体外膜肺氧合在可预料困难气道的应用进展

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【综述】

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是一种高端的生命支持技术，广泛应用于重症患者的心肺功能支持。自1974年首例报道以来，ECMO的使用不断增加，适应证也在逐渐扩大。除了可用于治疗直接肺损伤、急性呼吸窘迫综合征以及病毒感染等相关的低氧血症外，近年来越来越多的病例报道证实了其在可预料困难气道患者中的成功应用，为气管插管、气道支架置入或肿瘤切除等手术提供氧合支持。

1 ECMO技术概况

ECMO的主要原理是将体内静脉血引出体外,经过肝素预处理的管道经膜式氧合器氧合后，通过泵和管道再注入患者动脉或静脉系统，为患者提供部分或全部的心肺支持。

ECMO系统的基本组成包括动静脉插管、连接管、泵、膜式氧合器、供气管道及监测系统。膜式氧合器是ECMO的核心部分，它由半透膜构成，能够实现血液与气体的有效交换。泵则负责将血液从患者体内抽出并推送回去，通常使用离心泵或隔膜泵。在操作过程中，需定期检查管路和氧合器的功能，及时调整流量，以满足患者的需求。

ECMO根据氧合后血液回流入体内的路径不同，分为静脉‑静脉ECMO（veno venous ECMO, VVECMO）、静脉‑动脉ECMO（veno arterial ECMO, VAECMO）及其他类型。VVECMO是将体内静脉血引出，经过ECMO，将氧合后的血液在进入肺循环之前回流入右房。常用的模式是将静脉引流套管置于股静脉，从下腔静脉引流血液，血液通过右颈内静脉导管回流。VVECMO对血流动力学没有直接影响，可用于常规支持严重呼吸衰竭的患者，包括急性呼吸窘迫综合征继发的严重低氧血症、严重的哮喘病、创伤性气道损伤或支气管胸膜瘘等。不能通过气管插管或手术建立明确的气道时，也可以使用VVECMO。VAECMO是将体内静脉血引出，经过ECMO，将氧合后的血液回流入动脉，然后再输送至身体其他部位。VAECMO提供心脏功能支持，可用于需要机械循环支持的严重心源性休克、心搏骤停等。其他类型包括增加一根静脉引流管的静脉‑静脉‑静脉ECMO（veno veno venous ECMO, VVVECMO）、静脉‑静脉‑动脉ECMO（veno veno arterial ECMO, VVAECMO）以及增加一根静脉回流管的静脉‑动脉‑静脉ECMO（veno arterial venous ECMO, VAVECMO）等，主要作用是减少再循环或减轻心脏前负荷，以更好地满足患者的氧合需求。ECMO的主要类型见图1。

2 ECMO在可预料困难气道的应用

2.1 肿瘤相关气道阻塞 

气道阻塞是造成严重困难气道的主要原因。呼吸介入治疗包括气道支架置入和气道肿瘤清除，可有效治疗气道问题。然而，在严重气道阻塞的患者中，任何程度的镇静或肌肉松弛都可能损害患者的呼吸功能，加剧呼吸困难，带来生命危险。因此，局麻下提前备好ECMO是更为安全的选择。

Meyer等报道了14例患者因肿瘤气道阻塞行择期气道支架置入术，在ECMO的保障下（8例应用了VVECMO，6例应用了VAECMO），所有患者术后均成功脱离ECMO，病情好转。Zhang等报道了1例艾滋病病毒感染患者，因气道肿瘤致呼吸困难，在VVECMO辅助下，行气道肿瘤切除术，术毕顺利脱机，最后安全出院。Oyake等报道了1例15岁患者，因前纵隔T淋巴母细胞瘤压迫致气道狭窄，狭窄处从气管下段延伸至气管分叉处，在VVEVMO辅助下行气道支架置入，之后顺利脱机并予化学药物治疗，病情明显好转并出院。ECMO在新生儿及儿童气道肿瘤切除术中的成功应用也有报道。

2.2 异物所致气道阻塞 

异物误吸在3岁以下儿童中发病率和病死率较高，也是1岁以下儿童意外死亡的最常见原因。

Park等报道了3例儿童因异物误吸致呼吸困难，在ECMO支持下，顺利取出异物并安全出院。Brown等报道了1例儿童误吸葡萄，多种通气方式不能维持术中氧合，最后在ECMO支持下成功取出异物。

2.3 先天性气道畸形、气道创伤所致困难气道 

对于先天性气道畸形患者，手术是主要的治疗方式。这类患者往往合并心血管异常，术中通气氧合的保障至关重要。Yeh等报道了11例先天性气管支气管狭窄的患者，在VVECMO/VAECMO支持下，顺利完成气道重建手术。

气道创伤并不常见，但具有较高的发病率和病死率，术前和术中精准的气道管理对于患者成功获救尤为重要。Clark等报道了1例26岁患者因颈部穿透性外伤致气管近乎横断，在VVECMO支持下顺利完成气道修复及重建，术后5 d顺利脱机，病情好转出院。

2.4 烧伤、气道炎症所致困难气道 

烧伤患者尤其是吸入性损伤或颈部烧伤时容易诱发烧伤后气道挛缩进而造成困难气道，可以应用ECMO辅助氧合。严重烧伤患者急性呼吸窘迫综合征的发生率高达40%。Kennedy等报道了2例烧伤患者在VVECMO支持下顺利度过危险期并康复出院。要注意的是，由于ECMO在烧伤患者中应用的报道不多，关于其应用推广还需更多实践支持。

气道炎症可致严重困难气道，如持续性哮喘患者可表现为高碳酸血症、酸中毒等，可导致急性呼吸衰竭。ECMO可为该类患者提供充足的气体交换，有助于预防机械通气引起的肺损伤。Yeo等对272例应用ECMO行呼吸支持的哮喘的患者进行回顾性分析，ECMO平均运行时间为176.4 h，撤机成功率为86.7%，出院生存率为83.5%。

2.5 其他类型 

ECMO可应用于气管切开术后，长期气管内置管后，肺移植术、肺切除术等术后气道塌陷或狭窄的情况，以维持有效的通气及氧合，并使气道组织获得充分的休息时间进而促进愈合。

3    ECMO的特点、应用指征及评估、并发症、应用建议 

3.1 ECMO的特点 

ECMO可为患者提供安全的氧合保障，为术者提供更好的操作条件，从而促进复杂的气道重建，维持气体交换。而在严重困难气道患者，传统的处理策略（如维持自主呼吸、使用喷射通气进行氧合等）可能造成紧急困难气道，并出现各种气道风险（如气压伤、气胸、过度换气等），甚至造成生命危险。

ECMO较心肺转流术（cardiopulmonary bypass, CPB）也有相对优势。首先，CPB需要更高水平的肝素化来预防回路中的血栓形成，比ECMO更有可能造成术中出血；另外，CPB的操作面积较大，会导致稀释性凝血障碍，促进血液炎症性血小板功能障碍和凝血障碍。

3.2 ECMO的应用指征及评估 

ECMO作为一种生命支持的工具，可用于常规治疗效果不佳的严重心肺功能受损的患者。若患者全身状况极度恶化，已发生多器官功能衰竭，或有严重中枢神经系统损害且预后不良，应视为ECMO应用的禁忌证。在可预料困难气道的应用方面，如前所述，ECMO适用于所有气道管理或通气氧合极度困难的患者，《2022年美国麻醉医师协会困难气道管理实践指南》也推荐了ECMO作为可预料困难气道的备选工具。关于ECMO应用必要性的评估是极具挑战性的，目前并无统一方案或指南，考虑到各临床中心应用ECMO的模式及条件有差异，需要具体权衡患者应用ECMO的益处与潜在风险。

3.3 ECMO应用的并发症 

各种与ECMO应用相关的并发症在危重患者中均有报道。这些并发症可能会影响患者的预后和病死率。最常见的是出血和静脉血栓形成。出血既可以是短期并发症，也可以是长期并发症。血胸、血肿和插管部位出血等并发症较为常见，发生率为15%~60%，病死率高达40%。Smood等对418例需要应用VVECMO的患者进行回顾性分析发现，出血发生率高达32%，出现出血并发症患者的病死率明显高于未发生出血并发症的患者（48.5% 比 32.7%）。血栓事件（如管路或氧合器故障、缺血性中风）可能会造成严重后果，但通常出现在较长时间的ECMO运行中。

有报道显示，长期使用ECMO与肾功能衰竭需要持续血液滤过、细菌性肺炎、败血症、溶血、肝功能障碍、腿部缺血、中枢神经系统并发症、吸入性肺炎和弥散性血管内凝血等并发症有关。

3.4 ECMO的应用建议 

3.4.1 在手术前识别高风险困难气道病例并适当规划对于应用ECMO至关重要。紧急应用ECMO进行呼吸循环支持，病死率较高，因为ECMO的运作需要专业的团队，成功的操作运行需要时间。

3.4.2 为了在长时间呼吸暂停期间提供足够的全身氧合，ECMO流量至少需要达到心排血量的60%，最佳心排血量的ECMO流量计算公式为2.4 L·m−2·min−1×体表面积。在气管插管之前应根据制造商提供的导管尺寸和类型计算流量。

3.4.3 VVECMO时若回流导管的出口距离引流导管尖端太近，氧合血液则易被抽吸入静脉导管内，即发生再循环，将影响ECMO为机体提供的氧合支持水平。当静脉导管中的血液颜色与动脉导管中的血液颜色相近或静脉导管中的血液氧饱和度>80%时，应怀疑发生了再循环。可通过增加引流导管和回流导管尖端的距离（建议至少相距7 cm）或增加一根引流管以避免再循环。

3.4.4 VAECMO时动脉系统的总血流量是自然心排血量和ECMO血流量的结合。心力衰竭的程度决定了原心脏输出血流和ECMO泵逆行血流的混合位置。如果原来的肺或心脏运作不佳，含氧量低的血液流出心脏可能导致上半身血氧供给不足，称为差异氧合或南北综合征。通过脉搏血氧计或动脉血气监测右上肢的氧合，可及早发现这种病理状态。差异氧合的改善可通过提高VAECMO流量来实现。然而，心排血量良好的患者仍然可能出现严重的差异氧合，因此，任何需要VAECMO支持的患者都应考虑尽早转换为VAVECMO模式。VAECMO中的心导管配置不会出现差异氧合，即氧合后血液回流至主动脉近端。然而，这种配置通常需要胸骨切开来完成，创伤大，不适用于清醒患者，也不适合紧急情况下使用。

3.4.5 在ECMO应用过程中，血液接触到体外循环管路，触发血液生物材料表面反应，激活全身炎症反应和凝血纤溶系统。为了防止ECMO回路及机体血栓形成，需要患者使用抗凝剂；而抗凝剂的使用可能造成患者（尤其创伤患者）严重的出血风险。

体外生命支持组织指南建议在ECMO运作期间使用肝素进行全身抗凝，活化凝血时间的目标范围为180~220 s。然而，活化凝血时间的目标值尚未达成共识，并且不同研究中心的指南也不同。

随着离心泵、新型聚甲基戊烯氧合器以及肝素涂层管道的生物相容性技术的进步，血栓形成及其并发症的风险已在逐步降低，越来越多的医疗中心提出了低剂量抗凝策略，并取得了较好的结果。Chen等报道了3例应用VVECMO辅助氧合行择期困难气道手术的患者，在无系统性肝素抗凝的条件下，未出现任何ECMO相关并发症。Klug等报道了1例VVECMO辅助下行气道恶性肿瘤切除术的老年患者，术中无系统性肝素抗凝处理，术后未出现出血或血栓形成事件。

3.4.6 在术中应用ECMO的患者中，麻醉药的药代动力学和药效学变得复杂，要考虑麻醉药在ECMO管道的分布与吸附、术中肾脏替代支持等因素的影响，因此，术中麻醉深度的监测很重要；在肺血流量减少的患者中，静脉麻醉药比吸入麻醉药的应用效果可能更确切；建议采用肺保护性通气策略。

4 小 结

对于可预料困难气道，ECMO能够在维持患者氧合的同时，为手术创造更好的条件，从而降低手术风险，已被纳入困难气道管理实践指南。要注意的是，ECMO的成功应用依赖于多学科团队的协作和经验。因此，在临床实践中，需加强对医护人员的培训，提前规划，以确保在复杂情况下的气道管理能够顺利进行。

国际麻醉学与复苏杂志,2026,47(1):62-66.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20250328‑01415