体外膜肺氧合和左心室辅助装置对大动脉转位大年龄患儿术后心室功能辅助的探讨

　　机械辅助循环是难治性心力衰竭的重要非药物治疗方法，部分或完全替代心脏的泵血功能，保证全身组织、器官的血液供应，此类装置包括体外膜肺氧合（ECMO）和心室辅助装置等。ECMO易于建立，可临时提供较长时间的双心室和肺支持治疗。左心室辅助装置（LVAD）可有效、长期地辅助左心室功能，其治疗常见的并发症是右心功能不全，但大部分患者都能耐受。大动脉转位（TGA）大年龄患儿左心室功能减退是其失去手术机会的主要原因和术后主要并发症，ECMO和临时性LVAD可作为TGA术后短期的机械循环辅助左心室度过危险期，但对已有结构性改变的难治性心力衰竭效果甚微，终极治疗策略是植入性机械辅助循环装置的植入或心脏移植。

 

　　【关键词】体外膜肺氧合；左心室辅助装置；大动脉转位；心力衰竭

 

　　1.病例介绍

 

　　患儿男，3岁6个月，体重11kg。因“发现口唇发绀和心脏杂音3年余”入院，患儿3年前因发现口唇发绀和心脏杂音于当地医院检查，未予特殊处理，1年前来我院行心导管检查后建议手术治疗，因经济问题延后1年住院拟行手术治疗。平素咳嗽较多，经抗炎治疗后好转，无胸闷气促，无缺氧发作史，出汗不多。

 

　　个人史：第一胎第一产（G1P1），足月顺产，出生体重3.3kg，无出生窒息缺氧史，母亲否认妊娠时有感冒发热史，否认二系三代遗传病和传染病史。

 

　　入院查体：体温（T）36℃，心率（HR）120次/min，呼吸频率（RR）28次/min，血压（BP）和脉搏血氧饱和度（SpO2）：左上肢BP98/66mmHg（1mmHg=0.133kPa）、SpO271%，左下肢BP124/83mmHg、SpO268%，右上肢BP112/79mmHg、SpO273%，右下肢BP119/76mmHg、SpO270%。全身发绀，杵状指阳性，胸骨左缘2~4肋间闻及Ⅲ/6级收缩期杂音，未及震颤。双肺呼吸音粗，未闻及啰音，腹平软，肝脾肋下未及。

 

　　辅助检查：术前1年心导管检查示：先天性心脏病：完全性大动脉转位（TGA），未见明显室间隔水平分流，房间隔缺损（ASD）（继发孔1.0cm，双向分流），左心室流出道狭窄（压差36mmHg），左心室发育不良，少量侧支（最大2mm）。右心室压力85/17（51）mmHg，左心室压力55/31（43）mmHg，肺动脉压力19/13（16）mmHg，肺总阻力8.61Wood·U。B型尿钠肽（B-typenatriureticpeptide，BNP）669pg/mL，血红蛋白（Hb）214g/L，血细胞比容（Hct）68.8%。术前2个月心导管检查示：先天性心脏病：TGA，未见明显室间隔水平分流，ASD（继发孔1.0cm，双向分流），左心室流出道狭窄（压差35mmHg），左心室发育不良，少量侧支（2mm）。右心室压力65/20（41）mmHg，左心室压力55/32（41）mmHg，肺动脉压力20/13（17）mmHg，肺总阻力15.5Wood·U（见表1和图1）。BNP418pg/mL，Hb221g/L，Hct78.2%。心脏超声示：先天性心脏病：TGA，室间隔缺损（VSD）（肺动脉瓣下，0.65cm），肺动脉瓣狭窄（压差67mmHg），ASD（继发孔1.0cm），左冠0.28cm，右冠0.27cm，左心室后壁8mm，左心室2.2，射血分数（EF）0.53。心电图示：窦性心律，Ⅰ度房室传导阻滞，右心房扩大，右心室增大。X线摄影示：心影丰满，先天性心脏病。脑电图未见异常。

 

　　术前诊断：先天性心脏病：TGA，ASD，肺动脉瓣狭窄可疑，左心室流出道狭窄，左心室发育不良。

 

　　2.治疗经过

 

　　入院后完善相关术前检查，术前予极化液和右旋糖酐营养心肌等准备后，本拟行双动脉根部调转（doublerootstranslocation，DRT）术，但术中未探及VSD，探查肺动脉瓣三瓣，通过14号探条，左心室流出道狭窄，通过12号探条，切除左心室流出道膜状增生和肌性狭窄后通过14号探条，遂行大动脉调转术（arterialswitchoperation，ASO）+左心室流出道狭窄疏通术。体外转流时间170min，主动脉阻断时间108min。

 

　　术毕左心房压力10~15cmH2O（1cmH2O=0.098kPa）。术后应用多巴胺5μg·kg-1·min-1，肾上腺素0.2μg·kg-1·min-1、去甲肾上腺素0.1μg·kg-1·min-1、异丙肾上腺素0.05μg·kg-1·min-1，预留腹膜透析管。术后1d患儿出现严重低心排综合征，BP最低50/28mmHg，HR160次/min，进一步加量血管活性药物，多巴胺8μg·kg-1·min-1，肾上腺素0.3μg·kg-1·min-1、异丙肾上腺素0.05μg·kg-1·min-1，去甲肾上腺素0.1μg·kg-1·min-1，5%氯化钙1mL/L，难以维持循环，后半夜开胸复苏一次，行体外膜肺氧合（extracorporealmembraneoxygenation，ECMO）辅助支持，ECMO辅助后逐步停用血管活性药物，维持3d后顺利撤机，运行72h。撤机时HR150~160次/min，BP80~90/50~55mmHg，中心静脉压（CVP）13~15mmHg，予中等剂量血管活性药物维持，到术后第9天关胸。术后第10天开始血压偏低，逐渐加量血管活性药物，术后第10天，即左心室辅助装置（leftventricularassistdevice，LVAD）建立前2d，测BNP为26857pg/mL，到术后第12天需大剂量血管活性药支持，循环仍难以维持，经相关科室医师会诊，考虑严重左心低心排综合征，肺功能良好，对呼吸机条件要求不高，建议使用LVAD训练左心室。于术后第12天下午开胸建立左心房-主动脉LVAD，在LVAD辅助下血压稳定，HR115~136次/min，律齐，逐渐停用多种血管活性药，在LVAD辅助第4天，肝脏由原来肋下2cm逐渐增大到5cm，利尿后能回缩一些，LVAD辅助10d后即术后22d循环稳定，顺利撤机，运行236h。撤机时，在小剂量血管活性药的维持下，HR115~136次/min，BP90~103/55~63mmHg，CVP10~13mmHg，乳酸1.9mmol/L，撤机后3d，BNP下降到8026pg/mL，撤机后10d，BNP为2092pg/mL（见图2）。术后29d再次关胸，术后33d行气管切开，间断呼吸机支持，术后39d完全撤离呼吸机。

 

　　术后早期予注射用盐酸万古霉素和注射用哌拉西林钠/他唑巴坦钠预防感染，术后第5天痰培养提示鲍曼不动杆菌感染，改用替吉环素和注射用头孢哌酮钠舒巴坦钠抗感染，后根据药敏结果调整为左氧氟沙星和注射用盐酸万古霉素，之后痰培养阴性，多次血培养均阴性，感染指标如白细胞、C反应蛋白（CRP）在治疗期间有所波动（见表2）。X线摄影检查未见肺不张等严重病变（见图3），在治疗期间肝脏增大（见图4），多次测丙氨酸转氨酶和肌酐均正常，未出现明显肺、肝、肾功能受损（见表2）。术后46d出现大量胸腔积液，乳糜阳性，禁食后引流液仍较多，术后54d出现难以纠正的严重低蛋白血症，尿量逐渐减少，多脏器功能逐渐衰竭，于术后60d家长放弃治疗后死亡。整个治疗过程中应用超声心动图来评估心室的变化情况以及诊治过程中肝脏大小的变化（见图4）。

 

　　3.病例分析

 

　　3.1主治医师徐玮泽的分析

 

　　结合病史、超声心动图、心导管及造影等检查，患儿术前诊断为先天性心脏病：TGA、ASD、左心室流出道狭窄、左心室发育不良，患儿年龄3岁仍然存活。心导管检查提示1年前左、右心室收缩压比0.65，肺动脉压力19/13（16）mmHg，肺总阻力8.61Wood·U，术前2个月左、右心室收缩压比达0.85，肺动脉压力20/13（17）mmHg，肺总阻力15.5Wood·U，近1年来左、右心室收缩压比上升，肺动脉压力基本不变，肺总阻力上升。术中探查未及VSD，肺动脉瓣三瓣，通过14号探条，左心室流出道狭窄，通过12号探条，切除左心室流出道膜状增生和肌性狭窄后通过14号探条，从原拟行DRT术改为行ASO。该患儿术后患难治性心力衰竭，整个治疗过程共60d，非常艰难。先后接受3d的ECMO（术后第1天因严重左心低心排综合征进行ECMO，运行72h，循环稳定后撤离）和近10d的LVAD循环辅助（术后第12天再次因严重左心低心排综合征使用LVAD，运行236h，循环稳定后成功撤离），6次开关胸，行气管切开，到完全撤离呼吸机。术后45d内除痰培养多次提示鲍曼不动杆菌外，血培养一直阴性，无严重纵隔感染，无败血症，肝肾功能基本正常。在术后机械辅助的作用下，左、右心室内径比逐渐增大，在LVAD撤离后10d达到最大值，表明LVAD对左心的辅助效果显著，但在LVAD辅助期间，逐渐出现右心心力衰竭，肝脏不断增大，从肋下3cm到5cm，LVAD撤离后右心心力衰竭并未好转，并日益加重，术后46d后出现大量乳糜胸和难以纠正的低蛋白血症，最后全身衰竭于术后60d死亡。

 

　　3.2主任医师林茹的分析

 

　　下面讨论一下对该患儿使用ECMO和LVAD的适应证、时机及撤离是否合适。

 

　　TGA合并ASD的大年龄患儿行ASO后早期常出现急性左心低心排综合征、肺动脉高压，使用ECMO进行全心辅助，72h后迅速逆转了心源性休克，适合行ECMO辅助，撤离时血压、心率稳定，重要脏器未受损，实属无并发症ECMO（complication-freeECMO）。ECMO的适应证、时机和撤离时条件都比较符合。撤离ECMO后3~4d循环较稳定，之后肾上腺素、多巴胺用量逐渐加大，最大量至多巴胺8μg·kg-1·min-1，肾上腺素0.3μg·kg-1·min-1、异丙肾上腺素0.1μg·kg-1·min-1，米力农0.24μg·kg-1·min-1，去甲肾上腺素0.15μg·kg-1·min-1，10%葡萄糖酸钙1.5mL/L，血压仍不令人满意，再次出现左心低心排综合征，于术后第12天建立临时性LVAD。

 

　　为何选择了LVAD，当时有以下方面考虑。患儿主要为左心心力衰竭，肺功能基本正常，未发生外周脏器受损，如肾衰竭等，可以不需要ECMO。由于经济成本低，装备简单（左心房-离心泵-升主动脉），当时设想通过LVAD辅助进一步训练左心室功能。从效果上看，在LVAD辅助期间，左心室的内径从术前2.2cm逐步增大到撤离LVAD时的3.1cm，左心房从2.9cm缩小到2.3cm，BNP从26857pg/mL下降到2092pg/mL，但辅助期间难以完全停用血管活性药，仍需中度剂量维持，LVAD辅助近9d时，完全停用了血管活性药，肝脏逐渐增大，出现右心功能下降，第10天撤离LVAD时，在小剂量血管活性药维持下，BP97/60mmHg，HR131次/min，律齐，CVP15cmH2O，左心EF0.58。整个LVAD辅助期间未出现外周脏器损伤，虽有右心心力衰竭，但左心室的功能还是得到了较大恢复，撤离LVAD后两周左心室EF一直都保持0.6左右，因此，应该说LVAD的建立和撤离时机都是合适的，辅助的效果也是肯定的，辅助期间肝肾功能正常，无严重感染，血培养阴性，也属无并发症LVAD（complication-freeLAVD）。

 

　　该患儿是否适合行LVAD辅助呢？该患儿最终死于右心心力衰竭，但为何LVAD辅助期间出现了右心心力衰竭？是否与残留的ASD（0.9cm）左向右分流的存在相关，加上术前已有一定程度增高的肺血管压力和阻力，LVAD的转流模式是否会加重右心的容量负荷。如果是这些因素的话，是否有必要关闭ASD，或加用右心室辅助装置（RVAD）。从整个临床过程看，一旦出现右心心力衰竭，如果不解决，即使左心功能部分恢复，严重的右心心力衰竭最终会继发大量乳糜腹、胸，低蛋白血症等致全身衰竭。文献报告，辅助循环时若出现严重的右心心力衰竭，存活率将下降50%[1]。小儿与成人的不同处在于很少有单纯的左心心力衰竭，尤其是还存在心内左向右分流时。如果LVAD辅助时采用较大的流量200mL·kg-1·min-1，是否可以减少心房水平的分流量，继而减轻右心负荷值得探讨。该患儿当时的LVAD流量约100mL·kg-1·min-1，或更低，目的是锻炼左心，但存在0.9cmASD的左向右分流，因此，出现了左心减负而右心负荷加重的可能，导致了左、右心室功能不平衡状态，如果是这样，又引入另一个问题，是否更应该给患儿行第二次ECMO而不是单独的LVAD辅助。ECMO是进行全心辅助，右心房的大量引流可以明显减轻右心负荷，虽然左心室后负荷有所增加，但随着肺循环的血量减少，继而会减轻左心室的前负荷，适当的左心后负荷可能更利于左心室收缩功能的锻炼，同时还可降低术后早期肺高压、肺水肿等的发生。该患儿术后经历了两种辅助循环，辅助循环的有效性体现的十分明显，在辅助循环的支持期间和撤离后早期都未出现外周脏器的损伤，辅助循环为心脏移植争取到了时间，如果有供体，该患儿的最终选择应该是心脏移植。

 

　　3.3主任医师李守军的分析

 

　　TGA是新生儿先天性心脏病中最常见的畸形，占先天性心脏病的5%~7%，发病率在新生儿中为0.213‰~0.442‰，以男孩居多[2-5]。超过50%的单纯TGA患儿在出生后1个月内死亡，少部分可以存活到6个月，90%的患儿在1岁前死亡，单纯TGA患儿的平均生存时间是9个月[6，7]。该病例中患儿从出生时就基本明确诊断为TGA，但直至3岁仍然存活。对室间隔完整型TGA（TGA/IVS）患儿，多主张在其出生后2周内行手术治疗，在开始的几周内，因为肺循环阻力的下降左心室会出现适应性的退化，最终引起功能不全[8，9]。新生儿手术指征的评估主要包括患儿年龄、体重、室间隔是否居中、有无其他心内畸形。

 

　　目前并没有确切的TGA/IVS大年龄患儿的手术适应证。对1月龄以上的患儿，可以通过肺动脉环缩术使左、右心室压力比大于0.65以及估算的左心室质量大于35g/m2[10]。术前通过心脏超声和心导管检查进行评估，当左心室后壁在舒张期时超过8mm以及左、右心室压力比超过0.8时，可以考虑行ASO[11]。术前1年和术前2个月均对该患儿行心导管及造影检查，其肺动脉压力始终保持在低值，肺阻力明显增高，左心仍然有较好的收缩和舒张功能，左、右心室收缩压比均大于0.8，左心室后壁舒张期厚度超过8mm。Kang等[12]报告，大于2月龄的患儿行ASO，死亡率和发病率仅轻微增加，术后有5.7%的患儿需要机械辅助。其他报告显示，晚期（最高年龄8岁）行ASO的患儿死亡率和对医疗资源的消耗也仅轻度增加[13-16]。结合以上数据和经验，该患儿有行ASO的手术指征。

 

　　大年龄TGA患儿常因左心室功能退化而失去手术机会，左心功能不全也是术后主要的并发症。从该患儿的整个临床经过来看，心脏收缩功能低下的确在ASO术后表现的非常明显，先后进行两种辅助循环，给予了心脏足够的“休息和锻炼”时间，使左心功能得到一定程度的恢复，至少在术后早期（40d内）未出现外周重要脏器的继发性损伤，先后关开胸6次，行气管切开，脱离了呼吸机，未发生严重的感染。在当今的医术条件下，浙江大学附属儿童医院的辅助循环技术应用已经非常成熟，为心脏移植建立了很好的桥梁。手术时未关闭ASD的主要目的是，考虑到术后有可能出现左心低心排综合征，在心房水平给予左心一个左向右分流的减压。但这肯定增加了右心的容量负荷，术后再关闭ASD理论上对右心功能可能有一定的帮助，但很难预测该患儿是否一定不会出现右心心力衰竭。LVAD辅助最常见的并发症是右心功能不全，LVAD辅助中由于室间隔左移，最大限度地左心减压致使肺动脉压力降低，会造成轻微的右心功能不全，大部分患者都能耐受。正如林茹教授的分析，或许LVAD辅助对左心的减压不够，或存在ASD的左向右分流，再加上术后输血、炎症等，加大已经增高的肺循环阻力，多种因素混合在一起加重了右心负荷，致使出现了严重的右心心力衰竭。因此，在这种情况下联合应用ECMO能够引流右心室血液，将氧合血输入左心房，为肺功能的恢复赢得时间，理论上可在72h后撤离ECMO，但难以估计是否适合该患儿。多方面的原因使我们无法进行该尝试。

 

　　3.4主任医师林茹的分析

 

　　下面再谈谈临时性机械辅助、植入性机械辅助对小儿难治性心力衰竭的治疗。

 

　　临时性或植入性机械辅助的基本原理相似，作为心脏移植的桥梁两者都可用，但对于不适合行心脏移植的难治性心力衰竭患儿，植入性机械辅助可作为终极治疗。由于植入性机械辅助的价格昂贵（约10万美元，美国），安装复杂，大多只有高级别的心脏中心才能植入。而临时性机械辅助的安装较简单，价格便宜，只需一只离心泵、两根插管和部分管路即可组建。临时性机械辅装置包括LVAD、RVAD和静脉-动脉ECMO（VA-ECMO）。LVAD辅助可以选择右上肺静脉、左心房顶、左心耳或左心尖引流，直接或间接（通过人造血管）灌注到升主动脉；RVAD辅助可以选择右心房、上腔静脉、下腔静脉或右心室引流，直接或间接（通过人造血管）灌注到肺动脉。美国ABIOMEDAB5000心室辅助器为气动型搏动泵聚氨酯单向瓣，保证了单向血流，但需要行完全抗凝，该系统一般可维持1周[17]。LevitronixCentriMag离心泵的低产热、最小血液滞留区域等特点，使其明显优于其他离心泵和搏动泵，可以运行30~100d而不需更换[17]。这些临时性的机械辅助有两大优点：可以连接大孔径的插管，最大限度地减少剪力对细胞的破坏；其令人满意的心脏减压功能有利于心脏功能的恢复。缺点是需要开胸，具有潜在出血风险，若出现凝块需更换。但对于已经开胸的术后患儿，临时性机械辅助是比较理想的选择。VA-ECMO辅助可以进行双心室辅助和气体交换，对临床上多种混杂原因所致急性难治性心源性休克，VA-ECMO更有效，但由于ECMO较LVAD系统多了膜肺，增加了血液破坏，另外ECMO对左心室的减压不如LVAD，对抗凝的要求比较高，不适合对慢性难治性心力衰竭进行长期辅助。对于这些难治性心力衰竭，临时性辅助循环能帮助部分患者度过危险期，经过3~5d的辅助大多数患者的心功能会有明显恢复，但从该患儿的治疗过程看，其左心室功能恢复呈波浪式变化，两次的辅助循环都有一定的效果，都能撤机（第一次撤机后维持了9d，第二次撤机至死亡也维持了40d），撤机后左心室EF达到0.58~0.6左右，但最终还是因右心室功能失代偿导致大量乳糜腹、胸，严重低蛋白，全身衰竭死亡。对这种大年龄、TGA且已有结构性改变的难治性心力衰竭患者，以术后短期机械循环辅助训练左心室功能是十分困难的。多数文献报告，临时性LVAD的支持时间大多在7~10d，平均8d[18]，若无明显效果，需要考虑行心脏移植或建立植入性LVAD辅助。辅助循环救治难治性心力衰竭成人患者的存活率只有29%~40%不等[19]，30d存活率为56%[20]。明尼苏达大学的研究者建立了CentriMagLVAD，作为心脏移植的桥梁治疗急性难治性心力衰竭[20]，他们认为临时性机械辅助可以快速逆转心源性休克，便于转运、进一步确定神经系统状态、甄选适合心脏移植的受体等，全身状况稳定后再进行心脏移植或植入长期心室辅助器可以明显提高成功率。他们关于41例难治性心力衰竭患者使用CentriMagLVAD的经验为，CentriMagLVAD的运行时间为（12.2&plusmn;5.9）d，心脏移植成功率达到68.3%，长期LVAD植入的成功率也达到62.6%[20]。由于医师更熟悉ECMO系统的操作，ECMO对双心室、肺进行支持且几乎适合各个年龄组，加上单纯左心心力衰竭在小儿中比较少见等原因，多数心脏中心选择ECMO进行小儿辅助循环[21]。ECMO虽可提高流量，减少肺血流，使左心减压[22]，但不如LVAD彻底，必要时需行房间隔造口或左心房引流[23，24]。Soeter等[25]首次成功使用ECMO48h支持了1例4岁法洛四联症患儿术后严重低氧血症以来，至2013年底，体外循环生命支持系统组织（ELSO）报告了12209例ECMO辅助新生儿和小儿难治性心力衰竭的治疗结果，脱机率为62%~65%，出院率为41%~50%[19]。较高的血栓、感染发生率限制了ECMO辅助的长期使用[26，27]。最近新型的小儿心室辅助器如美国匹兹堡大学的PediaFlowLVADPF3-PF20.3适用于新生儿（<5kg）、婴儿及>25kg大年龄儿童，动物实验显示其可维持5周内无血栓形成，PediPump（ClevelandClinic）、Jarvik2000（JarvikHeart，Inc）、小儿心肺辅助系统（pediatriccardiopulmonaryassistsystem，pCAS）（Ension，Inc）及PediatricLVAD（PennsylvaniaStateUniversity-HersheyMedicalCenter）等为小儿难治性心力衰竭提供了较适合的机械辅助装置[28]。Almond等[29]分析3098例等待心脏移植小儿的死亡因素发现，使用ECMO作为桥梁过渡到心脏移植，死亡率比值比（OR）为3.1，而LVAD组则只有1.9，LVAD组心脏移植后的存活率也高于ECMO组[30]。