摘要：静脉-动脉（V-A）和静脉-静脉（V-V）体外膜肺氧合（ECMO）支持越来越多地被用于急性心源性休克和/或呼吸衰竭的治疗。心脏超声和床旁超声（POCUS）在这些危重患者的选择和管理中扮演着关键角色，然而关于它们的应用指南却相对有限。这篇综述全面描述了心脏超声和POCUS在ECMO前评估和患者选择、插管指导（特别强调双腔配置）、诊断ECMO并发症和插管位置故障排除、诊断常见心脏或肺部病理、以及评估ECMO撤机适宜性（包括识别V-A ECMO中的主动脉混合点）的当前和潜在应用。

1.  介绍

体外膜肺氧合（ECMO）已成为治疗心脏和/或呼吸衰竭的危重病人不可或缺的工具。在过去的12年中，全球注册中心的数量从2010年的187家增加到2022年的583家，同期ECMO应用的数量从3447增加到18,159。尽管ECMO存活率持续提高，但其相关死亡率仍接近50%，因此这种治疗通常只保留给最危重的患者。当传统的医疗管理和主动脉内球囊泵（IABP）支持失败时，应使用静脉-动脉ECMO（V-A ECMO）治疗心源性休克。传统上，这被定义为系统性收缩压低于90毫米汞柱，尿量<30毫升/小时，血乳酸超过2毫摩尔/升，静脉氧饱和度（SvO2）<60%，意识改变6小时，且对最佳治疗无反应。V-A ECMO的适应症包括急性心肌梗死、心肌炎、心脏毒性药物中毒、晚期扩张性或缺血性心肌病、伴有心循环不稳定的低温、大量肺栓塞、心脏手术后心源性休克、作为持久性心室辅助装置或移植的桥梁，以及在目击后立即进行高质量心肺复苏（CPR）的心脏骤停后的情况。相比之下，静脉-静脉ECMO（V-V ECMO）应考虑用于严重、急性、可逆的呼吸衰竭，这些衰竭对目前大部分医疗处理无反应。这被定义为传统医疗技术无效的严重的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）和难治性低氧血症（PaO2/FiO2 < 80毫米汞柱）和/或严重高碳酸血症（pH < 7.25与PaCO2 ≥ 60毫米汞柱），具体的临床情况可以包括细菌性或病毒性肺炎、急性嗜酸性粒细胞性肺炎、哮喘、弥漫性肺泡出血、胸部创伤、吸入性损伤、支气管胸膜瘘，或作为肺移植的呼吸支持桥梁。在考虑ECMO支持时，评估禁忌症和非恢复潜力以及无可行的拔管计划非常重要。

V-A ECMO（静脉-动脉体外膜肺氧合）和V-V ECMO（静脉-静脉体外膜肺氧合）有许多连接方式，可以通过中心或外周的方法（通过经皮或开放手术方法）获得血管通路。对于V-A ECMO，中心插管通常在心脏手术后休克或有严重外周血管疾病排除外周插管的情况下使用。外周插管最常通过股血管进行，引流（入血）导管位于股静脉，回输（出血管）导管位于股动脉。锁骨下动脉和腋动脉是可行替代的动脉插管部位。此外，为了限制肢体缺血，应放置远端灌注导管，理想情况下放置在股浅动脉，位于股动脉分叉以下。对于V-V ECMO，流量通常受到导管尺寸的限制。基本配置包括一个引流（入血）导管，它从患者体内排出未氧合的血液并将其输送至ECMO循环系统，而回输（出血管）导管将氧合的血液回输给患者。这种方法可能涉及在两个股静脉（双股静脉方法）或内颈静脉-股静脉途径进行通路；或者，可以通过颈内静脉放置一个双腔、单部位的双腔导管，提供引流和回输。

床旁超声（POCUS）、经胸超声心动图（TTE）和经食管超声心动图（TEE）在这些患者的预插管评估、插管阶段以及插管后/监测阶段中起着关键作用。在熟练的操作者手中，这些工具提供了一个安全且高效的床边工具，除了TEE外，它们都是非侵入性的。

2.ECMO前评估

在对患者放置ECMO之前，POCUS（床旁超声）检查在识别解剖结构、选择合适的ECMO配置和插管部位以及其他伴随病理方面非常有帮助（表1和表2）。

对于V-A（静脉-动脉）和V-V（静脉-静脉）ECMO候选患者，应使用超声评估血管，以确定导管尺寸、通畅性、位置和轨迹，以及潜在的病理情况。在ECMO插管后，主要血管损伤（出血、动静脉瘘形成、血栓形成）的发生频率可能高达15%，这种情况在经皮V-A插管比V-V插管更常见。在一个系列中，由于股动脉损伤导致的肢体缺血在经皮V-A插管后的发生率为16.9%。这些患者中10.3%需要进行筋膜切开术，4.7%需要截肢。有大量数据表明，使用超声引导血管插管可以减少血管并发症。超声识别插管禁忌症，如血栓、不可压缩静脉、斑块、狭窄或之前的支架植入，可以避免插管失败或血管损伤。在一个系列中，POCUS引导的Seldinger技术在进行ECMO心肺复苏（eCPR）的患者中显示出88%和86%的成功率，首次成功率超过50%。与成功插管相关的因素包括股动脉直径≥4.5毫米，以及左心室射血分数（LVEF）>20%[10]。对于导管尺寸的选择，通常使用以下公式：导管口径（法国单位（Fr））= 3 × 血管直径（毫米）。

对于那些表现为急性呼吸衰竭需要V-V ECMO的患者，通过POCUS检查评估肺部病理情况非常重要。像张力性气胸或大量胸腔积液这样的病理情况可以迅速被诊断出来，并有助于立即解决，避免因患者不稳定而导致不必要的延迟或中止ECMO插管。此外，包括对双心室和瓣膜功能的评估在内的重点心脏检查可能有助于决策关于ECMO策略的选择。例如，急性左心室衰竭可能表现为急性肺水肿和低氧血症。在这种情况下，应考虑使用V-A ECMO而不是V-V ECMO。当左心室收缩功能严重降低，LVEF为20%，无论是否存在壁运动异常时，应考虑使用V-A ECMO。

在急性呼吸衰竭的情况下，众所周知，高达30%的患者可能表现出急性右心室（RV）功能障碍的迹象。低氧血症、高碳酸血症、肺水肿和正压通气都是增加肺血管阻力的变量，可以在正常情况下高度顺应性、低压循环中揭示RV功能障碍。在这些患者中，考虑使用V-A ECMO插管以允许右心减压和支持是合理的。急性肺源性心脏病的超声心动图特征包括右心室扩张、室间隔扁平化、左心室舒张功能低下、右心房扩大、因扩张导致的三尖瓣反流、三尖瓣环平面收缩位移（TAPSE）低、三尖瓣环收缩速度峰值（S’）低和自由壁运动减退。使用简化的伯努利方程，可以通过将中心静脉压（CVP）加到三尖瓣反流射流的测量峰值速度来计算RV收缩压。虽然大多数患者有一定程度的生理性三尖瓣反流，但严重的三尖瓣反流（TR）可以是功能恶化的明确迹象，可能使V-V ECMO在输送氧合血液到肺循环中的效果降低。虽然罕见，三尖瓣狭窄也会阻碍氧合血液从回输导管流向肺循环。

评估分流情况，例如卵圆孔未闭（PFO），也是一个重要的考虑因素。未被诊断出的PFO在撤除体外膜肺氧合（ECMO）时可能会变得问题重重，因为右侧压力的增加可能导致右向左分流，从而引起低氧血症。

在考虑进行静脉-动脉（V-A）ECMO的患者中，床旁心脏超声（POCUS）和超声心动图评估的重要性与静脉-静脉（V-V）ECMO一样关键。对双心室功能和瓣膜功能的初步评估很重要，因为在ECMO上机后这些评估会变得困难。

了解心室大小、壁厚和局部壁异常可以帮助指导管理和治疗。显著的主动脉瓣关闭不全会导致肺水肿和左心室扩张，从而导致壁应力增加、氧耗增加，容易在已经脆弱的左心室中引起缺血。在任何插管之前评估主动脉夹层很重要，因为其存在是V-A ECMO的禁忌症（图1）。

3. ECMO程序指南，插管指南。

尽管有使用解剖标志、透视或超声心动图（经胸超声心动图TTE或经食管超声心动图TEE）的选择可能由插管的紧急性（例如，正在进行或即将发生的心脏骤停）、所选ECMO配置和涉及的血管，以及其他可能使放置复杂的患者相关因素来指导，但目前没有关于ECMO插管最佳可视化方式的具体推荐。尽管使用超声心动图并不能完全预防插管并发症，但它提供了许多吸引人的好处，包括在插管前评估血管以指导插管尺寸选择和最小化血管或心脏损伤，确认插管位置，避免额外的侵入性血管穿刺，以及避免将患者转移到荧光透视套件或手术室，这可能最小化插管时间以及在传染病情况下（例如，COVID-19隔离）减少医务人员的暴露。Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) 指南鼓励使用血管超声来避免血管损伤或缺血，并推荐在TEE使用前使用非侵入性TTE来确认插管导丝和最终插管位置。在儿科文献中，对超声心动图引导的支持更加稀缺，尽管有一些研究表明TTE可能在指导颈静脉插管以减少重新定位事件和TEE在指导双腔管插管在气胸和大量气体泄漏患者中可能发挥作用。

3.1. 超声考虑因素

经皮静脉-静脉（V-V）通路通常涉及颈内静脉和/或股静脉的插管，超声应可视化引流插管导丝和最终插管位置在肝下腔静脉（IVC）和/或上腔静脉（SVC），以及回流插管导丝和最终放置在右心房（表1）。经皮静脉-动脉（V-A）通路通常涉及股动脉和静脉的插管，应包括在左锁骨下动脉起始水平以下的降主动脉中可视化回流插管（TTE和POCUS（胸骨上切迹和腹部主动脉视图）可以完成这一任务，但经食管超声心动图（TEE）（主动脉视图）能最好地可视化）。如果使用腋动脉作为回流动脉通路，超声心动图应可视化降主动脉内的回流插管导丝，并确认其不通过主动脉瓣和左心室流出道（表2）。总体和首次尝试血管插管成功率可能通过血管POCUS引导（与荧光透视或标志技术相比）得到提高，即使在心源性休克或ECPR等脆弱人群中也是如此。同样，在需要紧急插管的患者中，插管时间在血管POCUS引导下比标志技术更快。在一系列因急性心肌缺血而心脏骤停并接受导管治疗的患者中，超声引导下的插管在82分钟内完成，而标志技术下需要128分钟。

3.2. 双腔插管考虑因素

对于V-V ECMO（静脉-静脉体外膜肺氧合）而言，一种替代的插管策略涉及在右颈内静脉放置双腔插管（例如Getinge公司的Avalon Elite Catheter或Medtronic公司的Crescent Jugular Dual Lumen Catheter）。这种插管方式的引流发生在上腔静脉（SVC）和肝下腔静脉（IVC）部位，而血液直接回流至三尖瓣上方。这种配置可能提供以下优势：单点放置、最小化感染和血管并发症、通过双腔引流提高氧合效率、提高患者活动能力以及在不需要额外插管或中断循环的情况下从V-A（静脉-动脉）转换到V-V技术。

双腔插管的放置可以在透视或经食管超声心动图引导下进行。通过透视确认插管标记指示的流出部位。然而，经食道超声心动图已被很好地用于指导双腔插管的位置，特别是在特殊人群（如COVID-19患者）中，可以避免将患者转运到透视室，并尽量减少对医务人员的暴露。经食道超声心动图的引导是通过中段食管双腔或改良双腔切面实现的。导丝的J形尖端必须被可视化，通过并终止于肝静脉段的下腔静脉，避免进入肝静脉分支或意外进入右心室（图2）。放置位置可以通过在上腔静脉和下腔静脉的插管引流孔处显示湍流，以及通过湍流流出的“射流”指向三尖瓣，且在右心房内几乎没有发散或旋转来进一步确认（图3），以避免诸如心内损伤/右心室穿孔、肝淤血、再循环或结构损伤等并发症[20]。通过对比超声心动图提供高分辨率的影像，可以进一步确认最佳的流动方向，尤其是在有显著肺部病理的患者中，但临床应用比较少。

经食管超声心动图（TEE）引导下的双腔插管已报告成功率达到90%以上。在一项急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者的研究中，TEE引导下的双腔插管成功率为99%，重新定位率为13%。此外，TEE组与透视组的插管尝试次数相当，但TEE组的低流量和重新定位事件更少。在COVID-19相关的ARDS患者系列中，TEE再次显示出高成功率，但高达38%的患者需要重新定位。插管困难的相关因素包括极端体型、导丝在右心房弯曲以及显著的欧氏瓣。（译者注：欧式瓣是心脏右房内异常条索结构，是胚胎发育过程中下腔静脉瓣或冠状静脉窦瓣发育过长或吸收不完全，而先天性残留在右房内的条索结构，也称残存下腔静脉瓣 。在进行右心导管检查、起搏器植入术、射频消融术的患者，过度冗长的欧式瓣，有可能导致导管进入右心困难或缠绕电极，但绝大多数的欧式瓣没有临床血流动力学意义。）

3.3. 置管期间的支持

插管本身可能引发急性血流动力学不稳定、低氧血症，甚至心脏骤停。通常，这是由于急性呼吸病理情况下（静脉-静脉插管）的严重低氧血症和/或右心室功能障碍，以及在静脉-动脉插管期间急性心源性休克的加重导致的。在这种情况下，超声心动图可以作为一种强有力的工具，可以快速识别和管理失代偿的可逆原因。通过POCUS观察到的急性心肌功能障碍、心包填塞、血胸或张力性气胸已被很好地描述，其灵敏度至少与传统影像学相当，通常诊断管理的时间更快。

4.ECMO监测

4.1 V-AECMO

静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A ECMO）的监测应包括对双心室功能的连续评估。超声心动图可能比其他监测手段能够更准确地估算心输出量，例如，肺动脉导管/热稀释法可能会因为右心房负压而高估心输出量，而脉搏轮廓分析可能会因为全身动脉顺应性降低而低估心输出量 。此外，超声心动图还可以识别与ECMO管理本身相关的并发症，例如由于抗凝治疗或心脏损伤导致的心包填塞。

最重要的是，超声心动图可以辅助评估左心室（LV）的减负情况，以最小化左心室扩张和心肌需求，减少心内膜下缺血和肺水肿，并指导最佳的ECMO流量。超声心动图可以直观地显示左心房和左心室的减压情况、主动脉瓣的开放情况，以及是否存在严重的二尖瓣反流或心腔内自发性对比回声或血栓，从而帮助确认适当的左心室减压。对比超声心动图还可以通过检测左心室血栓、心腔内肿块以及以比传统经食道超声心动图（TEE）更高的分辨率识别左心室功能障碍，从而有助于改变ECMO的管理策略。然而，与造影剂相关的微球可能会触发或引起ECMO回路功能障碍，导致停机，甚至可能因回路剪切力而被破坏。

如果左心室减负不足，则需要放置左心室引流管（LV vent），并且与更高的ECMO撤机概率和降低死亡率相关。超声心动图可以作为放置和管理左心室引流管的有用指导工具，无论采用何种左心室引流策略。左心室引流管可以在经食道超声心动图（TEE）引导下直接放置在左心室心尖或左心房（通过肺静脉）。此外，左心室减负也可以通过房间隔造口术实现。房间隔造口术通常在TEE引导下进行，TEE有助于观察房间隔的“帐篷”效应，并且可以从正面提供三维图像引导，帮助介入医生进行精细的心内操作，避免心脏或血管损伤（图4）。主动脉内球囊反搏（IABP）是另一种常用于通过降低全身后负荷来解决左心室扩张的策略。当与ECMO联合使用时，IABP可以改善股动脉血流速度，并与单独使用ECMO相比提高总生存率。TEE引导已被用于指导IABP的适当放置。IABP导丝应被观察到位于左锁骨下动脉开口下方1-2厘米处，且应通过观察确认没有新的心脏损伤、主动脉夹层或与粥样硬化疾病发生干扰。最后，LV Impella（Abiomed）是一种小型化的左心室辅助装置，它提供从左心室到升主动脉的持续引流血流。它常与ECMO治疗联合使用，以提供左心室减负以及ECMO撤机后的过渡性机械循环支持，并且与单独使用ECMO相比，联合使用时与更高的生存率相关。TEE常用于指导Impella的放置，并应在主动脉瓣的室侧显示Impella尖端距离主动脉瓣环3.5-5.5厘米（具体取决于Impella型号），同时确认没有发生主动脉夹层、心包填塞或新的主动脉瓣或二尖瓣功能障碍，或卵圆孔未闭（图5）。

对于单纯的右心室（RV）衰竭病例，超声心动图仍然是初始诊断和评估持续管理的主要手段。急性右心室应激表现为右心室与左心室比例增加、室间隔运动异常、三尖瓣反流、右心房血栓的可视化、右心室运动减弱、肺动脉高压、右心室收缩压升高、三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）降低、麦康奈尔征（右心室中游壁运动消失而心尖运动正常）以及“60/60”征（三尖瓣反流射流速度 < 60 mm Hg，肺动脉血流加速时间 < 60 ms），已被证明是一种有效的“纳入”肺栓塞（PE）的检测方法，具有高特异性和低敏感性。同样，在怀疑肺栓塞的情况下，通过“两点”血管POCUS检查（股血管和腘血管检查）发现新的深静脉血栓（DVT）可能足以支持开始PE治疗，而无需进一步检查（图6）。此外，超声心动图和/或POCUS可能有助于指导管理决策，例如，主肺动脉的大小与是否需要进行外科取栓术或仅使用ECMO和抗凝治疗相关。此外，超声心动图和POCUS还可以指导其他策略，包括导管介导的吸栓术。急性右心室功能障碍和主肺动脉血栓的缓解与慢性右心室功能障碍伴血管重塑的转变也可以通过超声心动图进行监测。

4.2 V-VECMO

尽管有静脉-静脉体外膜肺氧合（VV ECMO）支持，患者仍可能出现难治性低氧血症，这可能由多种病理因素引起，超声心动图可以作为一种有用的诊断工具。导管位置不当可能因患者活动或胸内压变化（例如，张力性气胸的形成或肺不张加重）而发生，导致氧合血回流效率降低。此时可能需要通过经食道超声心动图（TEE）或经胸超声心动图（TTE）重新评估回流血流是否指向三尖瓣。

此外，导管位置不当还可能由于再循环引起，当引流管和回流管距离过近时，就会出现这种情况。再循环形成了一条低阻力的通路，使血液绕过ECMO回路。对于使用双腔导管的患者，如果导管在上腔静脉和右心房内位置过高，或者插入过深，导致所有导管孔均位于肝静脉内，也可能出现再循环。临床上，这种情况常伴随高ECMO流量和高静脉氧饱和度，这些指标通常由ECMO回路监测。超声心动图还可以揭示引流管和回流管尖端距离过近，例如在右心房内上腔静脉和下腔静脉导管位置过近。

低血容量或导管在肝静脉内插入过深，或者导管末端终止于较小的肝静脉分支，可能导致低流量状态和低氧血症。超声心动图可以确认右心室腔室为空，并显示导管周围出现“吸瘪”或塌陷现象，导致引流管尖端周围的引流受阻，或者引流管终止于远端的肝静脉分支。同样，超声心动图也可以确认导管内血栓的存在，作为引流不畅的另一种可能原因。

在进展中的脓毒症、发热或高体重指数患者中可能出现高心输出量状态，这也可能导致低氧血症，原因是分流分数增加。超声心动图可以通过估算肺血流（PBF）来量化分流分数。这需要测量右心室流出道（RVOT）的直径（中段食管右心室流入-流出道切面），以及RVOT的速度时间积分（VTI），从而计算肺血流：PBF=π×(2RVOT直径)2×RVOT VTI。

急性或慢性肺部疾病的加重也可能导致低氧血症恶化和/或急性右心室功能障碍，并随之引起肺血管的重塑。POCUS（超声心动图）已被广泛描述为一种敏感的检查方法，可用于检测新的气胸（通过“肺点”的可视化）、血胸或大量胸腔积液（图7），或肺部实变。此外，心脏POCUS和/或经食道超声心动图（TEE）已被用于ARDS患者中，以检测和评估新的急性右心室功能障碍的严重程度，表现为右心室扩张、估算的肺动脉压力、室间隔运动异常和右心室肥厚，这些指标可能对药物治疗和/或通气策略的选择以及预后具有重要意义。

5.ECMO撤机

5.1 V-A

超声心动图已被广泛描述为V-A ECMO撤机过程中的一种有用辅助工具，可用于判断是否实现完全脱离ECMO或过渡到其他机械循环支持。虽然目前没有标准化的超声心动图操作流程，但评估应显示心脏功能的恢复，同时将ECMO流量降至最低范围（1-1.5 L/min）。许多指标与心脏功能恢复和成功的V-A ECMO撤机相关，包括左心室射血分数（LVEF）>20%-25%、二尖瓣环侧壁组织多普勒速度（e'）>6 cm/s、左心室流出道速度时间积分（LVOT VTI）>10 cm/s（在1.5 L/min的ECMO流量下）、应变或应变率>20%基线水平、侧壁e'速度的改善以及三尖瓣环S'速度的改善。此外，对于因心源性休克和孤立性右心室功能障碍需要V-A ECMO支持的患者，可通过经胸超声心动图（TTE）或经食道超声心动图（TEE）对右心室功能进行类似的评估。

5.2 V-V

关于超声心动图在V-V ECMO撤机中的应用，目前数据较少。然而，超声心动图可用于评估右心室功能改善和肺部通气情况的指标。右心室功能的评估指标包括测量右心室大小、右心室面积变化率和右心室应变等。相比之下，三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）和三尖瓣反流的严重程度与成功撤机的相关性较差。

对于肺功能的评估，已有大量研究在特定人群中展开，包括失代偿性心力衰竭、终末期肾病或需要重症监护病房（ICU）收治的患者。肺水肿与肺部评分系统密切相关，通过识别“B线”来评估。B线是由肺泡间隔内液体积聚形成的超声伪像，表现为从胸膜起源并贯穿整个肺实质深度的垂直“B线”（图8）。通常，肺部通气情况根据是否存在B线或肺实变进行区域评分，分数越高表示肺通气越差。将各个肺区域的评分相加，得到综合肺评分。已有研究将肺部通气评分与传统影像学检查（如胸部X光、CT）相关联，用于评估ECMO患者的肺容积状态和肺顺应性改善情况。此外，肺超声评分还与COVID-19患者、新生儿的V-V ECMO撤机成功率以及ECMO支持下ARDS患者的生存率相关。

6 结论与未来方向

尽管目前缺乏关于超声心动图和POCUS在ECMO患者术前评估、插管期间、管理和撤机中的全面指南，但这些工具在危重症患者的护理中具有重要作用是显而易见的。假设设备和专业人员可用，每日对ECMO患者进行超声心动图、肺超声和血管超声的评估应成为优先事项。超声技术能够在高效且无创的方式下提供高诊断能力的信息，已成为重症监护患者的标准护理手段，ECMO患者也应如此。对于正在接受或考虑接受ECMO支持的患者，制定关于这些技术应用的共识指南是必要的，以改善临床管理、护理和预后。