1、1,肺外氣體交換技術(shù),2,概 述,呼吸衰竭的治療要針對(duì)各種病因, 但對(duì) 于嚴(yán)重呼吸衰竭即不論什麼病因, 采取有 效的呼吸支持方法乃是首要救治措施。,3,呼吸功能就氣體交換而言,可分為通氣 功能和換氣功能,呼吸支持療法也可分為兩 大類(lèi): 一類(lèi)為傳送氣體,代替通氣功能的機(jī)械 通氣支持療法,如間歇正壓通氣、負(fù)壓通氣 和高頻通氣等;,4,另一類(lèi)為具有換氣功能,在肺外進(jìn)行氣體交換的療法,如 體外膜肺氧合Extracorporeal membrane oxygenation,ECMO、 體外CO2排除Extracorporeal CO2 removal,ECCO2R、 腔靜脈內(nèi)氧合Intravenacav

2、al oxygenation,IVOX等。,5,兩類(lèi)療法所用的裝置不同, 作用機(jī) 制不一, 也各有利弊, 但應(yīng)用目的都是為了 維持有效的氣體交換。,6,一.機(jī)械通氣與通氣機(jī)相關(guān)肺損傷,常規(guī)正壓通氣是救治嚴(yán)重呼吸衰竭的關(guān)鍵性治療措施。隨著研究的深入, 人們發(fā)現(xiàn)通氣機(jī)相關(guān)肺損傷Ventilator-associated lunginjury,VALI是嚴(yán)重妨礙機(jī)械通氣療法和患者存活率的重要因素。尤其是原有基礎(chǔ)肺損傷，如急性呼吸窘迫癥ARDS嬰兒RSD患者,對(duì)VALI具有特別的易感性。,7,近年來(lái),為防治VALI, 人們提出了應(yīng)用小 潮氣量48ml/kg, 嚴(yán)格限制經(jīng)肺壓 30cmH2O和加用適當(dāng)

3、PEEP1015cmH2O的肺保護(hù)策略。 新策略的實(shí)施常難以避免地導(dǎo)致高碳酸血癥 和血PH的降低。,8,由于嚴(yán)格限制機(jī)械通氣水平, PaCO2增高, 血PH降低和氧合不足的情況常會(huì)發(fā)生, “允許 高碳酸血癥”（PHC）策略所允許的PaCO2增 高和PH降低有限度,遇禁忌癥情況還不能應(yīng)用。,9,PaO2的治療終點(diǎn)end point通常應(yīng)不低于 60mmHg約為SaO2 90%,但在限制氧濃度 為防止氧中毒和過(guò)高PEEP為避免心輸出 量降低過(guò)多情況下有時(shí)難以達(dá)到。面對(duì)這些 治療矛盾, 人們只好另尋出路, 這是近些年來(lái)肺 外氣體交換技術(shù)倍受關(guān)注的重要原因。,10,二. 體外或肺外氣體交換 應(yīng)用肺外氣

4、體交換的目的是讓ARDS患 者已受疾病損傷的肺充分休息, 不再增加通 氣機(jī)所致肺損傷, 并提供肺組織修復(fù)愈合的 機(jī)會(huì)。肺休息期間, 以肺外氣體交換裝置提 供患者必要的氧合和排出二氧化碳。,11,近年來(lái), 對(duì)VALI的研究進(jìn)展和高度重視, 使得肺外氣體交換技術(shù)在病例選擇, 儀器改進(jìn), 操作簡(jiǎn)化, 減少并發(fā)癥方面取得不少進(jìn)展。但 這些技術(shù)總的說(shuō)來(lái), 創(chuàng)傷還較大, 價(jià)錢(qián)昂貴, 操 作技術(shù)的專(zhuān)業(yè)性要求較高, 需要有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè) 隊(duì)伍來(lái)實(shí)施。,12,體外膜肺氧合ECMO,ECMO是延長(zhǎng)應(yīng)用心肺轉(zhuǎn)流, 為常規(guī)治療 難以奏效的可逆性呼吸或和心臟衰竭患 者提供心肺支持的一種技術(shù)。,13,1971年Hill首次應(yīng)

5、用ECMO救治一例因多發(fā)創(chuàng)傷導(dǎo)致ARDS的患者取得成功, 此后臨床應(yīng)用迅速增加。 1975年美國(guó)健康研究所NIH組織多中心的研究, 結(jié)果令人失望, 但以后的研究表明, NIH的研究在適應(yīng)癥選擇和ECMO應(yīng)用技術(shù)方面均存在問(wèn)題。,14,在選擇應(yīng)用ECMO適應(yīng)癥時(shí), 判明疾病 性質(zhì)的可逆性十分重要。近年來(lái)ECMO裝置 的改進(jìn)及操作技術(shù)簡(jiǎn)單化, 臨床應(yīng)用病例又趨 增多, 尤其是在新生兒呼吸衰竭的治療方面取 得了明顯進(jìn)展。,15,一、ECMO的轉(zhuǎn)流方式及其特點(diǎn),ECMO有兩種常用的體外循環(huán)方式: V-AVeno-Arteial和 V-VVeno-Venous。,16,V-A方式是經(jīng)右頸內(nèi)靜脈插管至右心

6、房、引 流的靜脈血經(jīng)體外膜氧合器膜肺氧合后, 經(jīng) 置于右頸總動(dòng)脈內(nèi)的導(dǎo)管回輸?shù)街鲃?dòng)脈弓圖2-6-1,17,18,V-A方式能保證最大血量的體外轉(zhuǎn)流, ECMO為患者提供的氧含量直接取決于體外的血流量, 因此應(yīng)用此徑路轉(zhuǎn)流能輸送最大的氧含量。除達(dá)到體外充分氣體交換外, 尚可提供雙心室心臟支持, 并可抑制肺循環(huán), 降低肺動(dòng)脈高壓, 因而也能減輕肺間質(zhì)充血和水腫。 V-A方式是ECMO的臨床常用方式。,19,V-A方式缺點(diǎn)：是需頸動(dòng)脈插管, 創(chuàng)傷性較 大。由于肺內(nèi)血流緩慢, 可引起肺靜脈栓塞, 脫 落的栓子可引起心肌梗死、腦栓塞等。轉(zhuǎn)流過(guò) 程中肺灌注壓過(guò)低以及肺缺血缺氧, 可導(dǎo)致肺 壞死液化。,20

7、,V-V方式： 是經(jīng)右頸內(nèi)靜脈插管至右心 房,和經(jīng)股靜脈插管至下腔靜脈, 血液經(jīng)一導(dǎo)管 引出, 經(jīng)ECMO后從另一導(dǎo)管回輸圖1-6-2。,21,22,V-V方式的主要優(yōu)點(diǎn)是: 不必大動(dòng)脈 插管, 氧合血均勻分布并通過(guò)肺和體循環(huán)。 V-V方式的缺點(diǎn)是: 只提供呼吸支持而不提供心臟功能輔助, 有些患者應(yīng)用V-V ECMO后血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定, 以及腹股溝傷口感染、下肢水腫等。,23,二、ECMO的轉(zhuǎn)流過(guò)程,依重力引流血經(jīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)血袋和血泵流入膜氧合器, 膜氧合器的規(guī)格和種類(lèi)根據(jù)患者體重和轉(zhuǎn)流需要選擇, 膜氧合器由硅橡膠膜分隔為兩個(gè)腔隙, 血流流過(guò)一腔隙,氣流反向流過(guò)另一腔隙, 氣體跨膜彌散, 氧進(jìn)

8、入血液, CO2被氣流帶出。因?yàn)镃O2彌散率是O2的6倍,為避免CO2排出過(guò)多導(dǎo)致呼吸性堿中毒, 可在輸入氧氣時(shí)混入適當(dāng)濃度CO2, 氧合血經(jīng)溫?zé)岷筝敾伢w內(nèi)。,24,三、ECMO的臨床應(yīng)用,25,應(yīng)用ECMO的標(biāo)準(zhǔn),一、盡快應(yīng)用ECMO 在吸氧濃度FiO21.0, PEEP5cmH2O情況 下, PaO250mmHg1h的間隔測(cè)定3次 二、準(zhǔn)備應(yīng)用ECMO 在吸氧濃度FiO20.6, PEEP5cmH2O情況下, PaO250mmHg加上在 FiO2 1.0情況下, 分流分?jǐn)?shù)30% 在 ICU 48h后, 6h的間隔測(cè)定3次,26,ECMO的禁忌證: 對(duì)抗凝治療有禁忌證者, 如胃腸道出血, 近

9、 期發(fā)生的腦血管意外, 慢性出血性疾病等； 2. 肺動(dòng)脈楔壓25mmHg； 3. 機(jī)械通氣21天；,27,ECMO的禁忌證: 4. 嚴(yán)重的慢性全身性疾病或其他極大限制其存活率的臨床情況, 如不可逆性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病, 嚴(yán)重的慢性肺疾病和慢性呼吸衰竭; 體表面積燒傷40%, 快速致命的惡性病, 慢性左心衰竭, 慢性腎功能衰竭,慢性肝功能衰竭等。,28,在插入導(dǎo)管時(shí)應(yīng)給予肝素100U/kg, 在 ECMO期間應(yīng)頻繁測(cè)定活化凝血時(shí)間ACT, 并根據(jù)測(cè)定結(jié)果調(diào)整肝素的注射量, 維持ACT 在180200s之間。,29,ECMO期間, 呼吸支持治療的原則在 FiO20.6的情況下維持PaO255mmHg

10、。 如果不能達(dá)到此目標(biāo), 需采取以下措施：,30,1. 增加ECMO體外回路的血流量,直至達(dá)最大流量; 2. 增加呼吸頻率RR和潮氣量VT； 3. 增加PEEP水平,直至達(dá)15cmH2O； 4. 增加吸氣平臺(tái)壓達(dá)50cmH2O； 5. 增加FiO2； 6. 應(yīng)用鎮(zhèn)靜劑和肌松劑； 7. 降低體溫32。,31,臨床應(yīng)用結(jié)果顯示, 與對(duì)照組比較, ECMO患者可維持較低的FiO2而達(dá)到氧合指 標(biāo)的目標(biāo)值。ECMO轉(zhuǎn)流的血流量可達(dá)心輸 出量的60%80%。整個(gè)研究其間, ECMO患者 仍繼續(xù)機(jī)械通氣, 潮氣量平均650ml, RR14次 /min, PEEP712cmH2O, 氣道峰壓50cmH2O。

11、,32,當(dāng)在FiO20.6, PEEP5cmH2O, 體外血流0.5/min情況下, PaO2可持續(xù)70mmHg時(shí), 考慮停用ECMO。如果有不可逆的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能不全, 不可逆的心力衰竭, 或遇ECMO的技術(shù)問(wèn)題, 不能控制的出血, 或應(yīng)用ECMO5天以后仍沒(méi)有改善的證據(jù), 也應(yīng)停止ECMO治療。,33,ECMO治療的并發(fā)癥: 文獻(xiàn)報(bào)道, ECMO裝置的機(jī)械性故障占所治病例的38%, 包括血泵室的破裂、氧合器漏血或血栓形成。沒(méi)有任何患者死于機(jī)械性故障引起的ECMO終止。隨著ECMO制作技術(shù)的改進(jìn), 機(jī)械性故障已顯著減少。,34,出血也是ECMO治療最主要的并發(fā)癥。16%的ECMO治療患者因

12、出血而停止ECMO治療。治療過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)血小板和血紅蛋白, 發(fā)現(xiàn)血小板或血紅蛋白明顯減少可酌情補(bǔ)充。,35,目前 ECMO主要應(yīng)用于嬰兒、新生兒的心肺急救領(lǐng)域, 如新生兒持續(xù)肺高壓PPHN、胎糞吸如、新生兒呼吸窘迫綜合征、先天性膈疝、敗血癥、肺炎、心肌炎或心機(jī)病等。 近年來(lái)成人應(yīng)用也趨增多, 如治療、心肺移植、肺栓塞、肺炎所致呼吸衰竭等。,36,由于ECMO創(chuàng)傷大, 對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的 影響嚴(yán)重, 且減少肺血流, 影響ARDS患者 肺組織的愈合, 故近年在ARDS研究領(lǐng)域應(yīng) 用較多的肺外氣體交換技術(shù)是ECCO2和 IVOX。,37,體外二氧化碳去除ECCO2R,38,一、ECCO2R的實(shí)施技術(shù),E

13、CCO2R實(shí)際上是一種改進(jìn)了的ECMO技術(shù), 改進(jìn)的目的是為了促進(jìn)CO2排除而提供的 氧合較少, 僅滿足機(jī)體代謝的氧耗, 依靠患者自己的肺, 通過(guò)與氧耗相匹配的氧流量來(lái)完成氧合, 同時(shí)讓肺得到休息。一般與低頻通氣34次/min聯(lián)用以避免肺萎陷,故又稱低頻正壓通氣合并體外CO2排除low frequency positive pressure ventilation with ECCO2R, LFPPVECCO2R。,39,ECCO2R技術(shù)上的改進(jìn)有： 1. 采用V-V方式, 使其對(duì)肺血流的影響減少, 且經(jīng)ECMO后的血流氧合增加, 灌入肺動(dòng)脈可緩解因缺氧引起的肺血管痙攣, 有利于肺損傷的組織恢

14、復(fù)。 2. 體外血流量和心輸出量的比值, 在ECCO2R時(shí)為20%30%, 因體外循環(huán)血量較低, 故CO2的去除大約為產(chǎn)量的30%60%。,40,ECCO2R技術(shù)上的改進(jìn)有： 3. 導(dǎo)管插入部位, 近年采用經(jīng)皮股靜脈穿刺,使插管操作簡(jiǎn)單化, 并可避免插管部位的出血。 4. 改進(jìn)膜氧合器裝置、延長(zhǎng)使用時(shí)間可達(dá)30天, ECMO回路采用肝素涂層化處理, 減少全身肝素用量和出血危險(xiǎn)圖3。,41,42,應(yīng)用ECCO2R的患者常需應(yīng)用鎮(zhèn)靜劑和肌松劑。當(dāng)體外血流量達(dá)到維持值心輸出量的20%30%時(shí), 可將通氣機(jī)的設(shè)置從控制通氣模式CMV轉(zhuǎn)換到間歇指令通氣IMV模式頻率35次/min, 調(diào)整PEEP水平以維

15、持平均氣道壓在轉(zhuǎn)流前的水平, 以避免滲出性肺水腫的發(fā)生。,43,當(dāng)氣體交換改善時(shí), 應(yīng)設(shè)法重建輔助自主呼吸, 隨著患者通氣能力的改善, 降低FiO2和PEEP, 并減少由人工肺排出的CO2量部分體外CO2去除。,44,因?yàn)殪o脈-靜脈途徑轉(zhuǎn)流并沒(méi)有改變肺血流, 因此分流系數(shù)反映的是患病肺的氧合能力, 而患病的肺是由全部心輸出量的血流來(lái)灌注的。 ECMO和ECCO2R是兩種可用于為ARDS患者進(jìn)心行肺功能支持的體外氣體交換技術(shù), 它們的主要特點(diǎn)比較（見(jiàn)表）。,45,ECMO和ECCO2R的主要特點(diǎn)比較,46,二、ECCO2R的臨床應(yīng)用,近十余年來(lái)已用ECCO2R加低頻正壓通氣治療急性嚴(yán)重呼吸衰竭近

16、400例, 均為常規(guī)正壓通氣或高頻通氣無(wú)效的患者,絕大部分合并多臟器衰竭。據(jù)Gattinoni等和Wagner等報(bào)道的兩組病例, 存活率皆為50%, 另兩組報(bào)道存活率達(dá)56%70%, 均較單純機(jī)械通氣或機(jī)械通氣加ECMO的療效顯著提高。,47,一般來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)病變可逆者療效好，存活率高；衰竭臟器多者病死率高。,48,ECCO2R的主要并發(fā)癥： 為出血,與應(yīng)用抗凝劑和并發(fā)彌漫性血管內(nèi)凝血有關(guān)。 另一合并癥為肺或插管部位繼發(fā)感染, 因而不得不長(zhǎng)時(shí)間使用抗生素。 技術(shù)或機(jī)械故障少見(jiàn)。,49,腔靜脈內(nèi)氧合器IVOX,50,IVOX是一種特制的細(xì)長(zhǎng)中空纖維連接于導(dǎo)管的氧合裝置, 長(zhǎng)度5565cm, 管徑1

17、.11.5cm, 該纖維由聚丙烯組成, 并以醫(yī)用硅氧烷包裹, 管壁多微孔可透氣體不滲液體, 氧、二氧化碳可自由通過(guò)膜交換, 而水、血漿、溶質(zhì)及血液有形成分不能通過(guò)該膜。,51,IVOX導(dǎo)管與血接觸的所有表面均以抗血栓物質(zhì)一層與肝素共價(jià)結(jié)合的超薄膜涂層被覆, 有良好的抗凝能力。氧合器收攏時(shí)體積小, 可通過(guò)股靜脈切開(kāi)放置入腔靜脈, 也可經(jīng)右頸內(nèi)靜脈插入。置入后散開(kāi)可增加腔靜脈血與IVOX的接觸面, 靜脈血在中空纖維膜外流過(guò), 按正常途徑經(jīng)右心至肺, 由真空泵以低于大氣壓的負(fù)壓情況下供氧, 高濃度氧在纖維膜內(nèi)通過(guò), O2和CO2依膜內(nèi)外的濃度差跨膜進(jìn)行交換, 交換后的氣體經(jīng)導(dǎo)管排出。每一中空纖維類(lèi)似

18、于肺的呼吸性細(xì)支氣管-肺泡-毛細(xì)血管床如圖。,52,53,IVOX與上述提及的ECMO和ECCO2R不同, IVOX是埋置入體內(nèi)的,屬體內(nèi)而不是體外氣體交換技術(shù), 因此它不需要人工心肺機(jī)、復(fù)雜的管道和熟練的體外循環(huán)操作人員。只需要IVOX、真空泵和能將IVOX插入腔靜脈的操作醫(yī)師, 因此IVOX在插入后即可以送回ICU。,54,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的IVOX的技術(shù)限度是： 1. IVOX只能提供記性呼吸衰竭患者所需O2和CO2交換的1/32/3;每分鐘交換O2或CO270150ml； 2. IVOX在腔靜脈內(nèi)的保留時(shí)間719天；IVOX交換膜面積21005200cm2。,55,臨床應(yīng)用的初步結(jié)果表明, IVOX的 應(yīng)用確能減低機(jī)械通氣