高规格股静脉双腔插管用于高碳酸血症性呼吸衰竭的体外二氧化碳清除：一项关于效能与安全性的评估

《Applied Immunohistochemistry & Molecular Morphology》：High-Caliber Femoral Dual-Lumen Cannula for ECCO2R in Hypercapnic Respiratory Failure: Efficacy and Safety Evaluation

这项研究探索了将一款为颈静脉插管设计的大口径双腔插管（20-23 Fr）改用于股静脉，以实施体外二氧化碳清除（ECCO2R）的新策略。研究回顾性分析了16例高碳酸血症性呼吸衰竭（主要为慢性阻塞性肺疾病[COPD]）的ICU患者。结果显示，该策略能实现高血流量（1.5 L/min）和高效的CO2清除（启动2小时内PaCO2显著下降），超过半数患者避免了气管插管，且所有已插管患者均成功拔管。治疗期间并发症（出血、血栓、溶血）发生率极低。研究表明，股静脉大口径双腔插管用于ECCO2R是安全可行的，相比传统低流量系统可能具有技术和临床优势。

　　

研究背景与目的

体外二氧化碳清除（ECCO₂R）是一种通过体外循环选择性清除血液中CO₂的呼吸支持技术，常用于高碳酸血症性呼吸衰竭患者，尤其是慢性阻塞性肺疾病（COPD）或急性哮喘急性加重时，以改善酸碱状态、减少呼吸做功并可能避免气管插管。然而，传统的低流量ECCO₂R系统（血流量常<500 ml/min，使用Fr 8–14小口径双腔插管）存在局限性。低血流量导致较高的剪切应力和非层流模式，易引起血液淤滞和血栓并发症。为维持管路通畅需要高强度的全身抗凝，从而增加了出血风险。此外，对于需要更高CO₂清除率（VCO₂）以实现对通气进行实质性调节的患者，通常需要至少1 L/min的体外血流量，而这在使用小口径导管时几乎无法实现，因为会产生过高的负压引流进而导致溶血。

为克服这些限制，本研究团队采用了一种替代方案：将原本为颈静脉单部位插管的VV ECMO（体外膜肺氧合）设计的大口径双腔插管，改为经股静脉插入。通过使用19–23 Fr规格（大于常规ECCO₂R所用导管）的插管，旨在获得更高的血流量、限制引流压力、减少湍流和血栓并发症。股静脉置管还简化了操作过程，无需荧光镜或超声心动图引导，完全消除了右心室损伤的风险，并且通常可在无镇静或气管插管的情况下进行，这可能增强患者舒适度，改善无创通气（NIV）期间的耐受性，并有利于物理治疗和早期活动。本研究旨在评估这种新方法在高碳酸血症性呼吸衰竭患者中的安全性和临床性能。

材料与方法

本研究是一项在意大利米兰一家三级转诊中心的重症监护室（ICU）进行的回顾性观察性研究。纳入了2018年1月至2024年8月期间因高碳酸血症性呼吸衰竭入住ICU并接受经股静脉双腔插管ECCO₂R治疗的所有成年患者。主要排除因低氧性呼吸衰竭接受体外支持的患者。

插管采用无菌、超声引导下的经皮穿刺技术。首先用5 Fr导引器穿刺股静脉，然后插入导丝，并进行单级或渐进式扩张以方便插管置入。根据患者解剖结构选择右或左股静脉。所有患者均使用Avalon Elite双腔插管，其中8例（50%）使用20 Fr，另8例（50%）使用23 Fr。ECCO₂R使用Quadrox-i Adult中空纤维膜氧合器，配合Rotaflow或Cardiohelp系统控制台。

治疗启动时，体外血流量逐步增加至0.8–1.5 L/min。随后，气体流量缓慢增加（约每5-10分钟0.5 L/min），以避免pH和PaCO₂的急剧变化。气体流量被调整至通过降低PaCO₂获得正常pH，同时允许进行保护性通气（无论是有创、无创或自主呼吸）。抗凝治疗遵循机构指南，使用普通肝素，目标活化部分凝血活酶时间比值（aPTTr）为1.5–2.0。

研究结果

研究共纳入16名患者，中位年龄62岁，81%主要病因为COPD。ECCO₂R支持启动2小时后，动脉二氧化碳分压（PaCO₂）从中位值68 mm Hg迅速降至49 mm Hg，动脉pH从7.20升至7.36，并在后续治疗期间保持稳定。膜肺CO₂清除量（VCO₂ML）在2小时时为195 ml/min。中位体外血流量为1.5 L/min，中位引流压力为-33 mm Hg。在气体交换改善的同时，呼吸机支持模式也发生积极变化：ECCO₂R启动时，44%患者使用有创机械通气（IMV），44%使用无创通气（NIV）；到第3天，IMV使用率降至7%，而高流量鼻导管氧疗（HFNC）使用率升至50%。所有在入院时已进行有创通气的患者均在ECCO₂R启动后2天内成功拔管，仅1例患者因呼吸衰竭低氧成分恶化需要重新插管。入院时使用NIV或HFNO的患者无一例在ICU期间需要插管。

ECCO₂R支持的中位持续时间为5天。并发症方面，仅记录到1例出血事件和1例体外循环管路凝血事件，未观察到溶血（游离血红蛋白始终<20 mg/L，结合珠蛋白水平正常，碳氧血红蛋白<2%）、血栓形成或与插管直接相关的并发症。所有患者均接受普通肝素抗凝，中位aPTTr为1.6。中位ICU住院时间为9天，院内总死亡率为13%。

讨论

本研究探讨了基于股静脉置入大口径双腔插管进行ECCO₂R的新方法的安全性和临床疗效。传统ECCO₂R使用小口径插管（如8–15 Fr），血流量限制在最高约500 ml/min，这通常不足以实现有临床意义的CO₂清除，并可能增加溶血、血栓或出血并发症的风险。使用大口径双腔插管（20–23 Fr）可以实现更高、更稳定的血流量（本研究为1.5 L/min），且引流压力始终高于-50 mm Hg，从而实现了快速且持续的PaCO₂降低和pH改善，促进了早期拔管和ICU转出。

股静脉插管的一个潜在问题是血液再循环率增加，因为引流和回输端口均位于下腔静脉内。虽然高再循环率会对氧合支持产生关键影响，但对于以清除CO₂为主要目标的高碳酸血症患者，即使再循环率较高，对CO₂清除效率的影响也微乎其微。这是因为ECCO₂R中CO₂清除所需的血流量远低于氧合所需。不过，股静脉插管无法提供氧合支持的局限性在合并严重低氧血症的患者中可能变得关键，本队列中就有1例患者因此需要重新插管。

在安全性方面，本研究中出血、血栓和溶血并发症的发生率极低。大口径插管允许更高的血流量，这不仅提高了CO₂清除效率，还可能通过减少血液淤滞和剪切应力来降低机械性血液损伤的风险，从而减少了对高强度全身抗凝的需求。此外，in vitro和计算流体动力学研究也表明，离心泵在低流量下运行时血细胞损伤风险更高，而优化管路阻力（如使用更大口径插管）对于减少ECMO相关副作用至关重要。本研究中的高血流量未导致溶血参数升高，支持了高血流量与大口径插管降低阻力相结合的潜在协同益处。

研究局限性

本研究存在若干局限性。首先，回顾性设计无法进行因果推断，旨在记录临床经验而非宣称治疗优越性。其次，样本量小且为单中心研究，限制了结果的普遍适用性。缺乏对照组也限制了外部有效性。关键安全性结局（如溶血）是连续现象，需要前瞻性高质量数据来准确评估。

结论

对于ICU中急性高碳酸血症性呼吸衰竭患者，使用大口径双腔插管进行股静脉插管实施ECCO₂R，似乎是一种可行、安全且有效的策略。该方法提供了增强的CO₂清除能力，且未显著增加出血、溶血或血栓并发症，因此甚至可考虑用于急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者以促进超保护性通气。这些发现为前瞻性研究奠定了基础，以进一步探讨股静脉双腔插管对ECCO₂R支持临床结局的影响，并强调了开发专为股静脉置入和ECCO₂R使用设计的合适尺寸双腔插管的必要性。