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这篇综述聚焦心源性休克患者使用 VA-ECMO 时的肺损伤问题。分析其潜在机制,如肺血流中断、炎症反应等,指出当前认知存在诸多空白,包括定义、病理生理、预防策略等方面,为后续研究指明方向,值得关注。
一、引言
心源性休克是一种严重的心血管疾病,即便近年来支持性干预手段有所进步,其院内死亡率仍居高不下(>40%)。依据心血管造影和介入学会(SCAI)的分类,患者临床状况越差,死亡率越高,从 SCAI A 期的 3% 攀升至 E 期的 67% ,同时有创机械通气的需求也从 A 期的 5.6% 增至 E 期的 75%。在急性心肌梗死合并心源性休克的患者中,57% 存在急性呼吸衰竭。
左心室收缩和舒张功能受损会使左心房压力升高,进而增加肺毛细血管静水压。当液体滤入肺实质的量超出淋巴系统的清除能力时,肺部就会出现水肿、顺应性降低,气体交换功能也会受损。在心脏骤停后的缺血 - 灌注情况下,还会出现不同程度的非心源性肺水肿,胸部影像学表现从轻度浸润到弥漫性实变不等。
随着机械循环支持技术的发展,VA-ECMO 在治疗心源性休克和心脏骤停患者中应用越来越广泛。它能在床边快速部署,提供双心室心脏和呼吸支持,维持外周器官灌注,预防多器官功能障碍。然而,外周 VA-ECMO 也存在一些问题,如血流模式非生理性,易引发肢体缺血、左心室扩张、心内血栓形成、脑血管意外以及肺部并发症(如肺水肿和出血)等。本综述旨在总结 VA-ECMO 支持下心源性休克患者急性肺损伤的潜在机制,明确当前的知识空白,并梳理相关研究成果。
二、研究方法
采用 Peters 等人描述的框架,全面检索 2010 年 1 月 1 日至 2023 年 12 月 31 日的文献,检索数据库包括 MEDLINE、EMBASE 和 Web of Science。检索策略分为两个主要领域:心源性休克和 ECMO、急性呼吸衰竭和 ECMO,使用相关关键词和医学主题词(MeSH)进行检索,如 “急性呼吸衰竭” 或 “急性肺损伤”、“心源性休克” 或 “心脏骤停”、“体外膜肺氧合” 或 “ECMO” 或 “体外生命支持(ECLS)”。将检索结果去重后上传至 Covidence 平台。
纳入标准为随机对照试验、观察性研究和综述文章;成人研究(>18 岁);关于急性呼吸衰竭和心源性休克的研究,且语言限定为英文。排除标准包括社论、评论和病例报告;聚焦急性呼吸衰竭和静脉 - 静脉 ECMO(VV-ECMO)使用的研究;儿科人群的研究。由两位作者筛选文献,若有分歧则由第三位审稿人裁决。对符合纳入标准的文献进行全文回顾,并筛选其参考文献,提取相关数据。
三、研究结果
最初检索到 2246 篇文献,去除 743 篇重复文献后,剩余 1465 篇。根据排除标准排除 1456 篇,最终纳入 8 篇文献进行综述。研究发现,心源性休克患者存在肺血流中断的情况,心脏骤停是其极端形式。接受 VA-ECMO 支持的患者,肺损伤过程可能会加剧。
肺具有独特的双重血液循环系统,即肺循环和支气管循环。肺循环主要负责气体交换,能适应心脏输出量的变化并受多种神经和体液因素调节;支气管循环则为气道壁、肺动脉和静脉提供含氧血液。心源性休克患者心脏功能受损,左心房压力升高,会导致肺动脉压力上升,肺循环静水压增加,超过淋巴引流能力,引发肺淤血、肺顺应性下降和气体交换功能受损。同时,支气管循环减少,使肺组织处于低灌注状态,易发生缺血损伤。
心源性休克时肺淤血的病理生理机制较为复杂。一方面,急性心力衰竭患者血管僵硬度突然增加,导致液体重新分布,静脉血管僵硬度增加使心脏前负荷增大,动脉血管僵硬度增加则加大心脏后负荷,进而引起心内压力升高和肺淤血。另一方面,神经 - 激素通路(肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统)过度激活,导致液体潴留。此外,心源性休克还会影响微循环,使微血管血流改变,对充血和缺氧的反应减弱,不同组织间存在明显异质性,且大血管参数与微血管血流无相关性,这种微循环障碍会激活动静脉分流,导致肺不张和低氧血症。
在急性肺损伤和心肌梗死诱导的心源性休克患者中,全身炎症反应较为常见,且与休克严重程度相关。心源性休克导致的全身低灌注会引发组织损伤,释放损伤相关分子模式(DAMPs),激活炎症细胞因子和趋化因子,如白细胞介素 - 6(IL-6)和肿瘤坏死因子 - α(TNF-α)。这些促炎介质会激活内皮细胞,损害一氧化氮信号通路,导致血管扩张、内皮通透性增加,进一步加重心源性休克,引发肺淤血和多器官功能障碍。在极端情况下,肺会发生缺血 - 灌注损伤。肺缺血时,血流低于代谢需求或通气减少,再灌注会产生有毒分子,进一步阻碍组织灌注。缺血激活炎症反应,包括免疫系统、补体系统、凝血级联反应和内皮功能障碍,释放细胞内分子激活相关信号通路,促进促炎细胞因子和趋化因子的产生,炎症细胞浸润缺血区域,补体系统加剧组织损伤,炎症反应还会导致局部内皮功能障碍,激活血小板,形成微血栓,再灌注时产生的大量活性氧(ROS)会超出机体抗氧化能力,导致细胞损伤和死亡。
外周 VA-ECMO 的逆行血流会使主动脉压力和左心室后负荷升高,左心室收缩力受损和主动脉压力增加与左心房扩张及随后的肺水肿相关。肺淤血会因间质肺水肿和肺泡 - 毛细血管屏障增厚,影响肺实质细胞的氧合,阻碍氧气扩散。此外,缺氧缺血会破坏细胞间连接,损害屏障通透性,影响肺泡液体清除和表面活性物质生成,导致局部血管收缩并引发全身炎症反应。VA-ECMO 支持过程中,支气管动脉血流可能因缺乏搏动性和血液含氧量低而受到影响,进一步加重缺血肺区的供血不足。同时,VA-ECMO 使血液与回路生物材料接触,会引发全身炎症反应,影响肺部的广泛血管和丰富免疫细胞,激活内源性途径,产生凝血酶和纤维蛋白,刺激血小板和内皮细胞产生促炎介质,激活白细胞,导致肺血管收缩,补体系统也参与其中,内皮细胞和多形核细胞的激活还会产生 ROS。
目前有限的证据提示,急性肺损伤的危险因素包括乳酸升高、血清肌酐升高、总胆红素升高、VA-ECMO 植入前机械通气时间延长、频繁输血等,长时间心脏骤停(如急性脑损伤所反映的)也是危险因素之一。虽然急性肺损伤在外周 VA-ECMO 配置中更常见,但在中心 VA-ECMO 中也有发生。肺功能不佳会对 VA-ECMO 患者的临床结局产生多方面影响,如需要延长机械通气时间,增加呼吸机相关性肺损伤(VILI)和呼吸机相关性肺炎(VAP)的风险,目前对于 VA-ECMO 支持期间的最佳通气设置、肺功能监测和 VILI 预防尚无共识,VAP 的诊断也存在挑战。此外,外周 VA-ECMO 患者肺功能差还可能导致上半身缺氧,影响心脏恢复,增加脑血管并发症的风险。即使在撤离 VA-ECMO、恢复肺正常生理血流后,急性肺损伤仍可能发生。
四、临床建议
为更好地管理心源性休克合并急性肺损伤患者,可采取多种措施。利用影像学标准和监测肺顺应性对患者肺功能进行持续监测,肺超声是一种可靠且安全的诊断工具,可用于诊断急性呼吸窘迫综合征,在检测肺部实变方面比 CT 扫描更准确,还能辅助调整机械通气参数。支气管镜检查有助于诊断 VAP、改善肺力学和加速脱机,在急性肺损伤患者中应用可行且安全。采用急性呼吸窘迫综合征的管理策略,如保护性肺通气参数(低潮气量通气,6cc/kg 预测体重)和监测平台压(维持低于 30cmH2O),VA-ECMO 支持有利于实施这些保护性通气设置,降低 VILI 风险。在血流动力学稳定时,采取保守的液体管理策略,有助于缩短有创机械通气时间。对于气体交换受损(PaO2/FiO2<150)的患者,俯卧位通气可能有益。
五、未来展望
当前,在 VA-ECMO 支持下心源性休克患者急性肺损伤(ALI)的研究方面存在诸多知识空白。科学界尚未形成公认的 ALI 定义,这对早期检测、预防和治疗干预极为不利。对于导致 ALI 发生的病理生理机制理解不足,尤其是肺血流中断、肺炎症的潜在分子机制以及其与凝血和内皮功能障碍的相互作用,需要进一步研究。此外,针对高危患者的预防措施,如保护性机械通气设置和左心室早期卸载等,效果尚不明确。未来应围绕这些方面开展研究,以提高对 ALI 的认识和治疗水平。
六、研究局限性
本研究存在一定局限性。报告心源性休克患者急性肺损伤的研究数量有限,文献检索依赖常用科学数据库,可能遗漏未收录的研究。由于缺乏心源性休克患者 ALI 的标准定义,文献中可能存在该现象的漏报情况。外周 VA-ECMO 对血气交换的影响增加了 ALI 识别的难度,且针对心源性休克中 ALI 的预防和治疗干预研究较少。
七、结论
目前,人们对 VA-ECMO 支持下心源性休克患者急性肺损伤的机制和结局了解有限。急性呼吸衰竭作为心源性休克的常见并发症,发病率和死亡率高,其潜在机制复杂且相互关联。VA-ECMO 支持为肺功能恢复增添了复杂性,肺功能障碍对心脏恢复和神经系统并发症的影响有待进一步阐明。未来研究应明确 VA-ECMO 下肺损伤的定义,减轻肺缺血 - 灌注损伤,探索保护和监测肺功能的最佳方法,深入研究肺功能障碍的细胞和分子机制,以改善患者预后。