肺具有雙重循環(huán),，包括肺循環(huán)和支氣管循環(huán),。肺循環(huán)為肺泡提供氣體交換，支氣管循環(huán)將氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到氣道,，而非肺泡,，肺泡的氧氣供應(yīng)幾乎完全由肺泡腔的直接擴(kuò)散提供。支氣管肺動脈吻合使這兩個循環(huán)之間的側(cè)支循環(huán)成立。在慢性肺血流量減少(如慢性血栓栓塞病或肺動脈狹窄)時,，支氣管流量可由心輸出量的1%增加到30%,，以補(bǔ)償這種減少并參與氣體交換，為缺血區(qū)提供一種“救援血流”,。

圖1 VA-ECMO致肺損傷和功能障礙的主要機(jī)制,。

左側(cè)：SIRS是由血液與電路表面的接觸引發(fā)的。它激活體液級聯(lián),、血小板和白細(xì)胞,，最終導(dǎo)致EC損傷，并激活PMN滯留到肺實(shí)質(zhì),。

右側(cè)：EC損傷有利于液體滲入肺泡腔和肺實(shí)質(zhì),，導(dǎo)致肺水腫，肺靜脈壓力升高加重肺水腫,。肺泡水腫和肺動脈灌注減少導(dǎo)致肺實(shí)質(zhì)缺血,，進(jìn)而維持慢性炎癥，促進(jìn)新血管生成和纖維化形成,。

      如圖1所示,，在VA-ECMO中，來自下腔靜脈和右心房的靜脈血通過靜脈導(dǎo)管,，導(dǎo)致右心室(RV)充盈,、肺血流和肺動脈搏動減少。在豬模型中,，Vardi等人證明,，隨著VA-ECMO流量的增加，肺毛細(xì)血管血流量顯著減少,。此外,，在肺充血的情況下(見上文)，上行傳導(dǎo)的左房壓增高降低了跨肺灌注梯度,。高呼氣末正壓通氣(PEEP)也可能通過壓縮肺泡血管而阻礙肺血流,。另外一些機(jī)制，包括肺泡缺氧,、局部NO生成減少和炎癥介質(zhì)的作用,，可以促進(jìn)血管收縮，進(jìn)而增加肺血管阻力,，從而減少肺血流量,。同樣值得注意的是，在VA-ECMO過程中,，通過支氣管動脈(BAS)的血流量也會減少,，這是因?yàn)轶w循環(huán)(供應(yīng)BAS)的脈動性減弱。這會進(jìn)一步限制充血肺內(nèi)缺血區(qū)的血液供應(yīng)。最終,，這些不同的血流動力學(xué)改變將導(dǎo)致整個肺血管的低灌注,，再加上肺泡缺氧，可以造成一種全局性,、持續(xù)性的肺缺血狀態(tài),。

       克服這種改變的最好方法當(dāng)然是撤除VA-ECMO。如果這是不可能的,，VA-ECMO流量可以減少以維持部分肺灌注,。在豬的早期實(shí)驗(yàn)研究中，長時間(18h)地ECMO完全支持下(沒有殘余肺血流量)促進(jìn)了大量的肺實(shí)質(zhì)損傷,，當(dāng)殘余肺血流量達(dá)到全身心輸出量的25%時沒有觀察到這種損傷。另一種策略依賴于將VA-ECMO升級為靜脈-靜脈-動脈支持的混合系統(tǒng),，在頸靜脈插入額外的插管,，在肺動脈內(nèi)提供含氧血。這種方法有時用于治療南北綜合征(見下文),，但尚未被評估用于預(yù)防VA-ECMO期間的肺損傷,。

       雖然沒有專門的研究專門關(guān)注VA-ECMO的肺組織學(xué)后果，但來自動物模型和小型人類尸檢系列的數(shù)據(jù)已經(jīng)報告了幾種病理改變,。Koul等人將6頭豬在完全體外循環(huán)(CPB)下飼養(yǎng)18 h后,，所有動物在接下來的4h內(nèi)全部死亡，組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)80%以上的肺實(shí)質(zhì)出現(xiàn)水腫,、透明膜,、肺泡出血、血栓和局灶性壞死改變,。在另一項(xiàng)探索長期不抗凝的VA-ECMO效果的實(shí)驗(yàn)研究中,，Mizuno等人成功地將一只山羊在VA-ECMO下維持長達(dá)5個月，肺血流量減少到40%,。尸檢發(fā)現(xiàn)彌漫性間質(zhì)纖維化,、內(nèi)皮細(xì)胞腫脹、基底膜增厚,。

       Ratliff等人報告了4例接受過VA-ECMO治療 7-12天患者的尸檢結(jié)果,。在2例患者中，發(fā)現(xiàn)彌漫性肺纖維化,，并伴有下葉液化壞死,。作者假設(shè)代謝活躍細(xì)胞團(tuán)的增加與部分肺分流相結(jié)合，共同建立了隨后壞死的缺血區(qū),。在由VA-ECMO支持的23名嬰兒的尸檢系列中,，Chou等人報道了在VA-ECMO支持2-3天后，已經(jīng)形成透明膜、間質(zhì)和肺泡內(nèi)出血,、上皮和平滑肌細(xì)胞反應(yīng)性增生,，而肺間質(zhì)纖維化超過7天。

       綜上所述,，VA-ECMO主要與富含蛋白質(zhì)的水腫,、肺泡出血、組織壞死和纖維化有關(guān),，這讓人想起急性呼吸窘迫綜合征的損害,。這些變化可能是炎癥損傷、肺充血和缺氧的共同結(jié)果,，同時伴有上皮內(nèi)皮損傷的逐漸發(fā)展,、血管通透性增加和間質(zhì)膠原沉積。此外,，一定程度的血管生成和血管重塑也可能起到一定的作用,，因?yàn)榉闻萑毖鹾吐匀毖?長期VA-ECMO的典型表現(xiàn))可以依賴于缺氧誘導(dǎo)因子家族或抵抗素樣分子α激活肺泡細(xì)胞中的幾個促血管生成級聯(lián)反應(yīng)。這樣的改變可能導(dǎo)致肺血管生理學(xué)的長期改變,，可能對右心室造成不良后果,。

       VA-ECMO所致的肺功能損害可能需要長時間的機(jī)械通氣(MV)，而機(jī)械通氣可通過呼吸機(jī)誘導(dǎo)的肺損傷(VILI)進(jìn)一步改變肺功能,。雖然目前對VA-ECMO期間機(jī)械通氣的最佳呼吸機(jī)設(shè)置沒有達(dá)成共識,，但應(yīng)該應(yīng)用肺保護(hù)性通氣的原則。此外,，機(jī)械通氣時間過長會增加呼吸機(jī)相關(guān)肺炎(VAP)的風(fēng)險,，在ECMO支持下，高達(dá)74%的患者會發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)肺炎(VAP),，最近回顧的風(fēng)險因素包括年齡>65歲,，入院時SOFA評分較高，以及COPD或高血壓病史,。致病微生物主要由革蘭氏陰性桿菌組成,，18-25%的病例分離到銅綠假單胞菌。VAP的診斷可能特別麻煩,，因?yàn)閂AP的通常標(biāo)準(zhǔn)在ECMO環(huán)境下很難解釋,，而高臨床懷疑指數(shù)加上早期微生物采樣是診斷的主要線索。在ECMO支持下發(fā)生的VAP的治療是具有挑戰(zhàn)性的,，特別是因?yàn)樵谶@種情況下發(fā)生了抗生素藥代動力學(xué)的改變,，因此建議經(jīng)常進(jìn)行治療藥物監(jiān)測。

       降低VAP風(fēng)險的預(yù)防措施主要包括縮短機(jī)械通氣持續(xù)時間,。在這方面,，早期拔管和清醒ECMO支持的策略正在成為一種有希望的策略,。在選擇得當(dāng)?shù)幕颊咧校@樣的策略不僅可以顯著降低VAP的發(fā)生率,，而且可以進(jìn)行積極的動員,，降低總體并發(fā)癥的發(fā)生率，并提高存活率,。

       VA-ECMO依賴的肺功能損害的典型后果是“南北綜合征”的發(fā)展,，反映了來自心臟(順行，低氧血流)和來自外周ECMO(逆行,，高氧血流)的相反流動,，導(dǎo)致差異性缺氧(上體低氧血癥，下體正常/高氧血癥),。兩種血流在主動脈內(nèi)的混合程度被稱為“分界線”,，可以在胸部增強(qiáng)CT掃描中辨認(rèn)出來(圖2)。丑角綜合征可以通過增加VA-ECMO流量或增加靜脈注射套管來治療,，如果心臟的功能允許撤除動脈插管,，可以作為混合型ECMO(VVA-ECMO，圖3)或純VV-ECMO,。另一種選擇是將動脈插管位置從股動脈切換到腋下或中心(主動脈)位置,，以避免從周圍股動脈插管的逆行血流,。

圖2分界線,。A 軸向 B矢狀面。

主動脈造影劑表明血流來自VA-ECMO動脈插管,，而升主動脈內(nèi)沒有造影劑則表明血流來自天然心臟,。胸主動脈的血液混合程度代表VA-ECMO的分界線(箭頭)

圖3 VVA-ECMO。

      含氧血液通過股動脈插管和附加的頸靜脈插管被推進(jìn),，提供含氧血液直接進(jìn)入右心腔,，從而進(jìn)入左心房。這一設(shè)置允許逐步撤除動脈插管,，以便切換到VV-ECMO,。

       最后，可以常規(guī)考慮支氣管鏡檢查和支氣管衛(wèi)生檢查,，以便在心功能恢復(fù)時最大限度地增加成功脫離VA-ECMO的機(jī)會,。

       VA-ECMO誘導(dǎo)的肺改變可能只有在脫機(jī)和恢復(fù)生理性肺動脈血流后才會出現(xiàn)。Boulate等人在VA-ECMO(L-VAD,、bi-VAD或全人工心臟)支持下接受了長期機(jī)械輔助裝置植入的55例患者中發(fā)現(xiàn),，27%的患者在恢復(fù)肺血流幾小時后出現(xiàn)急性肺損傷(ALI)，對死亡率有顯著影響,。作者假設(shè)VA-ECMO支持期間的慢性肺缺血可能加重肺泡的脆弱,，而順行搏動性肺血流的突然恢復(fù)造成了與ALI相關(guān)的大量的肺床超負(fù)荷,。因此，在這項(xiàng)研究中,，ALI的危險因素之一是在機(jī)械裝置植入前一周內(nèi)發(fā)生肺水腫,，表現(xiàn)為先前存在的肺脆弱。

        這種形式的ALI使人聯(lián)想到再灌注肺水腫,，這是一種眾所周知的情況,，發(fā)生在慢性低肺血流情況的再灌注后，如矯正法洛四聯(lián)癥或慢性栓塞的肺動脈內(nèi)膜切除術(shù),。這種再灌注肺水腫既依賴于缺血誘導(dǎo)的慢性炎癥,，也依賴于涉及與上述機(jī)制相似的再灌注損傷。為了幫助患者在VA-ECMO下的決策過程,，Chen等人設(shè)定了一種危險因素呼叫評分(RFSS)來選擇有資格接受L-VAD或HTX的患者,。RFSS有5項(xiàng)內(nèi)容總分16分，其中7分屬于肺功能障礙,。RFSS>7預(yù)示較差的預(yù)后,，這強(qiáng)調(diào)了在橋接策略下VA-ECMO下肺功能障礙對患者預(yù)后的相對負(fù)擔(dān)。

       目前尚不清楚VA-ECMO所致的肺損傷和功能障礙是否對遠(yuǎn)期預(yù)后有影響,，更不清楚許多無關(guān)因素可能會影響此類預(yù)后,，如ICU住院時間延長、既往健康狀況或左室射血分?jǐn)?shù)降低等,。少數(shù)研究集中于心源性休克后VA-ECMO幸存者的長期健康相關(guān)生活質(zhì)量(HRQL),。Combes等人采用簡明36問卷(SF-36)詢問28名VA-ECMO幸存者的HRQL。VA-ECMO持續(xù)時間平均為7天(5~10天),，隨訪時間平均為11個月(3~39個月),。與性別和年齡匹配的對照組相比，VA-ECMO幸存者表現(xiàn)出顯著的角色-體格評分較低,，并有降低身體功能的趨勢,，盡管大多數(shù)患者恢復(fù)了良好的心功能，平均LVEF為51%或接受了HTX,。這些結(jié)果得到了其他研究的證實(shí),，與標(biāo)準(zhǔn)人群相比，VA-ECMO幸存者的SF-36身體功能和角色-體格評分更低,。然而,，這些數(shù)據(jù)沒有提供任何與VA-ECMO相關(guān)的肺改變的潛在長期負(fù)擔(dān)的信息，未來的研究應(yīng)該設(shè)計(jì)來解決這個問題,，例如通過對VA-ECMO的長期幸存者進(jìn)行延遲的肺功能測試,。

       VA-ECMO可引起多種病理生理紊亂，可能嚴(yán)重影響肺的完整性和功能,。首先,，全身性炎癥反應(yīng)的快速發(fā)展和肺部受累是人工VA-ECMO回路不可避免的結(jié)果,。其次，由于胸主動脈內(nèi)的逆行血流,，外周VA-ECMO有增加左室后負(fù)荷的傾向,，這可能加重已經(jīng)受到持續(xù)炎癥影響的肺泡充血。第三,，由于肺循環(huán)的部分分流和支氣管循環(huán)的搏動性降低而導(dǎo)致的持續(xù)性肺缺血可能在整個肺實(shí)質(zhì)內(nèi)引起進(jìn)一步的細(xì)胞毒性,。有限的人類觀察研究和動物模型證據(jù)表明，VA-ECMO支持超過幾天可能會導(dǎo)致肺實(shí)質(zhì)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)變化和間質(zhì)纖維化,，從而導(dǎo)致長期的功能限制,。應(yīng)用VA-ECMO治療患者的臨床醫(yī)生應(yīng)意識到其對肺生理的影響，并應(yīng)采取一切措施限制這種后果,，包括盡可能短的VA-ECMO支持,，心臟超負(fù)荷和肺充血的早期診斷和治療，以及肺保護(hù)性通氣的應(yīng)用,。未來特別針對VA-ECMO的肺部后果問題的研究是有必要的,。