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方法文章

无左心室减压情况下外周动静脉体外膜氧合的床旁超声应用

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DOI：

10.3791/67712

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2025年1月17日

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1Department of Anesthesiology, Vanderbilt University Medical Center, 2Department of Anesthesiology, Duke University School of Medicine, Duke University Health System, Durham Veterans Health Administration, 3Department of Anesthesiology, Critical Care, and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, 4Department of Anesthesiology, University of Pittsburgh Medical Center, 5Department of Anesthesiology, Weill Cornell Medical Center

本文内容

摘要

本方案概述了使用床旁超声（POCUS）监测未进行左心室引流的外周静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）患者的方法。该方案用于评估左心室扩张、心内或主动脉根部血栓，并确定有助于从V-A ECMO撤机的有用心脏POCUS参数。

摘要

在过去几十年中，静脉-动脉体外膜氧合（V-A ECMO）已成为治疗严重心源性休克和心肺衰竭患者的重要手段。由于这些患者本身病情不稳定，将其转运出重症监护病房存在较高风险。因此，床旁诊断工具对其日常管理至关重要。其中一种工具是心脏床旁超声（POCUS），可无创评估多个参数：左心室（LV）功能（大小、收缩功能、每搏输出量、主动脉瓣开放情况）、右心室（RV）功能（大小、收缩功能）以及心内血栓的存在。此外，POCUS还可辅助评估V-A ECMO撤机及最终拔管的准备情况。尽管POCUS具有潜在价值，但在V-A ECMO患者中的应用仍不一致，主要原因是操作者培训水平参差不齐。本研究旨在弥补这一不足，详细描述在未进行左心室减压的情况下，V-A ECMO患者POCUS图像的获取方法，涵盖患者体位、探头选择、探头放置、采集顺序及图像优化等关键环节。

引言

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是一种潜在的挽救生命的临时性治疗策略，其应用频率持续上升1,2。ECMO有两种不同的模式：静脉-静脉（veno-venous, V-V）和静脉-动脉（veno-arterial, V-A）。在过去几十年中，V-A ECMO已成为治疗严重心源性休克和心肺功能衰竭患者的重要工具3,4,5,6。V-A ECMO的两种插管策略为中央插管和外周插管7。中央V-A ECMO通常需要开胸，直接将导管插入右心房以进行静脉引流，并插入近端主动脉以实现顺行性动脉回输。而外周V-A ECMO则通过股动脉以逆行方式实现动脉回输。这种逆行血流可能引发以下问题：躯体上下部分氧合不均、双心室功能恶化以及左心室（LV）扩张，尤其是在缺乏有效左心室减压策略的情况下尤为明显8。除了ECMO本身固有的风险外，外周V-A ECMO的这些并发症还要求进行频繁且严密的监测9,10,11。由于这些患者本身病情极不稳定，频繁将其转运出重症监护病房（intensive care unit, ICU）进行诊断性检查以评估机械循环支持状况及动态变化的心肺功能并不可行3,6。因此，床旁诊断工具在其日常管理中至关重要。其中一种重要工具是床旁超声（point-of-care ultrasound, POCUS）12,13,14,15，可用于无创评估以下各项指标：左心室（LV）功能（大小、收缩功能、每搏输出量、主动脉瓣开放情况）3,13,14,16,17,18,19、右心室（RV）功能（大小、收缩功能）20,21，以及是否存在心内血栓10,11。此外，POCUS还可用于评估V-A ECMO撤机及最终拔管的准备情况22,23,24,25,26,27,28。

诊断性超声通常分为两类：即时检测超声（point-of-care）和会诊型超声29,30。会诊型超声由患者的主要治疗医师提出申请，但由独立的专科团队执行29,30，而即时检测超声则由患者的主要治疗医师亲自操作并解读结果29,30,31。尽管在静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）患者中进行心脏超声评估传统上通过会诊型服务完成，但此类服务并非总能全天候即时满足ECMO单元高频率且不可预测的超声检查需求。因此，ECMO重症监护医师应具备对自身患者独立进行系列心脏即时检测超声（POCUS）检查的能力，以实现更高效、及时的患者管理。

然而，由于操作者之间的培训水平存在差异，POCUS在V-A ECMO场景中的应用仍不统一。本研究旨在通过描述外周V-A ECMO情况下的POCUS图像采集方法来弥补这一培训差距，特别是在无左心室引流的情况下，涵盖患者体位、探头选择、探头放置、采集顺序以及图像优化等细节。其他ECMO场景（如存在左心室引流）将在本专题系列中关于诊断性POCUS图像采集的其他论文中另行讨论。

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方案

所有涉及人类受试者的研究操作均符合范德堡大学医学中心机构研究委员会的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修正案或同等伦理标准。该方案由来自美国五个医疗系统的重症医学专家小组在系统回顾已发表文献后制定16,21,22,23,25,28,32,33。正常影像由作者自身进行扫描获取，阳性影像则作为常规教学超声检查的一部分，用于教学目的而采集。纳入标准为接受静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）治疗的任何患者，排除标准为拒绝接受超声检查。研究中使用的设备列于材料表中。

1. 安全规程

  1. 使用腈类或无乳胶手套。根据各医疗机构的具体情况，遵循相应的感染控制流程。
    注意：如果患者有处于活跃愈合阶段的手术伤口，请使用经过无菌单独处理的超声耦合剂小包装。

2. 探针选择

  1. 使用扇形弧阵探头或扇形阵列探头（俗称“相控阵探头”）34,35,36,37。

3. 机器预设

  1. 将机器设置为心脏病学（CARDIAC）预设功能，此时超声屏幕右侧将显示指示符。

4. 患者体位

  1. 将患者置于仰卧位。
    注意：如果无法采取仰卧位，应将患者保持在最有利的体位，以确保ECMO导管不发生移位。
  2. 若图像质量不理想，在确保ECMO导管放置安全的前提下，可使用毯子或斜坡垫将患者轻微调整为左侧卧位倾向的体位。

5. 患者监测

  1. 胸骨旁长轴切面
    1. 获取心脏的胸骨旁长轴切面38（图1），然后点击采集。
    2. 评估主动脉瓣3,13,14,18,38。
      1. 评估瓣膜开启情况：良好开启 vs. 完全不开启（图2；视频1）。评估主动脉根部血栓：存在 vs. 不存在 vs. 不确定（图2）。
    3. 左心室舒张末期内径（LVIDD）38
      1. 启用卡尺工具。在心电图QRS波群的R波期间测量LVIDD（图2），然后点击采集。
  2. 心尖四腔心切面
    1. 获取心尖四腔心切面38（图3），然后点击采集。评估左心室腔内是否存在血栓：存在 vs. 不存在 vs. 不确定10,11（图2；视频2）。

6. 评估静脉-动脉体外膜肺氧合撤机耐受性

注意：有关该操作步骤的详细信息，请参见先前发表的报告32,33。

  1. 通过向患者提出以下问题，评估心脏功能恢复情况及V-A ECMO撤机的可行性：
    1. 评估导致 V-A ECMO 启动的基础疾病过程是否已得到恢复。
    2. 确定患者是否已恢复血液动力学稳定，其标准依据各医疗机构的具体规定16,32,33.
    3. 确认氧合和通气问题是否已不再严重（例如，检查 PaO2/FiO2） > 100 和 paCO2 < 60)32.
      注意：目前尚无统一的协议来确定接受静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）治疗的患者何时已从导致其插管的原发病因中恢复。建议采用多学科团队协作的方式进行这一临床决策。
  2. 如果患者对检查清单问题的回答均为“是”，则进行 V-A ECMO 撤机试验32.
    注：各中心的撤机方案有所不同，目前尚无统一的标准方案。
    1. 在持续超声心动图监测下，以0.5 L/min为增量逐步降低ECMO流量。
      注意：每次逐步降低 ECMO 血流时，若平均动脉压（MAP）下降超过 10–15 mmHg 或低于 65 mmHg，应考虑恢复完全血流，因为这表明患者尚未准备好脱机。
    2. 每次 ECMO 撤机时均进行超声心动图评估。
      1. 胸骨旁长轴切面
        1. 获取胸骨旁长轴切面38 并点击 获取. 重复步骤 5.1.3。定性评估左心室收缩功能（无收缩） 与一定程度的功能39 (视频 3).
      2. 心尖四腔观
        1. 获取心尖四腔观38 并点击 获取定性评估右心室/左心室大小比值40 (图4）。启动 M 模式以测量三尖瓣环平面收缩期位移（TAPSE）40 (图5).
        2. 进行主动组织多普勒成像。测量右心室 S'40（图6）。测量二尖瓣环侧壁的 S'38 (图7).
    3. 心尖五腔观
      1. 获取心尖五腔观38,41 并点击 获取 (图8).
      2. 为了进行左心室流出道（LVOT）速度时间积分（VTI）测量，激活 脉冲波多普勒 （脉冲波多普勒，PWD）。将 PWD 取样容积置于左心室流出道（LVOT），测量 LVOT 血流速度时间积分（VTI）41 (图9).
  3. 如果先前的ECMO减量耐受良好，则将流量减少至1-1.5 L/min ECMO流量。
  4. 在最小 ECMO 设置下，按照步骤 6.2.2.2 进行超声心动图评估。

7. 随访程序

  1. 当患者在床旁通过基于成功超声心动图筛查、血流动力学稳定及终末器官功能良好的V-A ECMO撤离耐受性评估后，应根据机构方案并结合多学科意见，进行拔管评估。
  2. 持续监测ECMO相关并发症的征象，如出血、感染、血栓栓塞或器官功能障碍，并根据需要调整治疗方案。

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结果

本文描述了在外周静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）支持的患者中，针对两种临床情况下的即时心脏超声解读：（1）作为ECMO支持期间的监测工具，评估是否存在左心室（LV）扩张以及心内或主动脉根部血栓；（2）作为筛查工具，评估患者脱离机械支持的准备状态。

目前尚无统一公认的定义来界定在外周静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）支持期间需要干预的左心室扩张。此外，也缺乏标准化指南明确指出应以何种频率进行床旁超声评估，以监测左心室扩张情况并指导减负荷策略的实施。然而，强烈推荐对双心室功能进行连续评估——根据临床需要每日或更频繁地进行——同时评估瓣膜功能、主动脉瓣开放情况以及导管位置3,13.

对于接受外周血管-动脉...

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讨论

相对于现有方法的意义
静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）作为急性失代偿性心力衰竭的补救治疗手段，其应用日益增多1。外周静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）被用作一种临时干预措施，旨在为急性心功能衰竭患者的心脏恢复争取时间，同时优化终末器官功能2,3。尽管目前尚缺乏关于在ECMO支持期间应用超声心动图的明确指南，美国超声心动图学会（ASE）于2012年发表了一篇关于超声心动图在ECMO患者中应用的前沿性全面综述15。ASE强调，超声心动图可在ECMO启动前、启动与插管过程中、ECMO支持期间的监测阶段，以及讨论撤除机械循环支持的患者恢复阶段，为临床决策提供重要信息4,5,6。在缺乏详细...

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披露

作者声明无相关披露信息。

致谢

本工作部分得到了美国田纳西州纳什维尔范德堡大学医学中心（VUMC）体验式学习与评估中心（CELA）的支持。  作者还要感谢CELA的工作人员、教职人员和个人在本项目全过程中的指导、协助与支持。  本出版物中表达的任何观点、发现、结论或建议均为作者个人观点，并不一定反映CELA或范德堡大学医学中心的立场。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Affiniti PhilipsAffiniti 70
Edge 1 超声设备SonoSiteEdge II
Vivid iqGE

参考文献

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