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体外膜肺氧合在危重伤病员救治和转运中的应用及其对我军战创伤救治的启示
吴蔚1, 何萍2     
1. 400038 重庆,陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院:胸外科;
2. 400038 重庆,陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院:心脏外科
[摘要] 中国近70年来发展经济的基本经验可以从十个方面总结,包括成功地进行三次经济变革,发挥作为生产力的科学技术和作为第一生产力的科学技术双重叠加的作用,实现工业化与现代化的相互促进,实现工业化与城镇化的相互促进,实现丰富劳动力资源的大幅增长与各层次教育的迅速发展相结合,实现丰富的国土资源、广阔的天空资源与工业化、现代化技术相结合,发挥优秀文化传统的作用,得益于经济全球化空前未有的大发展,得益于长期的国际和平环境,以及发挥中国化马克思主义的根本指导作用。
[关键词] 体外膜肺氧合     伤员转运     急性心肺功能衰竭     战伤救治    
Application of ECMO in critically ill patients and its enlightenment for combat casualty care in our army
WU Wei1, HE Ping2     
1. Department of Thoracic Surgery, First Affiliated Hospital, Army Medical University (Third Military Medical University), Chongqing, 400038, China;
2. Department of Cadiac Surgery, First Affiliated Hospital, Army Medical University (Third Military Medical University), Chongqing, 400038, China
Supported by the Key Project of Major Technology Innovation Plan in Military Medicine of Southwest Hospital (SWH2017ZDCX2002) and the Technological Innovation Project in Major Fields of Southwest Hospital (SWH2016ZDCX1001)
Corresponding author: WU Wei, E-mail:wuweiyahoo@sohu.com
[Abstract] The treatment and transportation of the sick and wounded with severe cardiopulmonary failure, because of high mortality rate, is always a difficult issue in combat casualty care. Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO), as a technique for cardiopulmonary life support, can partially support cardiac and pulmonary functions in those patients. So, ECMO has been maturely applied in the treatment and transportation of these patients in developed countries and their armies. China started late, but developed rapidly in its utilization. The characteristics of ECMO application in treatment and transportation in the foreign countries are as follows: ①ECMO can be used in all the diseases involving respiratory and circulatory failure. ②Because ECMO transport involves the critical illness, many links and far distances, complications commonly occur, even lead to death in some serious cases during the transport. In order to reduce the incidence of the transport complications, professional transport teams have been set up in large centers and armies of developed countries to undertake transport tasks. ③Corresponding to different transport distances, different transport modes are established. In wartime, air transport is often chosen. The above experience has inspired our army in the treatment of severe heart and lung failure. The ideas of enlightenment include: ①The incidence of severe respiratory failure and heart failure has been greatly increased due to the changes of injury factors in modern war and the operational environment, and application of ECMO in the treatment and transport can reduce the morbidity and mortality. ② Combining the characteristics of our military operations, ECMO can provide powerful and stable cardiopulmonary support, quickly relieve the symptoms such as hypoxia and heart failure, and fully ensure the patients' safety on the way back for dying critically ill patients, and those suffering from such as severe high altitude pulmonary edema, sea drowning and/or hypothermia, and inhalation injury. ③ Capable, professional and quick-response ECMO teams for transport and treatment should be set up. ④There is an urgent need to establish ECMO air transport process.
[Key words] extracorporeal membrane oxygenation     casualty transport     acute cardiopulmonary failure     combat casualty care    

高科技武器的大量使用导致现代战争中极重伤员越来越多;随着战伤救治水平的大幅度提高,以往无法救治的重症战创伤得到救治;然而这一部分生命得以维系的重症伤员随即出现极危重的呼吸、循环衰竭,最终伤死率极高。体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)是一种心肺生命支持技术,可以部分支持心肺功能,救治和转运重症心肺功能衰竭患者。发达国家军队使用ECMO来救治和转运该类患者,取得了不错的效果。本文分析了国外民用和外军使用ECMO救治和转运的经验和特点,结合我军现况,为我军未来能更好地利用ECMO救治该类伤员提供借鉴。

1 ECMO技术简介

简单来讲,ECMO是将血液从血管引出,通过机械泵在体外循环,然后再输回人体循环系统中;当血液引出体外时,血红蛋白在人工肺中被氧合,二氧化碳被清除[1-2]。ECMO根据脏器支持模式及插管方式,又分为V-V(静脉-静脉)ECMO和V-A(静脉-动脉)ECMO。V-V ECMO主要用于肺脏支持治疗,血液由腔静脉或右心房引流出来,体外循环氧合后输回到右心房。V-A ECMO可以同时提供呼吸和循环支持治疗,血液由右房或腔静脉引出,通过股动脉、腋动脉或颈动脉等周围插管输回到动脉系统或者通过中心插管输回到升主动脉。ECMO插管时,通过放置股动脉远端灌注管,可以减少同侧下肢缺血的概率。如果患者在心导管室或ICU中,并且病情危重不能到手术室行人工血管端侧吻合置管术,通过胫后动脉插管对下肢进行逆行灌注也是一种选择[3]。股血管有时并不适用于V-A ECMO插管(例如:患者伴有严重的周围动脉闭塞性疾病或者既往行股动脉重建术)。在这种情况下右颈总动脉可作为插管选择,但这项技术能使大面积分水岭脑梗死的风险增高5%~10%。其替代方法是选用腋动脉插管,而且利于ECMO支持治疗患者的活动[4-5]。近年来国内各大综合医院都相继开展了ECMO救治,且发展势头迅猛。截止到2017年,全国开展ECMO的医院有233余家,救治患者2 826例,8家单位年开展ECMO病例数>50例,总治愈率51%,涉及科室主要在心脏外科、重症医学科、RICU、PICU等。而同期国际体外循环生命支持系统(ECLS)统计全球ECMO开展中心和病例数分别为359家中心和9 330例,总治愈率达到了56%。不难看出,无论是救治数量,还是救治成功率,国内医院与国外相比,还具有相当大的差距。

我院自2009年开展第1例ECMO以来,目前已经救治120余例患者,其中V-A ECMO 90余例,治愈率约50%,达到国际成人平均救治水平。救治病种包括心脏术后难治性心源性休克、重症心肌炎导致心源性休克、心跳骤停、胸外科手术后急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)、吸入性烧伤导致呼吸衰竭、病毒性肺炎导致ARDS、吸入性肺炎导致ARDS、感染性休克等,目前年ECMO量维持在30例左右。我们V-V ECMO插管采取右侧颈总静脉和股静脉穿刺插管;V-A ECMO插管大多采用同侧股动-静脉外周切开插管,并往股动脉远端放置侧支循环管道,插管成功率100%;无1例插管死亡、无1例下肢坏死导致截肢发生。

2 ECMO转运在国外民用、外军和我院中的应用现况 2.1 ECMO转运的起源及军地应用

通过便携式ECMO装置,将呼吸、循环功能衰竭的危重患者转运至具备管理ECMO技术的更高级医学中心,能够提高危重患者转运的安全性,降低其死亡率,有利于医疗技术应用的最大化。ECMO转运始见于1977年,由BARTLETT等[6]报道:该病患采用V-A ECMO,先以一辆面包车运送、通过手摇柄转动血泵到达机场,后用美国空军C-130飞机从新墨西哥城阿尔布开克转运至奥兰治县医学中心。1991年,美国埃默里大学的CORNISH等[7]应用小型运输机,运送ECMO系统到转诊医院,当时受设备、技术等限制,仅针对新生儿行ECMO转运。到目前,ECMO转运在国外较大的ECMO中心已经比较成熟,全球有4家医院报道ECMO带机转运超过了100例次,分别是德国的雷根斯堡大学医疗中心[8],美国密歇根州安娜堡密歇根大学[9],纽约州纽约市的哥伦比亚大学医学中心纽约长老会医院[10],其中最多的瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡大学医院,已经转运了900余次[11]

由于军队驻地或战地医疗条件较差,ECMO常被用于将重度心肺功能衰竭的伤病员转运到条件较好的中心医院或ECMO中心。FANG等[12]总结了2005年11月1日至2010年6月30日,2例伤员由于进行性呼吸衰竭使用无泵ECMO,从兰德斯图尔战区医疗中心航空转移到东道国医疗中心的救治过程;并认为ECMO是一种现代可行的航空医疗救援系统。德国BEIN等[13]报道了2005年6月至2011年8月,美军在兰兹图地区医疗中心(Landstuhl Regional Medical Center,LRMC)的10名ECMO伤员,其中4例在战区插管,6例在LRMC插管。伤员均转运至德国“肺衰竭”中心雷根斯堡大学医院接受进一步治疗。其中9名士兵顺利撤机,1名士兵死于进行性多器官衰竭。

2.2 ECMO转运团队

ECMO转运的都是极危重呼吸、循环衰竭的伤病员,这类患者本身生命脆弱,再加上长途转运中影响因素较多,途中发生致命并发症导致死亡的危险性极大。建立1支训练有素的ECMO团队,并通过不断实践演练,积累经验,将大大提高ECMO转运的安全性。根据体外生命支持组织指南规定[14],ECMO转运小组的典型组成应包括重症医学医师、外科医师、护士、呼吸治疗师、ECMO专业治疗师、急诊医疗服务人员。转运团队中应该有1名指定的医疗主任或任务负责人,对患者的安全及整个转运团队负责;还需要1名经验丰富的ECMO医师以及1名处理管路的ECMO技师。

超过100例次转运的中心,其团队组成报道如下。密歇根大学置管团队成员包括:1名重症监护外科医师、1名重症医学科主治医师、2名空乘护士、2名ECMO专业人员[9]。哥伦比亚大学医疗中心转运团队包括:1名心胸外科医师、1名外科主治医师、2名循环灌注师、2名重症护理人员[10]。斯德哥尔摩ECMO转运团队包括:ECMO医师(麻醉学专家级团队领导)、重症监护室护士、插管外科医师各1名,偶在最初置管时配备1名手术室护士[11]。据法国LEBRETON等[15]报道,法军组建了专门用于ECMO转运的“机载循环支持移动装置部队”(airborne circulatory support mobile unit,CSMU),并于2010年1月至2011年6月在法国加勒比地区应用直升机、军用运输机或私人飞机,长途转运了12例伤员,平均距离为912 km(198~1 585 km),飞行时间平均为124 min(45~255 min)。转运途中无1例死亡病例发生,1例患者在长期循环支持后接受了心脏移植。法军由此认为CSMU可以有效地为难治性休克的患者提供ECMO转运支持;ECMO的空中转移,即使是长距离的转移也是安全的。

2.3 ECMO转运风险和并发症

ERICSSON等[16]报道了2010年1月至2016年6月514例ECMO转运患者的回顾性分析结果,总共514次转运,其中163次转运(31.7%)出现了总计206次不良事件;其中65%的不良事件与患者相关,最常见为潮气量丢失(57.43%);14.6%的不良事件与仪器设备相关,12.6%与交通工具相关,5.8%与工作人员相关,1.9%与环境因素相关(如静脉通路结冰和开关失灵)。该报道无1例死亡发生,但7.8%不良事件直接威胁生命,以装备和技术并发症最为常见(如ECMO管路凝血)。其中二次转运和固定翼飞机转运(可能与需要2次汽车与飞机之间转换有关)为并发症发生的独立影响因素。MENDES等[17]近期发表1篇系统综述,纳入38篇文献,入选1 481例患者(1 025例成人,456例儿童),调查ECMO上机转运的并发症和病死率。报告称成年患者生存率为62%,儿童患者的生存率为68%,结果表明尽管需要转运至转诊中心,转运本身并没有增加ECMO患者的死亡率,其结果与体外生命支持组织公布的资料一致。这篇综述分析的12篇文献中,每篇至少报道1例并发症,总计并发症80例,其中死亡2例(0.1%)。与该试验对照的研究是CESAR试验(conventional ventilation or ECMO for severe adult respiratory failure),患者无ECMO支持,由ECMO转运团队负责转运,90例患者死亡2例(2%)。综合文献并结合本团队实践经验,我们认为在ECMO转运过程中,会出现各种相关并发症,但是致死性并发症的发生率很低,而且转运本身并不会增加ECMO患者的死亡率。我们认为,如果让训练有素、经验丰富的ECMO团队进行转运,则能有效降低并正确处置转运途中并发症。

2.4 ECMO转运运输方式

根据体外生命支持组织指南,如果预计地面路途的转运时间超过3~4 h,应该考虑空中转运。地面转运总距离不超过400 km,直升机转运总距离不超过650 km,若总距离超过650 km则由固定翼飞机来完成[14]。由于战区安全性极低、交通不便、道路条件有限等因素,外军的ECMO转运往往采取直升机和固定翼飞机方式。HSU等[18]报告了台湾国防医学中心6名因震撼手榴弹爆炸受伤的伤者采用ECMO治疗,只有1例Ⅱ、Ⅲ度烧伤覆盖50%体表总面积(TBSA)患者成功从ECMO撤机,住院221 d后出院;其余的死亡患者都是超过90%的Ⅱ、Ⅲ度烧伤,死亡率为83.3%;由于路途较近、道路条件较好,故转运方式选择了陆地转运。FANG等[12]报道的2例伤员从兰德斯图尔战区医疗中心航空转移到东道国医疗中心救治,因距离较远而采取固定翼飞机方式。BEIN等[13]报道美军由LRMC至德国“肺衰竭”中心雷根斯堡大学医院的10名伤员ECMO转运,因路途遥远采取的也是固定翼飞机方式。LEBRETON等[15]报道的法军2010年1月至2011年6月在法国加勒比地区的12例ECMO转运,根据转运距离,分别采用了直升机、军用运输机以及私人飞机。由于ECMO的使用和转运涉及人员较多、转运方式需要专机,耗资巨额。最近因经济衰退,美国军方不再为包括ARDS在内的严重肺损伤患者提供海外ECMO救援支持,在海外环境中缺少ECMO是美国军事医疗能力的一个巨大缺口[19]。由此可见,空中转运是外军进行ECMO转运的主要方式,而只有综合国力强大的国家才具备ECMO转运的实力。

2.5 我院ECMO转运经验

我院自2016年6月开始开展ECMO院间转运。到2018年1月,有20余例患者(其中包括1名陆军战伤伤员)先由我院的ECMO团队到外院建立ECMO循环,然后将患者转运到我院接受进一步救治,全部病例均为陆路转运。在对每次ECMO陆路转运经验总结的基础上,我院逐渐将转运团队固定为3~4人,包括:1名外科医师,1名重症医学医师,1名体外循环师和(或)1名ECMO专科护士。全组无重大转运并发症发生,转运中无1例死亡病例发生。

随着ECMO病例数增多及成功率提高,我院影响力不断扩大,形成了以我院ECMO团队为中心,服务于重庆、四川周边医院的辐射格局,将ECMO远程转运变为现实,以挽救更多有救治希望的急危重症患者,这一ECMO团队的工作模式与国外的ECMO开展理念相近。

3 ECMO的效能对我军战创伤救治的启示 3.1 我军开展ECMO救治和转运的必要性

现代战争中致伤因素、作战环境的变化导致重症呼吸衰竭和心功能衰竭发生率大大增加,需要根据这一特点制订对应的治疗策略。现代战争中战伤后发生重症心肺功能衰竭的可能性大大增加,主要原因有:①现代武器杀伤能力强,容易直接导致重症心肺创伤。②军医医疗水平大大提高,很多以往可能会早期死亡的战创伤能得到有效救治,伤病员生命得以延续,但随着病情发展,后期又容易发生重症心肺功能衰竭。③我军作战环境日趋复杂:从高原到海洋,从沙漠到寒区,各种特殊环境下的战伤及感染,都有可能发展为重症心肺功能衰竭。从前,这类伤病员得不到充分救治,又无法安全后送,伤死率极高,而现在,ECMO即能满足这类极重症心肺功能衰竭伤病员的救治需求,我军迫切需要在实际战创伤救治过程中使用它。

3.2 ECMO对不同类型伤病员的救治作用

3.2.1 高原肺水肿(high altitude pulmonary edema,HAPE)

HAPE是一种严重的急性高原病,起病急、进展快、对机体的危害大,如果救治不及时,可在较短的时间(12 h内)发展至昏迷,甚至死亡。HAPE的发生与海拔高度、进入高原速度、劳动强度及环境气候等因素有关。在快速进入海拔3 700~5 300 m区域的人群中,有0.4%~2.0%发生HAPE。我军在高海拔地区长期有部队驻扎,兵员大多来自内地低海拔地区,由于训练和战备任务较重,HAPE的发病率较高,尽管当地医院对HAPE的治疗具备相当经验,但每年仍有相当数量的指战员因重度HAPE而死亡。迅速后送、脱离高原低氧环境对HAPE的治疗是十分有益的,但是我国高海拔地区地域辽阔,往往难以在短期内到达低海拔地区,同时因道路交通条件有限,常常会由于转送中翻越高山、路途颠簸、治疗中断等原因使患者死于后送途中[20]。ECMO能够为重症濒死的HAPE患者提供强大的心肺支持功能,迅速缓解患者缺氧、心衰等症状;同时,还由于其强大、稳定的心肺支持功能,可以充分保障患者后送途中的安全。

3.2.2 海战伤员

由于海水温度低于陆地温度,海战中落水导致冻伤的发生率比较高。海战伤员的另外一个特点就是容易发生淹溺和海水浸泡伤。淹溺最主要的危害是海水堵塞呼吸道及肺部,从而导致呼吸困难,呼吸停止和心脏停搏而死亡。其次,淹溺可导致伤员身体热量迅速流失,体温迅速降低,加速伤员死亡进程。V-A ECMO一方面可以独立于人体自身心肺系统为淹溺伤员提供氧合血,从而有利于维持淹溺伤员生命,以等待呼吸、循环的恢复;另一方面,ECMO将伤员全身血液输出体外后以特殊的加温器进行加温,实现低体温伤员快速中心复温。

3.2.3 烧伤和吸入性损伤

现代战争条件下,高燃高爆武器的大量使用导致烧伤和吸入性损伤的高发生率。烧伤约占常规武器损伤类型的20%~30%,而海战中其比例更高[21-22]。吸入性损伤是指吸入高温气体、有毒烟雾或化学物质对呼吸道所致的热力和化学性损伤。其致伤因素主要包括热力、有毒气体、未燃尽的烟雾、炭粒等。重度吸入性损伤往往导致支气管及肺实质的大面积损伤,临床表现为伤后迅速出现严重的进行性呼吸困难,几小时内即可因肺泡广泛损害和严重支气管痉挛导致急性呼吸功能衰竭而死亡。此时ECMO介入可缓解伤员缺氧、维持生命,为后期治疗的跟进及肺组织的修复争取时间[23-25]

3.3 需要组建精悍、快速的ECMO转运团队

严重心肺功能衰竭伤病员的ECMO带机转运需要具有优秀外科能力和重症监护能力的队伍实施,团队组成建议为:1名外科医师(通常为心血管外科医师),1名内科医师(通常为ICU医师),1名重症监护护士和(或)1名体外循环技师(负责现场及交通工具上ECMO机器和管道维护)。近年来,国内各军医大学附属医院及战区总院ECMO技术日趋规范、高效。目前国际和国内ECMO培训方式主要采取初级模拟班(初级理论授课结合模拟人操作)和高级研讨班(高级理论授课结合具体病例讨论)的模式。我军可以借鉴这个模式,依托各个开展比较好的单位轮流主办ECMO学习班,甚至短期进修,进行授课、模拟人培训和具体病例讲解,并抽调各个医院胸心外科、麻醉科、重症医学科等科室的医护技人员参加学习。实战时,ECMO团队可以由1名经验丰富的ECMO医师带领数个经过培训的人员组成,灵活机动地根据我军战伤救治的编制体制,加入到各个阶段的救治和后送中去。

3.4 建立ECMO空中转运流程

我军应尽快建立ECMO空中转运流程、组建空中转运团队。外军的ECMO转运经验表明,战区由于道路条件不好,地面转运容易受到袭击,多选择直升机和固定翼飞机转运。我军应加强这方面的准备:①固定ECMO转运医用直升机或者固定翼飞机,上面应该配备固定的呼吸机、监护仪、吸痰器、氧源、电源、担架床、药品和医疗耗材等。②合理规划飞机上医护人员、伤病员、各种仪器和机器的摆放位置。③对ECMO转运团队进行空中转运训练和演习,战前多练习以避免实战中的失误。

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http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201807078
中国人民解放军总政治部、国家科技部及国家新闻出版署批准,
由第三军医大学主管、主办

文章信息

吴蔚, 何萍.
WU Wei, HE Ping.
体外膜肺氧合在危重伤病员救治和转运中的应用及其对我军战创伤救治的启示
Application of ECMO in critically ill patients and its enlightenment for combat casualty care in our army
第三军医大学学报, 2019, 41(1): 1-6
Journal of Third Military Medical University, 2019, 41(1): 1-6
http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201807078

文章历史

收稿: 2018-08-17
修回: 2018-10-17

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