VAECMO患者的血流动力学监测

翻译：刘凯文字编辑：贺黉裕审阅：罗哲

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简介

VA-ECMO是一种有效的机械性循环支持方式，可使心源性休克患者数天或数周内迅速恢复全身灌注。接受VA-ECMO治疗的患者和提供ECMO技术的医疗机构迅速增加。VA-ECMO的主要适应症是难治性循环衰竭，包括心脏术后休克、心脏停搏、难治性室性心动过速和手术并发症的急性处理。VA-ECMO支持的目的是为心脏康复、心脏移植、持续的心功能支持或决策搭建桥梁。目前，由于缺乏临床证据，对于VA-ECMO患者的日常管理尚无共识。管理的优化包括多种方面，如循环支持、感染预防和营养支持，其中血流动力学监测，从ECMO的启动到撤机，都起着重要的作用。

这篇文章对VA-ECMO的病理生理进行概述，并总结了目前关于VA-ECMO患者的血流动力学监测和评估的相关知识。

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VA-ECMO病理生理学

VA-ECMO的基本原理

VA-ECMO使用离心泵从右心房抽出血液，并将其通过氧合器，进行气体交换(充氧和二氧化碳清除)。含氧血液通过大动脉返回循环，以维持全身灌注。值得注意的是，在外周VA-ECMO支持期间，心脏排出的顺行血流与ECMO提供的持续逆行灌注相撞，导致主动脉(分水岭区域)出现动态混合区。外循环破坏正常的生理心室-动脉偶联，影响心功能。

VA-ECMO对心脏的影响

VA-ECMO可显著降低右室舒张末期容积(RVEDV)。在固定的右心室(RV)收缩力和肺血管阻力设置下，RVEDV的降低会导致右心室每搏输出量的减少(图1A)。同时，VA-ECMO回流可提高体循环平均动脉压(MAP)和左心室后负荷，并维持外周血流灌注。随着ECMO流量的增加，动脉压升高，动脉脉压差(PP)降低，左室每搏量减少(图1B)，主动脉瓣开放时间缩短(4)。

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血流动力学监测在VA-ECMO中的应用

值得注意的是，VA-ECMO支持期间的血流动力学反应是复杂的，并且由于多种临床变量而在患者之间有所不同。我们强调血流动力学监测的三个维度：灌注、流量和心功能。

灌注评估

VA-ECMO支持的主要作用是提供充足的血流量和氧气，以维持最佳的组织灌注。评估VA-ECMO患者的外周血流灌注有几个指标。

临床检查

临床检查为VA-ECMO患者提供了有价值的灌注相关信息(图2和图3)。在VA-ECMO支持期间，神经状态异常(神志不清/神志不清)、皮肤冰冷湿润和少尿很常见，可能是灌注不良的迹象。皮肤相关的指标，如皮肤温度梯度、皮肤花斑和毛细血管再充盈时间(CRT)是医生可获得关于外周微循环灌注的信息。皮肤花斑是感染性休克患者早期死亡率的良好预测因素。皮肤花斑评分可以判断对治疗是否有反应。CRT还与危重患者的发病率和死亡率增加以及内脏器官灌注减少有关。CRT可能是指导早期感染性休克复苏的一个有希望的指标，可能与降低死亡率和器官功能障碍的迅速改善有关。然而，这些指标可能不能反映中央组织灌注，并且可能受到其他情况的限制，例如皮肤变黑。到目前为止，还没有研究评估这些指标在VA-ECMO患者中的潜在作用。

乳酸监测

乳酸是厌氧糖酵解的代谢产物，也是供氧不足的指标。一般认为危重病患者血清乳酸水平升高，主要是由于循环衰竭引起的缺氧所致。休克初期的高乳酸血症可能反映组织灌注不足，并与死亡率升高有关。ECMO使用后早期血清乳酸水平升高与死亡率增加有关。此外，乳酸清除率也有助于监测对治疗的反应情况。越来越多的证据表明，使用ECMO后乳酸水平的变化是重要的预后因素。然而，值得注意的是，供氧不足或灌流不足并不是高乳酸血症的唯一原因。外源性儿茶酚胺、应激或肝功能受损也会影响乳酸水平。此外，乳酸清除率低表明存在严重的微血管功能障碍。

混合静脉血氧饱和度和中心静脉血氧饱和度

来自肺动脉的SvO2，作为组织氧合的间接指标，是感染性和心源性休克死亡率的独立预测因子。ScvO2作为替代与SvO2密切相关。尽管ScvO2作为感染性休克复苏的靶点仍然存在争议，但在不同的临床环境中，监测ScvO2水平仍然被认为是评估氧输送和消耗平衡的一种简单方法。ScvO%表明氧供和氧耗的不匹配。感染性休克患者早期低的ScvO2与死亡率相关。对于VA-ECMO患者，ECMO回路提供了一个实时、连续分析静脉血氧饱和度的平台。ECMO回路的膜前饱和度接近ScvO2，反映了VA-ECMO上组织氧合的充分性。低ScvO2水平是氧气供应不足的重要警告信号。一些报告显示低ScvO2水平与VA-ECMO患者的死亡率相关。ScvO2降低的原因是氧输送减少或摄取量增加。氧输送减少是由于心源性休克时的低心输出量或呼吸衰竭时的严重缺氧所致。通过增加ECMO流量，维持足够的MAP、氧合、心输出量和血红蛋白水平，可以增加氧气供应。氧耗增加的主要原因是代谢率增加或脓毒症。可能需要采取包括镇静和降温在内的降低代谢的方法。

区域组织氧饱和度(RStO2)

接受ECMO的患者有神经系统并发症，包括缺血性/出血性中风或癫痫发作，这些并发症与更长的住院时间和更高的死亡率相关。由于患者通常在VA-ECMO支持期间使用镇静剂，传统的临床神经学检查并不总是可行。大脑近红外光谱(NIRS)是一种连续监测局部脑氧饱和度(RScO2)的非侵入性方法。它发出大脑供氧量和大脑耗氧量之间的平衡信号。影响rScO2测量准确性的因素很多，如动脉压、二氧化碳浓度、ECMO血流量、动脉血氧饱和度、红细胞压积、麻醉水平和局部温度。在接受VA-ECMO的患者中，大脑低氧饱和度或左右脑rScO2差异较大与神经损伤独立相关。NIRS可用于监测接受VA-ECMO的患者的下肢血流灌注。插管小腿的rStO2降低或双腿rStO2差异大可能提示下肢缺血。连续监测大脑和下肢局部血氧饱和度可为医疗人员在患者发生不可逆性损伤前提供早期识别和干预的能力，并可作为VA-ECMO患者神经或下肢状态的辅助指标。

确保充足的血流量

心源性休克患者的特点是低的自身心输出量(CO)和低血压所致的终末器官低灌注。作为一种抢救疗法，VA-ECMO提供血流动力学和气体交换支持，并迅速恢复全身血流动力学。充足的血流量是维持组织灌注的前提。由于VA-ECMO引入了一个与自身心肺循环相结合的外部循环，因此在ECMO支持过程中，功能性血流由患者自身的CO和ECMO血流组成。

监测VA-ECMO血流

ECMO支持的最佳水平取决于自身心功能。自身心功能严重受损的患者通常需要最大限度的ECMO支持。ECMO支持的级别由ECMO提供的流量确定。初始ECMO流量应为50-70ml/kg/min，平均动脉压应60mmHg。调节ECMO血流以维持或恢复正常的肝、肾、肺和神经功能。

ECMO流量受前负荷、后负荷和分钟转数(RPM)等变量的影响，也受直径和套管长度等静态变量的影响。一般来说，增加RPM可以直接增加血流量。在固定转速下，离心泵ECMO流量下降可能是由于前负荷降低或后负荷增大所致。前负荷的减少可能是由几个因素引起的，如出血或血容量不足。后负荷通常受全身血管阻力(SVR)或插管打折或氧合器血栓的影响。

对于外周VA-ECMO，建议放置远端灌注导管(DPC)以防止肢体缺血。通过DPC的流量可以通过超声波流量计进行监测。一般来说，通过DPC的流量与ECMO血流量呈线性正相关，影响ECMO流量的变量也会影响DPC流量。维持肢体灌注所需的最小推荐DPC流量尚无一致意见。在我们中心，成人常规使用6-8FR远端灌注导管(DPC)，推荐的最小流量为ml/min，以防止肢体缺血。

监测自身CO

VA-ECMO支持的患者以低CO和低血压所致的终末器官低灌注为特征。高级的血流动力学监测对检测自身CO和指导治疗具有重要意义。用于评估患者自身CO的几种血流动力学监测方法尚未得到验证，在接受VA-ECMO支持的患者中应谨慎使用(表1)。

超声心动图是一种广泛使用的无创性血流动力学评估方法。使用这种方法，可以用多种途径来估算CO。最常用的方法包括测量左心室流出道(LVOT)的血流速度(多普勒技术)，从而提供每搏输出量（SV）。

肺动脉导管(PAC)也测量CO。然而，热稀释方法不能准确测量VA-ECMO患者的CO，因为首先，ECMO循环会影响肺血流，其次PA导管的热丝可能穿过三尖瓣，因此热信号可能丢失。虽然PAC仅限于测量CO，但仍能提供有价值的血流动力学信息，如肺动脉楔压(PAWP)，这些信息被认为是左心室扩张的指标。

经肺热稀释(TPTD)为危重患者提供了全面的血流动力学评估。Redwan及其同事报道，使用TPTD时，低流量静脉-静脉ECMO(VV-ECMO)不影响血流动力学监测。然而，TPTD不适合VA-ECMO患者的CO测量，因为盐水进入ECMO回路中，由于水箱的作用，产生不准确的计算。动脉压波形分析(APWA)设备，如Vigileo/FloTrac系统，通过从动脉压曲线得出每搏输出量，提供实时的CO测量，这些设备在围手术期得到了验证。然而，当存在明显的血管舒缩张力变化时，APWA系统变得不可靠。VA-ECMO患者经常出现血管阻力变化大，可能是自发出现的，也可能由于升压药物引起的，并且表现出很少或根本没有搏动性。因此，这些设备不适合在这些情况下使用。在某些临床场景中，如在ECMO撤机过程中，仍需要较低的ECMO血流量、较低的升压药剂量和相对正常脉压(PP)，此时APWA设备可能会发挥作用，但尚需对其进行进一步的验证。

监测MAP

充足的MAP对维持终末器官灌注至关重要。MAP是总CO和SVR的产物。在VA-ECMO患者中，使用血管活性药物可以通过增加CO或SVR来实现MAP升高。由于总CO由VA-ECMO流量和自身CO组成，增加ECMO流量或自身CO会增加MAP。虽然没有足够的证据推荐最佳的MAP目标，但初始MAP60mmHg可能是合理的，应该根据个人情况进行调整。由于MAP的增加与后负荷的增加有关，因此应权衡后负荷增加的影响和充分的组织灌注之间的平衡。

监测微循环

VA-ECMO可以迅速改善全身血流动力学参数，如血压、总CO和SvO2。然而，全身血流动力学正常并不能说明微循环和组织灌注有改善。在心源性休克患者中，大循环和微循环不一致是一种常见的病理生理现象。目前，手持视频显微镜是一种很有前途的评估床边微循环障碍的工具。由于技术限制，只能监测某些解剖区域，如舌下区域。先前的研究表明，舌下微循环障碍在脓毒症或心源性休克患者中占重要地位，并与死亡率相关。舌下微循环监测在VA-ECMO支持的患者中的应用正在兴起。VA-ECMO启动时舌下区域的灌注血管密度(PVD)与心源性休克患者的死亡率相关。无法恢复微循环，如灌流的小血管密度、小血管密度和头24小时内的灌流血管百分比，与VA-ECMO顽固性心源性休克患者的死亡率相关。在ECMO流量减少50%时，持续的总血管密度(TVD)和PVD值比超声心动图参数更能预测VA-ECMO成功撤机的特异性和敏感性。然而，舌下微循环监测的广泛使用受到限制，因为测量既耗时又昂贵，而且需要有经验的操作者，监测后的分析也极其复杂。在VA-ECMO支持期间，有必要对舌下微循环监测在患者管理中的作用进行进一步的研究。

心功能评估

心脏节律

心律失常通常会损害自身心脏功能，并导致血流动力学不稳定，这可能会加剧心脏衰竭。心律失常可由心肌缺血、药理作用、电解质紊乱和隐性出血引起。某些心律失常，如心室颤动，会危及生命，需要紧急处理，包括直流电复律、抗心律失常药物或起搏。

心脏的搏动性

接受VA-ECMO支持的患者应该使用动脉导管进行监测，最好放在右侧桡动脉。放置动脉导管可以监测脉压(心房波形上的搏动性)，反应左心室收缩功能。无动脉搏动波形或动脉搏动波形低平表明左心室每搏量减少，导致血液淤滞，增加血栓形成的风险。相反，在VA-ECMO支持期间，较高的动脉搏动性预示着心肌有可能恢复。此外，右桡动脉血气分析可提示周围插管时脑血流的供氧情况。

心脏生物标志物

传统的心脏生物标志物如心肌肌钙蛋白I(CTnI)、心肌肌钙蛋白T(CTnT)和血清N末端脑钠素原(NT-proBNP)是心源性休克的预后预测因子。这些心脏生物标志物可以用来评估心室功能，连续测量可能有助于监测心脏恢复。

超声心动图

超声心动图被推荐为VA-ECMO患者的一线评估工具。不仅可以评估心腔大小和整体功能，还可以评估瓣膜功能，其中主动脉瓣开放程度是一个至关重要的方面。主动脉瓣持续关闭和左心室内径增大可能意味着左心室扩张，从而表明左心室恢复不良。同样，双心室功能的常规评估可以更早地恢复。当ECMO流量减少时，无双心室扩张提示心脏恢复。

肺动脉导管

PAC提供CO测量、左、右心室充盈压(PAWP和右心房压)、右心室后负荷(肺动脉压)和SvO2。虽然PAC在VA-ECMO中测量CO有一定的局限性，但它仍能提供有价值的血流动力学信息，如PAWP，这是左心室扩张的指标之一。中心静脉压(CVP)与右心房压相关，通常用于评估容量状态和心脏前负荷。在VA-ECMO支持期间，由于持续静脉引流，CVP通常较低。VA-ECMO设置中较高的CVP可能提示静脉充血或心室功能不全。需要注意的是，中心静脉压可能受到多种因素的影响，如心功能、机械通气、中心导管尖端位置和血管活性药物。

特殊情况

左心室扩张

如果左心室收缩功能严重受损，左心室后负荷增加，主动脉瓣往往很难打开。在这种情况下，血液在左室淤滞，最终导致致命的血栓并发症。主动脉瓣持续关闭表明左心室负荷过重，左心室舒张末期压(LVEDP)和左房压(LAP)水平很高。舒张末压(EDP)增加会导致血脏室壁应力升高和心肌耗氧量增加，从而对左心室功能产生不利的影响。此外，LAP和PAWP的增加不利于肺部的自身氧合交换，并导致进行性肺水肿。左心室扩张被认为是左心室恢复不佳和不能脱离VA-ECMO的主要指征。

VA-ECMO支持期间左心室扩张的识别对于患者管理至关重要，目前有几种方法来监测和识别高危患者。首先，超声心动图是评估心室功能最常用的方法。超声心动图不仅可以评估主动脉瓣开放的范围和持续时间，还可以评估左室内径的变化。由于LV舒张末期压力-容积关系是非线性的，LVEDP的大幅增加可能只会引起LVEDV的轻微增加。使用LV腔大小作为LV扩张或LVEDP的指标可能不敏感。其次，在检测左心室负荷和肺充血程度方面，最直接和最敏感的方法是使用PAC，它测量肺动脉压(PAP)或肺动脉压(PAWP)。动脉脉压示踪可以识别主动脉瓣开放的存在和程度。随着ECMO流量的增加，MAP增大，SV和PP减小，表明主动脉瓣开放时间变短。动脉波形搏动性差可能意味着主动脉瓣关闭和心肌功能恶化，而搏动性或脉压增加可能意味着主动脉瓣开放和心功能恢复。第四，胸片弥漫性浸润提示肺水肿，PAWP水平极高。然而，这些X线表现是非特异性的，可能是由于其他病理因素，如感染或急性呼吸窘迫综合征。一旦有证据表明左心室扩张和进行性肺水肿，就应该考虑左心室减压。然而，目前尚不清楚最佳的适应症和时机。

小丑综合征

在VA-ECMO患者中，自身左心室前向血流与ECMO回路逆行血流混合。在肺功能受损的情况下，大脑、心脏和上肢接收的含氧量较低的血液，可能会出现青紫；而从ECMO回路接受全含氧量血液的下肢则呈现红色。这种现象被称为小丑综合征(表2)。应监测头臂干供血的区域，如面部右侧或右侧上肢。动脉血气分析、脉搏血氧饱和度或组织血氧饱和度通常用来监测氧合情况。由于不同部位的动脉血气样本提供不同的PaO2值，在检测冠状和脑的低氧血症时，应推荐右桡动脉导管为最佳选择。一旦确定了小丑综合征，应考虑采取措施，包括调整呼吸机设置、转换为V-AVECMO或中心插管以获得足够的氧合。

肢体缺血

下肢缺血是外周VA-ECMO支持期间10%~70%的患者会发生的严重并发症。严重的肢体缺血会导致筋膜间室综合征，这可能需要筋膜切开术，甚至截肢。血流减少和向下肢供氧不足通过多种因素导致缺血，包括股动脉损伤、高剂量的血管活性药、较大的插管直径和潜在的动脉疾病。监测插管小腿以确保充分的灌注是必要的(表2)。

肢体缺血的典型症状包括肤色苍白、无脉搏、感觉迟钝、瘫痪、疼痛和体温过低。多普勒超声可以监测VA-ECMO患者远端动脉的收缩峰值速度(PSV)，但缺乏搏动性使PSV不可靠，特别是在完全支持的ECMO患者。组织氧饱和度测量是一种很有前途的工具，它可以提供不依赖于脉动血流的肢体氧合的定量测量。置入ECMO时，腿部rStO2水平较低或腿部rStO2水平差异较大，可能提示下肢缺血。肌酐、磷酸激酶或乳酸水平升高也可用于诊断肢体缺血。预防性使用远端灌注导管也能有效降低肢体缺血的发生率。如果肢体缺血持续存在，可以考虑优化ECMO流量或升压药物的应用，以及进一步的手术干预。

对VA-ECMO患者体液反应性的预测

液体治疗是VA-ECMO治疗的一个重要方面。由于液体正平衡与不良结局相关，预测液体反应性对于避免不必要的液体输注是很重要的。

CVP和其他心脏前负荷的静态标记物，如PAWP，在预测危重患者的液体反应性方面已被证明是不可靠的。探索血流动力学周期性变化的动态标志物，如机械通气期间的脉压变化(PPV)和每搏输出量变化(SVV)，可准确预测液体反应性。需要注意的是，它们在某些情况下是不可靠的，例如自主呼吸(即使在插管病人中也是如此)、心律失常、高心率呼吸比、腹高压和低潮气量/肺顺应性。腔静脉或颈内静脉内径的变化也准确地反映了液体的反应性，但与PPV/SVV一样，有许多相同的局限性。

不幸的是，没有足够证据推荐评估VA-ECMO患者的液体反应性的方法。使用常规方法评估VA-ECMO患者的液体反应性是有局限性的（LIMIT）(表3)。

首先，VA-ECMO患者通常采用肺保护性通气策略，从而降低胸腔内压的变化幅度。其次，下腔静脉(IVC)置入引流管阻碍了下腔静脉直径变异的应用。第三，ECMO回路的逆行供血和左室收缩功能受损，往往导致动脉波形无搏动或低搏动。有时其他机械循环支持(如主动脉内球囊反搏)与VA-ECMO联合使用。在这些情况下，PPV是不适用的，APWA技术的使用受到限制。

被动抬腿(PLR)试验经常被用作检测预负荷反应性的可靠试验。作为一种“可逆容量挑战”，该测试提供了大约毫升的血液，并且可以根据需要重复进行，而不需要输注任何液体。最近的研究证实PLR是预测液体反应性的可靠方法，几乎没有限制。然而，在外周VA-ECMO支持期间，腿部抬高往往是不切实际的，需要固定下肢。Trendelenburg体位可能是暂时增加预负荷和检测流体响应性的一种很有前途的替代方法。Yonis等人证明Trendelenburg在预测俯卧位急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者的液体反应性方面是可靠的。一项预测VA-ECMO患者使用Trendelenburg手法的液体反应性的研究正在进行中(NCT)。

VA-ECMO撤机及血流动力学监测

当患者表现出部分或完全循环恢复的迹象时，建议撤离VA-ECMO。目前，还没有标准的VA-ECMO撤机策略。在已报道的各种撤机策略中，有些是机构依赖性的，受小样本的限制，在本质上也是回顾性的。PP似乎是与成功撤机相关的重要临床参数。超声心动图评估为在这种情况下成功撤机提供了可靠的信息。通过超声心动图评估心室收缩力的改善和主动脉瓣的持续开放，为心脏恢复提供了有希望的指征。随着ECMO流量的逐渐减少，应持续监测左、右心室功能和血流动力学参数。如果没有观察到明显的低血压或左室或右室扩张的迹象，可以尝试进一步减少ECMO流量。如果患者的左心室射血分数为≥20%~25%，主动脉血流速度时间积分为≥10cm，在最小ECMO支持下二尖瓣环侧向收缩期频谱多普勒峰值(TDSA)≥6cm/s，则应考虑撤除ECMO。此外，舌下微循环监测也可能在VA-ECMO撤机过程中提供有价值的信息。主管医生应该注意到，在ECMO支持完全移除之前，很难确切地预测成功撤机，因为即使在ECMO流量最小的情况下，心功能障碍也可能被掩盖。

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总结

表4总结了ICU专家关于VA-ECMO患者血流动力学监测必须了解的10项内容。根据VA-ECMO期间的生理变化，血流动力学监测在个体化治疗中起着至关重要的作用。尽管目前没有在VA-ECMO中血流动力学监测的方面有足够证据，但我们推荐三个要素：灌注、流量和心脏。虽然很多血流动力学监测工具在临床实践中使用，但主管医生应该知道这些技术的优势和局限性。

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