体外膜肺氧合治疗急性心肌梗死合并心源性休克的研究进展

Advances in Extracorporeal Membrane Oxygenation for the Treatment of Acute Myocardial Infarction Complicated by Cardiogenic Shock

摘要: 急性心肌梗死合并心源性休克(AMI-CS)患者的死亡率居高不下。近年来，体外膜肺氧合(ECMO)在AMI-CS患者中的逐渐增多，但现有证据尚未证明其能显著改善生存预后。本综述聚焦于ECMO在AMI-CS患者中的应用进展，探讨其生存获益，适用人群和启动时机，并分析不同左室卸载策略对预后的潜在影响，以期为ECMO在这一高危人群中的应用提供科学参考。

Abstract: The mortality rate of patients with acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock (AMI-CS) remains high. In recent years, the use of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in AMI-CS patients has increased. However, existing evidence has not yet demonstrated a significant improvement in survival outcomes. This review focuses on the application of ECMO in AMI-CS patients, exploring its survival benefits, patient selection, and timing of initiation. Additionally, it analyzes the potential impact of different left ventricular unloading strategies on prognosis. The aim is to provide insights to optimize ECMO applications for this high-risk patient group.

1. 引言

心源性休克(Cardiogenic Shock, CS)是急性心肌梗死(Acute Myocardial Infarction, AMI)患者死亡的主要原因之一。尽管犯罪血管的紧急血运重建已被证实能够改善患者的生存率，但这部分患者的死亡率仍接近50% [1]。近年来，机械循环支持(Mechanical Circulatory Support, MCS)的使用越来越多，尤其是针对那些对常规治疗无效的患者。

体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation, ECMO)能够提供全面的呼吸和循环支持，为心肌恢复、血运重建和后续的治疗争取宝贵的时间[2]。然而，ECMO的应用也伴随着一系列并发症，可能影响治疗效果，使患者管理变得复杂。

本综述旨在概述ECMO治疗急性心肌梗死合并心源性休克(AMI-CS)的最新研究进展，为优化这一高危人群的ECMO治疗提供临床指导。

2. ECMO基础知识与作用机制

ECMO的工作原理是将静脉血引出体外，在膜式氧合器中进行气体交换后，将氧合后的血液重新输回体内，可选择回流至静脉系统(静脉–静脉模式，VV-ECMO)或动脉循环(静脉–动脉模式，VA-ECMO)。VV-ECMO主要用于替代肺功能，而VA-ECMO则能够同时提供心脏和呼吸支持[3]。

在AMI-CS患者中，VA-ECMO是首选模式。与其他机械循环支持装置不同，VA-ECMO能够提供全面的心肺支持，不仅可以解决右心和左心功能障碍，还能改善全身氧合和酸碱平衡。VA-ECMO作为“桥梁”治疗，为患者提供心肺功能的临时替代，直至心脏功能恢复或决定后续治疗方案。VA-ECMO还为评估长期机械循环支持(如左室辅助装置(LVAD)或心脏移植)争取时间，帮助临床团队制定最佳治疗策略[2]。

3. ECMO在AMI-CS患者中的应用现状：生存获益仍不明确

近年来，关于ECMO在AMI-CS患者中的应用，陆续有四项重要随机对照试验(RCT)研究结果发表，为临床实践提供了重要参考。ECLS-SHOCK I试验[4]招募了42名AMI-CS患者，比较VA-ECMO联合标准治疗与单独标准治疗的效果，结果显示VA-ECMO未能显著改善左心室射血分数(LVEF)。ECMO-CS试验[5]纳入122名严重或病情迅速恶化的CS患者，与早期保守治疗相比，立即启动VA-ECMO辅助治疗未改善患者30天和1年[6]的临床结局。ECLS-SHOCK试验[7]进一步扩大了样本量，纳入了420名计划接受血运重建的AMI-CS患者，并将其随机分配至VA-ECMO组和常规治疗组。研究结果表明，两组的30天全因死亡率和1年随访结果[8]无显著差异。这些结果均提示VA-ECMO并未显著改善AMI-CS患者的死亡率。尽管VA-ECMO在AMI-CS患者中提供了血流动力学支持，但其对临床结局的直接影响仍值得进一步探讨。与此同时，EURO-SHOCK试验[9]则提示，对于血运重建后仍存在持续性心源性休克的患者，VA-ECMO能够降低30天和1年死亡率。尽管该研究表明VA-ECMO在特定患者群体中可能具有一定的益处，但受限于COVID-19疫情，该研究仅纳入了35名患者，样本量过小，结果的统计学意义和普适性受到一定影响。因此，如何在AMI-CS患者中正确选择VA-ECMO的适应症，仍然需要更多高质量研究的验证。以上临床研究的详细信息见表1。

Table 1. Randomised controlled trials on VA-ECMO use in AMI-CS patients

表1. VA-ECMO在AMI-CS患者中应用的随机对照试验

	ECLS-SHOCK I	ECMO-CS	EURO-SHOCK	ECLS-SHOCK
注册编号	NCT02544594	NCT02301819	NCT03813134	NCT03637205
研究时间	2015.11~2017.11	2015.11~2022.01	2020.01~2022.01	2019.06~2022.11
样本量/例	42	117 (73例AMI-CS)	35	417
研究人群	AMI-CS 计划血运重建的患者	不同病因的CS 快速恶化和严重的患者	AMI-CS PCI术后30 min出现CS	AMI-CS 计划血运重建的患者
排除标准	CPR超过60分钟 梗死后机械性并发症	仍昏迷的院外CA幸存者 PAD妨碍VA-ECMO入路	院外CA伴pH < 7或CPR > 10分钟 梗死后机械性并发症 PAD妨碍VA-ECMO入路	CPR超过45分钟 PAD妨碍VA-ECMO入路
干预组	VA-ECMO + 标准治疗	即刻使用VA-ECMO + 标准治疗	VA-ECMO + 标准治疗 + IABP可用于左室卸载	早期使用VA-ECMO + 标准治疗
对照组	标准治疗	标准治疗 + 血流动力学恶化时 可使用VA-ECMO	标准治疗 + IABP可作为MCS	标准治疗 + 必要时升级至其他MCS + 严重恶化使用ECMO
终点结局	30天的LVEF	复合终点：30天内全因 死亡率、复苏后CA、 额外MCS置入 随访1年全因死亡率	30天全因死亡率	30天全因死亡率 随访1年全因死亡率
研究结果	两组之间30天 LVEF无差异	立即实施VA-ECMO 没有改善30天和1年全因死亡率	使用VA-ECMO 降低30天全因死亡率	早期使用VA-ECMO 没有改善30天和1年全因死亡率
研究局限	LVEF作终点 存在争议	乳酸不能单独准确描述 血流动力学的恶化 组间交叉率高 未标准化进行左室卸载	样本量有限	组间交叉率高 左室卸载率低

注：CPR心肺复苏，CA心脏骤停，MCS机械循环辅助装置，PAD外周血管疾病，LVEF左室射血分数。

对上述RCT进行荟萃分析[10]发现，与常规治疗相比，VA-ECMO未显著降低30天病死率(OR = 0.93, 95% CI 0.66~1.29)，在年龄、性别、乳酸水平、心脏骤停等亚组分析中，VA-ECMO均未明显优于药物治疗。与此同时，使用VA-ECMO的患者发生严重出血和外周血管并发症的风险显著增加，分别为常规治疗组的2.44倍和3.53倍。尽管VA-ECMO提供了短期的循环支持，但其伴随的并发症，尤其是大出血和外周血管损伤，可能抵消其对患者血液动力学的改善作用。

这些试验未能证明在AMI-CS患者中使用VA-ECMO能够改善死亡率。然而，短期生存率作为研究终点存在争议。在临床实践中，VA-ECMO作为一种桥梁治疗手段，其价值更多体现在暂时稳定危重患者，桥接到可能挽救生命的临床治疗，从而提高生存机会，而非直接改善死亡率[11]。VA-ECMO的预后取决于后续治疗(血运重建促进心肌恢复、心脏移植或植入左室辅助装置)的可行性和有效性。如果后续治疗不可行或无效，VA-ECMO所提供的可能生存机会将失去意义。上述试验存在ECMO支持时间短[12] [13]、过渡到心脏移植和左室辅助装置的转化率较低[11]等问题，导致试验结果偏向中性。

除此之外，目前的研究还存在一些局限性。首先，研究纳入患者的心脏骤停发生率高和持续时间较长，缺氧导致的神经系统损伤与更差的预后相关，且不能因ECMO的使用而改善获益。其次，心脏移植和LVAD转换率低[11]，以及超过50%的VA-ECMO患者死于难治性休克[7]，均表明研究可能纳入了部分伴有不可逆的心肌损伤和伴随的不适宜心脏移植/LVAD情况的患者，这些患者病情危重，接受任何治疗都可能无法避免死亡。此外，上述试验中还存在组间交叉率高，左室减压策略使用不充分等问题，影响了对ECMO实际疗效的评估。ECMO-CS试验中超过30%对照组患者最终使用ECMO [5]，过高的交叉率使试验偏离原有假设，实际上评估的是常规早期使用ECMO支持是否比医生指导的MCS升级决策更优。这会导致低估ECMO带来的获益，同时也会低估并发症造成的危害[14]。试验中不到10%的患者接受左室减压，左室减压不足可能导致心肌持续处于高负荷状态，加重心肌损伤，影响患者的预后，从而掩盖ECMO对心肌保护的潜在益处[12] [13]。

因此，在没有更多高质量、充分评估的实验数据之前，相关指南不应急于调整，需要更加强调在适当的患者群体中应用VA-ECMO。未来的研究需进一步优化实验设计，以更准确地评估VA-ECMO在AMI-CS中的作用。首先，严格筛选患者，避免纳入病情过轻或过重的患者。同时明确规定ECMO的启动时机和持续时间，积极使用左室减压策略，从而更全面地评估ECMO的疗效。其次，与心脏移植中心和LVAD植入团队合作，建立多学科协作模式，提高ECMO过渡到后续治疗的可行性和成功率，改善患者长期生存率和生活质量。此外，进行多中心RCT研究，扩大样本量，确保各组在基线特征上的可比性；使用意向性分析等统计方法减少因组间交叉导致的偏倚；进行敏感性分析和亚组分析，探讨不同患者特征对治疗效果的潜在影响。

4. 优化ECMO适应证：患者选择与启动时机

患者的选择对ECMO治疗效果至关重要。对保守治疗有反应的患者接受ECMO可能会因设备相关并发症而导致更糟糕的结果；处于危急状态且不太可能实现充分心肌恢复的患者使用ECMO是徒劳的。目前，ECMO主要用于保守治疗效果欠佳的AMI-CS患者，特别是对充分的药物治疗(如血管加压药和正性肌力药)无反应或血流动力学迅速恶化的患者。2021年欧洲心脏病学会(ESC)关于急性心肌梗死和心力衰竭管理的指南[15] [16]建议将短期机械循环支持作为“桥梁”治疗，用于辅助后续决策和干预。

患者的选择有赖于对病情严重程度的准确评估。插管前SCAI休克分期已被证明是院内死亡率的强有力预测因素[17]，结合SCAI休克分期有助于选择VA-ECMO植入的最佳窗口，建议将C期和D期患者作为ECMO的最佳植入窗口[17] [18]，对B期患者应密切监测以避免病情恶化。近年来还陆续开发了多个预测模型来评估接受ECMO的CS患者的预后。SAVE评分[19]是首个用于ECMO预后评估的评分，提供了便捷的在线计算工具，使用方便，应用广泛。SAVE评分共包含13个危险因素，以分层方式预测院内生存率，并在外部验证中显示出良好的区分度。ENCOURAGE评分[20]专为AMI-CS患者设计，包含七个ECMO前的参数，其效能优于SAVE评分，并已开发改良版本[21]，预测效能得到进一步提高。近期，Stephens等人基于AI深度神经网络算法开发了ECMOPAL评分[22]，包括乳酸水平、年龄、${\text{HCO}}_3^{-}$ 、呼吸频率和ECMO启动前插管时间、心脏骤停等指标，在预测VA-ECMO患者的院内死亡率的表现上显著优于现有评分系统。这些评分有助于早期识别高风险患者，优化ECMO的使用决策，帮助医生制定更具个体化的治疗方案。

ECMO启动的时间是决定其有效性的关键因素，但最佳时机仍存在争议。近期ECMO-CS试验[5]未能证明早期ECMO启动可提高生存率。Lee等人[23]利用RESCUE注册数据库分析362例难治性CS患者，按照休克至ECMO植入时间分为早期(<0.9小时)、中期(0.9~2.2小时)和晚期(>2.2小时)组。结果显示，早期ECMO组30天死亡率低于晚期组(33.9% vs. 47.1%, HR = 0.53)，并可降低院内死亡、脱机失败、1年死亡及心衰再住院的风险，提示尽早植入ECMO可能改善预后。Jent等[24]基于一项大规模国际登记数据，分析了8619名接受ECMO支持的CS患者的数据，发现较早启动ECMO与更高的生存率相关，而住院超过24小时后启动ECMO显著增加院内死亡。尽管这些研究提示尽早启动ECMO可能获益，但其对于“早期”的定义不统一，并且未将ECMO植入时间与PCI进行关联。在AMI-CS患者，是否在PCI之前抢先插入VA-ECMO仍存在争议。

在AMI-CS患者中，及时血运重建可促使一些患者的LVEF得到改善而无需VA-ECMO。另外，ECMO植入会延迟门到球囊(D2B)时间并通过增加后负荷来增加梗死心肌的氧需求，这可能会抵消ECMO带来的获益。在一些小型的观察性研究发现，Huang等[25]及Choi等[26]发现尽管在STEMI亚组中D2B时间略有延迟，但在AMI和难治性CS患者中，在血管重建之前置入ECMO与改善临床效果显著相关。一项基于1352例因AMI-CS接受MCS的患者的观察性数据的荟萃分析[27] (IABP: n = 956, Impella: n = 203, VA-ECMO: n = 193)发现，PCI前开始VA-ECMO与死亡风险显著降低相关。然而，现有研究多局限于单中心、小样本研究，还需要设计随机试验来确定治疗效果。

5. 左室卸载策略：合理选择装置或可改善生存率

在VA-ECMO治疗过程中，由于外周置管方式会导致血液逆流进入主动脉，从而使左心室后负荷显著增加，容易引发左心室扩张、冠脉灌注下降及血栓形成等问题。同时，左心室充盈压力升高可能进一步诱发肺水肿或出血等并发症。为缓解这些问题，左室卸载成为关键的辅助治疗措施。左室卸载通过减少左心室的工作负荷或充盈压力，改善血流动力学状态，减少相关并发症的发生[28]。目前常用的左室卸载策略包括：经间隔左心房(LA)或右肺动脉插管、主动脉内球囊反搏(IABP)和Impella。

近期两项随机对照试验对VA-ECMO支持期间使用经房间隔左房插管进行左心室减压的最佳策略进行了探索(见表2)。EARLY-UNLOAD研究[29]显示，与常规治疗组相比，早期左心室卸载并未改善30天全因死亡率(46.6% vs. 44.8%, HR = 1.02, P = 0.942)。EVOLVE-ECMO研究[30]发现，尽管早期左室卸载可迅速改善肺淤血，但与常规治疗组相比，并未提高ECMO脱机成功率(70.0% vs. 76.7%, P = 0.386)和出院生存率(53.3% vs. 50.0%, P = 0.796)。上述研究均不支持常规实施早期LV减压。然而，由于两项研究样本量较小(n = 60, n = 116)，且存在较高的组间交叉率(对照组中分别有50%和76.7%的患者最终接受了左心室减压)，研究结果的可靠性受到一定限制，需谨慎解读。此外，两项研究均使用经房间隔左心房插管进行左室卸载，无法直接将结果推演至联合MCS进行卸载的治疗中，还需要使用其他减压方式的多中心试验来进一步研究左心室减压的有效性。

IABP是左室卸载中常用的MCS装置。在一些小型的回顾性研究中，AMI-CS患者中使用ECMO联合IABP可以改善住院生存率[31] [32]。在一项来自17项观察性研究的3997例患者的大型荟萃分析中，在接受VA-ECMO支持的同时接受左室卸载(IABP 91.7%, Impella 5.5%)的1696例患者中，死亡率显着降低[33]。另外一项纳入4653例患者的网络荟萃分析发现，与不使用机械循环支持(MCS)的患者相比，ECMO联合IABP (ECMO-IABP)可能降低CS患者的死亡率，而其他设备或者联合方式则未显示出显著益处[34]。

Table 2. Randomized clinical trials of LV unloading during VA-ECMO in CS patients

表2. VA-ECMO联合左室卸载在CS患者中应用的随机对照试验

	试验编号	研究时间/ 预计截止	研究 人群	样本量/例	实验组	对照组	主要结果
EARLYUNLOAD	NCT04775472	2021.03~2022.09	CS	116	VA-ECMO + 经房间隔 左房插管	ECMO 需要时卸载	未改善30天 全因死亡率
EVOLVE ECMO	NCT03740711	2018.12~2022.08	CS	60	VA-ECMO + 经房间隔 左房插管	ECMO 需要时卸载	改善肺淤血，但未提高ECMO脱机成功率 和出院生存率
ANCHOR	NCT04184635	2025.10	AMI-CS	400	VA-ECMO + IABP	药物治疗	正在进行
REVERSE	NCT03431467	2025.01	CS	96	VA-ECMO + Impella	VA-ECMO	正在进行
UNLOAD ECMO	NCT5577195	2025.12	CS	198	VA-ECMO + Impella	VA-ECMO	正在进行

ECMO联合Impella这种配置被称为ECMELLA或ECPELLA。Schrage等人[35]发现，接受ECPELLA支持的患者的30天死亡率为58.3%，而单独接受VA-ECMO治疗的患者的30天死亡率为65.7% (HR, 0.79 [95% CI, 0.63~0.98])，AMI-CS和非缺血性CS亚组的获益相似。一项荟萃分析比较了VA-ECMO联合Impella与VA-ECMO联合IABP的短期疗效和安全性，发现在AMI-CS患者中，VA-ECMO联合Impella可以明显降低短期死亡率(P < 0.0001)，更具有生存优势[36]。然而值得注意的是，ECMELLA组并发症更多，严重出血、需要干预的通路部位相关缺血、肾脏替代治疗和溶血等发生率更高。这强调了在联合Impella进行左室卸载时，必须权衡其生存获益与严重并发症的风险。

总之，目前的证据并不表明经房间隔左心房插管对左室卸载有好处，而ECMELLA和VA-ECMO + IABP组合似乎与有益的结果相关。然而支持IABP和Impella作为左室卸载工具的证据都来自于回顾性研究，仍缺乏随机对照试验的证据，目前有3项正在进行的RCT研究。ANCHOR试验(NCT04184635)旨在将VA-ECMO联合IABP治疗与单纯药物治疗在AMI-CS患者中进行比较。REVERSE试验(NCT03431467)和ULOAD ECMO试验(NCT05577195)拟评估CS患者使用VA-ECMO联合Impella治疗是否优于单独使用VA-ECMO。我们期待这些试验结果，或许能为卸负荷方法的选择提出坚定的建议，但目前，应根据当地的专业知识和特定多学科休克团队可用的策略，以务实的方式做出决定。

6. 总结

ECMO在AMI-CS患者中的应用仍面临许多挑战。当前研究未能证实其可显著改善生存预后，ECMO治疗效果的提升不仅依赖于患者的早期筛选与合适的启动时机，还可能受益于联合左室卸载设备的选择。未来需要更多高质量的随机对照试验，明确ECMO的最佳使用策略，改善AMI-CS患者的预后结局。

NOTES

^*第一作者。

^#通讯作者。