体外二氧化碳清除在呼吸衰竭中的应用下

翻译/编辑：孙雁鸣

ECCO2R在copd中的应用

无创通气仍然是治疗急性高碳酸血症呼吸衰竭的金标准，但在大约20%到30%的病例中，这项技术可能不够有效，患者需要插管和机械通气。需要使用IMV的患者的死亡率高于仅接受NIV的患者。因此，ECCO2R联合NIV治疗可以减少NIV的失败，防止插管和IMV的使用。事实上，ECCO2R在高碳酸血症呼吸衰竭患者中的应用可以改善NIV的疗效，即ECCO2R，降低呼吸频率，减少动态高感染和内源性PEEP。此外，通过避免使用IMV和气管内插管，还可以限制与镇静相关的不良反应，包括血流动力学不稳定、困难和长时间的呼吸脱机，以及大量与长时间镇静有关的神经疾病。没有镇痛剂的情况下，患者还可以喝水、吃饭、与亲属交流，并进行积极的理疗。此外，最近已经证明，ECCO2R通过降低呼吸频率，可以减少呼吸功，减少呼吸肌的二氧化碳产生。因此，这导致了PaCO2的下降。因此，这可能有助于撤除IMV，并促进更早的拔管。

ECCO2R的使用减少了COPD急性加重期患者IMV的使用

Kluge等人对21例NIV治疗无效的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者进行了无泵体外辅助治疗(PECLA)的可行性研究。PECLA系统的使用与24小时后PaCO2水平的降低和pH的改善有关，90%的治疗患者避免了插管和IMV。与对照组的回顾性分析显示，28天的死亡率(使用ECCO2R的死亡率为19%，不使用ECCO2R的死亡率为24%)或6个月的死亡率(两组均为33%)、ICU或住院天数的中位数(分别为15天对30天和23天对42天)均无显著差异。

在Burki等人进行的研究中，20例COPD高碳酸血症患者接受ECCO2R治疗，采用A15.5-FR双腔插管，平均血流量mL/min。TE的作者报告了高碳酸血症和呼吸性酸中毒的改善，在接受NIV治疗的9名患者中避免了IMV。最近，德尔·索尔博(DelSorbo)等人。报道称，ECCO2R使用14-FR双腔导管，血液FOW速率为-mL/min，不仅改善了呼吸性酸中毒，而且减少了25名COPD患者的插管需求，这些患者存在NIV失败的高风险。与对照组相比，ECCO2R组的气管插管风险和住院死亡率显著降低。在Braune等人最近的一项研究中，Tese的结果受到了质疑。结果显示，在接受ECCO2R治疗的患者中，56%的患者避免了IMV，但与较高的并发症发生率相关。然而，在这两项研究之间发现了几个不同之处，包括纳入了有NIV禁忌症的患者和出人意料的高发病率的低氧血症患。在另一项研究中，Morelli等人证实了ECCO2R(通过13-FR双腔导管，FOW速率为-mL/min)降低PaCO2的有效性。在30例NIV失败后拒绝气管插管的COPD急性高碳酸血症呼吸衰竭患者中，ECCO2R治疗的持续时间为2-16天，有可能避免27例患者的气管插管。最后，在圆桌会议上，14位欧洲专家的意见进行了整理，以更好地了解ECCO2R疗法是如何使用的，患者是如何选择和处理的。

使用ECCO2R帮助IMV脱机

在Elliot等人的研究中，在两名患有严重急性哮喘的患者中，在IMV中加入无泵ECCO2R纠正了高碳酸血症和相关酸中毒，减少了包括血流动力学在内的其他支持措施，并允许撤机IMV。在Burki等人的研究中，在11名机械通气患者中，ECCO2R只有3名患者允许脱离IMV。然而，即使他们没有完全撤机，在另外三名患者中，通气辅助也可能减少。Abrams等人，对患有急性呼吸性酸中毒的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者进行IMV仅24小时即成功脱机拔管。所有这些患者都活了下来，直到出院。同样，使用儿科VV-ECMO系统(通过在右侧颈内静脉置入19-FR双腔插管，速率为0.9L/min)在两名COPD加重的成人患者中，Roncon-AlbuququeJr报告在72小时后提前拔管。在研究的患者中，6名主要由COPD或肺功能衰竭引起的高碳酸血症患者迅速脱离了IMV，并存活到出院。需要注意的是，4名患者在ECCO2R治疗期间是清醒和自主呼吸的。综上所述，这些结果支持了ECCO2R可能有助于在NIV期间避免插管和促进IMV脱机的观点。

ECCO2R在ARDS中的作用

最新的可行性和安全性前瞻性研究对20名中度和/或重度ARDS患者进行了ECCO2R治疗，患者使用集成在Prismafex?平台(Gambro-Baxter)上的新型独立平台Prismalung?(Gambro-Baxter)进行ECCO2R，结果显示潮气量从预计体重的6mL/kg降至4mL/kg，Pplat的潮气量降至25cmH2O以下，从而实现了超保护性通气。然而，结果显示，尽管进行了最大限度的ECCO2R治疗(FlOW为10±0.3L/min，血液FlOW为±40mL/min，相当于该平台可以产生的最大值)，但以预计体重4mL/kg的速度通气的患者仍会发生酸中毒(pH从7.39±0.1降至7.32±0.10，PaCO2从43±8mmHg升至53±9mmHg)

一项更大规模的前瞻性多中心国际第二阶段研究旨在评估体外二氧化碳清除(ECCO2R)对中度急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者进行超保护性通气(VT4mL/kg和Pplat≤25cmH2O)的可行性和安全性。该研究的主要终点是在PaCO2较基线增加不超过20%且动脉pH7.30的情况下实现超保护性通气的患者比例。本研究采用低CO2和高CO2两种萃取装置。纳入59例患者。在8h和24h内达到超保护性设置的患者比例分别为78%(74/95，95%可信区间68~89%)和82%(75/95，95%可信区间76~88%)。共有69名患者(73%)在第28天存活。59名患者(62%)在出院时还活着。作者得出结论，使用ECCO2R促进超保护性通气是可行的。在最近召开的ECCO2R欧洲专家圆桌会议上，一致认为ECCO2R治疗ARDS患者的主要治疗目标是通过处理二氧化碳水平进行超保护性肺通气。通过平台压力优化的驱动压力被估计为ECCO2R引入的主要标准。ARDS患者从ECCO2R开始的主要指标包括pH(7.30)、呼吸频率(25或20次/min)、Pplat(25cmH2O)和驱动压(14cmH2O)。

连续性肾脏替代疗法(CRRT)与极低血流的ECCO2R相结合是一个很有前途的概念。这一联合系统可以去除足够的二氧化碳，便于机械通气患者的保护性通气。对11例接受CRRT治疗的急性肾功能衰竭患者，在循环中加入极低流量ECCO2R(mL/min)。观察联合治疗6h内CO2的排出情况及其对实现保护性通气的影响。通气设置维持在辅助模式或控制压力模式，允许自主呼吸。极低流量ECCO2R治疗1~3h后，每分钟通气量、潮气量和PaCO2均有明显下降，但6h后下降不明显。另一方面，在综合治疗过程中，驱动压力没有明显降低。

因此，与CRRT治疗相关的ECCO2R中非常低的血流量不足以显著减少呼吸功。低流量的ECCO2R在允许保护性通气方面的有效性非常有限。此外，在最近的另一项研究中，包括20名需要CRRT的高碳酸血症ARDS患者，他们接受了极低流量ECCO2R和肾脏替代治疗相结合的系统治疗，pH从7.18±0.09升至7.22±0.08(p0.05)。通气量明显减少，潮气量从6.2±0.9降至5.4±1.1mL/kgPBW(p0.05)，并伴随着肺应力和应变的降低。即使这些结果在统计学上有意义，我们也可以质疑它们的临床相关性。

ECCO2R在等待肺移植患者中的作用

众所周知，在等待肺移植期间发生需要IMV的急性气体交换障碍的患者比不需要IMV的患者更有可能死亡在这类患者中使用ECCO2R的原因是可以避免气管内插管和IMV，从而限制了可能阻止移植的不良反应(即呼吸机相关性肺炎)。此外，通过使用ECCO2R，有可能避免镇静，使患者保持呼吸肌的张力并继续进行积极的物理治疗。尽管存在这种病理生理学基础，但关于ECCO2R在这类高碳酸血症患者中使用的研究仍然很少。然而，考虑到这些等待肺移植的患者的复杂性和难于理解的临床条件，在这些患者中使用ECCO2R应该只在有经验的中心进行。

ECCO2R相关并发症和技术局限性

ECCO2R的使用可能会导致肺和血流动力学后果，并可能与并发症相关。不良事件包括与患者相关的事件、电路事件和机械事件。在对ARDS患者的四项研究中，ECCO2R的使用与低氧血症和增加FiO2的需要有关。目前的事实可以用与通气减少(有利于肺不张)有关的肺不张来解释。此外，ECCO2R中PaO2/FiO2的恶化至少部分地反映了由于ECCO2R(呼吸商的改变)而引起的肺泡气体含量的改变。为了纠正这一现象，在自主呼吸患者中实施了IMV，同时使用高水平的PEEP和俯卧位来维持功能残存容量。在顽固性低氧血症的情况下，切换到V-VECMO。

主要不良反应可能由静脉和/或动脉插管引起，风险增加取决于血管通路的选择以及插管的类型和大小。短暂性下肢缺血、股动脉“假性”动脉瘤和腹膜后出血后的致命性穿孔已报道。

肝素抗凝方案对于维持ECCO2R的疗效和性能是必要的。出血性事件可能被认为是最常见的并发症，并与ECCO2R治疗期间输血次数增加有关。短暂性血小板减少，可能与肝素的使用有关。

然而，血小板减少和凝血因子降低，可能是由于凝血和纤溶的激活以及补体系统介导的炎症反应，也可能是血液成分和循环之间相互作用的结果。未来的研究应该集中于改进抗凝方案和制定实用指南。尽管抗凝方案不同，但回路中的凝块经常会减少膜上CO2的清除，导致PaCO2迅速增加。膜血栓的发生应该被认为是危及生命的事件，在NIV的情况下，需要迅速更换管路，改变呼吸机参数，并进行气管插管。此外，似乎通过膜的血液流量的减少可能与系统血栓形成的风险增加有关。在Schmidt等人的研究中包括20例轻、中度ARDS患者，VT由6ml/kg逐渐降至5ml/kg、4.5ml/kg和4ml/kg。当动脉血二氧化碳分压(PaCO_2)较初始值增加20%时，启动低流量独立ECCO2R以减少呼吸性酸中毒。作者指出，尽管肝素输注方案在导管插入时也包括一次推注，但50%的接受治疗的患者在实验方案结束前经历了膜凝血。

在我们小组对3名重度COPD患者进行的回顾性研究中，2名患者发生了管路血栓形成，这些患者也接受了极低流量ECCO2R的辅助治疗。相反，在我们的研究中，6名患者在较高流量ECCO2R辅助下没有发生管路凝血。因此，流量可能在膜凝血中起作用。导管/套管的移位或扭曲可能导致泵功能障碍并促进膜血栓的形成。

ECCO2R的新技术和正在进行的研究

ECCO2R设备可以直接从血液中去除二氧化碳，促进超保护性机械通气，甚至提供IMV的替代品。然而，ECCO2R并不是广泛可用的，大多数在重症监护病房使用。最近的技术进步集中在微创设备的开发上，这种设备可以提供充分的二氧化碳去除，而且安全性更高，使用更简单。

以前通过去除碳酸氢盐中的二氧化碳进行ECCO2R透析的尝试都受到代谢性酸中毒的影响。只要维持血浆中强离子之间的差异，碳酸氢盐透析是可能的。利用数学模型研究碳酸氢盐去除对血浆pH和CO2的影响，通过体外实验测试了三种不同碳酸氢盐浓度(0、16和32mmol/L)的透析液去除二氧化碳的效果。模型预测，在保持强离子差异和维持血浆蛋白的前提下，二氧化碳分压(PaCO2)降低，pH升高，血浆碳酸氢盐逐渐降低。在这些体外实验中，在不含碳酸氢盐的透析液中，成人大小的过滤器对CO2的去除效果最好，相当于消除了94mL/min(±3.0)的CO2。

在相同条件下，含常规碳酸氢盐浓度(32mmoL/L)的透析液仅消除5mL/min(±4，p0.)。不出所料，除去碳酸氢盐后，pH值有所上升。这些数据表明，使用低碳酸氢盐透析液透析是可行的，并能降低血浆PaCO2。然而，这些方法可能由于酸碱紊乱、溶血、心律失常和微量营养素耗竭而不能用于临床，尽管有几次尝试替代碳酸氢盐。最后，对其他技术进行了评估，包括ECCO2R和连续性肾脏替代疗法的结合、乳酸酸化血液、在膜上添加碳酸酐酶和电渗析。

结论

ECCO2R可能是一种很有前途的辅助治疗策略，可用于治疗严重COPD急性加重期患者，以及对无预后威胁的低氧血症的ARDS患者建立保护性或超保护性通气。到目前为止，这种疗法的可行性和相对安全性得到了研究和论证。同时，应对患者进行仔细的临床评估，从体外流量的角度选择最合适的ECCO2R装置，并考虑ECCO2R的潜在并发症。

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