機械性循環支持：理解心血管休克與治療策略
在重症醫學領域，機械性循環支持（MCS）裝置是治療心血管休克的重要工具。本次探討旨在介紹心血管病理生理學中休克的普遍概念，以及這些概念如何應用於機械性循環支持裝置的使用。我們將重點討論幾種臨時性支持心血管系統的重要裝置，而較少深入探討如左心室輔助裝置（LVAD）等長期性支持方案。
心臟功能評估的基石：壓力-容積環要理解心臟功能，壓力-容積（P-V）環是一個核心概念。這個循環從二尖瓣開啟開始，心室逐漸充血。隨著心室壓力輕微上升，容積大量增加，隨後二尖瓣關閉。心室收縮的初始階段是等容收縮，此時主動脈瓣尚未開啟。當主動脈瓣開啟，血液被射入主動脈，即為射血期；後期則是左心室舒張。當主動脈瓣關閉，左心室壓力下降，進入等容舒張期，隨後二尖瓣再次開啟，循環往復。
有兩個關鍵特性定義了心血管系統的行為：舒張末期壓力-容積關係和收縮末期壓力-容積關係。前者是非線性的，描述了心室對充血的反應；增加液體量會使P-V環沿此線移動。後者則代表心室能產生的最高壓力與動脈系統的耦合特性，是心室在不同容積狀態下達到最高壓力點的交界。此外，動脈系統彈性和心室收縮期彈性的比值，是心血管系統耦合的重要決定因素。隨著超聲波技術的普及，心室收縮期彈性的測量變得更為可行。
不同類型休克下的心臟表現
在血管擴張性或敗血性休克患者中，舒張末期壓力下降，導致系統能達到的最高收縮壓也隨之降低。這會使搏出量減少。給予液體可增加舒張末期容積，進而提升收縮壓。而使用血管加壓素，特別是低劑量時，主要透過增加動脈系統的彈性來提高血壓，但搏出量可能沒有顯著增加，甚至可能減少。
相較之下，心源性休克呈現完全不同的情況。這類患者的舒張末期容積和壓力都較高。由於心臟收縮力降低，搏出量本身也會減少。不同的干預措施會如何改變這些參數，是我們接下來討論的重點。
臨時性機械性循環支持裝置概覽
機械性循環支持裝置可分為長期和臨時性。我們此次主要關注臨時性裝置，包括主動脈內氣球幫浦（IABP）、體外膜氧合（ECMO）和Tandem心臟輔助裝置等。這些裝置多數可以經皮植入，但有些，如某些大型Impella裝置，則需要手術植入。
在右心室支持方面，Protéc Duo裝置和Impella RP裝置都能提供支持，其中Protéc Duo還可選擇搭配氧合器。而VA-ECMO則能同時支持左右心室。
對於左心室支持，主要有三種配置：
- 從右心房或中心靜脈引流血液，然後將血液再輸注到主要體動脈系統（如ECMO的動脈端）。
- 從左心房引流血液，並注入動脈系統（如Tandem心臟輔助裝置，導管經房間隔置入左心房）。
- 直接從左心室引流血液，然後再輸注到近端主動脈（如Impella裝置）。
主動脈內氣球幫浦（IABP）的應用
IABP是一種歷史悠久的機械裝置，常被用於心肌梗死引起的心源性休克。導管尖端通常放置在左鎖骨下動脈遠端，其氣囊在舒張期充氣，每分鐘能置換約1公升的心輸出量。IABP能改善冠狀動脈及其他器官系統的舒張期血流，從而改善灌注。
儘管目前的研究尚未證明IABP能改善死亡率或其他結果，但其操作簡單、易於部署以及醫護人員的熟悉度，使其仍被廣泛使用。潛在併發症與其他經皮裝置相似，包括血管損傷和血小板減少。嚴重主動脈瓣關閉不全是使用IABP的禁忌症，因其可能加重心肌做功和缺血。
在壓力-容積環上，IABP的作用是將最高的收縮壓點下移。儘管血壓降低，但它能增加搏出量，從而彌補最高血壓降低的影響。
Impella心室輔助裝置：更高效的心室減壓
Impella CP經股動脈置入，從左心室引流血液並再輸注到近端主動脈。
Impella裝置的原理是減輕左心室負荷，降低左心室壓力，進而減少心肌氧耗。在壓力-容積環上，Impella能將舒張末期壓力及容積點向左移動，減少P-V環內的面積，從而降低心臟做功。不同型號的Impella裝置可提供不同的流量，例如CP型流量可達3.5公升/分鐘，而5.0或5.5型則可達7-7.5公升/分鐘，後者通常需經手術置入輔助動脈。
Impella RP是專為右心室設計的微軸流幫浦，放置在肺動脈中，可從右心房引流血液並再輸注到肺動脈，但不提供氧合器選項。然而，Impella作為微軸流泵，存在溶血的風險。
體外膜氧合（ECMO）：生命支持的終極手段
ECMO的基本原理是引流脫氧靜脈血，通過泵送至氧合器或膜肺進行氧合，然後將氧合血返回患者體內。
根據支持目的，ECMO主要分為兩種配置：
- 靜脈-靜脈ECMO（VV-ECMO）：主要用於支持呼吸系統，將氧合血返回靜脈系統。它不會改變右心房壓（CVP）或肺動脈平均壓，也不會影響左心室舒張末期壓力及容積。
- 靜脈-動脈ECMO（VA-ECMO）：主要用於支持循環系統，將氧合血返回體動脈循環。VA-ECMO會導致CVP和肺動脈壓力下降。如果左心室功能嚴重受損，VA-ECMO可能導致左心室舒張末期壓力和容積上升，因為氧合血會逆流充盈左心室。同時，收縮壓會升高，對血管加壓素和正性肌力藥物的需求可能立即下降。
ECMO還有其他重要配置：
- VAV-ECMO：用於VA-ECMO患者出現顯著肺功能障礙且左心室開始收縮時。此時，左心室射出的血液可能相對脫氧，導致主動脈近端出現脫氧血。VAV-ECMO通過在靜脈系統中額外提供氧合血來解決此問題。
- VPA-ECMO：適用於右心室衰竭的患者，引流靜脈血並回輸至肺動脈。
- 膜肺（Membrane Lung）是ECMO的核心組件，由特殊材料構成，通過壓力梯度實現氣體交換。氧氣從氣相進入血液，二氧化碳則從血液排出。膜肺在清除二氧化碳方面比提供氧合更有效。增加掃氣流量可提高二氧化碳清除，而增加氧氣濃度或血液流速可提高氧合水平。
ECMO的潛在併發症與特殊現象
使用ECMO時需注意幾種常見併發症或現象：
- 顫動（Chugging）：當靜脈引流導管由於負壓將血管壁吸入導管孔，然後又釋放，導致導管振動。這通常發生在血容量不足的患者中，或因導管受壓導致。
- 左心室擴張（Left Ventricle Distension）：VA-ECMO特有的併發症，尤其是在左心室功能障礙嚴重時。氧合血逆流充盈左心室，導致其擴張，可能引發肺水腫，甚至導致左心室內血栓形成。通常通過加強抗凝治療來處理。
- 不均勻性低氧血症（Harlequin Syndrome/Differential Hypoxemia）：當左心室功能開始恢復並射血時，它與ECMO血流（方向相反）競爭。如果患者肺功能不佳，左心室射出的脫氧血會導致主動脈近端（如右腦和冠狀動脈竇）出現相對低氧。這種情況在服用血管擴張劑過量（如鈣通道阻滯劑毒性）的患者中更常見。對於這類患者，通常建議從一開始就使用VAV-ECMO。
ECMO的適用與禁忌考量
ECMO的絕對禁忌症已變得較為少見。例如，過去認為愛滋病晚期是禁忌症，但現在若患者身體狀況良好且可重新啟動或調整HIV治療，仍可能成功進行ECMO支持。瀰漫性惡性腫瘤通常仍被視為禁忌。
無法使用抗凝劑並非絕對禁忌。在某些情況下，可使用小劑量的肝素或在沒有抗凝的情況下以更高的流量運行ECMO，這在需要手術或有顱腦損傷出血風險的患者中已被成功應用。然而，嚴重的腦損傷仍是重要的考慮因素。
年齡本身不應是排除ECMO的理由，更重要的是患者的生理狀態以及是否存在可逆的病因。同樣，呼吸器使用天數或高氧治療時間也應基於患者改善和脫離支持的可能性，或接受移植的潛力來評估。
在決定何時使用ECMO時，需要考慮一個框架：在疾病早期和輕度疾病中，ECMO的風險較高。而標準治療的風險則來自於治療失敗或在嚴重疾病中的失敗。因此，需要沿著疾病時間和嚴重程度的進程，找到介入的「轉折點」。
右心室支持裝置及其考量
心臟輸出功率（CPO）和肺動脈搏動性指數（PAPI）是評估右心衰竭風險的重要指標。
為預防LVAD植入後可能發生的右心衰竭，患者通常會常規使用肺血管擴張劑，如吸入性依普羅前列醇或一氧化氮。右心衰竭的表現可能包括器官功能障礙、少尿或精神狀態改變。
當出現右心衰竭時，可採用經皮右心室輔助裝置（RVAD），例如Protéc Duo。該裝置經皮置入，通過導管上的籃狀孔洞從右心房和上腔靜脈引流血液，然後將血液泵回並通過導管尖端的籃狀孔洞釋放到肺動脈。這樣可以繞過右心室，使其有時間恢復。對於同時存在左右心室功能障礙的患者，通常在植入LVAD後給予足夠時間，右心室功能會恢復。
