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一、ECMO支持的新生儿呼吸疾病
(一)新生儿肺透明膜病
肺透明膜病(hyaline membrane disease,HMD)的特点是肺表面活性物质缺乏或分泌不足,引起肺泡不张,从而导致低氧血症。足月新生儿可以因为内环境酸中毒或严重低氧血症,Ⅱ型肺泡上皮细胞停止分泌肺表面活性物质,而出现新生儿肺透明膜病。该病的病理生理过程首先是早产或其他因素导致肺表面活性物质缺乏或生成不足,肺泡表面张力不足,导致肺泡塌陷,呼吸做功过多,使得患儿呼吸肌疲劳,胸廓运动下降引起更多肺泡不张。肺泡不张会导致严重低氧血症和二氧化碳潴留,加上低氧血症导致代谢性酸中毒,患儿pH会明显降低,导致肺血管痉挛收缩,肺动脉压力升高,患儿出现心房和大血管水平右向左分流(经卵圆孔和动脉导管)进一步加重低氧血症。以上的病理生理变化,均启动于肺表面活性物质的缺乏。
目前临床上常规用牛或猪肺表面活性物质气管滴入替代治疗新生儿肺透明膜病。如果患儿需要0.5以上氧浓度才能维持氧合时,应该考虑经鼻持续正压通气(continuous positive airway pressure,CPAP)或者高流量鼻导管吸氧。以上处理目的在于维持肺泡开放,争取自身分泌肺表面活性物质时间。如果以上处理仍存在CO 2潴留,那么应该考虑气管插管,进行有创机械通气,建议通气策略采用较高呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP),以重新打开塌陷肺泡和维持正常肺泡开放。高频振荡通气(high frequency oscillatory ventilation,HFOV)也适用于新生儿肺透明膜病患者。肺表面活性物质替代治疗和机械通气这些呼吸治疗目标是维持动脉血气pH 7.28~7.38,PaCO 2 45~50mmHg,PaO 2 50~60mmHg,满足以上血气情况下尽量降低吸入氧浓度和机械通气条件设置,因为高氧肺损伤和不恰当机械通气在支气管肺发育不良的发病中扮演着重要角色。如果在给予肺表面活性物质和最佳机械通气条件下,仍无法达到上述血气指标,应该考虑并评估ECMO支持可能性。据2017年ELSO数据,新生儿呼吸窘迫综合征的存活率为84%。近年来即使有多种HMD预防和治疗手段,包括产前激素、持续正压通气和肺表面活性物质,但仍有部分严重HMD新生儿需要ECMO支持。由于大部分HMD新生儿都是早产儿,由于插管困难和出血原因,体重<2kg和出生胎龄<34周是ECMO支持的相对禁忌证。适合ECMO支持HMD新生儿人群比较局限,主要是出生胎龄34~36周,体重大于2kg的早产儿。胎龄体重大大限制了ECMO在HMD新生儿救治中的使用。
(二)胎粪吸入综合征
一般于急性、慢性的宫内窘迫或者其他应激因素,会导致胎儿在宫内排出胎粪。胎粪吸入综合征(meconium aspiration syndrome,MAS)的母亲危险因素包括:毒血症、高血压、长期大量吸烟、慢性呼吸系统或心血管疾病、营养不良、过期产(胎龄超过42周)等。婴儿吸入胎粪可发生于宫内,也可以发生于分娩后的第一次呼吸,大多数胎粪吸入症状轻微,但是在严重情况下,由于呼吸道梗阻,患儿可以出现明显的呼吸窘迫。胎粪吸入新生儿肺部的病理生理变化主要包括以下两个方面,首先是气道球阀样不完全梗阻导致肺气肿,其次是气道完全梗阻导致肺不张。这两种病理生理过程一般同时存在于同一个MAS新生儿。出生时患儿可能症状不明显,但随着自主呼吸出现,胎粪颗粒逐渐进入周围气道,呼吸窘迫症状开始出现并恶化,肺部通气不均匀和强烈自主呼吸容易造成跨肺压过高,出现肺部气漏,进一步加重症状。同时,胎粪在肺内的化学炎症会进一步灭活肺表面活性物质,加重低氧血症,进一步引起肺血管阻力增高,导致出现新生儿持续肺动脉高压(persistent pulmonary hypertension of the newborn,PPHN),心房和大血管水平出现右向左分流。
临床上,大多数MAS新生儿症状轻微,甚至不需要机械通气,但仍有小部分吸入大量胎粪危重新生儿需要进一步支持治疗。首先是机械通气支持,机械通气过程中,要尽量采用低的呼吸机参数设置,维持生命体征同时满足肺保护通气。其次是一氧化氮(nitric oxide,NO)吸入治疗继发于MAS的PPHN。再则就是使用高频通气,对一些MAS患儿效果较好。最后就是肺表面活性物质气管内滴入,可以替代自身因化学炎症灭活的肺表面活性物质。有研究表明,早期给予肺表面活性物质,可以降低ECMO的使用率。所以在决定给予ECMO支持前,以上方法都应该尝试。但一旦MAS患儿对以上治疗手段无效,达到ECMO支持指征,应该尽早给予ECMO支持。根据2017年ELSO数据,胎粪吸入综合征ECMO支持预后最佳,存活率高达94%。MAS仍是近年来ECMO支持存活率最高的新生儿呼吸疾病。
(三)新生儿持续肺动脉高压
新生儿期的PPHN可以分为原发性和继发性两种,原发性的病因主要是由于出生前各种原因导致肺动脉发育不良、肌层增厚或肺静脉狭窄导致。肺动脉发育不良或肺动脉肌层增厚的PPHN在影像学上非常有特点,胸片有“黑肺(black lung)”表现(图3-1)。继发性由于出生后存在低氧、酸中毒、低血压和其他各种应激的存在,肺动脉高压会持续存在,继发性PPHN大都伴随MAS、新生儿非透明膜病或新生儿Sepsis等存在。PPHN患儿,一旦肺动脉压力高于体循环压力,在心房水平(卵圆孔)和大血管水平(patentductus arteriosus,PDA)就会出现右向左分流,心房水平分流使左房混入未氧合血液,加重全身低氧血症。PDA右向左分流会导致未氧合血液灌注下半身,更进一步加重低氧血症,导管前的血液能够体现肺部的氧合和通气水平(右侧桡动脉)。临床上超声心动图检查有助于PPHN诊断,可以确诊心房水平卵圆孔和PDA处的右向左分流(图3-2~图3-3)。
图3-1 黑肺(black lung)
图3-2 PPHN的导管右向左分流
图3-3 右向左分流PDA
PPHN的治疗应防止低氧血症,在PPHN管理中,应该避免PaO 2<100mmHg。快速纠正酸中毒。纠正红细胞增多症,必要时可以采用换血疗法降低血细胞比容。维持电解质平衡,尤其是纠正低钙血症。采用肺保护通气策略,避免呼吸机相关肺损伤,呼吸设置可采用常规通气模式或者HFOV,维持轻度过度通气。必要时镇静镇痛,如果原发病为先天性膈疝(congenital diaphragmatic hernia,CDH),可能需要加用肌肉松弛剂。纠正低血压,尽量维持较高体循环压力。尽早吸入一氧化氮(NO),大约40%的PPHN患儿不需要ECMO支持。但经过以上积极治疗,如果仍无法有效改善低氧血症,维持正常生命体征,应该考虑ECMO支持。ECMO的支持开始后,动脉氧分压增高,可能会促进导管闭合,防止继续右向左分流。根据2016年ELSO数据,新生儿持续肺动脉高压存活率为77%。
(四)先天性膈疝
先天性膈疝是由于膈肌先天性发育不全,腹腔内容物疝入胸腔,引起严重呼吸困难。左侧膈疝最常见,与胎儿期腹腔-胸腔通道未完全闭合有关。疝入胸腔的内容物一般包括胃和小肠,有时候也包括肝脏和脾脏(图3-4)。先天性膈疝新生儿的病理生理变化如下,首先是这些器官疝入胸腔后导致肺部和心脏受压迫,影响肺部的通气和换气功能,出现严重呼吸衰竭。其次,由于在胎儿期就疝入胸腔,占用胎儿肺部发育空间,引起患侧和对侧肺部发育不良,肺发育不良程度与膈疝发生的胎龄相关,胎龄越小发生膈疝,肺发育不良程度越重。最后是由于宫内腹腔内容物疝入胸腔,导致肺发育不良,回流到左心系统血液大大减少,出生后由于开始自主呼吸,肺泡开始张开,回流到左心血液增多,左心容量负荷过重,逐渐出现左心衰,造成肺淤血,加重低氧血症。膈疝患儿常常并发PPHN,与肺发育不良相关。
图3-4 膈疝术前
CDH新生儿一旦确诊,应该立即给予胃肠减压、机械通气。机械通气策略与PPHN相同,对于CDH患儿,吸入NO有助于稳定生命体征,但不能避免ECMO使用。经过以上处理后,如果患儿PaO 2仍然低于60mmHg,应该考虑给予ECMO支持。目前ECMO支持的时机有两个选择,一是ECMO同时进行手术治疗,另外是在脱离ECMO支持24~48小时后再手术治疗。需ECMO支持先天性膈疝新生儿手术修补时机目前仍有争议,因为抗凝,ECMO支持下膈疝手术出血风险较高。仅有回顾性研究级别的证据表明,接受ECMO支持后进行先天性膈疝修复可提高患儿生存率。临床上具体手术时机,建议由外科专家、新生儿专家和ECMO专家联合确定。根据2017年ELSO数据,相对其他疾病类型,先天性膈疝ECMO支持存活率最低,存活率仅为51%,存活率与肺发育不良严重程度相关。
(五)脓毒症
根据2016年ELSO数据,因脓毒症(sepsis)接受ECMO支持新生儿,存活率为72%。脓毒症可导致新生儿出现严重呼吸循环衰竭,甚至严重凝血功能障碍,及时给予ECMO支持,可以保证患儿氧合和灌注,争取到抗生素治疗时间,最终使病情逆转。