在模拟循环回路中，不同右心室功能状态下静脉-肺体外膜氧合的血流动力学研究

《ASAIO Journal》：Hemodynamics of Veno-Pulmonary Extracorporeal Membrane Oxygenation With Varying Right Ventricular Function in a Mock Circulatory Loop

　　右心室损伤和肺血管阻力状态下veno-pulmonary ECMO的血流动力学影响通过模拟循环系统研究。结果显示ECMO流量增加会提高肺动脉平均压，降低肺动脉脉搏指数，且不同右心室功能需要不同流量。结论是应用VP ECMO需综合考虑右心室损伤严重性和肺血管阻力，以避免肺血管损伤。

　　静脉-肺动脉体外膜肺氧合（VP ECMO）是一种新兴的机械心肺支持疗法，主要用于治疗患有右心室（RV）损伤的患者。该技术通过从静脉系统抽取血液，并将其直接输送至肺动脉，从而绕过右心室，提供对肺部气体交换和心功能的支持。本研究旨在通过模拟循环系统（MCL）评估VP ECMO对肺循环和全身循环的血流动力学影响，特别是在不同RV损伤程度和肺血管阻力（PVR）状态下。通过这种方法，研究人员可以更全面地理解VP ECMO的生理机制，为临床应用提供理论依据。

在临床实践中，严重呼吸衰竭常常伴随低氧血症、高碳酸血症和酸中毒，这些因素会增加肺血管阻力，导致肺动脉高压，进而加重右心室负担，影响整个循环系统的功能。传统的治疗方法包括侵入性机械通气，但长时间使用可能会加剧肺损伤。静脉-静脉（VV）ECMO虽然能改善气体交换，但其对右心室功能的改善有限，甚至可能无法阻止右心室损伤的进展。因此，研究者开始关注VP ECMO的潜力，因为它不仅支持气体交换，还能减轻右心室后负荷，改善右心室的泵血能力。

VP ECMO的核心机制在于其能够将血液从静脉系统直接输送到肺动脉，从而减少右心室的工作负担。这种方式有效避免了VV ECMO中常见的循环回流问题，同时在维持肺部气体交换的同时，也对右心室提供支持。然而，VP ECMO的应用仍然存在诸多挑战，尤其是在不同RV功能状态和PVR水平下的表现差异。例如，高流量的VP ECMO支持可能导致肺动脉压力升高，从而对肺血管造成损伤或出血风险。此外，如何根据患者的具体情况调整ECMO流量，以达到最佳的血流动力学平衡，仍然是一个亟待解决的问题。

本研究通过构建一个五元件的风琴式双心室模拟循环系统，模拟了不同RV损伤程度和PVR状态下的临床场景。该系统由四个小型聚氯乙烯腔室模拟心脏的四个腔室，包括左右心房和心室，而两个较大的聚氯乙烯管则分别代表肺动脉和静脉的顺应性。研究人员通过调整右心室的收缩力（以健康RV为基准，分别模拟为100%、62.5%和47.5%），并结合不同PVR状态（100–600 dyne·s·cm??），系统地研究了VP ECMO在不同流量下的影响。流量从0 L/min逐步增加至5 L/min，每次增加1 L/min，并记录相应的血流动力学参数。

研究结果显示，随着ECMO流量的增加，肺动脉平均压力（mPAP）显著上升，尤其在PVR较高的情况下更为明显。例如，在健康RV的情况下，当ECMO流量达到1 L/min时，mPAP从18.3 mmHg增加到20.9 mmHg；而在严重RV损伤的情况下，同样的流量使mPAP上升至14 mmHg。这些变化表明，ECMO流量对肺动脉压力的影响与RV功能密切相关，RV功能越差，达到相同mPAP所需流量越高。此外，肺动脉脉动指数（PAPi）在高流量情况下明显下降，严重RV损伤和高PVR状态的患者在较低流量下就可能出现脉动完全消失的现象。这说明，肺循环的脉动性对于评估右心室功能和判断ECMO支持是否适宜具有重要意义。

另一方面，ECMO流量的增加也会对全身循环产生影响。研究发现，随着ECMO流量的提升，平均动脉压（MAP）和全身血流量（或心输出量）均呈上升趋势。这是因为ECMO增加了肺循环的血流量，从而提高了左心室的前负荷，使其更有力地泵血，导致全身循环压力上升。然而，这种支持方式在某些情况下也可能带来副作用，例如在低PVR患者中，高流量可能导致左心房压力升高，增加左心室的负荷，进而影响左心室功能。如果左心室本身存在损伤，这种额外的前负荷可能会进一步恶化其功能，甚至导致肺水肿或出血。

因此，本研究强调了在使用VP ECMO时，必须综合考虑右心室的功能状态和肺血管阻力水平。对于严重RV损伤的患者，可能需要较高的ECMO流量来维持足够的肺动脉压力，但这种流量可能对左心室造成不利影响。因此，临床医生在选择ECMO流量时，应结合患者的左心室功能和整体循环状态，以避免过度支持带来的并发症。同时，对于同时存在右心室和左心室功能障碍的患者，可能更适合采用静脉-动脉（VA）ECMO，因为VA ECMO能够同时支持两个心室，从而减少对单一心室的过度依赖。

此外，本研究还指出了VP ECMO在临床应用中的一些局限性。例如，模拟循环系统无法完全复制复杂的生物和解剖学相互作用，因此研究结果可能与真实临床情况存在差异。同时，MCL不模拟气体交换过程，因此无法捕捉因气体成分变化引起的PVR自主调节，如低氧血症、高碳酸血症和酸中毒导致的肺血管收缩。尽管如此，研究仍为进一步探索VP ECMO在不同患者群体中的应用提供了重要的基础，有助于制定更安全的操作规程和患者选择标准。

研究结果还表明，VP ECMO在改善肺部气体交换的同时，可能对右心室功能产生双重影响。一方面，它能够通过降低PVR，减轻右心室的后负荷，改善其泵血能力；另一方面，过高的ECMO流量可能导致肺动脉压力升高，进而对肺血管造成损伤。因此，临床医生在使用VP ECMO时，需要密切监测患者的肺动脉压力、脉动指数以及右心室和左心室的负荷情况，以确保治疗的安全性和有效性。

本研究的发现对未来的临床实践具有重要的指导意义。首先，它揭示了在不同RV功能和PVR状态下，VP ECMO流量的调整策略需要高度个体化。其次，它强调了对右心室功能和PVR状态进行综合评估的重要性，以避免不必要的血流动力学变化。最后，研究也指出，需要进一步开展临床试验，以验证这些结论，并建立更全面的患者选择标准和风险评估体系。

综上所述，VP ECMO作为一种新兴的机械支持手段，在治疗严重呼吸衰竭和右心室损伤方面展现出一定的潜力。然而，其应用仍需谨慎，特别是在流量调整和患者选择方面。通过本研究，我们获得了关于VP ECMO对血流动力学影响的深入理解，这将有助于未来更精准地应用该技术，提高患者的生存率和治疗效果。