翻译：吕政 许佳昕 赵鑫医师
摘要
体外膜肺氧合（ECMO）循环回路中有气体是一种危急情况。对于这种罕见但致命的并发症，人们提出了不同的治疗方案，但其疗效鲜有报道。我们报告了本机构在Cardiohelp HLS ECMO系统中管理回路气体的经验。2009年10月至2020年7月期间，116名患者中有4名在ECMO回路中出现气泡或全身性气体栓塞。我们报告了这些患者的临床特征、气体来源、动脉端气体或泵气闸的存在、心肺功能、用于重建血流的技术、ECMO停机时间、神经系统和其他临床结局。在所有病例中，都找到了气源，其中三例位于回路的静脉端。两名患者离心泵气闸导致ECMO血流停止。用于重建ECMO流量的策略包括更换回路或使用倒冲技术进行排气。所有患者均撤离ECMO，其中三人存活出院。通过有效的管理，在回路内出现气体的紧急情况下可以避免系统性气体栓塞。倒冲洗技术是克服HLS系统离心泵气闸的一种安全有效的排气方法。
据报道，体外膜肺氧合（ECMO）回路气体或全身气体栓塞的发生率为1.4～4.6%，结果往往是致命的1-4。应始终采用预防策略，包括仔细的循环回路启动、消除不必要的连接（尤其是在静脉端管路上），以及使用气体监测警报。当回路出现大量气体时，应立即将患者与ECMO阻断，以防止气体栓塞，确定并纠正气体来源，并尽快恢复ECMO流量。重启ECMO的选项包括排气或更换管路。在排气程序中，通过将气体从泵头转移到可以排出气体的非依赖区域，以解决离心泵中的气闸问题。这通常是通过将泵头入口、出口和氧合器从下到上形成一条直线实现的，以使注射器能够将空气从氧合器抽出。然而，在小型心肺支持系统中，例如Cardiohelp HLS（德国拉斯塔特市马奎）的排气尤其具有挑战性。虽然其集成泵和氧合器设计有助于快速部署和运输，但在这种配置中，离心泵的入口夹在其出口和氧合器之间。从泵入口到氧合器的路径类似于“伞形喷泉”，这使得从氧合器抽出空气非常困难。回路中出现气体是紧急情况，需要快速响应。ECMO中心应该制定方案和培训，为这种罕见但致命的并发症做好准备。然而，这些方案的实施和危机管理的有效性却鲜有报道。我们报告本机构在Cardiohelp HLS系统中管理回路气体的经验。
方法
设置
我们机构是一个23张床位的成人综合医疗和外科三级教学医院ICU，在香港年度招生超过1700。我们提供venovenous（VV）和Venoarterial（VA）ECMO支持，每年的ECMO运行量为15到20次不等。有48名ICU护士、13名重症监护医师、5名心脏外科医生、10名麻醉医师和8名灌注师提供了包括脱产实践在内的ECMO培训。
患者识别和数据收集
自2009年10月以来，我们在ICU建立了一个数据库，以收集所有接受VV或VA ECMO的患者的信息。这些数据每半年提交给ELSO注册中心。在这项研究中，我们从数据库中确定了2009年10月至2020年7月期间出现回路气泡或系统性气体栓塞的所有患者。我们描述了患者的临床特征、ECMO配置、导致回路气泡的触发事件、气体来源、动脉端气体或泵气闸的存在、心肺功能、用于重建血流的技术、ECMO停机时间、神经系统和其他临床结果。这项研究得到了中国香港大学新界东临床研究伦理委员会的同意（2020.517）。
HLS回路气体/全身气体栓塞的管理方案
患者和回路应同时管理，角色分配明确。回路管理由三部分组成，包括将患者与ECMO回路分离、识别和消除气体进入源，以及重新建立流量。在我们机构的方案中，决策树取决于两个因素，即气体是否越过氧合器到达动脉端回路（动脉空气），以及离心泵是否因气体停机（图1）。在存在动脉端气体的情况下，应立即夹闭回路并更换。另一方面，如果泵在没有动脉端气体的情况下通过气闸停止，则应夹闭回路，同时应识别和纠正气体来源。随后，通过倒冲技术实现排气，以重新建立ECMO流量（图2）。或者，如果泵头中没有气闸且ECMO流量未受干扰，则在仔细评估患者和回路的气体来源并排除持续的微气泡溢出后，可以考虑继续ECMO，然后尝试用注射器从氧合器顶部抽出气体。
图 1 Cardiohelp HLS ECMO系统出现空气的管理
图2：Cardiohelp HLS中的倒冲排气技术：A：Cardiohelp HLS ECMO 回路中有大量空气。离心泵中的气闸导致流动停止和通过氧合器中的气体截留来防止空气溢出到动脉端连接的肢体。B：三个夹子用于将患者与ECMO分开并防止空气栓塞。1升生理盐水通过快速输液管和单向阀连接到氧合器。C: 管道消毒后，通过剪开两个夹子之间的静脉管路产生排气口。D：泵头与电机驱动脱开，然后将离心泵的进口转至12点钟位置，以便于排气。静脉管路的机器侧松开夹子，手动加压盐水袋以反冲氧合器、离心泵和远端静脉管路。排出血液和空气，持续冲洗至液体清澈。E：再次夹住静脉管路的机器侧。增加一个直连器，以标准方式重新连接静脉管路的两端。快速输液器管线夹闭。F：通过松开回路并调高泵速来重新建立 ECMO。应检查管路是否再次出现空气的现象。一旦ECMO流量稳定，氧合器顶部的剩余空气可以通过注射器吸出。该流程视频链接
http://www.cuhk.edu.hk/med/ans/ECMO_training.htm
结果
4名患者从接受VV /VA ECMO的116名 (3.4%)患者的队列中被识别出。所有患者均使用 Cardiohelp HLS ECMO系统。调查结果总结在表 1 和图 3 中。所有的空气来源均被确认同时被隔离。3例在 ECMO 回路的静脉端。所有人均没有出现动脉回路中有空气或系统性空气栓塞。两名患者的ECMO运转被离心泵气闸停止，并且这两人中有一名患者没有遵循排气方案。而是用注射器从氧合器中抽吸，但是不能解决，20分钟后发生心脏骤停。最后更换了ECMO回路。两例患者因此导致的ECMO停机时间分别为30分钟和23分钟。在所有病例ECMO血流都恢复了，并没有出现后期回路并发症。
这四名患者均没有因管路内空气事件而出现直接后遗症。然而由于停机时间延长，回路内空气事件可能会影响患者1（表1）的ECMO持续时间。所有患者均行ECMO撤机和拔管。四名患者中有三名存活出院。患者1（表1）在ECMO撤机拔管后6天死于无脉性室性心动过速复发。推测心律失常的原因是冠脉缺血。
图3：管道气体。A：患者2在更换管道后，在氧合器顶部（水平绿色箭头）发现少量气体。没有发生泵气闸或ECMO流量中断。当流量探头放置在静脉而非动脉肢管路上时，气泡检测器发出警报。在管道更换过程中，手术刀意外导致接头出现裂纹（垂直黄色箭头），这被确认为气体来源。气泡警报随后解除。B：患者3在管道更换后立即发现气体。气体局限在氧合器内，没有中断ECMO运行。放置在动脉肢管路上的流量探头内的气泡探测器没有报警。在管道运行的情况下，通过引流管（蓝色箭头）使用注射器简单地抽出气体，之后没有气体再积聚。C：在患者4中，颈静脉套管向外移动后，立即发现HLS中有大量气体。出现泵气闸，ECMO停止运行。立即夹闭管道，发现静脉套管侧孔位于皮肤外。套管消毒后推回。然后采用倒冲技术完成HLS管道的排气。静脉肢管路的断端通过直接连接器（黄色箭头）重新连接。D：患者4在ECMO管道停机23分钟后的状态。管道中未发现血栓。ECMO：体外膜肺氧合；HLS：心肺支持
讨论
据我们所知，我们是首次报告连续队列ECMO管道气体规范化处理结果。我们在患者1和4中的发现支持这样的假设：即在HLS复杂路径的泵气闸期间，通过简单的抽吸不容易排气，而需要使用如倒冲技术或更换管道等替代方法进行。我们在患者1身上的经历促使我们在实验室对这种倒冲技术进行了体外试验，并随后进行了团队的模拟训练。在患者4发生ECMO管路气体时，71名ICU医生和护士中有67人至少接受了两次模拟培训，如果工作人员接受了适当的培训，由此产生的良好临床结局进一步支持了该技术的可行性。
虽然更换管道一直是一种选择，但我们还是主张在我们的机构中采用倒冲技术。首先，尽管一些数据表明，预处理ECMO管道可以保持无菌长达65天，但低容量中心的细菌定植和管道过期仍然令人担忧。第二，倒冲技术可能比新的管道安装需要更少的时间。我们的培训记录显示，通过倒冲程序完成排气的时间从6到13分钟不等，而新管道安装的时间为15到40分钟。虽然倒冲排气在训练条件下似乎更好，但在我们的案例中所需的时间要长得多。在充满压力的临床环境中，人和环境因素对团队表现的影响仍有待进一步研究。
我们没有在患者HLS的动脉肢管路中检测到大气泡(直径≥5mm)。由于氧合器充当气体过滤器，大气泡溢出到管道动脉端的可能性很低。然而，气体微栓子（微气泡直径≤500μm）的危害不应忽视，尤其当ECMO流量中断时，如患者2和3。需要强调的是，只有45–75%的微气泡被氧合器过滤。事实上，在正常的ECMO操作中，静脉注射药物后，气体微栓子已被证明会通过氧合器，并被认为是VA-ECMO中神经认知损伤的一个原因。尽管由于肺过滤VV-ECMO的风险可能较小，但要警惕持续的微气泡（低于超声波探测器的检测极限(≥5毫米））溢出，需对其进行维护。即使管道气体出现后没有流量中断，也应考虑定期进行神经系统和随后的颅脑影像学检查。
动脉肢管路存在大气泡时，我们认为应立即钳夹和更换管道，原因有两个：首先，动脉段排气的复杂性和额外操作使系统性气体栓塞的风险持续。其次，一旦动脉肢管路出现气泡，即使在完全排气后，也无法保证动脉肢管路中的微气泡消失。
我们的研究有几个局限性。首先，由于我们所有的患者在管路气体事件期间都有残余的自然心输出量，完全依赖ECMO的患者的结局可能不同。其次，该研究为回顾性研究，患者数量较少。尽管存在这些局限性，我们的研究结果表明，在恰当的处理下，管道空气紧急事件中系统性气体栓塞是可以避免的。倒冲技术是一种安全有效的排气方法，可以克服心脏辅助HLS系统中因静脉气体而导致的离心泵气闸。
参考文献（略）
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