体外膜肺氧合的血栓与止血平衡问题
在过去的50年里，体外生命支持（extracorporeal life support，ECLS）的材料、组件以及技术都取得了重大进展。在这样的背景下，体外生命支持在呼吸衰竭、循环支持中的应用越来越多，体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）作为一种高级体外生命支持的方式，可以暂时替代全部或部分患者心肺功能，使心肺得到充分的休息，来完成功能的改善和病理的修复。在2009年全球新型甲型H1N1流感大流行期间，临床有研究表明，在H1N1的重症急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者中使用ECMO进行抢救性治疗是有效的。同样ECMO在MERS-COV感染的难治性低氧血症患者的治疗中作为抢救性治疗手段与降低死亡率显著相关。自2019年底，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情全国蔓延，截至2020年3月4日，累积感染人数80409，病死率达到3.75%,其中近15%为重症及危重症患者。国家卫生健康委员会《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第七版）》建议中，明确提出了对于严重ARDS俯卧位机械通气效果不佳者，如条件允许，应当尽快考虑体外膜肺氧合（ECMO）作为高级生命支持。并详述了建立ECMO的指征。
然而，在ECMO应用过程中，由于血液与外源人工表面材料持续不断地接触，使得凝血系统被激活，正常的凝血与抗凝平衡被打破，从而转向高凝状态。因此，需要使用一定量的抗凝药物防止血栓形成，但同时又要最大限度地维持凝血功能，减少出血的发生，这种平衡的维持常常让医护人员如履薄冰，据统计，高达27%的患者在ECMO应用期间出现大出血，8%的患者发生血栓事件。本文归纳了ECMO应用过程中的血栓与止血平衡问题，希望对目前使用ECMO救助新型冠状病毒肺炎的医护人员有所帮助。
一、ECMO应用期间对止、凝血系统的影响
正常生理状态下，体内止、凝血系统维持着微妙的动态平衡。平衡的维系取决于三个要素：血管、血流和血液成分。血管主要是指血管结构的完整性和血管内皮的调节功能；血流主要包括血流速度（慢流、对血小板剪切力的变化）、血流方式（湍流、涡流）等；血液成分主要是指参与凝血的物质（凝血因子、血小板）的数量与质量。ECMO应用过程中，上述三个要素均发生了显著的非生理性变化：血液直接曝露于非内皮细胞表面的人工材料；高剪切力与湍流；血液成分稀释、吸附、激活、消耗等。对人体的凝血系统产生了显著的影响。图1显示了促凝因素刺激（绿色背景）、自身抗凝（红色背景，黑框）及药物抗凝（红色背景，白框）作用下ECMO应用中凝血酶生成的过程。这些由TF暴露和接触激活触发的凝血酶生成过程发生在管路和微循环中。炎症反应在补体系统以及巨噬细胞、细胞因子的介导下，增加TF的表达并激活血小板。在管路中，血小板和单核细胞以涡流的形式沉积在氧合器上并表达TF。组织因子途径抑制物和抗凝血酶III（AT）则起到主要的抗凝血作用。
图1. 体外膜氧合过程中凝血酶生成过程示意图
抗凝药物对于预防氧合器和管路血栓形成是必要的。它可以减少纤维蛋白沉积和微血栓形成从而能避免终末期器官损伤。
普通分子量肝素（UNFH）作为ECMO应用期间最广泛的抗凝药物，它可以增强组织因子途径抑制物（TFPI）活性，同时与血中的抗凝血酶（AT）结合，千倍地放大AT的抗凝活性，高效地灭活Xa、凝血酶（IIa 因子）和IXa、XIa和XIIa。而直接凝血酶抑制剂的作用部位局限于凝血酶，但它们可能比肝素/AT复合物抑制凝血酶作用更强。
二、ECMO应用期间的抗凝监测
了解ECMO抗凝剂的作用机制和各种实验室检测指标的特点和临床应用，有助于做到抗凝的个体化治疗。
1. 抗凝前的准备：ECLS指南推荐
一旦患者确定准备进行ECMO，如果条件允许，应该尽量获得患者的全面基础实验室数据。这些检测包括血常规、PT/INR、APTT、纤维蛋白原、D-二聚体、ACT、AT、血栓弹力图等。对于严重凝血功能紊乱的病人，如果可能，应在ECMO前通过使用FFP、冷沉淀、血小板或维生素K等将其纠正，有利于ECMO期间肝素抗凝的管理。
2. 普通肝素的监测
抗凝剂有多种，然而截止目前，普通肝素依然是ECMO应用最广泛的抗凝剂。肝素相关的出血发生率与肝素剂量成正相关，同时也与患者的疾病、合并用药等有关。肝素过量时，可导致出血增加，甚至发生致死性出血；肝素剂量不足时，无法达到抗凝效果。因此，凝血监测指导下的剂量调整已成为肝素抗凝的标准化程序。常用的肝素监测有以下几种方法（表1）：
（1）Actived Clotting Time（ACT）：中文名为激活全血凝血时间。ACT检测的是从全血与激活剂（高岭土、硅藻土、玻璃珠等）混合到血液发生凝固的时间，包含红细胞和血小板的作用。作为POCT方法，操作便捷、快速，广泛用于ECMO期间的抗凝监测。但ACT仅是一种监测肝素抗凝效果的粗略手段，其结果受除肝素以外很多的因素干扰，例如低纤维蛋白水平、血小板减少、凝血因子缺乏，甚至是低体温和血液的稀释（见表1）。这导致ACT与肝素剂量间的相关性较差，不同ACT仪器间的结果变异较大，因此指南指出在常规使用ACT监测时，应间歇性地与其他肝素监测指标相互搭配使用。
（2）APTT：活化部分凝血活酶时间，是将枸橼酸钠抗凝血浆与激活剂（硅藻土、鞣花酸等）一起孵育，检测从加入钙离子和外源性磷脂到纤维蛋白形成的时间。是经典的内源性凝血途径缺陷的筛查项目。激活的原理与ACT类似，区别之处在于检测的标本类型是血浆，相对于ACT，受到的干扰因素较少，与肝素剂量之间的相关性较好。ECLS指南中指出，许多成人ECLS中心在使用中等剂量肝素时更倾向于选择APTT而不是ACT来监测和调整肝素剂量。但是对于婴幼儿患者来说，APTT的基线值较长，因此用它作为婴幼儿肝素抗凝指导可靠性较差。有研究表明，随着年龄的增长APTT和肝素剂量相关性逐渐增强。由于不同APTT试剂所用激活剂各不相同，每个中心应基于实验室所用试剂建立自己的治疗范围，可以弥补APTT试剂对肝素的不同量效反应。此外，APTT除了可以监测普通肝素之外，还可以用于监测其他直接凝血酶抑制剂，例如阿加曲班和比伐卢定。
（3）Anti-Xa活性：Anti-Xa活性，不是测定体内肝素的浓度，而是检测肝素/AT复合物对Xa的抑制程度，从而反映体内肝素的抗凝效应。Anti-Xa活性检测被很多中心作为测定肝素效应的“金标准”。与ACT和APTT相比，anti-Xa活性更能特异的反应肝素的抗凝效应，而不受凝血障碍、血小板减少或血液稀释等因素的影响。目前在很多中心已开始使用anti-Xa活性作为肝素监测和剂量调整的方法。需要注意的是，anti-Xa活性的检测试剂有两种：一种是加入外源性AT，另一种是基于患者自身水平的AT而不加入外源性AT。前者加入外源性AT，会掩盖体内AT缺乏的假象，高估体内肝素的抗凝活性；后者不加外源性AT的anti-Xa活性测定则取决于患者体内的AT水平。由于抗anti-Xa活性测定需要AT来确定结果，因此当anti-Xa活性结果不随肝素剂量增加而增加时，需考虑AT不足的原因。anti-Xa活性一般采用发色底物法进行检测，严重的脂血、黄疸和溶血会影响到anti-Xa活性检测的准确性。有研究表明，anti-Xa活性与肝素剂量有很好的相关性，但anti-Xa活性与ACT的相关性较差。
（4）TEG/ROTEM：血栓弹力图（TEG）/血栓粘弹力图（ROTEM）是全血床旁检测项目，检测全血凝固过程中，从液体变为凝胶状半固体的粘弹力变化。它能够在体外完整地模拟血液从凝血到纤溶的过程，从而反映凝血全貌。部分中心常用TEG肝素酶杯（可不受肝素影响）搭配anti-Xa活性（反应肝素效应）来共同评估ECMO患者接受肝素治疗期间的凝血功能；也有部分中心使用TEG普通杯配合肝素酶杯来反映肝素的效果，从而判断是否存在肝素抵抗（ACT的水平与anti-Xa活性结果存在差异）。TEG/ROTEM还可以评估纤溶亢进，鉴别早期DIC和原发性纤溶，这是TEG/ROTEM的一个非常重要的应用，因为早期DIC的主要治疗方法是增大肝素剂量，而原发性纤溶则需使用抗纤溶药物。
表1. 常见肝素监测方法优缺点比较
3. 肝素抵抗的监测
抗凝血酶（AT）活性水平AT是人体最重要的生理性抗凝蛋白之一，主要在肝脏合成，正常成人多在80%-120%之间，新生儿和小于1岁的幼儿AT活性水平约为成人的60%。如前所述，它是肝素发挥抗凝活性的支点，因此，AT活性保持在一定水平，对于肝素发挥抗凝作用至关重要。一般认为，AT活性低于30%-80%，肝素效应下降。AT水平降低多见于婴幼儿（生理性减低）、肝功能不全（合成减少）、肾功能不全（丢失过多）、DIC（消耗过多）、应用肝素类药物（结合）等。因此，肝素使用前和使用中定期监测AT水平，可以避免因AT缺乏而导致肝素抵抗。
4. 肝素诱导的血小板减少症（HIT）的检测
肝素应用最严重的并发症之一是肝素诱导性血小板减少症（HIT）。典型的HIT一般发生在肝素接触后第5-14天，血小板较基础值下降30-50%以上，其发病机制主要是肝素诱导免疫系统产生抗血小板4因子（PF4）抗体（IgG），该抗体与肝素和PF4形成三联复合物，该复合物会激活血小板，刺激血小板分泌促凝物质，最终导致血小板破坏消耗，数量减少，血管内凝血激活，血栓形成。
ECMO患者因肝素应用持续时间长，是HIT的高危人群。对应用ECMO的患者，HIT的诊断尤其困难，因为大多数ECMO患者均有肝素使用，血小板减少，甚至血栓形成的表现，这些表现与HIT的症状重叠，很难引起医生的警惕。临床诊断HIT时常用的4Ts评分表对于HIT患者可能不太适用（过度诊断HIT）；对疑似HIT的确诊需依赖HIT功能试验（5-羟色胺释放试验），但限于技术复杂和放射性危害，目前国内尚无实验室可以进行HIT功能试验。特异性的HIT-IgG抗体检测对于HIT的排除或诊断更有帮助。
表2. HIT 4Ts评分表
ECMO设备昂贵、操作复杂、耗费巨大、治疗风险较高，目前各中心使用的监测方法及范围不尽相同，还需要进一步的多中心研究作为循证医学的证据。特别是中国人群的相关研究较少，明确精准的治疗范围很难，希望通过以上对ECMO应用过程中的血栓与止血问题的介绍，可以辅助医护人员选择适宜的监测方法来调整抗凝剂量，减少临床不良事件发生，提高救治重症新型冠状病毒肺炎的成功率。
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