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心源性休克（cardiogenic shock， CS）是一种复杂且异质的疾病，其特征是心输出量低，导致危及生命的终末器官灌注不足，并常导致多器官衰竭。静脉-动脉体外膜肺氧合（V-A， ECMO）通常用于难治性CS患者的救命支持，尤其是在外周配置中。尽管对器官灌注有益，但将体外血输注到主动脉中也会显著增加后负荷，导致肺水肿、腔内和主动脉根部血栓形成，所有这些都会阻碍心脏的恢复能力。事实上，在最近一项针对急性心肌梗死诱发CS患者的试验中，V-A ECMO没有治疗效果，这至少在一定程度上可以很好地解释为未能正确应用左心室卸负荷技术。作为V-A ECMO的辅助循环支持，几种机械装置可以减轻左心室的负荷。其卸负荷潜力因所使用的设备和患者类别而异。然而，观察性研究表明，除了V-A ECMO之外，机械性左心室卸负荷具有生存优势。在这篇手稿中，我们将通过压力-容积 （PV） 环的角度回顾 V-A ECMO 辅助的不同机械卸负荷技术。对于这一思考，我们将首先总结PV环在生理条件和V-A ECMO支持的心源性休克中的一些基本概念。体外膜氧合ECMO治疗呼吸衰竭：叙述性综述
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心室压力-容积 （PV） 环描述了在每个心动周期过程中发生的心室容积（x 轴）和压力（y 轴）的时间变化。PV 环中的正常心动周期通常由四个边界划分：1） 下部的心室充盈;2）右侧等容收缩;3）顶部心室射血;4）左侧的等容舒张，如图所示。PV 图中每个单独环的形状和位置很大程度上取决于心肌的内在特性（正性肌力和向性）和外在血流动力学条件（前负荷和后负荷）。左心室的压力-容积环路，包括动脉弹性（Ea）、收缩末期心室弹性（Ees）、每搏功（SW）、势能（PE）、收缩末期容积和压力（ESV、ESP）、舒张末期容积和压力（EDV、EDP）、收缩末期压力-容积关系（ESPVR）和舒张末期压力-容积关系（EDPVR）。PE 表示势能，SW 表示冲程功。PE 和 SW 之和等于压力容积面积 (PVA)，详见正文。心室前负荷反映等容收缩前肌节的最大拉伸 ，最好通过 PV 环中的舒张末期容积 (EDV) 来指示 。心室后负荷是指收缩期间心肌壁的最大张力，可转化为心室必须克服的压力，才能将血液喷射到主动脉或肺动脉中。在没有 (瓣膜下) 狭窄的情况下，该压力取决于施加在心室心肌上的全身或肺血管总负荷 。后者可以用有效动脉弹性 (Ea) 的概念来近似 ，即收缩末期压力 (ESP) 点（环的左上角）处心室弹性 (Ees) 与负斜率相交，EDV 处容积轴 （图 1）。前负荷和后负荷的变化会导致 PV 环向左或向右、向上或向下对角移动。每个心动周期都在两条线的边界内划定，这两条线反映了心室的内在特性。第一条是连接属于多个 PV 环的所有 ESP 点的线性关系，这是通过在心肌收缩力恒定的情况下改变前负荷和后负荷实验获得的。这种收缩末压力-容积关系（ESPVR）的斜率描述了收缩末期心室弹性（Ees），并近似于心肌收缩力。每个心动周期的下边界落在曲线关系上，该曲线包围了在不同前负荷下获得的多个 PV 环的所有舒张末压（EDP）和 EDV 点。这种舒张末压-容积关系（EDPVR）描述了心肌的被动松弛特性。其非线性形状说明了心室顺应性在心腔容积越大时越低这一事实。ESPVR 和 EDPVR 不仅用于说明心脏的功能特性，还用于在此背景下可视化其他相关概念。例如，ESPVR、EDPVR 和等容舒张线之间的区域以及 PV 环的面积称为压力-容积面积 (PVA)，其近似于心室在整个心动周期中产生的总机械能（图 1）。PVA 还与心肌耗氧量 (MVO2) 具有高度线性相关性。在总机械能消耗中，只有一小部分被有效消耗用于射血。这种外部机械功对应于 PV 环本身内的区域，称为每搏功 (SW)，通常占总能量的约 25%。剩余面积（PVA 减去 SW）表示收缩末期弹性肌丝中储存的势能 (PE) 被认为以热量的形式消散。图 1 以图形方式显示了这些区域。在生理和静息条件下，当心室和动脉弹性匹配且 Ea/Ees 比率接近 0.5–0.7 时，可实现最佳机械效率（以 SW/PVA 比率表示）。
对 CS 患者 PV 环的分析为临床医生提供了一种补充工具，使他们能够充分了解个体休克状态背后的血流动力学紊乱，从而制定适当的治疗方案。在因严重且不可逆的左心室 (LV) 功能障碍导致 CS 的情况下，ESPVR 会变平，反映出心肌收缩力下降。这会导致 SV（环宽度）和血压明显降低，以 ESP 和环高度的下降为指标。作为一种补偿反应，儿茶酚胺诱导的静脉血管收缩在功能上将血液从非张力区转移到张力区，从而提高中心静脉和肺静脉压力并导致动脉血压升高。这导致 PV 环进一步向右移动，朝向更高的 EDP 和 EDV 。随着心源性休克的进展，全身炎症反应会发展，最终导致总外周血管阻力 (TPR) 显著降低。结果，所有补偿机制开始失效，出现严重的低血压和组织灌注不足状态。因此，作为净效应，CS 导致 PV 环变窄、缩短和向右移位，ESPVR 变平，如图 2 所示。健康状态下左心室的压力 - 容积环，在收缩性心力衰竭期间，由 V-A ECMO 支持，体外血流量为 2.0 L/min 和 4.0 L/min。Ea 表示动脉弹性 (Ea)，Ees 表示左心室收缩末期弹性当启动 V-A ECMO 进行 CS 治疗时，由于动脉化的体外血液（逆行）输注到降主动脉，LV 后负荷会大幅增加。后负荷的增加使动脉弹性线的斜率变陡。如果 TPR 和收缩力保持不变，为了克服更高的后负荷并将血液喷射到主动脉中，左心室必须依靠 Frank-Starling 机制来增加其前负荷。因此，随后的 LV 扩张导致 EDP 和肺毛细血管楔压进一步增加，从而引起心源性肺水肿。作为净效应，LV PV 环路沿 EDPVR 进一步向上和向右移动，变得越来越窄（原生 SV 降低）和越来越高（后负荷压力增加），如图 2 所示。在这种情况下，来自肺部的血氧饱和度受损和 MVO2 增加（尽管 SV 减少，但与 LV PVA 增大有关）可能会进一步加剧 LV 功能障碍并阻碍心脏恢复。在 LV 衰竭和超负荷的极端情况下，主动脉瓣可能由于左心室射血不足而保持关闭，导致血液淤滞并最终导致主动脉根部和腔内血栓形成。
在 V-A ECMO 期间考虑辅助 LV 卸载相关的病理生理学原理源于这样的观点：LV 超负荷可能是由于向患者的动脉血管中添加含氧体外血而引起的。值得注意的是，从股动脉或髂动脉流入降主动脉并流向衰竭心脏的动脉血逆向流动方向通常被称为 V-A ECMO 介导的 LV 超负荷的一个重要方面。然而，与非生理方向的体外血流相关的动能的意义迄今为止仍不明确。在这方面，应该注意的是，实验表明中央 V-A ECMO 也会产生 LV 超负荷，这强调了 LV 后负荷在 LV 负荷条件中的作用，而这种负荷条件主要受向原生动脉系统中添加体外血的影响，而不一定是由于其流向。在此背景下，应该强调的是，在 V-A ECMO 支持期间，应始终将减少 LV 后负荷和前负荷的保守措施视为初始步骤。据报道，这一观点在旨在减轻心脏负荷并降低静水性肺水肿风险时至少会产生病理生理学上显著的益处，计算生理建模研究的数据支持了这一观点。此外，不应低估 V-A ECMO 期间左右心室相互作用的作用，因为计算生理建模研究表明，保留的右心室收缩功能可能是 LV 超负荷的重要因素。就目前所述而言，左心室减负荷被认为有利于心室重塑过程，因为它可以优化心肌机械负荷条件并降低心肌氧消耗，从而促进 V-A ECMO 期间衰竭心脏的恢复并改善长期预后。不同的临时循环机械支持装置可以通过不同的机制来减轻左心室的负荷。在下一节中，我们将回顾其中一些装置，包括之前详述的 PV 环的视角。长期以来，许多中心一直将主动脉内球囊反搏 (IABP) 视为 V-A ECMO 期间的一线机械卸载方式。与其他设备相比，IABP 具有良好的风险特征、相对便宜且易于插入。该装置经皮通过股总动脉放置并定位在降主动脉内。心脏支持通过同步周期性球囊充气和放气来实现。在舒张开始时，球囊充气并从而增加舒张期主动脉压，导致体循环血流增加，特别是冠状动脉血流增加。在收缩之前，球囊再次放气，从而降低压力，降低 LV 后负荷。后一个方面似乎能够减轻 ECMO 引起的 LV 后负荷增加。在 PV 环中，与单独的 V-A ECMO 支持相比，这些影响表现为环向左和向下移动。动物研究表明 IABP 的生理益处，表明 LV 后负荷显著降低，心肌氧供需平衡改善。此外，患者研究报告称，应用 IABP 后，平均肺动脉压和 LV 舒张末期尺寸有所降低。尽管有这些生理改善，但将 IABP 作为 VA ECMO 辅助手段的观察性研究报告了相互矛盾的结果，并且没有随机试验的报告。因此，目前的 ELSO 指南将缺乏随机临床试验解释为未满足的医疗需求。为了解决这个问题，REMAP ECMO（ECMO 中的随机嵌入式多因素自适应平台；NCT05913622）最近启动了。通过使用基于注册表的试验平台设计，该设计具有固有的基础设施同步和贝叶斯试验统计数据的使用，该项目旨在研究 ECMO 支持期间的多种患者管理策略。作为首次嵌入式试验，该平台将研究常规应用 IABP 对 V-A ECMO 支持患者撤机成功率的影响。虽然 REMAP ECMO 左心室减负荷研究和其他试验的结果尚未公布，但不同医院对 IABP 的应用方式差异很大。一些中心主张对每一位接受 V-A ECMO 支持且无禁忌症的患者常规放置 IABP。然而，其他中心则倾向于仅在出现左心室超负荷的临床证据时才启动 IABP。这种方法的缺点可能是 IABP 在左心室超负荷更严重的情况下会失效，可能会延迟更有效的减负荷策略，值得注意的是，最近的一份共识文件建议在轻度左心室超负荷的情况下应用 IABP。
从机械角度来看，Impella®（Abiomed，美国马萨诸塞州丹弗斯）是一种经主动脉微轴血泵，在 V-A ECMO 支持期间使用时是一种非常有效的辅助 LV 卸载装置 。根据 Impella® 的具体类型，导管式经主动脉叶轮可产生约 2-5 L/min 的连续血流，有助于全身心输出量和 LV 卸载；后者理想情况下可转化为对衰竭、可能恢复的心脏在机械和能量上更有利的条件。Impella® 支持期间可能发生的等容收缩和舒张的丧失或减少使 PV 环呈现经典的三角形。在最近的文献中，基于最新的流行病学证据，明确提倡在 V-A ECMO 期间进行辅助 LV 减压，及时启动似乎也有好处。Impella® 装置是迄今为止在 V-A ECMO 期间进行辅助 LV 减压的最有效的经皮方法，但从最佳个性化患者护理的临床角度来看，不应忽视相关并发症的发生率。此外，应该记住，只有少数并发心肌梗死的心源性休克患者（即估计 15-25%）可能真正受益于临时机械循环支持。其中，启动辅助 LV 减压和选择特定装置应是权衡潜在益处和并发症的适当平衡的临床决策。到目前为止，科学文献还没有提供明确的指导，说明在 V-A ECMO 期间最佳时间和个性化的辅助 LV 卸载方式，人们很容易猜测，最近的试验是否会在部署更统一的 LV 卸载策略时显示出更有利的结果。因此，到目前为止，使用多学科休克团队和应用现有指南仍然是优化 LV 卸载时间和方式管理的最佳策略。
减轻左心室负荷的另一种方法是从肺动脉、左心房或左心室放出血液 。这可以通过在上述某个腔室中插入插管并将血流吻合到 ECMO 回路或通过建立房间隔造口术来实现。左心室减压似乎能够显著降低 LV 前负荷并降低发生肺水肿的风险，但其效力在很大程度上取决于减压的程度。从 PV 环的角度来看，放气会导致 PV 环左移和下移。此外，PV 环的宽度通常会显著变窄，反映出每搏输出量的减少。每搏输出量的减少会带来一个负面影响，即增加血栓形成的风险，尤其是对于植入机械假体（二尖瓣位置）的患者。最近的两项试验（EVOLVE-ECMO 和 EARLY UNLOAD ）研究了左心房经间隔插管和随之而来的减压的影响。EVOLVE-ECMO 将 60 名有左心室超负荷迹象的 V-A ECMO 支持患者随机分为两组，一组在 V-A ECMO 启动后中位时间 2.4 小时内通过放置在左心房的经间隔插管进行早期减压，另一组不进行初始减压。虽然没有生存益处，但对照组中出现肺水肿的患者数量明显增多，其中近 80% 最终接受了左心房减压。EARLY UNLOAD 是一项单中心研究，旨在查明通过经间隔插管进行通气是否会导致 30 天内的绝对死亡率降低 25%。为此，116 名患有心源性休克的患者以 1:1 的比例随机分配接受 V-A ECMO 启动后 12 小时内通过经皮穿刺室间隔插管进行左心室减负荷治疗或常规治疗。在常规治疗的情况下，患者在出现超负荷迹象时接受左心室减负荷治疗，50% 的患者最终在平均持续时间 22 小时后出现超负荷。早期减负荷与保守治疗相比，30 天内的死亡率没有差异（分别为 46.6% 和 44.8%），也没有更高的 V-A ECMO 支持或机械通气脱机成功率。
目前，在 V-A ECMO 支持期间，有多种方法可用于卸载左心室。这些方法的有效性在很大程度上可以从病理生理学考虑中推断出来，这些考虑是由计算生理建模方法（包括全面的 PV 环分析）支持的。同时，关于不同卸载技术的随机临床试验正在发表或正在进行中。这些试验数据与新兴病理生理学见解的科学结合将在未来几年教会我们如何最好地对待接受 V-A ECMO 支持的个体患者。来源：Protti. Left ventricular unloading in extracorporeal membrane oxygenation: a clinical perspective derived from basic cardiovascular physiology. Curr Cardiol Rep 2024;epublished May 7th
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