体外膜式氧合(ECMO)神经系统并发症研究

　　作者：宋铁鹰,马朋羽,杨运亮,赵建辉　　作者单位：河北省石家庄市第一医院麻醉科(宋铁鹰、马朋羽、杨运亮、赵建辉、王春平、姜博、马晓静、王春平)，首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科ICU(贾明)

　　【摘要】目的分析体外膜式氧合(ECMO)支持治疗患者的神经系统并发症发生的原因以减少并发症的发生。方法回顾性分析ECMO支持治疗患者242例，术后发生神经系统并发症 21 例( 8.68%)，对其发生原因与治疗进行分析。结果　21例患者中，一过性的神经精神功能紊乱 16 例，中枢神经系统功能障碍 4 例; 经治疗，死亡1例，20例患者均痊愈出院，随访中，有 2例留下后遗症。结论　引发ECMO患者神经系统并发症的主要原因是脑栓塞、脑氧供需失衡、年龄偏大、原有神经系统疾病和糖尿病、术前心功能差、大动脉病变及ECMO支持时间长等，治疗方法以支持性为主，消除脑组织本身所发生破坏性反应。 此外，可以通过改进各项技术措施加以预防，特别是ECMO期间的镇静，防止发生术中知晓。

　　【关键词】 体外膜式氧合;并发症;神经系统;镇静;术中知晓

　　体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)作为一种有效的心肺支持治疗手段，在各种严重的呼吸功能衰竭和心脏功能衰竭中具有重要作用[1,2]。与常规体外循环比较，ECMO支持治疗时间较长，技术复杂，并发症及病死率都很高。一些严重的并发症直接影响ECMO治疗效果，影响预后[3,4]。近些年来，随着心脏外科、心脏手术麻醉、灌注技术和监测技术的发展，ECMO支持治疗患者因心脏原因引起的病死率已明显下降，而ECMO支持治疗患者中枢神经系统功能障碍的发生率却呈逐渐上升趋势[5]。本研究目的是分析ECMO支持治疗患者的神经系统并发症的原因，以减少并发症的发生。

　　1　资料与方法

　　1.1　一般资料

　　选择2005年3月至2011年3月石家庄市第一医院麻醉科与首都医科大学附属北京安贞医院心脏外ICU进行ECMO支持治疗后发生神经系统并发症的患者21例，其中男12 例，女9例;年龄16～73岁，平均年龄53.7岁;体重 15～70 kg。应用指征：体外循环后停机困难或不能停机需ECMO辅助支持;心跳骤停等;严重的低氧血症(PaO2/FiO2<60%);难以纠正的低心排出量综合征(低心排)(心指数<2.0)。

　　1.2　ECMO设备

　　均使用离心泵血液驱动，膜式氧合器血液氧合，在连接系统中串联氧饱和度及血球压积探头和静脉负压监测接头。本资料先后使用了2种ECMO系统，分别为美敦力膜肺(Medtronic MinimaxPlus Oxygenator，Medtronic Inc，Minneapolis，USA)及优斯特拉(Jostra Quadrox，Maquet cardiopulmonaryAG，Germany)膜肺。全套系统均为肝素涂抹(Carmeda Bio Active Surface，Carmeda，Upplands Vasby，Sweden)。

　　1.3　ECMO的使用

　　插管部位：所有患者均采用静脉到动脉的ECMO辅助方式。采用股静脉、股动脉插管。ECMO管理：ECMO建立时现给予患者镇痛与镇静，成功建立后逐渐降低麻醉深度。支持治疗期间维持体温在36～37℃;ACT维持于120～180 s;流量根据患者病情及监测指标来调整，辅助期间流量范围在40～120 ml?kg-1?min-1。ECMO撤离：在保证心脏及肺脏功能基本恢复并有一定的储备的情况下，逐渐减低辅助流量。当辅助流量占全流量的10%～20%时可以终止ECMO。具体情况随病情不同而异。

　　1.4　治疗方法

　　均采取综合支持性治疗，不仅包括维持循环与呼吸系统的稳定、维持酸碱、电解质与液体的平衡等一般性治疗，与此同时更要阻断脑组织本身所发生的各种不良反应。

　　1.4.1　对脑缺血缺氧患者：①增加脑灌注，防止和矫正脑血管痉挛、脑水肿，通过药物降低脑组织的耗氧量; ②进行有效的机械通气，中度过度换气维持 PaCO2 30～35 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，有助于减轻脑水肿，中度高氧血症维持PaO2不低于 100 mm Hg;③施行5～7 d的以头部为重点的全身降温，头部温度降至27℃，肛温降至30～32℃;④给予一定镇静药物，减少患者耗氧;⑤每天给予氢化可的松 300 mg 或地塞米松0.2 mg/kg，5～6 d。

　　1.4.2　对气栓患者，行高压氧治疗。对血栓栓塞患者服用血管扩张药物，以防止血栓继续形成和促进侧枝循环。

　　1.4.3　对出现颅内出血症候者，立即停止抗凝治疗，以免加重病情。 除给予脱水、降低颅内压、止血、抗感染和支持治疗外，必要时及时开颅清除血块并止血。

　　1.4.4　给所有患者创造良好的医疗环境，有专业的心理医师对其进行精神安慰与心理疏导。

　　2　结果

　　21例患者中，一过性的神经精神功能紊乱发生率最高，共16例(76.20%); 出现偏瘫、卒中等中枢神经系统功能障碍4例(19.05%); 其中神经精神功能紊乱持续 6 个月以上者 13 例，永久性神经精神功能紊乱1例。由于损伤神经系统部位和程度不同，患者的临床表现不一。术后意识模糊、视网膜血管发生病变、视野缺陷、眼聚焦不良或手眼不协调11例。麻醉苏醒延迟，定向力障碍，不同程度地出现谵妄、躁动5例。偏瘫4例，产生幻觉2例，13 例认知能力下降(持续时间9例在2周内，4例超过30 d)，表现为记忆力下降、注意力难以集中、视觉运动反应不灵。

　　经采取相应措施，除 1 例因神经系统严重缺陷而死亡外，其余 20 例患者均痊愈出院，经随访，有 2 例留下后遗症。

　　3　讨论

　　3.1　原因

　　3.1.1　脑栓死：是引起ECMO患者神经系统功能紊乱的主要原因之一。在ECMO支持治疗患者中发生的脑栓塞不同于体外循环后所发生的脑栓塞，后者以气体最为常见，而我们用经颅多普勒观察ECMO支持治疗患者的栓子多为组织或异物栓子。

　　3.1.2　脑氧供需失衡

　　是引起ECMO患者神经系统功能紊乱的主要原因之一，脑缺氧是由于脑组织的氧供与氧需不平衡，需大于供，或有脑血流不足，或有血流但是血流携氧不够。ECMO支持期间，有多种因素造成脑血流和代谢不匹配。

　　3.1.3　颅内出血

　　虽不常见，一旦发生预后较差。

　　3.1.4　术中知晓

　　一部分患者术中知晓所致高度紧张、精神创伤、精神负担加重最终引发术后精神紊乱。

　　3.2　危险因素

　　3.2.1　年龄偏大：本组患者中，>54岁4例，55～59岁3例，60～64岁6例，65～70岁5例，<75岁3例。本研究中冠状动脉搭桥手术神经学缺陷发病率高于其他手术。其原因也可能与冠状动脉搭桥手术患者年龄较大有关。

　　3.2.2　原有神经系统疾病：在21例ECMO支持治疗出现神经系统并发症的患者中，有9例术前合并陈旧性脑梗塞或短暂性缺血性脑病，表明原有神经系统疾病是术后神经系统并发症发生的重要因素之一。可能由于这些患者有较严重的脑血管硬化，受影响的区域更为广泛，局部灌注减少，因此在缺血情况下变得更加敏感[6]。

　　3.2.3　术前心功能差：在21例ECMO支持治疗出现神经系统并发症的患者中，11 例病情较重、且病史 5 年以上，2 例为二次行冠状动脉搭桥术，表明术前心功能越差，术后神经系统并发症发生率越高。

　　3.2.4　大动脉病变：本组患者术前大多合并颈动脉硬化，狭窄>70%的有5例。

　　3.2.5　糖尿病：患有糖尿病，胰岛素依赖型糖尿病患者，失去脑血流随代谢率而变化的自动调节功能，因而易发生脑血流量下降。

　　3.2.6　ECMO时间长：ECMO支持治疗时间超过72 h并发症的发生率明显高。长时间ECMO辅助将大大增加神经系统并发症，因为时间越长，发生栓塞的机会越多，脑灌注不足的可能性也就越大[7]。

　　3.3　预防措施

　　3.3.1　充分做好术前准备：术前需向患者做好解释工作，消除思想负担，稳定情绪，这对减少术后精神紊乱具有重要的意义。同时应积极改善心功能，维持内环境的稳定。严重颈动脉狭窄者，可先行颈动脉内膜剥脱术或做好术中一并剥除的准备。血糖不稳定者尽量在术前调整平稳。

　　3.3.2　提高心脏外科技术：一是选择合适的手术方式; 二是术中彻底排除空气; 三是对于主动脉严重粥样硬化的患者，应尽量减少对主动脉的钳夹。

　　3.3.3　严格控制麻醉技术：一是选择恰当的麻醉药物及麻醉深度。比如可选用能降低脑代谢的七氟醚、硫喷妥钠、丙泊酚以及芬太尼等氯胺酮是唯一激动脑功能的药物，它增加脑血流约50%，增加脑氧代谢率 20%，故应慎用或不用。二是维持合适的麻醉深度，临床研究提示，复温过程中有发生脑氧供需失衡的趋势[8]。因此在复温过程中宜辅用一些静脉麻醉药，以加深麻醉，抑制脑代谢率。

　　3.3.4　严密监测各项生理指征：及时处理各种生理变异使用食道超声、经颅多普勒及时发现栓子的出现和数量，使用脑电图、颈静脉球部血氧饱和度、远红外光谱仪以及脑氧饱和度监测仪了解脑缺氧和脑功能状况。

　　3.3.5　降温：为了保护脑功能，ECMO支持治疗体温最好降至36～37℃或以下，并加强头部降温，保证脑组织降温充分。

　　3.3.6　尽量缩短ECMO支持治疗的时间：比如适时应用主动脉球囊内反搏(IABP)，以及应用新活素(冻干重组人脑利钠肽)或左西孟旦。

　　3.3.7　防止术中知晓：ECMO支持治疗期间应注重镇静，深度不易太浅，以免发生ECMO期间的术中知晓，一部分患者术中知晓所致高度紧张、精神创伤、精神负担加重最终引发术后精神紊乱。可应用丙泊酚、右美托嘧啶、咪达唑仑镇静。

　　总之，引发ECMO患者神经系统并发症的主要原因是脑栓塞、脑氧供需失衡、年龄偏大、原有神经系统疾病和糖尿病、术前心功能差、大动脉病变及ECMO支持时间长等，治疗方法以支持性为主，消除脑组织本身所发生破坏性反应，此外可以通过改进各项技术措施加以预防，特别是ECMO期间的镇静，防止发生术中知晓，减少精神创伤。

　　【参考文献】

　　1　Marasco SF，Lukas G，McDonald M，et al.Review of ECMO(extra corporeal membrane oxygenation)support in critically ill adult patients.Heart Lung Circ,2008,17：s41-47.

　　2　Brown KL，Goldman AP.Neonatal extra-corporeal life support：indications and limitations.Early Hum Dev,2008,84：143-148.

　　3　Schuerer DJ，Kolovos NS，lloyd KV，et al.Extracorporeal membrane oxygenation：current clinical practice，coding，and reimbursement.Chest,2008,134：179-184.

　　4　Haines NM，Rycus PT，Zwischenberger JB.Extracorporeal life support registry report 2008：neonatal and pediattic cardiac cases.ASAIO J,2009,55：111-116.

　　5　胡小琴主编.心血管麻醉及体外循环.第 2 版.北京：人民卫生出版社，2004.387.

　　6　于灵芝，佳西，政和，等.体外循环心脏手术中脑自身调节的变化.中华麻醉学杂志，2001,21：77-79.

　　7　张德奎，赵玉宝，宋惠民，等.体外循环心内直视手术后脑损害患者高压治疗效果的观察.中国危重病急救医学，1998,10：236-237.

　　8　张海生，柏焰，于晋建.体外循环术后脑损害的原因及预防.实用心脑肺血管病杂志，2003,6：367-369.