综述：小儿先天性心脏病的体外膜肺氧合（ECMO）：一项全面综述

《The Egyptian Heart Journal》：Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in pediatric congenital heart disease: a comprehensive review

本文全面阐述了体外膜肺氧合（ECMO）在小儿先天性心脏病（CHD）中的应用，涵盖其发展、临床应用及挑战等。

　　

引言

先天性心脏病是导致重大先天性缺陷的主要原因，在所有主要先天性缺陷和异常中，心脏缺陷占比达 28%，全球发病率约为每 1000 例活产中有 8 例 。尽管先天性心脏病结构修复手术后早期生存率有所提高，但仍有少数患儿即使接受了充分的解剖学矫正，仍会出现顽固性心力衰竭。

体外膜肺氧合（ECMO）作为传统心肺转流方法的延伸，可长时间辅助心脏或呼吸功能，为急性、可逆性心脏或呼吸衰竭患者提供生理性心肺支持。“体外生命支持（ECLS）” 则指对心脏或肺功能进行长达 30 天的机械支持。在过去几年，ECMO 广泛用于治疗先天性心脏病手术修复后出现心肺衰竭的患者。本文旨在深入探讨小儿 ECMO 在治疗新生儿和儿童先天性心脏病中的作用，涵盖其历史发展、临床适应症、复杂的插管程序及治疗效果等方面。

小儿 ECMO 的历史演变

1976 年，Bartlett 报道了首例新生儿 ECMO 成功存活案例，婴儿 Esperanza 因胎粪吸入导致呼吸衰竭，接受了 3 天的 ECMO 支持 。1985 年，Bartlett 博士主持了密歇根大学的前瞻性随机对照试验（RCT），对比了新生儿呼吸 ECMO 与传统治疗方法，结果显示 ECMO 具有明显优势，接受 ECMO 支持的患者存活，而传统治疗的患者死亡 。但该研究受到诸多批评。1989 年，Pearl O’Rourke 博士在波士顿儿童医院进行了更广泛的研究，接受传统支持的 10 名患者中仅 6 人存活，而接受 ECMO 的 29 名患者中有 28 人存活 。随后，Mugford 等人进行的 Cochrane 综述表明，在四项研究中，接受 ECMO 支持的婴儿心肺衰竭患者出院存活率均高于标准治疗组，传统治疗组 244 名新生儿存活率仅 44%，而 ECMO 组为 77% 。

ECMO 技术的发展

ECMO 已成为众多医疗机构治疗急性呼吸和心脏衰竭且对传统治疗无反应患者的标准选择，能显著降低危重婴儿和成人的死亡率和发病率 。2008 年对北美活跃的 ECMO 医疗机构的研究显示，超过 80% 的机构在新生儿 ECMO 中持续使用旧款滚轴泵。尽管离心泵和中空纤维氧合器等新设备已进入临床，但由于可能导致溶血，许多医生对使用它们持谨慎态度，多数机构仍继续使用传统滚轴泵 。早期离心泵的使用效果存在争议，2004 年体外生命支持组织登记处的综述指出，所有 ECMO 治疗中 13.6% 发生溶血，离心泵导致严重出血的风险更高 。新型磁悬浮（ML）离心泵的出现克服了早期型号的缺点。一项回顾性研究使用标准和先进的磁悬浮离心泵评估静脉 - 动脉（V - A）ECMO 对新生儿、婴儿和儿童心脏疾病的安全性和有效性，结果显示接受 ML 辅助的个体住院存活率和后期存活率更高，且终末器官恢复情况更好 。

小儿心脏 ECMO 的适应症

恢复的桥梁

多年来，ECMO 一直是小儿终末期心力衰竭患者的主要辅助方法。当患者心脏功能有可能恢复，且潜在疾病可逆时，ECMO 可作为恢复的桥梁；对于心脏疾病无法恢复但符合长期护理条件的患者，ECMO 可作为过渡到心室辅助装置（VAD）支持的桥梁。在小儿先天性心脏病（CHD）患者中，ECMO 用于支持术前因血流动力学不稳定导致的心脏或心肺衰竭，以及术后低心输出量综合征（LCOS）患者 。

长期机械支持

20 多年来，ECMO 一直是需要机械循环支持的儿童的临床标准治疗方法，是心脏移植的关键过渡环节。当传统治疗无效时，ECMO 为患有心脏病的儿童提供临时支持，使衰竭的心肌有机会恢复。对于新生儿心脏病，在进行决策（如寻找器官供体和诊断检查）时，ECMO 通常作为长期支持手段 。某机构对接受心脏移植的心肌衰竭儿童使用 ECMO，ECMO 使用时间约为 6.7 天，平均随访 4.3 年，21 名患者（84%）存活至出院，4 名患者在心脏移植后不到一周死亡，移植后 1 年和 5 年的存活率分别为 67% 和 52% 。

术后稳定

小儿心脏手术后，ECMO 的使用日益增加。研究表明，将集成 ECMO - CPB 回路作为早期干预措施，比将 ECMO 作为最后手段的存活率显著提高 。对于发生心肺衰竭的患者，ECMO 至关重要。静脉 - 动脉（VA）ECMO 的主要目的是在术后产生心输出量，减轻心脏疲劳，使身体有时间恢复并过渡到康复阶段 。

内科心脏疾病

虽然体外生命支持广泛用于术后心源性休克，但静脉 - 动脉 ECMO 在心力衰竭患者中还有其他应用指征。对于暴发性心肌炎患者，使用 ECMO 的治疗效果令人鼓舞。Teele 等人发表的一项为期 12 年的研究显示，20 名小儿急性暴发性心肌炎患者中，10 名最终需要 VA - ECMO 辅助 。此外，ECMO 还用于多种疾病，如心肌病患儿接受 ECMO 治疗后的出院存活率最高，为 63%，心肌炎患儿为 59%，而 2 - CHD 和 1 - 心室 CHD 患儿分别为 44% 和 33% 。

患者选择和时机

明智选择

对于心力衰竭和充血性心力衰竭的儿童 / 新生儿进行 ECMO 插管，主要有四种策略：当患者心脏功能可能恢复且潜在疾病可逆时，ECMO 可作为恢复的临时支持；对于符合长期护理条件的患者，ECMO 可作为过渡到 VAD 辅助的桥梁；ECMO 可作为心脏移植前的临时措施；在获取相关数据或评估合并症过程时，ECMO 可辅助决策 。

术前 ECMO 支持

部分未经治疗的先天性心脏病导致心源性休克的婴儿需要启动 ECMO，如法洛四联症无肺动脉瓣、严重埃布斯坦畸形伴环形分流、完全性肺静脉异位引流梗阻等罕见病例 。Mascio 等人的研究显示，80 家机构的 96,596 例先天性心脏手术中，0.5% 的患者（n = 463）在术前接受了机械循环支持，另有 0.1% 的患者术前和术后均接受了支持 。在此情况下，ECMO 用于增加终末器官血流，在手术前提供生理平衡 。

术后 ECMO 支持

大多数 ECMO 在术后阶段使用（2.2%），而术前使用的比例为 0.5% 。Norwood 手术、动脉调转术合并室间隔缺损和主动脉弓修复术、双心室修复术（如 Ross - Konno 技术）、动脉干修复术等术后机械循环支持率较高 。术后 ECMO 治疗的其他原因包括持续性心律失常，如异位交界性心动过速导致的血流动力学障碍 。

ECPR

在标准心肺复苏（CPR）期间或自发循环恢复 20 分钟内启动 ECMO 称为 ECPR 。多数人认为，在出现严重组织缺氧和终末器官损伤之前启动 ECMO 是最佳选择。研究表明，充血性心力衰竭患者延迟启动 ECMO 与不良预后相关 。一项关于术后心脏 ECMO 的研究显示，在手术室插管的患者存活率高于在心脏重症监护病房插管的患者，因为早期充分的支持有助于预防长时间低灌注和致命性心脏骤停，在手术室启动 ECMO 的患者存活率更高（64% vs. 29%） 。

插管策略

外周与中心插管

患者的体型、既往手术史和潜在心脏解剖结构会影响心脏 ECMO 的插管位置和技术。VAECMO 可通过中心插管（通常是右心房引流至升主动脉）或外周插管（通过右颈内静脉引流至右颈总动脉）进行 。在心脏手术后早期，或外周血管直径和插管选择无法保证足够的 ECMO 流量时，中心插管通常更方便且更受青睐 。ECPR 的插管可选择外周或中心，应根据患者的体型、解剖结构和临床特征（如既往胸骨切开术和近期心脏手术）进行定制 。一项研究显示，小儿 ECPR 病例中外周插管的存活率更高，但这可能受到外周插管亚组中非手术儿童比例较高的影响 。外周颈部插管虽比中心插管侵入性小，但存在诸多缺点，如颈动脉插管需要 Willis 环完整以保证同侧大脑半球充分灌注，且有报道称颈部插管会导致神经系统问题 。与外周插管相比，中心插管通常允许使用更大的插管，最大流量更高，但中心插管手术更具侵入性，需要经验丰富的团队操作，且术后广泛出血是常见问题之一 。

根据个体解剖结构定制

个体的既往手术史和潜在心脏解剖结构会影响心脏 ECMO 的插管位置和技术 。对于新生儿，插管尺寸和位置面临更多困难。较细的静脉和有限的插管选择可能导致静脉引流问题，若静脉插管过细，可能无法获得预期的静脉回流量；动脉插管位置不当或过细会导致动脉压力升高，引发溶血和膜后压力增大 。此外，在确定预充量时，需考虑新生儿的全部血容量，因为预充量常相当于新生儿的全血交换输血，存在高钾、低钙和液体转移等风险 。对于未近期进行胸骨切开术的幼儿，在 ECPR 时，插管右侧颈动脉和颈静脉可能比进行胸骨切开术并插管中心血管更快 。部分患者因外周血管狭窄或阻塞、复杂的心脏解剖结构、需要更大的插管或既往胸骨切开术等原因，更倾向于选择中心插管 。中心插管进行 ECPR 时需要进行心内按摩，这可能使插管更困难，影响常规按压，且需要不同于基本胸外按压的技能 。目前对于 CHD 患者的最佳插管方法尚无明确共识 。

特殊考虑

单心室心脏

单心室循环曾被视为 ECMO 的禁忌证，早期数据显示单心室（SV）生理的患者死亡风险显著更高 。但近几十年来，由于 ECMO 作为治疗手段的潜在益处逐渐显现，其应用越来越普遍 。Ravishankar 的研究发现，左心发育不全综合征及其各种形式的一期重建术后使用 ECMO，超过 40% 的患者存活至出院，包括所有发生分流血栓的患者 。波士顿儿童医院对 1996 年至 2005 年接受 VA - ECMO 的单心室分流生理婴儿的研究显示，其总体出院存活率（48%）与所有新生儿和儿童心脏 VA - ECMO 的 41% 相似 。多项研究数据表明，因分流血栓和缺氧进行插管的患者在存活率方面比因心室问题或心脏病发作后接受支持的患者更有优势 。

上腔静脉 - 肺动脉吻合术

单心室姑息治疗后期阶段的机械循环支持（MCS）面临特殊困难，会直接影响整体结果和策略 。由于 Glenn 手术（上腔静脉 - 肺动脉连接），下腔和上腔静脉循环分离，因此插管技术需要仔细考虑 。了解个体独特的静脉网络，包括双侧、右侧或左侧上腔静脉以及血管完整性至关重要 。此外，为保证支持有效，需要适当的系统静脉引流 。由于上腔静脉与肺动脉相连，下腔静脉插管减压系统泵血腔可能无法确保该循环有足够的静脉引流 。

体肺分流

体肺分流的形式是分析这部分患者预后的重要因素 。对于接受改良 Blalock - Taussig 分流术的患者，使用 ECMO 时存在顾虑，因为分流可能无法为全身灌注提供足够支持 。在机械辅助期间，为维持稳定循环，通常采取夹闭分流的方法，这会限制肺血流并提高 ECMO 输出，但存在肺循环过度的风险 。早期有 4 名患者在 ECMO 期间尝试用药物封闭分流，但均未存活 。而 5 名保持分流开放并提高 ECMO 流量以补偿分流的患者，死亡率降低了 20% 。

神经发育结局

多项长期研究表明，患有先天性或迟发性心脏病的新生儿在多种神经认知领域易出现长期异常，包括执行功能、注意力、记忆力和视觉空间技能等 。因此，出生后几周内心力衰竭的幸存者更易出现学习困难，与急性呼吸衰竭患者类似 。目前尚不清楚接受 ECMO 治疗的患者是否更容易出现这些慢性神经发育问题 。由于心脏修复后存在循环问题，需要 ECMO 支持的患者属于不良病例选择 。很少有研究比较接受 ECMO 治疗和未接受 ECMO 治疗的严重心力衰竭患者的神经系统结局 。Tindall 等人比较了先天性心脏病手术后接受 ECMO 治疗的 4 - 6 岁儿童与未接受 ECMO 治疗的儿童和正常对照组的认知结局，发现两组患者的一般认知能力均在正常范围内，但接受 ECMO 治疗的患者能力明显低于健康对照组 。在视觉回忆、空间组织等专门的神经心理任务和左手运动功能方面，ECMO 组的表现明显比心脏对照组和健康儿童差 。不过，长期注意力、语言记忆、语言表达能力、右手运动能力和触觉感知在各组之间没有差异 。

结局和并发症

结局

当心肺转流（CPB）脱机失败，儿科患者在重症监护病房病情恶化时，PC - ECMO 是一种有效的辅助技术 。尽管 ECMO 似乎提高了患者的存活率，但死亡率和发病率仍然较高，尤其是单心室生理的婴儿 。遗传疾病不应被视为 ECMO 的禁忌证 。一项包括儿科和新生儿患者的荟萃分析显示，2683 例心脏手术后接受 ECMO 的患者总体存活率为 43.3% 。根据 PC - ECMO 的适应证，心脏骤停患者的存活率为 37.6%，低心输出量综合征患者为 47.3%，CPB 脱机失败患者为 44.6% 。单心室生理患者的存活风险比为 0.74，遗传疾病患者的风险比为 0.93 。

短期并发症

2015 年至 2020 年，向 ELSO 报告的接受 ECPR 的年轻患者中，7.4% 的问题符合致命性脑损伤标准 。未接受 ECPR、因心血管或呼吸原因接受 ECMO 的儿科患者脑死亡发生率较低（小于 2%） 。在新生儿群体中，脑死亡的记录较少，所有 ECMO 病例中脑死亡发生率为 0.2% - 0.7% 。接受 ECMO 治疗的婴儿和新生儿另一个常见问题是肾功能损害 。ELSO 数据显示，至少 40% 的儿科患者存在肾功能障碍，表现为肌酐水平急剧升高或需要肾脏替代治疗 。特别是青少年患者在接受 ECMO 治疗时，29.7% - 32.2% 需要肾脏替代治疗，新生儿为 27% - 36% 。

长期并发症

研究中接受心脏 ECMO 的患者神经发育评分比正常水平至少低一个标准差 。与未接受 ECMO 的个体相比，这些患者在大运动功能、语言、言语和认知功能方面表现较差 。有趣的是，其他研究比较了 VA - ECMO 和其他机械循环支持技术，发现心室辅助装置支持后存活的儿童中只有 20% 出现相同程度的神经功能障碍，而接受 ECMO 支持的儿童中有 60% 存在中度至重度神经系统问题 。在患有更复杂先天性心脏病的年轻个体中，使用 ECMO 与不良神经结局相关 。目前尚不清楚这种差异的原因，可能是这些患者年龄较大、风险较低，或者使用心室辅助装置时需要的抗凝较少 。

妊娠期重症监护病房中的 ECMO

即使没有风险因素，孕妇也可能发生心力衰竭并进展为心源性休克，心脏病发作、心律失常和心肌炎等都可能是病因 。此时心脏无法正常泵血，无法满足母亲和胎儿的需求 。ECMO 可在这种情况下提供氧气和循环支持，对母亲和胎儿的健康至关重要 。在母亲心肺功能稳定后，借助 ECMO 支持继续妊娠，有助于减少新生儿早产相关的并发症 。近期的一项系统综述证实，引入 ECMO 后延长妊娠是可行的 。在妊娠期 ECMO 期间，为确保胎儿获得足够氧气，母亲的动脉血氧分压（PaO₂）必须维持在 60 mmHg 以上，氧饱和度高于 90% 。目前对于妊娠期 ECMO 患者的最佳抗凝方案尚无定论，出血仍是最常见的副作用，全身使用最广泛的抗凝剂仍是普通肝素 。此外，近红外光谱（NIRS）等新技术可用于识别脑损伤 。Hunt 等人通过评估脑氧供需平衡来识别 V - A ECMO 患者的急性脑损伤，当局部氧饱和度比参考值降低 25% 时，表明存在脑损伤 。尿液输出与肾脏 NIRS 读数相关，尿液流量减少时，NIRS 读数降低，且早于平均动脉压（MAP）下降 。在新生儿中，肾脏 NIRS 可能是评估肾脏灌注和尿液生成是否充足的有前景的无创方法 。

未来展望和研究

优化 ECMO 方案

新生儿是接受 ECMO 治疗的先天性心脏病患者的主要群体，因此有必要考虑新生儿回路相关问题 。一项对比新生儿两种泵设计的研究显示，滚轴泵组的结果优于离心泵组，但将该数据推广到更广泛人群存在显著局限性 。研究中前期主要使用滚轴泵，后期使用离心泵，这涉及到机构机械循环支持新方法的障碍 。此外，由于数据限制，研究中难以定义溶血，这也是导致离心泵组结果不佳的原因 。考虑到预防回路血栓形成的必要性，抗凝治疗仍然复杂 。虽然小儿患者使用 ECMO 的经验有限，但近期研究表明，比伐卢定（直接凝血酶抑制剂）的使用效果令人鼓舞 。一项针对接受 ECMO 治疗的小儿患者的研究中，16 名患者使用比伐卢定，16 名使用肝素，结果发现比伐卢定组出血情况减少 。小儿抗凝监测存在独特困难，患有 CHD 并接受 ECMO 治疗的婴儿多为新生儿，其凝血网络<