V-A ECMO支持治疗患者的微循环研究

背景：脓毒症和心源性休克患者均会发生微循环功能障碍，并且微循环功能障碍与脓毒症的预后密切相关。在接受VA-ECMO支持治疗的心源性休克患者中，微循环功能障碍与其预后的相关研究甚少。

方法：使用事件暗视野成像技术记录VA-ECMO辅助后12小时（T1），24小时（T2），48小时（T3），72小时（T4）和96小时（T5）时刻的舌下微循环图像。如果患者可以撤机，则记录VA-ECMO停机前后的舌下微循环图像。比较28天内接受VA-ECMO支持治疗的死亡患者和存活患者的舌下微循环参数。此外，微循环图像和临床数据作为28天死亡率的预后评估，根据微循环参数将患者分为三个亚组以进行生存分析。

结果：本研究共纳入了48位患者。在T1时刻，死亡患者和存活患者的心率，平均动脉压，肌力评分和乳酸水平没有显着差异，但死亡患者灌流血管密度（PSVD）和灌流血管比例（PPV）低于存活者。PSVD和PPV在预测28天死亡率方面略优于乳酸水平（曲线下面积分别为0.68、0.70和0.62）。与其他两个亚组相比，PSVD（<15 mm/mm2）和PPV（<64％）值最低的亚组的生存率较低。

结论：早期微循环参数可用于预测VA-ECMO辅助下心源性休克患者的预后。

关键词：心源性休克，体外膜肺氧合，微循环，预后

背景：

ECMO体外生命支持为心力衰竭、呼吸衰竭或两者兼有的患者提供心脏和呼吸支持。它为衰竭器官的恢复或进一步的治疗提供时间。但是，尽管在ECMO支持下，仍有许多患者死亡。关键因素之一是ECMO辅助支持能否为各个器官提供充足的灌注。良好的微循环可能取决于动脉血压和VA-ECMO的辅助流量。但是，微循环能否恢复仍然是ECMO患者尚未解决的主要临床问题。在患有脓毒症或心源性休克及接受过手术的患者中均观察到微循环功能障碍。此外，严重脓毒症和院外心脏骤停患者的微循环功能障碍与预后差有关。然而，VA-ECMO支持患者的微循环功能障碍与其预后之间的关系未明。因此，本研究通过在VA-ECMO辅助后12小时内使用第三代视频显微镜观察其微循环情况，比较28天死亡患者和存活患者之间的PSVD。此外，将微循环和临床参数评估作为28天死亡率的预后指标，根据微循环参数将患者分为三个亚组以进行生存分析。

方法

病人信息

本研究获得了台湾大学医院研究伦理委员会的批准（批准号：201412045RINA)，并在ClinicalTrials.gov注册系统上进行注册。这项研究于2015年6月至2016年8月在台湾国立大学医院进行。所有患者均接受ECMO支持治疗。在ECMO放置后的12小时内对其进行筛选并评估。纳入标准：心源性休克并获得VA-ECMO支持治疗的患者。排除标准：20岁以下或80岁以上的患者；在VA-ECMO辅助后12小时内无法测量舌下微循环的患者；无法进行语言沟通的患者。在参与该研究之前需获得患者本人及其监护人的知情同意。使用事件暗视野显微镜（CytoCam，Braedius Medical，Huizen，荷兰）记录舌下微循环图像。分别在VA-ECMO辅助后的以下时间点记录图像：12小时（T1），24小时（T2），48小时（T3），72小时（T4）和96小时（T5）。如果患者可以撤机，则在以下时间点记录舌下微循环图像：撤机前（R0），撤机后6 h（R1），24 h（R2），48 h（R3）和72h（R4）。

VA-ECMO装备和插管

所有纳入患者均于股动脉和股静脉中置入VA-ECMO。VA-ECMO的主要装备包括肝素预充管路，离心泵（BPX-80 Bio-Pump Plus，Medtronic），氧合器（Affinity NT，Medtronic），空氧混合器（3500 CP-G型气体混合器，Sechr-ist，美国阿纳海姆，美国）和插管（BE-HLS，马奎，土耳其）。为避免可能发生的远端肢体灌注不足，当股浅动脉的平均压力低于50 mmHg时，应使用下肢动脉灌注管进行远端肢体灌注。所有患者均接受VA-ECMO和重症监护室（ICU）的标准护理管理。记录以下参数：年龄，性别，身高，体重，APACHE II评分，SOFA评分，VA-ECMO辅助指征，VA- ECMO辅助流量，心率，平均动脉压（MAP），乳酸水平，活化凝血时间，血红蛋白，体液平衡和血管活性药物评分。血管活性药物评分=100×肾上腺素剂量（ug/ kg / min）+ 100×去甲肾上腺素剂量（ug / kg / min）+多巴胺剂量（ug / kg / min）+多巴酚丁胺剂量（ug kg / min）。如果VA-ECMO支持下同时使用主动脉球囊反搏泵或连续动-静脉血液滤过，应同时记录。还记录下VA-ECMO辅助时间，转入ICU的时间，住院时间以及28天的生存状态。若未观察到活动性出血或其他并发症，则持续输注肝素维持活化凝血时间（ACT）在160-180 s。

舌下微循环的测量

在每个时间点，从不同的舌下部位记录五个视频（时间长度为6 s），并用数字命名后存储，以确保患者信息不被泄露。由对患者信息不知情的一名观察员进行分析。采用统计软件AVA 3.0（阿姆斯特丹大学医学医学中心，荷兰阿姆斯特丹）分析。根据微循环评估共识，监测以下参数：a）小血管总密度（小于20μm）（TSVD）； b）灌流血管密度（PSVD）； c）灌流血管比例（PPV）； d）微血管血流指数（MFI）； e）异质性指数（HI）。TSVD由软件自动计算。根据先前研究中描述的方法，使数字0-3对小血管中的血流进行半定量分类。血流分类为2或3的小血管被认为是灌注血管，并且PSVD由统计软件自动计算。根据微循环评估共识，对MFI分数和HI进行半定量计算。主要目的是确定28天生存者和死亡者在T1时PSVD之间的差异。根据我们的经验，假设对照组PSVD平均为20 mm/ mm3，标准差为4，α为0.05，β为0.2，则每组20名患者检测出两组之间PSVD的差异为17.5％。

28天死亡率的预后评估和亚组生存分析

采用ROC曲线和曲线下的面积分析T1时间的APACHE II评分，乳酸水平，PSVD和PPV来评估患者28天的死亡率。通过获得最佳的尤登指数（灵敏度+特异性–1）来计算ROC曲线截断点。此外，根据PSVD和PPV的第25和第75个百分位数，将患者分为三组，并进行三组间的28天生存率分析。

统计分析

使用SPSS 20统计软件进行数据分析。按照正态分布的计量资料以均数（标准差）表示，使用t检验比较28天存活患者和死亡患者的数据。非正态分布的计量资料和MFI分数以中位数（四分位数）表示，并使用Mann-Whitney检验比较了28天存活患者和死亡患者的数据。分类变量以百分比表示，并根据需要使用卡方检验或Fisher精确检验进行比较。P值<0.05被认为差异有统计学意义。

结果

患者特征

共筛选了246名接受VA-ECMO支持的患者，并确定他们是否有资格参加该试验。共有45例接受V-V ECMO的患者不符合纳入标准，另有153例患者被排除（图1）。因此，本研究共纳入了48位患者，其28天生存率为50％。图1分别列出了两组患者APACHE II评分，SOFA评分，体液平衡，主动脉球囊反搏泵或连续动-静脉血液滤过的使用，接受心脏移植的患者人数，28天内存活患者出院人数，ICU住院时间和总住院时间。

不同时间点的血流动力学参数，血管活性药物评分，乳酸水平和微循环参数

T2，T3，T4和T5时刻的血液动力学参数，血管活性药物评分，乳酸水平和微循环参数如图2和表2所示。在T1时，28天内死亡患者与存活者中观察到MAP，血管活性药物评分和乳酸水平之间没有显着差异，但是28天死亡患者的PSVD和PPV低于存活患者。R0，R1，R2，R3和R4的血液动力学参数，血管活性药物评分，乳酸水平和微循环参数如图3所示。在R0时刻，28天的死亡患者与存活者的MFI评分没有差异。在R1时刻，28天死亡患者的MFI得分低于存活者。

28天死亡率的预后测试和亚组生存分析

图4显示了用于分析28天死亡率的ROC曲线。根据ROC曲线，APACHE II评分，乳酸水平，PSVD和PPV的阈值分别为22.5、7.5 mmol / l，16.2 mm / mm2和76.5％。由T1时刻PSVD和PVD值进行分组的28天生存曲线如图5所示。PSVD和PPV值较高的两个亚组的与PSVD和PPV值最低的亚组相比，其生存率更高。

讨论

本研究表明，与VA-ECMO支持下28天内的存活患者相比，死亡患者的微循环功能障碍更为严重。此外，这项研究表明，T1时的PSVD和PPV可用于预测此类患者的预后。此外，根据T1时刻PSVD和PPV的第25和第75个百分位数将患者分为三个亚组，PSVD和PPV值较高的两个亚组患者的生存率要高于PSVD和PPV最低的亚组。

本研究发现，28天死亡患者在T1时的PSVD和PPV低于幸存患者，但在28天死亡患者中观察到其MAP，血管活性药物评分和乳酸水平在T1时与存活患者没有显着差异。这与在正常循环参数中可能发生微循环功能障碍的观点一致。因此，我们认为对于接受VA-ECMO支持的心源性休克患者，MAP可能不适合作为最佳或最终的复苏目标。但是，监测微循环参数可能有助于预测其预后并提供组织灌注是否充分的相关信息。但是还需要进一步的研究来证明通过改善微循环对患者预后的影响。此外，从人数来看，28天的死亡患者多于存活患者。液体超负荷可能导致并加剧28天死亡患者休克程度，液体的超负荷可能导致微循环交换障碍，从而降低组织氧合能力。

本研究表明，与存活患者相比，死亡患者的微循环障碍更为严重。这一结果与Kara等人的发现一致。但是，两项研究的发现之间存在一些差异。首先，我们发现28天死亡患者的APACHE II评分高于存活患者。然而，在Kara等人的研究中，死亡患者和存活患者的APACHE II评分没有显着差异。其次，在本研究中，28天死亡患者和存活患者的PPV值均低于Kara等人的报道。第三，在本研究中，死亡患者在T2时ECMO辅助流量高于存活患者。但是，在Kara等人的研究中，存活患者和死亡患者ECMO辅助流量水平没有显着差异。此外，在Karal等人的研究中，VA-ECMO辅助流量高于本研究VA-ECMO的辅助流量水平。我们认为两项研究所得到的不同结论的原因如下：首先，与Kara的研究相比，本研究纳入患者的人数较多（48名：24名）。其次，我们在VA-ECMO辅助后的12小时内测量了微循环参数，而在Kara的研究中，在VA-ECMO辅助后的24小时内测量了上述参数。第三，两项研究对小血管直径的定义不同（<20μmvs <25μm）。此外，Kara等人使用所有血管的PSVD（<100μm）根据ROC曲线来预测存活率。第四，两项研究分别针对不同的死亡率（28天死亡率与ICU死亡率）。

在本研究中，R4的存活患者的PSVD仍低于70名健康志愿者的PSVD（21.8（3.7）vs. 25.2（2.3）mm / mm2，p <0.001 ）。接受VA-ECMO辅助的患者出现持续的微循环障碍可能与原发疾病、VA-ECMO相关的炎症反应、溶血相关内皮细胞功能障碍有关。持续的微循环障碍与感染性休克患者的器官衰竭和死亡有关。仍需要更多的研究来探讨持续微循环障碍对VA-ECMO支持患者器官功能障碍的影响。在VA-ECMO撤机之前，28天的死亡患者和存活患者的MFI得分没有显着差异。但在VA-ECMO撤机后的6小时内，死亡患者的MFI评分低于存活患者。因此，VA-ECMO撤机前减少辅助流量对于MFI评分的变化还需要进行进一步的研究。这可能会有助于预测VA-ECMO撤除后的微循环状态。另有相关研究比较微循环参数与目前已有的VA-ECMO撤机预期参数。此外，在死亡患者中，R0，R2，R3和R4时刻的乳酸水平高于存活患者。因此，乳酸水平可能在VA-ECMO撤机前后提供更多信息。

本研究仍有一定的局限性。首先，微循环障碍的机制及其对死亡率的影响可因引发心源性休克的不同原发病因人而异，但本研究的样本量太少，无法研究此类差异性。其次，因T1时刻的部分患者死亡，导致在其他时间点的死亡患者数量减少。对于比较死亡患者和存活患者在其他时间点变量来说，本研究不能检测其差异性。此外，这意味着该试验不适用于方差分析。这些数据为VA-ECMO启动和撤机后其他时间点的微循环变化的进一步研究提供了初步信息。第三，微循环参数的最佳截止点可能已经受到微血管直径的限定（<20μm或<25μm）或可观察的微循环血管范围（仅小血管或总血管）的影响。 我们建议不同病因所致的心源性休克可能会影响不同类型的微循环血管。需要进行其他研究来探讨引发心源性休克的不同病因中小血管的最佳直径和可见的微循环血管的最佳范围。

结论

本研究表明，早期的微循环参数可用于预测VA-ECMO支持的心源性休克患者的预后。同时还需要进一步研究，通过改善微循环是否可以提高VA-ECMO支持下的心源性休克患者的生存率。