【话险危夷】心脏指数、混合静脉血氧饱和度或二氧化碳间隙可决定ECMO在心源性休克中的获益：多中心随机ECMO-CS试验的事后分析

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简介

本研究调查了在具有特定血流动力学和代谢特征（如心排血指数低、静脉血氧饱和度（SvO2）低、二氧化碳分压（pCO2）差距高）的心源性休克患者亚组中立即启动体外膜肺氧合（ECMO）的临床疗效。研究发现，在具有这些更具体的心源性休克标志的亚组中，与早期保守治疗策略相比，立即启动ECMO与全因死亡率降低和死亡或血流动力学恶化需要ECMO的复合终点降低相关。这些发现表明，测量心排血指数、pCO2差距和SvO2可能有助于识别更有可能从ECMO机械循环支持中获益的心源性休克患者。

摘要

背景：基于低血压的存在，立即启动体外膜肺氧合（ECMO）在心源性休克患者中并未显示出益处。其他血流动力学或代谢参数与临床结局之间的关系（无论是否使用ECMO）尚不完全清楚。

方法：ECMO-CS试验将117名诊断为心源性休克的患者随机分为两组：立即启动ECMO组或早期保守治疗组。本次事后分析研究了在具有更特定心源性休克特征（低心脏指数、低混合静脉血氧饱和度、高二氧化碳分压间隙）的亚组中，立即ECMO治疗的临床疗效。本分析的主要终点是1年全因死亡率；次要终点是死亡或需要ECMO的血流动力学恶化的复合终点。

结果：有58名患者的心脏指数数据可用。在心脏指数< 2.2 L/min/m²的亚组中，立即启动ECMO与全因死亡风险降低相关（风险比0.48；95%置信区间0.23-0.99；p=0.049；预防一例死亡所需治疗人数为3.6）以及全因死亡或血流动力学恶化的复合终点风险降低相关（风险比0.30；95%置信区间0.15-0.65；p=0.003）。有54名患者的pCO2间隙数据可用，在pCO2间隙> 0.8 kPa的亚组中，启动ECMO与较低的全因死亡风险（风险比0.43；95%置信区间0.20-0.91；p=0.028；NNT=3.5）和复合终点风险相关（风险比0.29；95%置信区间0.13-0.62；p=0.001）。最后，有95名患者的SvO2数据可用。在SvO2 < 60%的亚组中，启动ECMO与较低的全因死亡风险（风险比0.34；95%置信区间0.17-0.67；p=0.002；NNT=2.8）和复合终点风险相关（风险比0.28；95%置信区间0.14-0.57；p<0.001）。

结论：测量心脏指数、pCO2间隙和SvO2可以改善心源性休克的管理。存在以下任何标准——低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2——可能预示着保守治疗预后不良，而从机械循环支持中获得显著的死亡率益处。

关键词：临床试验，心源性休克，治疗，体外膜肺氧合

背景

心源性休克是由原发性心功能障碍引起的危重病症，导致心输出量不恰当降低，伴有组织低灌注。尽管急性心血管和重症监护领域取得了进展和发展，心源性休克的死亡率仍然很高。在过去几年中，机械循环支持（MCS）越来越多地用于恢复血液循环、升高血压和改善这一患者群体的组织灌注。最近，四项随机临床试验报告称，对诊断为心源性休克的患者早期启动静脉-动脉体外膜肺氧合（ECMO）并未改善临床结局，而一项随机试验描述了使用微轴流泵治疗的获益效果。这些试验纳入的心源性休克患者通常基于指南推荐的临床诊断标准，尤其包括低血压的存在。低血压是所有类型休克（无论有无低心输出量）的非特异性特征。ECMO在低心脏指数、高二氧化碳分压间隙（低心输出量不充分的标志）和低混合静脉血氧饱和度（组织低灌注伴氧摄取增加的标志）患者中的临床疗效尚未确定。在排除低血容量后，这些参数对心源性休克更具特异性。

ECMO-CS试验将心源性休克患者（基于低血压或低心输出量、低SvO2或高乳酸存在而诊断，并排除低血容量后）随机分为立即ECMO植入组或早期保守治疗组。主要假设是，对心源性休克和危重血流动力学状态的患者立即植入ECMO将改善结局，但该结果未证实这一假设。中性结果的一个可能解释是纳入了基于低血压（所有类型休克的非特异性常见状况）诊断的心源性休克患者。因此，在本事后分析中，我们研究了在表现出更具心源性休克特异性特征（低心脏指数、低SvO2和高pCO2间隙）的亚组中，立即启动ECMO的临床疗效。本研究检验的假设是，对心源性休克且伴有低心脏指数、低SvO2或高pCO2间隙的患者立即植入ECMO可能与改善结局相关。

方法

研究概述

ECMO-CS试验是一项由研究者发起的、多中心、随机试验，在捷克共和国的4个经验丰富的中心进行。所有患者均提供了参与的书面知情同意书。如果患者状况不允许提供书面知情同意，则在临床状况改善后追溯提供。如果患者死亡、仍处于昏迷状态或出现严重脑功能障碍，则从近亲处获取知情同意。如果未获得知情同意，所有获取的数据将从数据库中删除，不用于分析。作者确认数据的准确性和完整性，以及试验对方案的忠实度。ECMO-CS试验由捷克健康研究委员会（编号15-27994 A）资助，并在ClinicalTrials.gov注册(NCT02301819)。

研究设计与终点

试验设计和方案已发表。符合条件的患者必须满足血流动力学标准（基于低血压或低心脏指数）、组织低灌注的代谢标准，并排除低血容量。满足严重或快速进展性心源性休克（病因多样）纳入和排除标准的患者被随机分配至立即启动ECMO组或早期保守策略组。重要的是，在早期保守治疗组中，如果保守治疗失败且血流动力学进一步恶化，血清乳酸水平与之前24小时内最低值相比升高3 mmol/L时，可以使用ECMO。试验的主要结果已发表。本次事后分析侧重于随机化前测量的基线心脏指数、pCO2间隙和SvO2。任何方法（超声、动脉压波形分析、肺动脉导管）均可用于测量心脏指数。测量SvO2和pCO2间隙时，允许使用腔静脉和肺动脉采血。pCO2间隙是动静脉血中CO2分压之差。低心脏指数定义为< 2.2 L/min/m²，高pCO2间隙定义为> 0.8 kPa，低SvO2定义为< 60%。方案不要求测量这些变量；但如果可用，则记录这些值。本分析的主要终点是1年全因死亡率；次要终点包括全因死亡和需要实施ECMO的血流动力学恶化的复合终点。在由单个变量定义的亚组内分析主要和次要终点。此外，还分析了联合亚组的主要终点：(i)“至少一项异常”（至少一项异常值，无论其他值正常、异常或缺失）；(ii)“全部异常”（所有三项值均异常）；(iii)“正常”（至少一项正常值且无异常值）。

统计分析

ECMO-CS试验的样本量确定基于主要结局（30天时全因死亡、复苏性心脏骤停和实施另一种MCS设备的复合终点）的假设发生率，并已发表。低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2的分析包括有这些变量可用信息的患者数据。分析按意向治疗原则进行，包括从随机化时至1年内所有患者和所有事件的数据。分类变量以百分比表示，并使用Pearson卡方检验或Fisher精确检验进行比较。连续变量以中位数（四分位距）表示，并使用t检验或Mann-Whitney检验进行比较。死亡时间采用Kaplan-Meier法分析，并使用对数秩检验进行比较。风险比及其对应的95%置信区间使用对数秩检验计算。相对风险及其对应的95%置信区间使用Koopman渐近得分计算。需要治疗人数计算为可归因风险的倒数，使用Newcombe/Wilson检验。分析使用SPSS版本28、R版本4.2.1和Prism版本8进行。假设在5%的显著性水平上进行检验。

结果

患者

2014年9月至2022年1月期间，122名患者被随机分配至两组：立即ECMO组或早期保守治疗组。排除5名因未获得知情同意的患者后（所有患者均死亡且无法从近亲处获得知情同意），立即ECMO组纳入58名患者，早期保守治疗组纳入59名患者，所有患者均有1年数据。

心脏指数

有58名患者的心脏指数数据可用。心脏指数< 2.2 L/min/m²的患者与心脏指数正常或未知的患者相比，较少出现ST段抬高型心肌梗死作为心源性休克的病因，并且较少接受经皮冠状动脉介入治疗。在早期保守治疗组中，心脏指数< 2.2 L/min/m²的患者中有20/25例（80.0%）发生全因死亡，而心脏指数≥ 2.2 L/min/m²或未知的患者中有20/34例（58.8%）发生全因死亡。在ECMO组中，心脏指数< 2.2 L/min/m²的患者中有12/23例（52.2%）发生全因死亡。在心脏指数< 2.2 L/min/m²的患者中，与早期保守治疗相比，立即启动ECMO与全因死亡风险降低相关（HR 0.48；p=0.049；NNT=3.6）以及全因死亡或需要ECMO的血流动力学恶化复合终点风险降低相关（HR 0.30；p=0.003；NNT=2.5）。

pCO2间隙

有54名患者的pCO2间隙数据可用。pCO2间隙> 0.8 kPa的患者与pCO2间隙正常或未知的患者相比，较少出现STEMI作为心源性休克的病因，并且较少接受PCI。在早期保守治疗组中，pCO2间隙> 0.8 kPa的患者中有19/22例（86.4%）发生全因死亡，而pCO2间隙≤ 0.8 kPa或未知的患者中有21/37例（56.8%）发生全因死亡。在ECMO组中，pCO2间隙> 0.8 kPa的患者中有15/26例（57.7%）发生全因死亡。在pCO2间隙> 0.8 kPa的患者中，与早期保守治疗相比，立即启动ECMO与全因死亡风险降低相关（HR 0.43；p=0.028；NNT=3.5）以及复合次要终点风险降低相关（HR 0.29；p=0.001；NNT=2.6）。

SvO2

有95名患者的SvO2数据可用。SvO2 < 60%的患者与SvO2正常或未知的患者相比，较少出现STEMI作为心源性休克的病因，并且较少接受PCI。在早期保守治疗组中，SvO2 < 60%的患者中有22/25例（88.0%）发生全因死亡，而SvO2 ≥ 60%或未知的患者中有18/34例（52.9%）发生全因死亡。在ECMO组中，SvO2 < 60%的患者中有15/29例（51.7%）发生全因死亡。在SvO2 < 60%的患者中，与早期保守治疗相比，立即启动ECMO与全因死亡风险降低相关（HR 0.34；p=0.002；NNT=2.8）以及复合次要终点风险降低相关（HR 0.28；p<0.001；NNT=2.5）。

所有三个变量的联合分析

有99名患者的任何分析参数数据可用。在“至少一项异常”亚组中，早期保守治疗组全因死亡率为82.9%，ECMO组为57.1%。在该亚组中立即启动ECMO与全因死亡风险降低相关（HR 0.53；p=0.028）。

在“全部异常”亚组中，ECMO组全因死亡率为53.8%，早期保守治疗组为100.0%（HR 0.19；p=0.001）。

在“正常”亚组中，ECMO组全因死亡率为100%，早期保守治疗组为50.0%（HR 3.89；p=0.042）。

讨论

在这项随机ECMO-CS试验的事后分析中，我们报告了两个关键发现。首先，在心源性休克患者中，低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2与极差的预后相关。其次，这些特征可用于识别可能从MCS中获益的患者。

心源性休克的诊断

指南推荐的心源性休克临床诊断标准通常包括低血压和低灌注的存在，其中低血压是心输出量不充分低的替代指标。然而，最近有报道称，根据低血压诊断的心源性休克患者可能具有正常的心输出量和SvO2，这与心源性休克的定义直接矛盾。心源性休克的不完美诊断也可能是近期随机临床试验未能证明ECMO在心源性休克中获益的部分原因。相比之下，在最近的ECMO-CS试验、DanGer Shock试验以及MCS在心源性休克中随机试验的个体患者数据荟萃分析的亚组分析中，尽管使用正性肌力药和血管加压药进行保守治疗，但极低的血压可能识别出能从MCS中获益的患者。历史上，心输出量的快速评估是不可能的，血压仍然是存在心泵衰竭时诊断心源性休克的关键参数。然而，情况已经发展：现在可以在疑似心源性休克患者首次接触时使用超声或动脉压波形分析评估心输出量。因此，低心输出量可以用作诊断心源性休克的临床标准，无论是替代低血压还是作为低血压的补充。与低血压（几乎所有类型休克共有的非特异性特征）相比，低心脏指数是排除低血容量后心源性休克的特异性标准。这也在最近的美国心脏病学会/美国心脏协会心力衰竭指南中得到体现，该指南建议的心源性休克血流动力学标准包括低心脏指数。本分析的结果表明，如果根据其定义（基于低心脏指数的存在）诊断心源性休克，则可以通过机械循环支持进行有效治疗。

心脏指数、pCO2间隙和SvO2

在ECMO-CS试验中，低心脏指数是一个可选的纳入标准；然而，大多数患者是根据低血压的存在入组的。本分析重点关注心脏指数以及与心脏指数密切相关的两个参数：pCO2间隙和SvO2。SvO2是组织缺氧和心输出量充足性的标志；如果动脉血氧饱和度正常，低SvO2值表示高氧摄取和低心输出量。与心脏指数类似，低SvO2是一个可选的纳入标准，升高的乳酸作为替代。pCO2间隙反映静脉回流，是心输出量充足性的标志，值>0.8 kPa表示心输出量不充分，无论休克类型如何[16]。在ECMO-CS试验中，建议记录心脏指数、pCO2间隙和SvO2的基线值（如果可用）。

在本分析中，患者被分为有证据显示低心脏指数、高pCO2间隙或低SvO2的患者，以及没有这些证据的亚组。分析显示，低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2与极差的预后相关，在早期保守治疗组中1年死亡率超过80%。早期保守治疗组中具有异常心脏指数、pCO2间隙或SvO2的患者的死亡风险显著高于具有正常或未知值的患者。可以推测，一些未知值的患者也可能有异常值，这甚至可能导致对风险的低估。低心脏指数是心源性休克中公认的强预后标志物。我们的结果也与最近的观察性研究高度一致，这些研究报告了接受静脉-动脉ECMO治疗且具有高pCO2间隙的患者死亡率更高。同样，在Patsalis等人最近的一项回顾性研究中，低SvO2与接受微轴流泵治疗的心源性休克患者较差的结局相关。

据我们所知，这是第一项表明，对于尽管使用正性肌力药和血管加压药进行强化保守治疗但仍存在低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2的患者，早期启动ECMO可显著改善预后并降低1年死亡率的研究。然而，主要设计用于增加血流量的MCS系统在低血流量和低心输出量的血流动力学条件下最有效，这可能并不令人惊讶。可以推测，专注于ECMO在心源性休克中应用的随机试验的中性结果可能部分可以通过血压测量对低心输出量状况的不完美诊断来解释。长期MCS的适应证也存在类比：指南推荐的适应证包括依赖正性肌力药或短期机械支持，部分指南包括低心脏指数，但没有一个仅依赖低血压。

临床意义

在心源性休克患者中，测量心脏指数、pCO2间隙和SvO2可提供重要的预后信息。表现为低心脏指数、升高pCO2间隙和低SvO2的患者在接受保守治疗时预后极差。这些参数中的每一个都单独提示立即机械循环支持的潜在获益。如果存在这些因素中的任何一个，则可以预期获益，并且当所有三项异常（低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2）同时存在时，获益最大。相反，对正常值患者植入ECMO没有任何益处，甚至可能与显著伤害相关。基于我们的结果，我们提出了一个指导心源性休克中机械循环支持使用决策过程的算法。

研究局限性

本研究有几个局限性。首先，这是一项相对较小试验的事后分析，心脏指数、pCO2间隙和SvO2的数据仅在部分研究人群中可用。因此，由于I型错误的风险，这些结果必须被视为探索性的。分析的探索性本质在解释计算出的NNT时尤其重要。其次，该试验并非比较ECMO与保守治疗，而是比较立即ECMO与允许在保守治疗失败和血流动力学进一步恶化时使用“补救”ECMO的早期保守策略。因此，结果应相应解释。第三，包括血流动力学参数在内的基线特征与随机化时的状态相对应。遗憾的是，症状出现或休克发作的时间未被记录，也未包含在纳入/排除标准中。第四，该试验是非盲法的，终点未经裁定。第五，允许使用上腔静脉和肺动脉采血来测量SvO2和pCO2，但未记录采血部位。第六，仅记录了测试变量和其他血流动力学参数的基线数据；因此，无法分析随访期间血流动力学状态的变化。最后，纳入标准基于由血管活性治疗强度、血流动力学或代谢参数以及心泵衰竭证据定义的休克严重程度，而非特定病因。然而，排除标准包括可能导致或影响心源性休克的几种特定情况。此外，心脏骤停幸存者也被排除。因此，我们的结果不一定能推广到所有休克病因和所有伴随疾病。

结论

测量心脏指数、pCO2间隙和SvO2可以改善心源性休克的管理。存在以下任何标准——低心脏指数、高pCO2间隙和低SvO2——可能提示保守治疗预后不良以及从机械循环支持中获得显著的死亡率益处。

缩略语

CI: 心脏指数

ECMO: 体外膜肺氧合

ECMO-CS: 体外膜肺氧合治疗心源性休克试验

MCS: 机械循环支持

NNT: 需要治疗人数

PCI: 经皮冠状动脉介入治疗

pCO2: 二氧化碳分压

SvO2: 混合静脉血氧饱和度

STEMI: ST段抬高型心肌梗死

表1 基线特征

数据以中位数（四分位距）表示，除非另有说明。

BMI，体重指数；STEMI，ST段抬高型心肌梗死；PCI，经皮冠状动脉介入治疗；pCO2 gap，二氧化碳分压差；LVEF，左心室射血分数；MAP，平均动脉压；SvO2，混合静脉血氧饱和度；VIS，血管活性正性肌力评分。

表格2：全因死亡率发生率

ECMO：体外膜肺氧合；HR：风险比；CI：置信区间；NNT：为避免一例死亡所需的治疗人数；pCO2 gap：二氧化碳分压差；SvO2：混合静脉血氧饱和度。

表格3所有三个变量的联合分析

ECMO：体外膜肺氧合；HR：风险比；CI：置信区间

异常值定义为：心脏指数 < 2.2 L/min/m² 或 SvO₂ < 60% 或 pCO₂ 间隙 > 0.8 kPa；正常值定义为：心脏指数 ≥ 2.2 L/min/m²、SvO₂ ≥ 60% 或 pCO₂ 间隙 ≤ 0.8 kPa。“至少一项异常”亚组：包括至少有一项异常值的患者（无论其他值是正常、异常还是缺失）。“全部异常”亚组：包括所有三项值均为异常的患者。“正常”亚组：包括至少有一项正常值且无异常值的患者。

图1 根据心脏指数（A）、二氧化碳分压（pCO₂）间隙（B）和混合静脉血氧饱和度（SvO₂）（C）划分的全因死亡率累积发生率。

CI：置信区间；Cons：早期保守治疗组；ECMO：立即体外膜肺氧合治疗组；HR：风险比。

图2 根据心脏指数（A）、二氧化碳分压（pCO₂）间隙（B）和混合静脉血氧饱和度（SvO₂）（C）划分的全因死亡或需要实施体外膜肺氧合的血流动力学恶化复合终点的累积发生率。

CI：置信区间；Cons：早期保守治疗组；ECMO：立即体外膜肺氧合治疗组；HR：风险比。

图3 心源性休克诊断与早期血流动力学稳定化的建议算法

话险危夷·述评

心源性休克（CS）是一类死亡率极高的危重疾病，机械循环支持（MCS）作为重要干预手段，其应用效果一直存在争议。近年来多项随机试验的中性结果提示，ECMO并非对所有心源性休克患者均有益处，而是需要精准的患者选择和指标评估。ECMO-CS试验的事后分析为我们提供了重要启示：低心脏指数、高二氧化碳分压间隙和低混合静脉血氧饱和度这三项血流动力学参数能够有效识别从体外支持中获益的患者群体。

相较于传统的低血压作为诊断标准——该指标具有非特异性，上述三项参数更加精准地反映了心源性休克的本质特征，即低心输出量和组织低灌注。研究表明，当患者同时存在这三项异常指标时，ECMO组患者的全因死亡率为53.8%，而保守治疗组为100%，显示出显著的生存优势（HR 0.19）。这提示在精准诊断的基础上进行早期介入是改善预后的关键。

然而，本研究作为事后分析存在样本量相对较小等局限性，结果应作为探索性发现。临床实践中需要进一步验证这一算法的应用价值，同时兼顾患者个体特征、致病原因和伴随疾病等因素。综合多项血流动力学参数进行综合评估，有望使体外生命支持的应用更加精准化、个体化，进而显著改善重症心源性休克患者的预后。

文献出处：

Ostadal P, Vondrakova D, Rokyta R, Karasek J, Kruger A, Janotka M, Naar J, Smalcova J, Hubatova M, Hromadka M, Volovar S, Seyfrydova M, Linhart A, Belohlavek J. Cardiac index, SvO₂ or pCO₂ gap may determine benefit from ECMO in cardiogenic shock: post-hoc analysis of the multicenter, randomized ECMO-CS trial. Crit Care. 2025 Jul 14;29(1):303. doi: 10.1186/s13054-025-05513-5. PMID: 40660350; PMCID: PMC12261638.