流動。如果連接到泵后,連接的松動,可能導(dǎo)致出血的發(fā)生。出于這些原因,ECMO環(huán)路的操作只能由對該過程熟悉和富有經(jīng)驗(yàn)的人進(jìn)行。
圖1. 右股靜脈-股動脈外周 VA ECMO 示意圖。經(jīng)Ramsay 等人許可轉(zhuǎn)載。51
ECMO :體外膜氧合;VA:靜脈動脈。Femoral vein :股靜脈,Right atrium :右心,Internal iliac artery :髂內(nèi)動脈,F(xiàn)emoral artery :股動脈。
圖2. 經(jīng)過右側(cè)股總靜脈和右側(cè)頸內(nèi)靜脈置管的VV ECMO
ECMO :體外膜氧合;VV :靜脈。Femoral vein :股靜脈,Internal jugular vein :頸內(nèi)靜脈,Right atrium :右心,Returning oxygenated blood :回輸?shù)难鹾涎?,De-oxygenatedblood :引出的未氧合血液,Pump :離心泵,Oxygenator:氧合器。
圖 3. 在右頸內(nèi)靜脈中使用雙腔置管的VV ECMO。經(jīng) Ramsay 等人許可轉(zhuǎn)載。51
ECMO :體外膜氧合;VV :靜脈。Returningoxygenated blood :回輸?shù)难鹾涎?,De-oxygenated blood :引出的未氧合血液,Pump :離心泵,Oxygenator :氧合器。
圖 4. A,Cardiohelp ECMO 系統(tǒng)(Getinge 集團(tuán))和 (B) Cardiohelp 控制面板。紅色箭頭表示控制臺上顯示的各種環(huán)路組件和不同的變量。
Sweep gas :掃氣流,Returning tubing (arterial):回輸管路(動脈),Oxygenator :氧合器,Drainage tubing (venous)引流管路(靜脈),Blood flow :血流,Venous pressure :靜脈壓力,Pre- oxygenator pressure :氧合器前壓力,Pressure drop across oxygenator:氧合器壓力差,RPM :轉(zhuǎn)速,Arterial pressure :動脈壓,Blood temperature :血液溫度。
圖 5. A,Novalung 心肺治療系統(tǒng) (Xenios AG) 和 (B) Novalung 心肺治療系統(tǒng)控制面板。紅色箭頭表示控制臺上顯示的各種環(huán)路組件和不同的變量。
Oxygenator :氧合器,Blood flow :血流,RPM :轉(zhuǎn)速,Venous pressure :靜脈壓力,Pre- oxygenator pressure :氧合器前壓力,Pressuredrop across oxygenator:氧合器壓力差,Post- oxygenator pressure:氧合器后壓力。
圖 6.連接到 ECMO的 CRRT 管路。CRRT引流管和回輸管連接在泵后和氧合器上,這樣可以利用泵的驅(qū)動力,將空氣栓塞降到最低。
Oxygenator 氧合器,CRRT持續(xù)性腎臟替代治療。
共識
不同的ECMO中心在靜脈輸液和異體血液輸注入ECMO環(huán)路及連接CRRT環(huán)路或者其他設(shè)備時,有不同程度的熟練程度和經(jīng)驗(yàn)。將其他設(shè)備連接到ECMO回路或?qū)⒀破?、液體直接輸注入ECMO回路會帶來巨大的風(fēng)險,應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員操作,并在使用前對所有連接進(jìn)行仔細(xì)檢查。接觸ECMO回路的負(fù)壓側(cè)(泵前)時的一個主要風(fēng)險是空氣進(jìn)入。當(dāng)接觸ECMO回路的正壓側(cè)時(泵后),如果連接不牢固,則存在出血的風(fēng)險。
ECMO離心泵、氧合器和導(dǎo)管
ECMO離心泵
現(xiàn)代的ECMO離心泵使用離心流,在離心流中,葉輪將血液吸入中央入口,并推動血液通過流出孔。這會產(chǎn)生持續(xù)的血液流動,其取決于泵的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)、患者的容量狀態(tài)(前負(fù)荷)以及血液回輸?shù)难茏枇?后負(fù)荷)。離心泵可以實(shí)現(xiàn)的血流量在每分鐘5至10升之間,但由于ECMO管路的阻力,ECMO患者的實(shí)際血流量幾乎永遠(yuǎn)不會達(dá)到每分鐘7至10升。離心泵可減少血液滯留區(qū)和具有更低的產(chǎn)熱率,從而減少溶血。52,53種獲得美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)的離心泵包括RotaFlowRF-32(Getinger Group)、Xenios DP3(Xenios AG)、Cardiohelp 心肺支持系統(tǒng) (HLS)5.0和7.0(Getinger Group)、Quantum(CP37;Spectrum Medical)、Revation(LivaNova PLC)、LifeSPARC(TandemLife)和CentriMag急性循環(huán)支持系統(tǒng)(Abbot)。表3列出了不同離心泵的特點(diǎn)。
表3 常用的ECMO泵
詳細(xì)資料
Rotaflow RF-32
CentriMag 急性循環(huán)支持系統(tǒng)
Cardiohelp HLS系統(tǒng)
Xenios DP3
LifeSPARC
制造商
潔定集團(tuán)
Abbot 心血管公司
潔定集團(tuán)
Xenios AG
TandemLife公司
泵類型
離心泵
離心泵
離心泵
旋轉(zhuǎn)斜流泵
離心泵
支持類型
VA,VV
VA,VV
VA,VV
VA,VV
VA,VV
最大血流
9.9 L/min
9.9 L/min
根據(jù)模型可達(dá)5 or 7 L/min
8 L/min
8 L/min
最大轉(zhuǎn)速
5000
5500
5000
10,000
7500
停電時緊急備用裝置
手動曲柄
無需手動曲柄,需要備用控制面板
手動曲柄
無需手動曲柄、備用控制面板或更換電池
無需手動曲柄、備用控制面板或更換電池
一次性用品費(fèi)用
$
$$$
$$$
$$
$$$
獨(dú)特的功能
單軸承磁懸浮轉(zhuǎn)子,可減輕溶血;
需要單獨(dú)的監(jiān)控制面板;
便攜式(15 公斤);
可更換個別組件。
無軸承磁懸浮轉(zhuǎn)子,可減少溶血;
能夠同時監(jiān)測 2個回路的壓力;
便攜性較差:始終需要備用控制面板(每個控制面板 5.9 公斤);
可更換個別組件。
集成泵、氧合器和熱交換器;
便攜式(10 公斤);
同時連續(xù)監(jiān)測多個環(huán)路的壓力;
連續(xù)監(jiān)測混合靜脈血氧飽和度、血細(xì)胞比容和溫度;
不能交換單個組件,必須改變整個集成設(shè)置。
部分氧合/CO2 去除 (PECLA):無泵動靜脈配置依賴于患者自身的心輸出量來驅(qū)動股動脈的血流通過氧合器并進(jìn)入中心靜脈;
肺動脈高壓:從肺動脈無泵引流并回注至左心房以減少右心室壓力;
全氧合/循環(huán)支持:需要泵。斜流泵可提供脈動血流;
便攜式(12 公斤);
可更換個別組件;
連續(xù)監(jiān)測多個回路壓力。
磁性軸承允許在 3 分鐘內(nèi)快速啟動;
體積?。?.5 公斤),便于攜帶;
流線型控制面板,顯示簡單;
可更換個別組件。
氧合器
氧合器使用中空纖維聚甲基戊烯框架,血液流動于氧合器外圍,氧氣在氧合器的內(nèi)測流動。54氣體流動被稱為“清掃”,以區(qū)別于血液流動,負(fù)責(zé)向通過氧合器的血液提供氧氣和從血液中清除二氧化碳。在氣體交換和降低凝血系統(tǒng)激活方面,聚甲基戊烯作為氧合器材料優(yōu)于有機(jī)硅。55OXYPLUS(3M)、3M膜(3M)和OXYPHAN(3M)是用于氧合器的聚合物的例子。56這些材料具有海綿狀結(jié)構(gòu),具有不規(guī)則的孔隙率。這種結(jié)構(gòu)限制了血液和血液成分進(jìn)入膜的纖維中,并允許有效的氣體交換。
成人使用兩種類型的氧合器:桶形氧合器,如Novalung Xlong(Xenios AG),以及多邊形氧合器,如Quadrox-I(GentingerGroup;圖7)。桶形氧合器的血液滯留區(qū)較少,這是一個優(yōu)勢。多邊形氧合器在其邊緣形成血流停滯,這是纖維蛋白滯留最常見的位置。57多達(dá)40%的多邊形氧合器在使用后有血栓形成的證據(jù),最常見的位置是尖角57。根據(jù)制造商的不同,成人ECMO氧合器的面積在1.8到2.5平方米之間。一些制造商生產(chǎn)“小型成人”氧合器,例如用于Quadrox-I(Gentinger Group),與普通成人氧合器相比,Quadrox-I具有更低的預(yù)充量、更低的壓降和更小的表面積。需要ECMO循環(huán)血流量<5升/分鐘的患者應(yīng)使用小型成人氧合器。
氧合器中的氣流與血流垂直或逆流流動。例如,在Quadrox-I(Gentinger Group)中,垂直于血液的氣流有兩個不同的方向。56二氧化碳的清除與氣流體積-ECMO回路的血流比成正比,并在每分鐘100至350毫升之間變化。為了增加二氧化碳的清除,對于特定的ECMO回路血流,掃氣流量可每分鐘遞增0.5至1升。隨著掃氣-ECMO回路血流量比的增加,二氧化碳的去除量也會增加。所有氧合器都能提供熱交換。熱交換是通過傳導(dǎo)進(jìn)行的,溫水通過氧合器殼體循環(huán)來加熱血液。
圖 7.兩種類型的 ECMO 氧合器。A,桶形氧合器和(B)多邊形氧合器
插管的命名和設(shè)計
ECMO管路最常見的術(shù)語包括從患者體內(nèi)引出靜脈血的管路- “流入”管路,將血液回輸?shù)交颊唧w內(nèi)的管路-“流出”管路。術(shù)語“引流”和“回流”管路也被使用,可能更直觀。
ECMO管路由聚氨酯制成,并內(nèi)襯生物兼容親水涂層,其中包含共價鍵的肝素、白蛋白或硫酸鹽。58生物兼容涂層的管路包括Bioline(Getinger Group)、Smart-X(Sorin)和Trilium(Medtronic)。這些涂層的目的是當(dāng)血液接觸例如路管等人造疏水表面時,限制蛋白質(zhì)的吸附和凝血系統(tǒng)的激活.59
VA ECMO插管
VA ECMO置管后的ECMO循環(huán)血流量應(yīng)相當(dāng)于心臟指數(shù)2.2至2.5L/m2/min。管路的選擇取決于患者的血管大小、目標(biāo)ECMO循環(huán)血流和ECMO期間的體力活動水平。在緊急插管的情況下,可以使用較小的動脈導(dǎo)管來快速建立回路。多級(多套孔)靜脈引流導(dǎo)管的尺寸范圍為21- 29Fr,成人最常用的尺寸為23和25Fr。回流導(dǎo)管的尺寸范圍從15到21Fr。在一項研究中發(fā)現(xiàn),15Fr動脈導(dǎo)管對大多數(shù)VA ECMO患者來說是足夠的,較小的導(dǎo)管有利于減少血管損傷。60較大的動脈回流導(dǎo)管增加腿部缺血的風(fēng)險。61當(dāng)進(jìn)行外周VA ECMO時,使用遠(yuǎn)端灌注導(dǎo)管提供腿部遠(yuǎn)端灌注。遠(yuǎn)端灌注導(dǎo)管的大小從5到9Fr不等,一些中心使用加固的導(dǎo)管來防止扭結(jié)。使用較小的導(dǎo)管,5-7Fr更可取,因?yàn)樗鼫p少了下肢缺血的發(fā)生率。當(dāng)使用遠(yuǎn)端小導(dǎo)管(如5Fr)時,患肢缺血率<1%62。
VV ECMO插管
VV ECMO的管路的選擇取決于患者的血管大小、ECMO目標(biāo)循環(huán)血流和ECMO期間預(yù)期的體力活動水平。ECMO循環(huán)血流受限于靜脈引流導(dǎo)管的大小,而不是回流導(dǎo)管的大小。63對于正常的成年人,VV ECMO導(dǎo)管應(yīng)能夠支持50至80毫升/公斤/分鐘的ECMO循環(huán)血流,使其能夠緊密匹配心輸出量。64在病態(tài)肥胖患者中,這些血流幾乎不可能實(shí)現(xiàn),目標(biāo)應(yīng)該是根據(jù)患者的情況提供足夠的ECMO循環(huán)血流量,而不是預(yù)先指定的目標(biāo)。單腔、多級靜脈引流導(dǎo)管的大小從21到29Fr不等,類似于用于VA ECMO的導(dǎo)管?;亓魈坠艿某叽绶秶鷱?7到25Fr。
根據(jù)制造商的不同,雙腔VVECMO套管的尺寸范圍從27到32Fr。商用的雙腔VV ECMO導(dǎo)管包括Avalon Elite雙腔導(dǎo)管(Getinger Group)、Crescent頸靜脈雙腔導(dǎo)管(Mc3corp)和Origen加強(qiáng)型雙腔導(dǎo)管(Origen)。大的雙腔導(dǎo)管與較高的顱內(nèi)出血發(fā)生率相關(guān),這可能是由于顱內(nèi)靜脈壓力增加,而且可能在ECMO血流量或氧合方面并沒有什么好處。65一般來說,推薦采用滿足目標(biāo)ECMO血流量的最小雙腔導(dǎo)管。
置管方案
中心和外周VA ECMO
VA ECMO可在中心或外周進(jìn)行。在中心VAECMO中,從ECMO回路返回的血液逆行流經(jīng)主動脈弓,進(jìn)入降主動脈。在外周VA ECMO中,返回的血液逆行沿胸主動脈下行,與從心臟排出的血液混合。VA ECMO的目標(biāo)是增加有效心輸出量(ECMO循環(huán)血流量 心輸出量),恢復(fù)器官灌注,并通過減少心臟前負(fù)荷提供心肌休息。中心和外周VA ECMO均應(yīng)維持主動脈瓣開放和動脈搏動,以防止心內(nèi)血栓形成和左心室擴(kuò)張。使用中心還是外周VA ECMO取決于外周動脈、置管情景以及置管醫(yī)生的喜好。
中心置管具有血流動力學(xué)優(yōu)勢,但需要切開胸骨,并保持開放,除非移植心或?qū)Ч艽┻^胸壁。它的主要優(yōu)勢是改善心臟引流,更大程度上減少左心室擴(kuò)張和氧耗。66中心VA ECMO允許更高的ECMO循環(huán)血流量,這可能對高體表面積的患者有利。中心VA ECMO通常使用置入右心房的多級靜脈引流管和置入升主動脈的動脈導(dǎo)管(圖8)。
外周置管簡單、鎮(zhèn)靜要求低和降低胸腔內(nèi)感染風(fēng)險等優(yōu)點(diǎn)。67外周VA ECMO最常見的方法是使用左側(cè)或右側(cè)股靜脈和左側(cè)或右側(cè)股動脈,并將遠(yuǎn)端灌流管置入同側(cè)股淺動脈(圖9)。外周VA ECMO也可以使用腋動脈或鎖骨下動脈,使用這些血管有助于行走,降低下肢缺血的風(fēng)險。腋動脈和鎖骨下動脈置管在緊急情況下很少進(jìn)行,因?yàn)榇蠖鄶?shù)外科醫(yī)生更喜歡通過外科手術(shù)分離這些動脈。使用腋動脈或鎖骨下動脈可導(dǎo)致手臂高灌注,發(fā)生率高達(dá)25%,在某些情況下可導(dǎo)致筋膜室綜合征,甚至需要截肢。68股動脈置管的嚴(yán)重下肢缺血率約為7%,但腿部遠(yuǎn)端低灌流發(fā)生率可降低至0%至3%。
差異性低氧血癥是股動脈置管VAECMO所特有的現(xiàn)象。當(dāng)從左心排出的血液與從動脈導(dǎo)管返回胸主動脈的血液混合時,就會發(fā)生這種情況。67在降主動脈內(nèi),血液的確切混合點(diǎn)取決于患者的內(nèi)在心輸出量、ECMO循環(huán)血流量以及動脈導(dǎo)管尖端的位置。當(dāng)從心臟排出的血液注入主動脈根部或主動脈弓時,差異性低氧血癥可導(dǎo)致心肌或腦低氧。
與中心VA ECMO相比,外周VA ECMO通常提供類似的腦血流灌注,且不伴有更高的缺血性卒中風(fēng)險。70在極少數(shù)情況下,外周VA ECMO置管與缺血性脊髓損傷有關(guān),但其發(fā)生機(jī)制尚不完全清楚。
圖 8. 中心 VA ECMO 置管方案,多級靜脈引流管置入右心耳,動脈導(dǎo)管置入升主動脈。
Aortic cannula 主動脈置管,Right atrial cannula 右心房置管。
圖 9. 外周 VA ECMO 置管方案,動脈置管進(jìn)入左股動脈,遠(yuǎn)端灌注導(dǎo)管進(jìn)入左股淺動脈。
Distal perfusioncannula 遠(yuǎn)端灌注置管,Aterial cannula 動脈導(dǎo)管。
雙部位置管VV ECMO
雙部位置管VV ECMO最常采用左側(cè)或右側(cè)股總靜脈置入引流管,右頸內(nèi)靜脈置入回流管。在這種設(shè)置下,血液從下腔靜脈(IVC)引出,通過發(fā)生氣體交換的ECMO回路,然后返回到頸內(nèi)靜脈。設(shè)置恰當(dāng)?shù)脑挘涸傺h(huán)就應(yīng)該很少,這意味著回流的血液不會被引出。使用左或右股總靜脈和右頸內(nèi)靜脈具有多個優(yōu)點(diǎn),包括最小的再循環(huán),良好的氧合,以及在必要時易于轉(zhuǎn)換為VA ECMO。正確放置時,靜脈導(dǎo)管尖端應(yīng)位于各自的腔靜脈心房交界處。在ECMO支持充分的患者中,導(dǎo)管尖端的精確位置并不重要,不應(yīng)僅僅根據(jù)其解剖位置調(diào)整導(dǎo)管。股總靜脈-右頸內(nèi)靜脈置管的患者可以放心地參與物理治療。
雙部位置管VV ECMO的兩個置管部位通常不都選股靜脈,但頸內(nèi)靜脈不可用時(比如面部或頸部創(chuàng)傷),就只能選擇雙側(cè)股靜脈置管。雙側(cè)股靜脈置管時,引流管尖端應(yīng)靠近下腔靜脈-右心房交界處,回流管尖端應(yīng)放置在離下腔靜脈右房交界處上方約8厘米處,以減少再循環(huán)。雙側(cè)股靜脈置管的缺點(diǎn)包括感染風(fēng)險增加、再循環(huán)增加,以及發(fā)生雙側(cè)下肢深靜脈血栓的可能,從而增加了肺栓塞的風(fēng)險。
單部位置管VV ECMO
設(shè)計雙腔VV ECMO導(dǎo)管的目的是方便移動和減少所需的置管數(shù)量及部位。如前所述,有多種商業(yè)上可用的雙腔導(dǎo)管。雙腔導(dǎo)管的缺點(diǎn)是體積大,可能會增加血管并發(fā)癥的風(fēng)險,需要超聲心動圖或透視來引導(dǎo)置入和確定正確的置管位置,以降低右室穿孔的風(fēng)險。大多數(shù)情況下,雙腔導(dǎo)管通過右頸內(nèi)靜脈置入。也可通過左頸內(nèi)靜脈或鎖骨下靜脈置入,但在技術(shù)上更具挑戰(zhàn)性。如果雙腔導(dǎo)管位置恰當(dāng),ECMO回流血應(yīng)該指向三尖瓣(圖10)。如果ECMO回流血方向不合適,可能會導(dǎo)致再循環(huán)增加和氧合不佳。ProtekDuo(Tandem Life)是一種新型的雙腔VV ECMO導(dǎo)管,可支持右室。位置恰當(dāng)時,引流口位于右心房,回流口位于肺動脈主干(圖11)。
圖10. A, 經(jīng)食道超聲食道中段雙腔靜脈切面顯示上腔靜脈和下腔靜脈內(nèi)正確置入雙腔VV ECMO導(dǎo)管;B,彩色多普勒顯示回血血流正對三尖瓣。 IVC,下腔靜脈;LA,左心房;LV,左心室;RA,右心房;SVC,上腔靜脈;TV,三尖瓣。
圖11. 經(jīng)食道超聲改良 食道中段主動脈瓣短軸切面。VV ECMO導(dǎo)管 (ProtekDuo, Tandem Life) 正在向主動脈內(nèi)回血。導(dǎo)管尖端越過肺動脈瓣約4.3厘 米。MPA, 肺動脈主干。
靜脈-動脈靜脈ECMO
靜脈-動脈靜脈(V-AV)ECMO提供呼吸和雙心室循環(huán)支持。在V-AV ECMO中,血液通常通過右或左股總靜脈從中心靜脈系統(tǒng)中引出,回流到中心靜脈(如頸內(nèi)靜脈或股總靜脈)和外周動脈(如左或右股總動脈)。V-AV ECMO用于支持有急性呼吸衰竭的心源性休克患者或血流動力學(xué)不穩(wěn)定且在VVECMO啟動后血流動力學(xué)仍未改善的患者。
抗凝
ECMO期間凝血的改變
接受ECMO治療的患者凝血功能的改變包括,血管性血友病因子多聚體丟失,VIII因子活性增加,以及血小板表面糖蛋白1bα密度降低。有些改變促凝,有些改變增加出血風(fēng)險。在大多數(shù)患者中,在ECMO的最初幾天,隨著休克的緩解,促凝血因子的增加超過抗凝血因子,因此,酶凝血因子偏向促凝狀態(tài)。也有例外情況,包括因大出血而因子消耗的進(jìn)行性肝功能衰竭患者和心臟手術(shù)后的患者。在ECMO過程中,八因子從內(nèi)皮細(xì)胞中釋放出來,在很多患者中活性升高至300%以上,導(dǎo)致在保持抗凝狀態(tài)時出現(xiàn)超出正常的潛在凝血酶生成模式。由于這個原因,ECMO患者容易形成血栓,特別是在血液瘀滯的情況下。
ECMO的抗凝藥物
鑒于 ECMO 期間發(fā)生的促凝改變,只要可行就要給予全身抗凝。全身抗凝有助于維持回路完整性、氧合器功能,并降低中心VA ECMO患者的腦卒中風(fēng)險。即使全身抗凝,仍有 15% 至 20% 的 ECMO 患者發(fā)生血栓。纖維蛋白滯留在氧合器和泵上會導(dǎo)致溶血并加重貧血。大約 5% 的 ECMO 患者發(fā)生嚴(yán)重溶血,可通過血漿游離血紅蛋白濃度 >500 mg/L 來診斷。
目前有一種ECMO患者減少抗凝的趨勢,一些ECMO中心已取消常規(guī)全身抗凝。盡管許多患者可以安全地保持全身抗凝數(shù)天,但只要維持足夠的ECMO回路血流,停止抗凝與 35% 的回路血栓形成相關(guān)。
全身抗凝的金標(biāo)準(zhǔn)是靜脈使用普通肝素,它可及性廣、廉價且可逆。直接凝血酶抑制劑也用于 ECMO 期間的抗凝,但沒有隨機(jī)研究支持其優(yōu)于肝素,而且它們通常更昂貴。當(dāng)腎小球?yàn)V過率低于30 mL每分鐘時,比伐盧定的半衰期延長,而在急性或慢性肝功能不全時,阿加曲班的半衰期延長。表 4 列出了常用抗凝劑的主要特征。
阿加曲班和比伐盧定用于治療疑似或確診肝素誘導(dǎo)的血小板減少癥 (HIT) 的 ECMO 患者。ECMO 期間的 HIT 風(fēng)險分層應(yīng)使用 4T 評分,其包括 4 個變量(血小板減少幅度、血小板下降時間、血栓形成和血小板減少的其他原因)。不管是ECMO患者還是非ECMO患者,低4T評分的陰性預(yù)測值超過99%。當(dāng) 4T 評分為中或高時,應(yīng)使用序貫方法進(jìn)行 HIT 診斷。首先,應(yīng)使用酶聯(lián)免疫吸附測定法測量抗血小板因子 4 抗體。如果光密度超過驗(yàn)證測試的實(shí)驗(yàn)室閾值,則進(jìn)行功能測定,例如血清素釋放測定或肝素誘導(dǎo)的血小板聚集測定。驗(yàn)證性測試的光密度界值因?qū)嶒?yàn)室而異,但如果光密度 <1.0,則 HIT的可能性非常低。懷疑或確診 HIT 的患者應(yīng)避免使用肝素涂層管路和導(dǎo)管。
共識
1. 對于沒有活動性出血且出血風(fēng)險不高的ECMO 患者,應(yīng)使用靜脈普通肝素或直接凝血酶抑制劑(比伐盧定或阿加曲班)進(jìn)行全身抗凝。給予全身抗凝劑可降低血栓栓塞的風(fēng)險并延長管路使用時間。目前沒有隨機(jī)對照試驗(yàn)支持特定抗凝劑的優(yōu)越性。肝素仍然是大多數(shù)患者的首選藥物,因?yàn)樗杀镜颓铱珊芸毂荒孓D(zhuǎn)逆。但是,在抗凝血酶 (AT) 缺乏的患者 (AT <80%) 中,肝素療效降低。
2. 根據(jù)4T評分,HIT可能為中度或高度的患者應(yīng)停用肝素;如果他們沒有活動性出血或出血風(fēng)險不高,則應(yīng)開始使用直接凝血酶抑制劑。
抗凝監(jiān)測:
有三種測試用于監(jiān)測ECMO 期間肝素抗凝:活化部分凝血活酶時間 (aPTT)、活化凝血時間 (ACT) 和抗 Xa 測定。aPTT 是一種基于血漿的測定,向患者的血漿中添加磷脂和一種內(nèi)在凝血途徑激活劑(例如,二氧化硅或鞣花酸),然后記錄纖維蛋白凝塊的形成時間(正常范圍 30-40 秒)。ACT 是一種全血檢測,向患者的血液中添加高嶺土或硅藻土,然后記錄形成凝塊的時間(正常范圍為 100-140 秒,正常范圍因設(shè)備而異)???Xa 檢測用于估計血漿肝素濃度。檢測時,將患者的含有肝素的血漿與已知量的 Xa 因子混合,并使用顯色底物測量殘留的 Xa 因子活性。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線估計血漿肝素濃度。
2017年發(fā)表的一項近期多中心國際調(diào)查表明,大多數(shù) ECMO 中心使用 ACT 或aPTT 監(jiān)測肝素抗凝,而10% 的中心使用抗 Xa監(jiān)測。目前,尚無比較成人 ECMO 患者肝素監(jiān)測策略的隨機(jī)對照試驗(yàn)。每種測試都有局限性,在解釋結(jié)果時必須考慮這些局限性。例如,ACT 受血小板計數(shù)和其他內(nèi)在和共同通路因子缺乏的影響,而 aPTT不受血小板計數(shù)的影響???Xa檢測的好處是不受華法林、直接凝血酶抑制劑和抗血小板藥物的影響???Xa測定受阿哌沙班和利伐沙班等抗 Xa 藥物的影響,如果72小時內(nèi)攝入過這些藥物,則應(yīng)考慮它們對測試的影響。
在已發(fā)表的成人 ECMO文獻(xiàn)中,抗凝目標(biāo)水平不同,這使得確定最佳抗凝目標(biāo)幾乎是不可能的??紤]到動脈血栓栓塞的嚴(yán)重后果,大多數(shù)中心對VV ECMO 使用“低強(qiáng)度”方案,而對 VA ECMO 使用“高強(qiáng)度”方案。一項包括來自 18 項研究的 600 多名患者的系統(tǒng)評價表明,與低于 60秒的目標(biāo)相比,60 秒以上的aPTT 目標(biāo)帶來更多的出血和更少的血栓形成。表 4 列出了3種測試的常用抗凝目標(biāo)范圍。
縮寫: ACT, 活化凝結(jié)時間; aPTT, 活化部分凝血酶原時間; GFR, 腎小球?yàn)V過率; HIT, 肝素誘導(dǎo)血小板減少; INR, 國際標(biāo)準(zhǔn)化比值
共識:
1. 肝素抗凝監(jiān)測可以使用活化部分促凝血酶原激酶時間、ACT 或抗 Xa 測試。沒有隨機(jī)對照研究支持特定測試的優(yōu)越性。每個中心都應(yīng)使用滿足其需求的測試。需考慮的重要因素包括成本、化驗(yàn)周轉(zhuǎn)時間和訓(xùn)練有素的人員運(yùn)行測試的可行性。
2. 可以使用活化的部分凝血活酶時間或ACT來監(jiān)測直接凝血酶抑制劑的抗凝。沒有隨機(jī)對照研究支持任一種測試的優(yōu)越性。每個中心都應(yīng)使用滿足其需求的測試。需考慮的重要因素包括成本、化驗(yàn)周轉(zhuǎn)時間和訓(xùn)練有素的人員運(yùn)行測試的可行性。
結(jié)論
在手術(shù)室管理 ECMO 患者的麻醉醫(yī)師應(yīng)該在技術(shù)層面對 ECMO有深入的了解,包括 ECMO 回路組件、置管方案、體外循環(huán)中發(fā)生的凝血變化以及 ECMO 期間的全身抗凝。了解這些概念將有助于改善與 ECMO 團(tuán)隊成員的溝通和術(shù)中或圍手術(shù)期出現(xiàn) ECMO 相關(guān)問題時進(jìn)行故障排除。
重癥之聲相關(guān)資訊:體外膜肺氧合中循環(huán)氣體的管理:單中心經(jīng)驗(yàn)使用ECLS/ECMO治療心臟和循環(huán)衰竭的臨床實(shí)踐指南
使用ECLS/ECMO治療心臟和循環(huán)衰竭的臨床實(shí)踐指南
成人ECMO患者神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的敘述性綜述:發(fā)病率、危險因素、結(jié)局和預(yù)防策略
2022年ELSO成人和兒童體外膜肺氧合回路指南
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2021年ELSO成人心臟病患者VA-ECMO指南(上)
2021年ELSO成人心臟病患者VA-ECMO指南(下)
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