【重症风采】连载7 | 超声心动图在成人ECMO支持中的应用

翻译总结：朱英

       近年来，成年人群中越来越多地使用静脉动脉（VA）和静脉静脉（VV）体外膜肺氧合（ECMO）支持。由于潜在的疾病导致严重的呼吸或心脏衰竭，超声心动图在这些患者的管理中起着重要的作用。尽管如此，目前还没有关于超声心动图在ECMO支持中的应用指导原则。这篇综述描述了超声心动图在VA和VV ECMO支持患者中的应用现状。

      ECMO的两种主要模式分别是用于呼吸支持的VV ECMO和用于心肺支持的VA ECMO（图1）。VV ECMO不直接提供心脏支持，然而改善了严重低氧血症和高碳酸血症会降低肺血管阻力，减少右心室（RV）后负荷和改善RV功能，这同样会改善左心室（LV）充盈。此外，VV ECMO实施后通常可以使气道压力降低，这也减少RV后负荷。在心肺功能均受损的患者中，会选择VA ECMO提供全面的心肺支持。

图1 . VV ECMO和VA ECMO

01

ECMO启动前评估

       在启动ECMO支持之前，应根据患者的血流动力学状况进行全面的超声心动图检查（表1）。完整的超声心动图可以排除需要紧急启动ECMO的一些情况，比如在体外循环心肺复苏治疗难治性心脏骤停时，超声心动图可迅速诊断一些可逆的病因如心脏压塞。

表1. 在体外膜氧合开始之前评估的参数

       VV或VA ECMO的模式选择取决于患者失代偿的潜在病因。在实施保护性肺通气的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者中，RV功能障碍的发生率显着降低，但仍高达25％。即使呼吸衰竭是主要病因，选择最有利于患者的VV ECMO模式效果也不总是立竿见影的。 VV ECMO的实施缓解了低氧血症和高碳酸血症，气道压力降低，肺血管阻力降低，这可能逆转与RV功能障碍相关的血液动力学不稳定性。然而，RV失败的原因可能不是立即可逆的，并且可能难以确定代谢紊乱在血液动力学不稳定中占了多少作用比例。伴有左室功能障碍时需要使用VA ECMO，而超声心动图在评估左室残余收缩功能方面起着至关重要的作用。

       RV功能障碍的超声心动图特征包括RV室扩张、室间隔变平、LV短轴切面呈偏心指数大于1的D字征；右心房（RA）和三尖瓣（TV）环状扩张，伴有明显的三尖瓣返流（TR）；在经胸超声心动图（TTE）或经食管超声心动图（TEE）四腔心切面可见RV对心尖的贡献。 RV收缩功能的客观测量包括三尖瓣环收缩期偏移；组织多普勒成像三尖瓣环收缩峰值速度（S'）；面积变化分数（FAC）。RV基底和中部运动明显减退伴心尖运动过度--McConnell的征象，是急性发作性的肺动脉高压表现。

       RV收缩压可以通过测量TR射流的峰值速度，通过简化的伯努利方程来估算。肺动脉（PA）压力增加也可以通过PA收缩期血流频谱波多普勒来估计。PA收缩期血流脉频谱多普勒出现双相波形和加速时间（从收缩开始到到峰值压力的时间）短于100 ms表明肺动脉压力升高。但患者接受ECMO时TR被认为是不准确，这些数值仅作为参考。事实上，ECMO对于RA的引流和回流血液使得不可能准确量化TR。RA引流可能会改变RV和RA之间的压力梯度，从而影响了RV收缩压的精确评估。然而，有个重要的问题需要考虑到，就是在急性RV功能不全的情况下，如果在急剧增加的后负荷下RV不能产生足够的压力，PA压力可能不会升高。

       LV功能的客观评估除了全局和区域功能还包括尺寸的测量，尽管还不完善。薄壁现象通常表示存在一个慢性的过程。类似的例子有，扩张的左心房（LA）与长期升高的左房和左室舒张压是相关的。全局功能可以通过改良的辛普森方法来评估，以估算射血分数（EF）。收缩功能严重下降可以考虑VA ECMO，如EF <20％，不管伴或不伴有室壁运动异常。

      体外生命支持之前的TTE或TEE评估，有助于发现某些重要病理。 VA ECMO会增加左心室后负荷和任何预先存在的主动脉瓣返流，导致左心室扩张，肺水肿和继发于室壁张力增高，心肌耗氧量增加导致的心内膜下缺血风险增加。二尖瓣明显反流可能与肺水肿增加有关。确定任何二尖瓣明显反流的病因很重要，以排除可能适合手术干预的病理情况。

       同样，应该评估TR的病理基础。虽然三尖瓣狭窄在成人中极为罕见，但它的存在将干扰RA中的含氧血液流向RV。严重的TR可导致右心房压力增加，通过打开的卵圆孔发生右向左分流而表现为严重低氧血症。ECMO支持下的心内分流（如房间隔缺损或卵圆孔未闭PFO）可能不会直接影响氧合，然而当撤离ECMO时，它就会出现会后果，因为在断奶过程中右心压力的增加可能会导致房间隔缺损或PFO水平的右向左分流。

       主动脉检查是必不可少的，因为主动脉夹层可能是血液动力学不稳定的根本原因并需要紧急手术修复。此外，主动脉夹层是VA ECMO的一个相对禁忌症。

       心包液的存在和大小必须在ECMO前被确定，以便能够区分是预先存在的积液还是由于插管导致的医源性积液。

       正常变异和胚胎残余物可能被发现和报告，尤其是突出的Chiari网络，伴或不伴永存左上腔静脉（SVC）的扩张的冠状窦。突出的Chiari网络可能阻碍导管的正确推进，并使患者暴露于更高的血栓形成风险。导管易误入扩张的冠状窦，在有永存左侧SVC的情况下，氧合功能受损，回流的富氧血液进入左上臂而不是RA 。

02

置管

       目前还没有哪种成像模式最利于指导ECMO置管的建议。置管可以通过透视，TTE或TEE指导。每种模式都有其优点和缺点。超声心动图可以确定导管的确切位置，但应认识到可能会存在伪影误导；它还可以及时诊断置管并发症，如心包积液或主动脉夹层。

       在置管之前，彻底检查血管解剖将有助于确定置管的潜在障碍。它可以识别血栓、血管狭窄、动脉瘤或严重动脉粥样硬化疾病，从而协助置管。静脉引流管的大小是ECMO回路中血流的主要决定因素，因此尽可能尝试插入最大的导管。测量血管的直径可能有助于选择导管的大小。动脉回流导管通常较细，但对于股动脉细小的患者，应考虑放置远端灌注管以确保远端肢体足够的血液灌注。

       在VV ECMO中，经皮穿刺方法通常是首选。血液从静脉系统排出，在氧化和二氧化碳（CO2）去除后返回到患者的静脉系统。这可以通过插入两个静脉导管来实现，典型的选择是股静脉插管推进到下腔静脉（IVC）中，颈内静脉插管推进到SVC中。或者选择双侧股静脉插管，回流导管推进到RA。还有一种选择是通过右侧颈内静脉插入一根双腔导管至SVC中。在正确的血管内导丝的可视化对于安全置管至关重要。

        应该注意导线的可视化。TEE食管中段双房相切面可使IVC，SVC，TV和RA良好显示。在两个腔静脉中都应该看到导丝，以确认它没有穿过三尖瓣进入右房，经过房间隔缺损或进入冠状窦。在反复扩张皮肤和皮下组织期间，在将导管穿过导丝时，必须时刻保持导丝的可视化以识别任何继发性移位。还应注意监测任何新的或增加的心包积液。

       为了达到最佳的引流效果，导管尖端应位于右心房和IVC交界处的。如果插管深度不够，尖端压在IVC壁上的风险会增加，如果插管太深度，则可能会损坏房间隔（IAS）或TV等结构。如果静脉引流管太靠近回流管，会增加再循环的可能性。

       AvalonElite®（德国Maquet）双腔插管的设计将静脉血从IVC和SVC中引出，含氧血液流向TV返回RA（图2）。它的优点是单处插管和降低再循环率。超声心动图提供了插管的不同部分的适当位置的极佳视图。必须确认导管尖端在IVC中的正确定位，以免进入肝静脉。使用彩色多普勒血流可以显示返回血液朝向三尖瓣的方向，而不是IAS或肝静脉。

图2. 双腔VV导管，引流口位于IVC和SVC中，回流口对向TV

       与VV ECMO一样，VA ECMO中血液从静脉系统引出，但是在氧化和二氧化碳去除之后，血液返回动脉系统。在外周VA ECMO中，静脉引流管位置与VV ECMO相似，位于IVC-RA交界处。动脉回流置管通常从股动脉插入，尖端位于髂动脉或腹主动脉远端。应用超声使在腹主动脉内的导丝可视化，以避免动脉导管错位于分支血管内。在中心VA ECMO中，回流导管通常直接插入患者的升主动脉。

       应用超声心动图指导儿科病人ECMO插入和正确定位价值的文献很少。术中应用胸部X光未能显示导管错位，也不能提供任何血流评估。另一项研究显示有13％的患者需要干预，例如，调整导管位置，增加ECMO流量或增加氧合器尺寸，这些在胸部X线检查中未被发现。一些作者已经描述了使用对比超声心动图来实现更准确地引导，使VV ECMO中回流导管血流流向三尖瓣方向。随着ECMO支持患者数量的增加，越来越多的报告描述了超声心动图指导ECMO置管的附加信息，无论是否同时使用透视。超声心动图的使用当然不能防止并发症的发生，但似乎是其他成像方法的有价值的辅助手段。一些作者主张同时使用透视和超声心动图。

03

ECMO期间的病人监护

1. VA ECMO

       理想情况下，应在患者接受ECMO期间进行每日超声心动图检查，因为其他评估心输出量的方法可能不可靠（表2）。事实上，随着血液从RA引流出，用热稀释技术测量心输出量的结果可能会高估。另外，脉搏轮廓分析方法可能受到没有脉动性的限制。

表2. ECMO过程中需要监测的超声心动图参数

       连续超声心动图的一个重要用途是监测心腔大小，以确保心室充分排空。保持主动脉瓣开放十分重要。在外周VA ECMO中，逆行主动脉血流会对抗与LV射血。闭合的主动脉瓣最终会导致左心室膨胀和血栓形成。心腔内和存在于主动脉内的血栓可以通过超声心动图报告和诊断。自发性红细胞显影的存在表明血液淤滞，提示患者可能具有较高的血栓形成风险。此外，后负荷增加可能会恶化预先存在的主动脉瓣返流和左室扩张，通过诱导心内膜下缺血，增加心肌耗氧量和随后的肺水肿而阻碍心功能恢复。支气管循环和主动脉肺侧支血管也可以将数量可观的血液送回心脏，使得心脏腔室进一步扩张。一些作者报道在严重的LV和LA扩张以及继发的肺水肿情况下，可采用LV减压措施来迅速解决和改善。然而尚未明确确切的适应症和时机。

       目前已有几种LV减压的方法：微创开胸的手术方法；通过肺动脉或主动脉瓣经皮穿刺；造口术。一个更新颖的方法是使用Impella®设备（Abiomed, Danvers, MD, USA），经皮插入一个微轴流泵。一般来说，经皮介入的方法需在透视引导下进行，也有一些报道描述了使用超声心动图来引导，跟随LA和LV的维度以及梯度。正如在超声心动图上观察到的，LA减压似乎与LV功能的显着改善相关，但这种改善是否与更好的结果相关还需要进一步研究。

应用超声心动图连续监测双心室功能使得心功能恢复能够更早被发现，这可以通过调节ECMO流量来评估。如果心功能有恢复，在ECMO支持减少（例如1〜2 L / min的血流量）时应在超声心动图上观察到增加的双心室收缩力而无严重的RV扩张。

2. VV ECMO

       应用超声心动图监测VV ECMO期间心脏功能的报道很少（表2）。然而，超声心动图可以帮助医生确定流量不足的原因，这在ECMO支持期间并不罕见。 ARDS患者通常实施限制性液体治疗策略和/或利尿，因此可能出现ECMO流量不足。低血容量或插管周围IVC塌陷迹象可协助处理液体管理（例如，积极的利尿）。然而，ECMO流量减少可能是由导管移位引起的，特别是双腔导管，可导致显著的低氧血症。如果需要，可以通过TTE或TEE指导及时调整适当的导管位置。

       在VV ECMO上，当导管的尖端位置太靠近时会发生再循环，导致患者低氧血症进一步加重，插管可以根据需要重新定位。在VV ECMO上，应根据临床指征评估心功能。

3. VV和 VA ECMO的共同考虑

       如前所述，在VV和VA ECMO支持期间血流量受限都很常见。虽然这通常与患者位置或血容量不足有关，但需要排除导管内血栓，这可以应用频谱和彩色血流多普勒评估引流管口处的血流来实现。

       全身抗凝治疗使得ECMO患者更容易出血和潜在的心包积液。然而，即使存在心包积液，临床和超声心动图对心包压塞的诊断仍然具有挑战性，特别是在VA ECMO上，因为RA和RV压力的改变可能干扰分析心室塌陷及其临床意义。

04

ECMO撤离

       据我们所知，目前还没有关于超声心动图在VV ECMO撤离时评价RV功能的数据。然而，急性高碳酸血症可能会导致肺动脉高压，重新开放PFO并导致急性右心衰竭。

       绝大多数与ECMO撤离相关的数据来源于VA ECMO，尽管撤离策略具有高度中心依赖性，且没有明确的标准操作程序。当心功能恢复迹象出现时应考虑撤离体外生命支持。这些迹象包括改善的心室收缩力和一致的主动脉瓣开放。在临床实践中，ECMO流量下降期间需密切监测血流动力学和超声心动图变化。通常流量降低到大约1--1.5升/分钟时潜在的循环回路内血栓形成的风险增加。在ECMO血流完全中断之前，很难准确预测撤离是成功的，因为即使ECMO流量极小，急性RV功能障碍也能被掩盖。有研究试图使用一次性TEE探头在ECMO流量减少过程中连续监测超声心动图参数，以制定撤离方案，其临床影响仍有待证实。

       有研究尝试寻找除了通常的EF和心室大小以外的参数来预测VA ECMO能否成功撤离。发现在逐步减少ECMO流量的同时，在最小的ECMO流量支持下，主动脉速度-时间积分大于10cm预示着成功的撤离；除了速度-时间积分之外，射血分数大于20％--25％，二尖瓣外侧环（组织多普勒成像）收缩期S波速度（Sa）的大于6 cm/s，与ECMO成功撤离相关。在另一项研究中，与基线相比，在最小ECMO流量时，应变和应变率增加20％，伴随着EF的增加，可以预测成功撤离，而应变和应变率保持不变的患者无法成功撤离。有病例报告描述了分析降主动脉血流以跟踪心功能恢复情况，显示顺行血流逐渐增加。

05

ECMO撤离后阶段

       撤离后的主要关注点之一是插管在位时未能发现的血栓或阻塞。 Zreik等人报道显示在50例儿童ECMO撤离后有7例发生SVC梗阻。

结论

       超声心动图在ECMO支持的每一步都起着至关重要的作用。在上机前它可以确认原发病诊断并帮助确定VV和VA ECMO的模式选择。虽然超声心动图技术本身不太可能直接改善ECMO患者的预后，但有助于减少并发症，并指导临床医生对这些复杂患者进行日常管理。它在置管时提供指导作用，而在ECMO运行过程中有助于临床医生获得有关心功能恢复和并发症的宝贵信息。最后，超声心动图在VA ECMO的撤离阶段同样至关重要。

       目前对ECMO患者的最佳监测手段没有明确的指南。我们的综述强调了特定的超声心动图参数可能在ECMO支持的过程中十分重要。许多问题仍未解决，需要进一步调查。例如，在置入ECMO期间以及在VV ECMO维持和撤离期间的超声心动图的益处需要被更好地定义。此外，标准化VA ECMO撤离期间超声心动图测量指南将有助于指导医生照顾这些患者。最后，在VV ECMO支持期间RV功能监测价值需要进一步评估。

       总之，超声心动图是ECMO患者管理过程中的重要监测工具。需要进一步的调查和指南来勾画超声心动图在ECMO中的使用。

原文链接：

https://pan.baidu.com/s/17CNcLflui6L8awV9y2l8zw 密码：750c