體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）越來越多地應用于心臟圍手術期，以防患者無法脫離體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）[1-2]。這可以為決策、康復、長期機械支持或移植提供橋梁。雖然豐富的經驗、完善的治療策略和技術進步都有助于提高 ECMO 救治的存活率，但出血及血栓形成仍然是 ECMO 中最常見的并發癥，其導致相當高的合并癥發病率和死亡率[3-4]。由于血液和人工回路之間的相互作用會導致患者出現主要由凝血酶介導的促炎和高度促凝狀態，這一狀態被纖溶酶介導的持續纖溶狀態所抵消[5]。這種平衡在兒童中尤其具有挑戰性，因為其凝血因子、促凝因子、抗凝因子水平是隨年齡不斷改變的[6-9]。此外，先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）是該患者群體中血栓形成的危險因素；在 ECMO 患者血栓形成和出血的臨床預測因素的相關研究[10]中，尸檢時發現 CHD 患者血栓發生率明顯高于心臟解剖正常的患者。
因此，需要治療性抗凝治療，以預防血栓事件，維持 ECMO 回路的通暢，同時最大限度地降低患者的出血風險。雖然，不同 ECMO 中心對兒童的具體抗凝做法差異很大，普通肝素（unfractionated heparin，UFH）由于起效快、低成本、半衰期短、可逆性好以及使用經驗豐富，在 ECMO 回路中仍是應用最廣泛的抗凝藥物。UFH 的作用依賴于與抗凝血酶（antithrombin，AT）和肝素輔因子Ⅱ形成復合物來抑制活化的Ⅹ因子和凝血酶；另外，由于 UFH 帶負電，它與帶正電的血漿蛋白非特異性結合，導致抗凝作用不穩定[11]。UFH 的缺點包括基于疾病嚴重程度的藥代動力學改變、腎功能衰竭和新生兒分布容量的增加[12]。患者對固定劑量的反應不同部分歸因于肝素結合蛋白，以及隨后 UFH 的抗凝活性降低。由于 UFH 需要特定的多糖序列才能與 ATⅢ結合，生產批次之間的活性也存在差異，這可能有助于解釋不同的個體反應。因此對 UFH 的監測也顯得尤為重要。
盡管體外生命支持組織（Extracorporeal Life Support Organization，ELSO）的抗凝指南強烈建議在沒有禁忌證的情況下，進行抗凝治療，但指南既未指定抗凝的目標強度，也沒有就首選監測策略達成共識。鑒于 ECMO 導致的生理改變可能會影響抗凝監測的結果和解釋[13-14]。如由于凝血因子的消耗，活化凝血時間（activated clotting time，ACT）和活化部分凝血活酶時間（activated partial thromboplastin time，aPTT）在 ECMO 中可能會延長[5]；anti-Ⅹa 活性分析定量評估了抑制因子Ⅹa 的作用，但可能未考慮其它血液學異常[15-16]，ELSO 中心已采用 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性分析用于監測抗凝狀態。因此，在這項觀察性研究中，我們試圖評價 aPTT、ACT 以及 anti-Ⅹa 活性與心臟術后患兒 ECMO 期間UFH 輸注濃度的相關性。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧電子病歷，連續收集 2013 年 1 月—2020 年 10 月于中國醫學科學院阜外醫院心臟外科術后接受 ECMO 支持的患兒（年齡 6 月齡至 6 歲）的臨床資料。患兒的心內畸形通過超聲心動圖檢查確診。排除標準：（1）術前已存在獲得性和/或先天性凝血功能障礙；（2）危及生命的情況下緊急手術；（3）ECMO 運行時間短于 24 h；（4）以前被診斷為肝素誘導的血小板減少癥；（5）對 UFH 過敏；（6）在 ECMO 運行期間采用 UFH 以外的抗凝劑；（7）患者在 ECMO 期間未開始肝素滴注；（8）安裝的 ECMO 類型為靜脈-靜脈體外膜肺氧合（VV-ECMO）。
1.2 體外膜肺氧合系統管理
我院心臟術后患兒均采用中心插管的方式安裝靜脈-動脈體外膜肺氧合（VA-ECMO）。患兒是否需要安裝 ECMO 由外科、體外循環科以及兒科重癥室（pediatric intensive care unit，PICU）醫生評估后決定。
ECMO 系統由離心泵（Jostra，Maquet Inc.，Rastatt，Germany）、膜氧合器（Hilite 800/2400L TTM，Medos Medizintechnik AG，Stolberg，Germany；Quadrox PLS? MAQUET Cardiovascular，Hirrlingen，Germany；Sorin，Italy）、熱交換器和聚氯乙烯管組成。
在 ECMO 支持期間，每班次都要進行血栓評估，并且記錄回路中的血栓形成情況。記錄血栓的大小、位置、活動性和顏色。PICU 醫生與體外循環科醫生對血栓的風險進行評估，并確定是否應進行回路干預。回路干預包括氧合器更換、動脈管路清潔/更換、接頭清潔/更換以及插管清潔/更換。
在 ECMO 支持期間，每天評估胸腔引流管（胸管）和插管部位的出血情況。如果患者有明顯的活動性出血，包括胸管引流量突然增加、輸血后血紅蛋白濃度持續下降或血流動力學不穩定，則由外科主治醫生開胸探查以確定出血部位。經 ECMO 團隊評估后，作為抗凝方案的一部分，在出血期間，應減少 UFH 的輸注劑量甚至停止 UFH 輸注，直到連續 2 h 胸腔積液量<5 mL/（kg·h），需要時，進行相應的止血干預并輸注相應的血制品。
1.3 抗凝與血液制品管理
ECMO 系統使用晶體溶液 Plasma-Lyte A 預充（PLA，Baxter Healthcare，Deerfield，IL，USA）。另外，根據患者需要使用 20% 人血清白蛋白、紅細胞、新鮮冰凍血漿和碳酸氫鈉。
自 2017 年以來，我院監測手段得到了進一步豐富和完善。除上述指標外，還添加了 anti-Ⅹa 活性分析。當臨床需要時，增加 ACT 和 aPTT 檢測以及其他凝血監測的頻率。
安裝 ECMO 后，全身肝素化的時機與 UFH 劑量的調整主要由胸管引流情況、aPTT 以及 ACT 決定。通常每 1～3 h 測量一次 aPTT 和 ACT，這兩項檢測均為床旁即時檢測；根據主管醫生需要，每天送檢 1～2 次 anti-Ⅹa 活性。如果患兒是直接由 CPB 直接轉換為 ECMO，則在轉換為 ECMO 后，先以 1 mg∶100 U UFH 比例給予魚精蛋白，再根據以上提及的指標決定全身肝素化的時機與調整 UFH 劑量。
ECMO 運行期間出血風險很高。為了最大限度地減少出血并發癥，我們推遲了全身肝素化。在條件穩定、胸腔引流量明顯減少的情況下，開始小劑量［2～10 U/（kg·h）］UFH，并逐漸增加。aPTT 和 ACT 的目標范圍分別為 50～80 s 和 140～220 s。
輸血閾值并不固定。正常情況下，輸注紅細胞以達到 30% 的目標紅細胞壓積。當血小板計數<50×109 /L 時輸注血小板，輸注新鮮冰凍血漿補充凝血因子。阿加曲班用于肝素誘導的血小板減少癥。
1.4 結局定義
出血事件定義為臨床上與血紅蛋白在 24 h 內下降 2 g/dL，在 24 h 內輸注紅細胞>10 mL/kg，關鍵部位（中樞神經系統，腹膜后或肺部）的出血，或嚴重到需要手術治療的事件相關的明顯出血。如果連續幾天的主要出血來源與前幾天相同，則認為是相同的出血事件。當 1 例患者在同一天有 1 個以上的出血源時，也需要記錄下來。
血栓形成事件被定義為任何發生于靜脈或動脈的全身性血栓栓塞事件，或者氧合器或回路中存在需要替換 ECMO 回路的血凝塊。
以上兩個定義均來自 ELSO 抗凝指南[17]。因為很難回顧性辨別出血事件開始的確切時間，我們評估了在病歷表中首次記錄出血事件之前和之后8 h 的凝血數據。對于血栓事件，我們評估了從 ECMO 開始至檢測到血栓的凝血數據。
1.5 統計學分析
采用 Shapiro-Wilk 檢驗對小樣本的連續變量進行正態性檢驗，若計量資料符合正態分布，則以均數±標準差（
±s）表示，若不符合，則以中位數（上下四分位數）［M（P25，P75）］表示。計數資料用例數（%）表示；正態分布數據組間比較采用 t 檢驗，非正態分布數據組間比較采用 Mann-Whitney U 檢驗；采用 χ2 檢驗比較計數資料。
采用 Pearson 相關系數評估同一患者同時測定的 ACT、aPTT 或 anti-Ⅹa 活性與相對應的 UFH 之間的相關性；并且，UFH 劑量為 0 U/（kg·h）相對應的 ACT、aPTT 以及 anti-Ⅹa 活性被排除在分析之外。應用 R 軟件（版本號：3.6.3，
1.6 倫理審查
本研究已通過中國醫學科學院阜外醫院倫理委員會審批，批準號：2017-977。
2 結果
2.1 研究人群
根據本研究的納入與排除標準，共納入 58 例患兒進行統計分析，31 例患兒在 CPB 結束時于手術室直接從 CPB 過渡至 VA-ECMO，27 例患兒在返回 PICU 后因心臟驟停或低心排血量綜合征，在復蘇過程中，于 PICU 啟動 VA-ECMO。
在研究期間，4 例患兒被排除，原因如下：ECMO 運行時間<24 h（3 例，均由于家屬放棄治療，患兒自動出院），以及在 ECMO 運行期間采用 UFH 以外的抗凝劑（1 例）。根據 ECMO 期間是否出現出血事件將患者分為出血組（n=39）和非出血組（n=19）。
兩組患兒術前以及術中的臨床資料見表 1。單因素分析顯示出血組的患兒術前 aPTT 較非出血組患兒長（P=0.011），然而兩組間其平均數僅相差 1.60 s，并不具有臨床意義。兩組患兒性別、年齡以及體重差異無統計學意義（P>0.05），說明兩組患兒具有可比性。
表1
兩組患兒術前以及術中的臨床資料比較［例/M（P25，P75）/
］
兩組患兒安裝 ECMO 后及住院期間臨床特征見表 2。單因素分析顯示，與非出血組患兒相比，出血組患兒在安裝 ECMO 當日的紅細胞計數（P=0.049）、血紅蛋白濃度（P=0.010）以及紅細胞比容（P=0.046）均較低。住ICU期間，出血組患兒的新鮮冰凍血漿（P=0.034）以及纖維蛋白原（P=0.033）的輸注量較多，但兩組間紅細胞、血小板、白蛋白以及人凝血酶原復合物輸注量差異無統計學意義（P>0.05）。兩組患兒的機械通氣時間、ECMO 時間、住 ICU 時間以及總住院時間差異無統計學意義（P>0.05）。
表2
兩組患兒安裝 ECMO 當日實驗室數據比較［例/M（P25，P75）/
］
與出血組患兒相比，出血組患兒開胸探查止血的比例較高（P=0.000）；而兩組間的呼吸道出血、胃腸道出血、血栓事件、二次手術以及死亡事件的患者比例差異無統計學意義（P>0.05）；見表 3。
表3
兩組患兒住院期間臨床事件 ［例（%）］
分別繪制 ACT、aPTT、anti-Ⅹa 活性與 UFH 的散點圖；見圖 1～3。結果表明 ACT、aPTT 與 UFH 之間均不存在線性相關性；然而，anti-Ⅹa 活性與 UFH 存在中等程度相關（r=0.418，P=0.013）。
圖1
ACT 與 UFH 的散點圖
ACT：活化凝血時間；UFH：普通肝素
圖3
Anti-Ⅹa 與 UFH 的散點圖
Anti-Ⅹa：抗Ⅹa 因子；UFH：普通肝素
圖2
aPTT 與 UFH 的散點圖
aPTT：活化部分凝血活酶時間；UFH：普通肝素
3 討論
凝血系統異常是 CHD 圍術期普遍存在的問題，甚至在新生兒期亦可以出現[10]。兒童發育對凝血系統的影響也可能是體內肝素濃度與相應的抗凝監測指標之間存在差異的原因之一。與正常的適齡兒童相比，CHD 患兒通常表現出諸多促凝血因子和抗凝血因子水平的降低，包括因子Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ、蛋白 C、蛋白 S、纖維蛋白原和抗凝血酶，并且，這些因子在較晚的年齡才達到與成人相當水平[18-19]。CHD 患兒凝血系統成熟延遲或不均衡，可能導致促凝因子和抗凝血因子失衡，增加血栓形成的風險。CHD 患兒血栓發生率增加的另一個可能是心臟手術導致血栓形成。如由于正中胸骨切開或長時間手術而導致的CPB、循環驟停或組織因子釋放，可能會導致全身血栓的發生率上升。此外，部分患者接受人工材料作為矯正手術的一部分；也許凝血系統對人工材料的反應會增加血栓的發生率；因此，抗凝治療對于CHD術后接受 ECMO 支持的患兒至關重要。
UFH 的抗凝作用取決于血漿性質以及肝素濃度，并且在患者之間有所不同。肝素在不同患者中的生物活性可能短至 30 min 或長達 6 h。通過生物測定法直接監測循環肝素的濃度表明，ACT、aPTT、anti-Ⅹa 在反映抗凝狀態方面有所不同。然而，在 ECMO 支持的患兒中抗凝是一個復雜的過程，抗凝監測方法也遠不理想[20]。
我們發現在接受 VA-ECMO 治療的患兒中，ACT、aPTT 與肝素劑量不存在相關性，表明 ACT、aPTT 不是反映這些患者肝素效應的可靠指標。aPTT 是一種基于血漿的測試，反映了凝血級聯反應的內在途徑和共同途徑的功能。其考慮了纖維蛋白原水平對凝塊形成的貢獻，但 aPTT 是在沒有血小板和紅細胞的環境中檢測所得的，這可能會影響凝血時間和對 UFH 的反應[21]。aPTT 在患者內和患者間的變異性很大，特別是在兒童患者中，這可能有助于解釋 ECMO 患兒的 aPTT 和 UFH 之間的不一致。此外，ACT 具有易于使用、周轉快和多年的 ECMO 管理經驗等優點。它考慮了 UFH 對凝血影響的因素，包括：溫度、pH、鈣水平、纖維蛋白原水平、血小板計數和紅細胞，提供了一種更“生理”的方法來衡量 ECMO 患者在“體外”環境下凝塊形成的時間和 UFH 的影響。然而，它并不僅僅代表 UFH 效應，也不能夠區分上述因素的相對貢獻。因此，它不能用來糾正導致血栓形成的各種因素。研究[22]表明，在CPB期間，ACT 與血漿肝素水平的相關性很差，部分原因是由于血液稀釋和貧血，這兩種情況也都在 ECMO 期間發生。結果在我們的研究中也同樣證實，在通常用于 ECMO 的劑量范圍內，ACT 與 UFH 的相關性很差[23-26]。這可能導致更高劑量的肝素輸注和更高的總出血量。
Anti-Ⅹa 活性檢測是一種顯色試驗，ECMO 患者的膽紅素和游離血紅蛋白經常升高，這可能會產生偏差。在抗凝血酶值較低的情況下，這項檢測也可能低估了 UFH 的效果。更重要的是，anti-Ⅹa 活性檢測是一種基于血漿的檢測，它沒有考慮血小板和纖維蛋白原在形成穩定凝塊中的作用。血小板減少和血小板功能障礙是 ECMO 患者的共同特征，低估它們的作用可能會導致過度抗凝。相反，纖維蛋白原是一種急性期蛋白，一些患者在 ECMO 支持期間可能會出現高水平纖維蛋白原的情況。在這種情況下，基于 anti-Ⅹa 活性的 UFH 監測并不敏感，盡管它可能與血栓并發癥有關。最后，根據非 ECMO 患者治療和預防血栓事件所制定的理想范圍（0.3～0.7 IU/mL）應用于 ECMO 患者是武斷的。此外，在 34 例接受 ECMO 治療的患兒中，Bembea 等[27]發現 ACT、aPTT 與 anti-Ⅹa 活性水平之間均無相關性。這些結果引發了臨床醫生對僅使用 anti-Ⅹa 活性指導 ECMO 抗凝的擔憂。這種不可靠性的潛在原因包括內源性凝血系統內部的差異，人群之間疾病狀況的變化，是否使用肝素涂層的 ECMO 回路以及使用不同的 ACT 檢測裝置或激活劑的差異[6, 28]。另外，值得注意的是，主管醫生使用 anti-Ⅹa 活性分析接受 ECMO 治療的患兒的抗凝程度，還應該知道其所處機構的 anti-Ⅹa 活性檢測時是否使用外源性 AT。特別是在新生兒和兒科患者中，使用外源性 AT 的檢測不太可能準確反映體內肝素的狀況，因為這些患者經常會出現低水平的內源性 AT。
Anti-Ⅹa 活性檢測被認為是其他患者人群肝素管理的金標準，其通過檢測 UFH-ATⅢ復合物的水平來評估肝素抗凝效果。正如預期的那樣，抗凝血因子Ⅹa 活性與 UFH 之間存在中等程度相關，表明 anti-Ⅹa 活性是患兒 VA-ECMO 中肝素效應的可靠指標。即便如此，僅肝素的輸注速率不足以衡量患兒的整體抗凝程度。患兒的內源性凝血因子水平是不可預測的，因為因子水平會因年齡以及基礎疾病的不同而變化。這兩個因素都必須與同時輸注的不同數量的血制品一起考慮。此外，患者之間肝素清除率的差異以及 ECMO 回路組件在螯合肝素中發揮的未知作用進一步限制了肝素輸注速率作為衡量患者之間抗凝程度的效用。不僅如此，在 ECMO 期間常規使用 anti-Ⅹa 活性監測凝血功能是受限的。首先，目前還不能在床旁測量 anti-Ⅹa 活性。第二，anti-Ⅹa 活性的檢測時間受限，我們機構的 anti-Ⅹa 活性檢測僅能在周一至周五白天進行，不能完全滿足臨床需求。
我們的研究集中于通過 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性水平監測 UFH。但是，在 ECMO 期間使患者獲得足夠的抗凝是一個復雜的過程，肝素效應必須在肝素化開始前所產生的凝血酶和纖維蛋白量的背景下進行解釋。此外，在解釋肝素對患者的影響時，還應基于纖維蛋白原和血小板功能監測患者的整體凝血能力。因此，結合能夠評估血小板和纖維蛋白原對凝塊形成的相對貢獻的全血試驗，如本研究中未使用的另一種可能有價值的實驗室檢測方法：血栓彈力圖（thromboelastograph，TEG）或類似的旋轉血栓彈力圖（rotational thromboelastometry，ROTEM），從而提供有關抗凝、血栓形成、血小板功能和纖維蛋白溶解的信息，進而協助主管醫生做出有關肝素輸注速率和血液制品或凝血因子管理的決策。TEG 和 ROTEM 在研究期間不能常規應用于臨床，因此不包括在本分析中。
盡管我們目前僅使用 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性水平來管理 ECMO 患兒的肝素輸注，但我們贊成最佳的抗凝依賴于多種凝血監測全面且標準化的評估，包括 ACT、aPTT、anti-Ⅹa 活性、TEG?、AT 活性、血小板計數和纖維蛋白原濃度；并應與患者的臨床凝血狀態及其出血或血栓并發癥的獨特風險聯系起來。為了更準確地評估接受 ECMO 患者的凝血狀態，需要開發更精確的凝血監測方法，將高剪切應力和生物表面（如微流體模型）結合起來，以便在監測時更精確地反映抗凝和抗凝血酶水平[29-30]。
本研究存在的局限性在于：（1）每天只能送檢 1～2 次 anti-Ⅹa 活性檢測且樣本量較小，限制了可用于分析的數據點的數量；（2）數據未顯示anti-Ⅹa 活性與血栓并發癥、出血性并發癥或死亡之間的相關性。這些結果引起臨床醫生對目前該指標在臨床實踐中監測患者抗凝以及預防出血和出血性并發癥能力的關注；（3）我們的隊列既包括因難以脫離 CPB，于手術室內直接轉換為 VA-ECMO 的患兒，又包括在復蘇過程中，于 PICU 啟動 VA-ECMO 的患兒，雖然這在一定程度上可以增強我們數據的外部有效性，但不同的患者群體可能會混淆一些觀察到的結果；（4）作為一項單中心研究，機構間抗凝監測方案以及抗凝檢測（即用于進行 aPTT 與 ACT 檢測的床旁即時凝血檢測儀及配套試條以及 anti-Ⅹa 活性的檢測方法）的差異無法評估；以及考慮到我院接受 VA-ECMO 的患兒均為CPB下心臟術后的患兒，且安裝 ECMO 的指征較為嚴格，從而可能會限制本研究的外部推廣作用。
在我們的分析中，anti-Ⅹa 活性與 UFH 輸注劑量的相關性比 aPTT 和 ACT 好。aPTT 與 ACT 在 ECMO 患兒中監測肝素化程度的作用可能仍然有限。這種相關性的缺乏突顯了 ECMO 抗凝監測的復雜性，以及使用單一檢測方法檢測抗凝的局限性。納入多種評估手段對于確保安全的臨床實踐是必要的。
利益沖突：無。
作者貢獻：沈瑞環負責數據收集、分析，論文設計、撰寫；王旭負責論文總體設想和設計；魯中原、姜亞洲負責論文部分設計。
體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）越來越多地應用于心臟圍手術期，以防患者無法脫離體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）[1-2]。這可以為決策、康復、長期機械支持或移植提供橋梁。雖然豐富的經驗、完善的治療策略和技術進步都有助于提高 ECMO 救治的存活率，但出血及血栓形成仍然是 ECMO 中最常見的并發癥，其導致相當高的合并癥發病率和死亡率[3-4]。由于血液和人工回路之間的相互作用會導致患者出現主要由凝血酶介導的促炎和高度促凝狀態，這一狀態被纖溶酶介導的持續纖溶狀態所抵消[5]。這種平衡在兒童中尤其具有挑戰性，因為其凝血因子、促凝因子、抗凝因子水平是隨年齡不斷改變的[6-9]。此外，先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）是該患者群體中血栓形成的危險因素；在 ECMO 患者血栓形成和出血的臨床預測因素的相關研究[10]中，尸檢時發現 CHD 患者血栓發生率明顯高于心臟解剖正常的患者。
因此，需要治療性抗凝治療，以預防血栓事件，維持 ECMO 回路的通暢，同時最大限度地降低患者的出血風險。雖然，不同 ECMO 中心對兒童的具體抗凝做法差異很大，普通肝素（unfractionated heparin，UFH）由于起效快、低成本、半衰期短、可逆性好以及使用經驗豐富，在 ECMO 回路中仍是應用最廣泛的抗凝藥物。UFH 的作用依賴于與抗凝血酶（antithrombin，AT）和肝素輔因子Ⅱ形成復合物來抑制活化的Ⅹ因子和凝血酶；另外，由于 UFH 帶負電，它與帶正電的血漿蛋白非特異性結合，導致抗凝作用不穩定[11]。UFH 的缺點包括基于疾病嚴重程度的藥代動力學改變、腎功能衰竭和新生兒分布容量的增加[12]。患者對固定劑量的反應不同部分歸因于肝素結合蛋白，以及隨后 UFH 的抗凝活性降低。由于 UFH 需要特定的多糖序列才能與 ATⅢ結合，生產批次之間的活性也存在差異，這可能有助于解釋不同的個體反應。因此對 UFH 的監測也顯得尤為重要。
盡管體外生命支持組織（Extracorporeal Life Support Organization，ELSO）的抗凝指南強烈建議在沒有禁忌證的情況下，進行抗凝治療，但指南既未指定抗凝的目標強度，也沒有就首選監測策略達成共識。鑒于 ECMO 導致的生理改變可能會影響抗凝監測的結果和解釋[13-14]。如由于凝血因子的消耗，活化凝血時間（activated clotting time，ACT）和活化部分凝血活酶時間（activated partial thromboplastin time，aPTT）在 ECMO 中可能會延長[5]；anti-Ⅹa 活性分析定量評估了抑制因子Ⅹa 的作用，但可能未考慮其它血液學異常[15-16]，ELSO 中心已采用 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性分析用于監測抗凝狀態。因此，在這項觀察性研究中，我們試圖評價 aPTT、ACT 以及 anti-Ⅹa 活性與心臟術后患兒 ECMO 期間UFH 輸注濃度的相關性。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧電子病歷，連續收集 2013 年 1 月—2020 年 10 月于中國醫學科學院阜外醫院心臟外科術后接受 ECMO 支持的患兒（年齡 6 月齡至 6 歲）的臨床資料。患兒的心內畸形通過超聲心動圖檢查確診。排除標準：（1）術前已存在獲得性和/或先天性凝血功能障礙；（2）危及生命的情況下緊急手術；（3）ECMO 運行時間短于 24 h；（4）以前被診斷為肝素誘導的血小板減少癥；（5）對 UFH 過敏；（6）在 ECMO 運行期間采用 UFH 以外的抗凝劑；（7）患者在 ECMO 期間未開始肝素滴注；（8）安裝的 ECMO 類型為靜脈-靜脈體外膜肺氧合（VV-ECMO）。
1.2 體外膜肺氧合系統管理
我院心臟術后患兒均采用中心插管的方式安裝靜脈-動脈體外膜肺氧合（VA-ECMO）。患兒是否需要安裝 ECMO 由外科、體外循環科以及兒科重癥室（pediatric intensive care unit，PICU）醫生評估后決定。
ECMO 系統由離心泵（Jostra，Maquet Inc.，Rastatt，Germany）、膜氧合器（Hilite 800/2400L TTM，Medos Medizintechnik AG，Stolberg，Germany；Quadrox PLS? MAQUET Cardiovascular，Hirrlingen，Germany；Sorin，Italy）、熱交換器和聚氯乙烯管組成。
在 ECMO 支持期間，每班次都要進行血栓評估，并且記錄回路中的血栓形成情況。記錄血栓的大小、位置、活動性和顏色。PICU 醫生與體外循環科醫生對血栓的風險進行評估，并確定是否應進行回路干預。回路干預包括氧合器更換、動脈管路清潔/更換、接頭清潔/更換以及插管清潔/更換。
在 ECMO 支持期間，每天評估胸腔引流管（胸管）和插管部位的出血情況。如果患者有明顯的活動性出血，包括胸管引流量突然增加、輸血后血紅蛋白濃度持續下降或血流動力學不穩定，則由外科主治醫生開胸探查以確定出血部位。經 ECMO 團隊評估后，作為抗凝方案的一部分，在出血期間，應減少 UFH 的輸注劑量甚至停止 UFH 輸注，直到連續 2 h 胸腔積液量<5 mL/（kg·h），需要時，進行相應的止血干預并輸注相應的血制品。
1.3 抗凝與血液制品管理
ECMO 系統使用晶體溶液 Plasma-Lyte A 預充（PLA，Baxter Healthcare，Deerfield，IL，USA）。另外，根據患者需要使用 20% 人血清白蛋白、紅細胞、新鮮冰凍血漿和碳酸氫鈉。
自 2017 年以來，我院監測手段得到了進一步豐富和完善。除上述指標外，還添加了 anti-Ⅹa 活性分析。當臨床需要時，增加 ACT 和 aPTT 檢測以及其他凝血監測的頻率。
安裝 ECMO 后，全身肝素化的時機與 UFH 劑量的調整主要由胸管引流情況、aPTT 以及 ACT 決定。通常每 1～3 h 測量一次 aPTT 和 ACT，這兩項檢測均為床旁即時檢測；根據主管醫生需要，每天送檢 1～2 次 anti-Ⅹa 活性。如果患兒是直接由 CPB 直接轉換為 ECMO，則在轉換為 ECMO 后，先以 1 mg∶100 U UFH 比例給予魚精蛋白，再根據以上提及的指標決定全身肝素化的時機與調整 UFH 劑量。
ECMO 運行期間出血風險很高。為了最大限度地減少出血并發癥，我們推遲了全身肝素化。在條件穩定、胸腔引流量明顯減少的情況下，開始小劑量［2～10 U/（kg·h）］UFH，并逐漸增加。aPTT 和 ACT 的目標范圍分別為 50～80 s 和 140～220 s。
輸血閾值并不固定。正常情況下，輸注紅細胞以達到 30% 的目標紅細胞壓積。當血小板計數<50×109 /L 時輸注血小板，輸注新鮮冰凍血漿補充凝血因子。阿加曲班用于肝素誘導的血小板減少癥。
1.4 結局定義
出血事件定義為臨床上與血紅蛋白在 24 h 內下降 2 g/dL，在 24 h 內輸注紅細胞>10 mL/kg，關鍵部位（中樞神經系統，腹膜后或肺部）的出血，或嚴重到需要手術治療的事件相關的明顯出血。如果連續幾天的主要出血來源與前幾天相同，則認為是相同的出血事件。當 1 例患者在同一天有 1 個以上的出血源時，也需要記錄下來。
血栓形成事件被定義為任何發生于靜脈或動脈的全身性血栓栓塞事件，或者氧合器或回路中存在需要替換 ECMO 回路的血凝塊。
以上兩個定義均來自 ELSO 抗凝指南[17]。因為很難回顧性辨別出血事件開始的確切時間，我們評估了在病歷表中首次記錄出血事件之前和之后8 h 的凝血數據。對于血栓事件，我們評估了從 ECMO 開始至檢測到血栓的凝血數據。
1.5 統計學分析
采用 Shapiro-Wilk 檢驗對小樣本的連續變量進行正態性檢驗，若計量資料符合正態分布，則以均數±標準差（±s）表示，若不符合，則以中位數（上下四分位數）［M（P25，P75）］表示。計數資料用例數（%）表示；正態分布數據組間比較采用 t 檢驗，非正態分布數據組間比較采用 Mann-Whitney U 檢驗；采用 χ2 檢驗比較計數資料。
采用 Pearson 相關系數評估同一患者同時測定的 ACT、aPTT 或 anti-Ⅹa 活性與相對應的 UFH 之間的相關性；并且，UFH 劑量為 0 U/（kg·h）相對應的 ACT、aPTT 以及 anti-Ⅹa 活性被排除在分析之外。應用 R 軟件（版本號：3.6.3，
1.6 倫理審查
本研究已通過中國醫學科學院阜外醫院倫理委員會審批，批準號：2017-977。
2 結果
2.1 研究人群
根據本研究的納入與排除標準，共納入 58 例患兒進行統計分析，31 例患兒在 CPB 結束時于手術室直接從 CPB 過渡至 VA-ECMO，27 例患兒在返回 PICU 后因心臟驟停或低心排血量綜合征，在復蘇過程中，于 PICU 啟動 VA-ECMO。
在研究期間，4 例患兒被排除，原因如下：ECMO 運行時間<24 h（3 例，均由于家屬放棄治療，患兒自動出院），以及在 ECMO 運行期間采用 UFH 以外的抗凝劑（1 例）。根據 ECMO 期間是否出現出血事件將患者分為出血組（n=39）和非出血組（n=19）。
兩組患兒術前以及術中的臨床資料見表 1。單因素分析顯示出血組的患兒術前 aPTT 較非出血組患兒長（P=0.011），然而兩組間其平均數僅相差 1.60 s，并不具有臨床意義。兩組患兒性別、年齡以及體重差異無統計學意義（P>0.05），說明兩組患兒具有可比性。
表1
兩組患兒術前以及術中的臨床資料比較［例/M（P25，P75）/］
兩組患兒安裝 ECMO 后及住院期間臨床特征見表 2。單因素分析顯示，與非出血組患兒相比，出血組患兒在安裝 ECMO 當日的紅細胞計數（P=0.049）、血紅蛋白濃度（P=0.010）以及紅細胞比容（P=0.046）均較低。住ICU期間，出血組患兒的新鮮冰凍血漿（P=0.034）以及纖維蛋白原（P=0.033）的輸注量較多，但兩組間紅細胞、血小板、白蛋白以及人凝血酶原復合物輸注量差異無統計學意義（P>0.05）。兩組患兒的機械通氣時間、ECMO 時間、住 ICU 時間以及總住院時間差異無統計學意義（P>0.05）。
表2
兩組患兒安裝 ECMO 當日實驗室數據比較［例/M（P25，P75）/］
與出血組患兒相比，出血組患兒開胸探查止血的比例較高（P=0.000）；而兩組間的呼吸道出血、胃腸道出血、血栓事件、二次手術以及死亡事件的患者比例差異無統計學意義（P>0.05）；見表 3。
表3
兩組患兒住院期間臨床事件 ［例（%）］
分別繪制 ACT、aPTT、anti-Ⅹa 活性與 UFH 的散點圖；見圖 1～3。結果表明 ACT、aPTT 與 UFH 之間均不存在線性相關性；然而，anti-Ⅹa 活性與 UFH 存在中等程度相關（r=0.418，P=0.013）。
圖1
ACT 與 UFH 的散點圖
ACT：活化凝血時間；UFH：普通肝素
圖3
Anti-Ⅹa 與 UFH 的散點圖
Anti-Ⅹa：抗Ⅹa 因子；UFH：普通肝素
圖2
aPTT 與 UFH 的散點圖
aPTT：活化部分凝血活酶時間；UFH：普通肝素
3 討論
凝血系統異常是 CHD 圍術期普遍存在的問題，甚至在新生兒期亦可以出現[10]。兒童發育對凝血系統的影響也可能是體內肝素濃度與相應的抗凝監測指標之間存在差異的原因之一。與正常的適齡兒童相比，CHD 患兒通常表現出諸多促凝血因子和抗凝血因子水平的降低，包括因子Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ、蛋白 C、蛋白 S、纖維蛋白原和抗凝血酶，并且，這些因子在較晚的年齡才達到與成人相當水平[18-19]。CHD 患兒凝血系統成熟延遲或不均衡，可能導致促凝因子和抗凝血因子失衡，增加血栓形成的風險。CHD 患兒血栓發生率增加的另一個可能是心臟手術導致血栓形成。如由于正中胸骨切開或長時間手術而導致的CPB、循環驟停或組織因子釋放，可能會導致全身血栓的發生率上升。此外，部分患者接受人工材料作為矯正手術的一部分；也許凝血系統對人工材料的反應會增加血栓的發生率；因此，抗凝治療對于CHD術后接受 ECMO 支持的患兒至關重要。
UFH 的抗凝作用取決于血漿性質以及肝素濃度，并且在患者之間有所不同。肝素在不同患者中的生物活性可能短至 30 min 或長達 6 h。通過生物測定法直接監測循環肝素的濃度表明，ACT、aPTT、anti-Ⅹa 在反映抗凝狀態方面有所不同。然而，在 ECMO 支持的患兒中抗凝是一個復雜的過程，抗凝監測方法也遠不理想[20]。
我們發現在接受 VA-ECMO 治療的患兒中，ACT、aPTT 與肝素劑量不存在相關性，表明 ACT、aPTT 不是反映這些患者肝素效應的可靠指標。aPTT 是一種基于血漿的測試，反映了凝血級聯反應的內在途徑和共同途徑的功能。其考慮了纖維蛋白原水平對凝塊形成的貢獻，但 aPTT 是在沒有血小板和紅細胞的環境中檢測所得的，這可能會影響凝血時間和對 UFH 的反應[21]。aPTT 在患者內和患者間的變異性很大，特別是在兒童患者中，這可能有助于解釋 ECMO 患兒的 aPTT 和 UFH 之間的不一致。此外，ACT 具有易于使用、周轉快和多年的 ECMO 管理經驗等優點。它考慮了 UFH 對凝血影響的因素，包括：溫度、pH、鈣水平、纖維蛋白原水平、血小板計數和紅細胞，提供了一種更“生理”的方法來衡量 ECMO 患者在“體外”環境下凝塊形成的時間和 UFH 的影響。然而，它并不僅僅代表 UFH 效應，也不能夠區分上述因素的相對貢獻。因此，它不能用來糾正導致血栓形成的各種因素。研究[22]表明，在CPB期間，ACT 與血漿肝素水平的相關性很差，部分原因是由于血液稀釋和貧血，這兩種情況也都在 ECMO 期間發生。結果在我們的研究中也同樣證實，在通常用于 ECMO 的劑量范圍內，ACT 與 UFH 的相關性很差[23-26]。這可能導致更高劑量的肝素輸注和更高的總出血量。
Anti-Ⅹa 活性檢測是一種顯色試驗，ECMO 患者的膽紅素和游離血紅蛋白經常升高，這可能會產生偏差。在抗凝血酶值較低的情況下，這項檢測也可能低估了 UFH 的效果。更重要的是，anti-Ⅹa 活性檢測是一種基于血漿的檢測，它沒有考慮血小板和纖維蛋白原在形成穩定凝塊中的作用。血小板減少和血小板功能障礙是 ECMO 患者的共同特征，低估它們的作用可能會導致過度抗凝。相反，纖維蛋白原是一種急性期蛋白，一些患者在 ECMO 支持期間可能會出現高水平纖維蛋白原的情況。在這種情況下，基于 anti-Ⅹa 活性的 UFH 監測并不敏感，盡管它可能與血栓并發癥有關。最后，根據非 ECMO 患者治療和預防血栓事件所制定的理想范圍（0.3～0.7 IU/mL）應用于 ECMO 患者是武斷的。此外，在 34 例接受 ECMO 治療的患兒中，Bembea 等[27]發現 ACT、aPTT 與 anti-Ⅹa 活性水平之間均無相關性。這些結果引發了臨床醫生對僅使用 anti-Ⅹa 活性指導 ECMO 抗凝的擔憂。這種不可靠性的潛在原因包括內源性凝血系統內部的差異，人群之間疾病狀況的變化，是否使用肝素涂層的 ECMO 回路以及使用不同的 ACT 檢測裝置或激活劑的差異[6, 28]。另外，值得注意的是，主管醫生使用 anti-Ⅹa 活性分析接受 ECMO 治療的患兒的抗凝程度，還應該知道其所處機構的 anti-Ⅹa 活性檢測時是否使用外源性 AT。特別是在新生兒和兒科患者中，使用外源性 AT 的檢測不太可能準確反映體內肝素的狀況，因為這些患者經常會出現低水平的內源性 AT。
Anti-Ⅹa 活性檢測被認為是其他患者人群肝素管理的金標準，其通過檢測 UFH-ATⅢ復合物的水平來評估肝素抗凝效果。正如預期的那樣，抗凝血因子Ⅹa 活性與 UFH 之間存在中等程度相關，表明 anti-Ⅹa 活性是患兒 VA-ECMO 中肝素效應的可靠指標。即便如此，僅肝素的輸注速率不足以衡量患兒的整體抗凝程度。患兒的內源性凝血因子水平是不可預測的，因為因子水平會因年齡以及基礎疾病的不同而變化。這兩個因素都必須與同時輸注的不同數量的血制品一起考慮。此外，患者之間肝素清除率的差異以及 ECMO 回路組件在螯合肝素中發揮的未知作用進一步限制了肝素輸注速率作為衡量患者之間抗凝程度的效用。不僅如此，在 ECMO 期間常規使用 anti-Ⅹa 活性監測凝血功能是受限的。首先，目前還不能在床旁測量 anti-Ⅹa 活性。第二，anti-Ⅹa 活性的檢測時間受限，我們機構的 anti-Ⅹa 活性檢測僅能在周一至周五白天進行，不能完全滿足臨床需求。
我們的研究集中于通過 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性水平監測 UFH。但是，在 ECMO 期間使患者獲得足夠的抗凝是一個復雜的過程，肝素效應必須在肝素化開始前所產生的凝血酶和纖維蛋白量的背景下進行解釋。此外，在解釋肝素對患者的影響時，還應基于纖維蛋白原和血小板功能監測患者的整體凝血能力。因此，結合能夠評估血小板和纖維蛋白原對凝塊形成的相對貢獻的全血試驗，如本研究中未使用的另一種可能有價值的實驗室檢測方法：血栓彈力圖（thromboelastograph，TEG）或類似的旋轉血栓彈力圖（rotational thromboelastometry，ROTEM），從而提供有關抗凝、血栓形成、血小板功能和纖維蛋白溶解的信息，進而協助主管醫生做出有關肝素輸注速率和血液制品或凝血因子管理的決策。TEG 和 ROTEM 在研究期間不能常規應用于臨床，因此不包括在本分析中。
盡管我們目前僅使用 ACT、aPTT 和 anti-Ⅹa 活性水平來管理 ECMO 患兒的肝素輸注，但我們贊成最佳的抗凝依賴于多種凝血監測全面且標準化的評估，包括 ACT、aPTT、anti-Ⅹa 活性、TEG?、AT 活性、血小板計數和纖維蛋白原濃度；并應與患者的臨床凝血狀態及其出血或血栓并發癥的獨特風險聯系起來。為了更準確地評估接受 ECMO 患者的凝血狀態，需要開發更精確的凝血監測方法，將高剪切應力和生物表面（如微流體模型）結合起來，以便在監測時更精確地反映抗凝和抗凝血酶水平[29-30]。
本研究存在的局限性在于：（1）每天只能送檢 1～2 次 anti-Ⅹa 活性檢測且樣本量較小，限制了可用于分析的數據點的數量；（2）數據未顯示anti-Ⅹa 活性與血栓并發癥、出血性并發癥或死亡之間的相關性。這些結果引起臨床醫生對目前該指標在臨床實踐中監測患者抗凝以及預防出血和出血性并發癥能力的關注；（3）我們的隊列既包括因難以脫離 CPB，于手術室內直接轉換為 VA-ECMO 的患兒，又包括在復蘇過程中，于 PICU 啟動 VA-ECMO 的患兒，雖然這在一定程度上可以增強我們數據的外部有效性，但不同的患者群體可能會混淆一些觀察到的結果；（4）作為一項單中心研究，機構間抗凝監測方案以及抗凝檢測（即用于進行 aPTT 與 ACT 檢測的床旁即時凝血檢測儀及配套試條以及 anti-Ⅹa 活性的檢測方法）的差異無法評估；以及考慮到我院接受 VA-ECMO 的患兒均為CPB下心臟術后的患兒，且安裝 ECMO 的指征較為嚴格，從而可能會限制本研究的外部推廣作用。
在我們的分析中，anti-Ⅹa 活性與 UFH 輸注劑量的相關性比 aPTT 和 ACT 好。aPTT 與 ACT 在 ECMO 患兒中監測肝素化程度的作用可能仍然有限。這種相關性的缺乏突顯了 ECMO 抗凝監測的復雜性，以及使用單一檢測方法檢測抗凝的局限性。納入多種評估手段對于確保安全的臨床實踐是必要的。
利益沖突：無。
作者貢獻：沈瑞環負責數據收集、分析，論文設計、撰寫；王旭負責論文總體設想和設計；魯中原、姜亞洲負責論文部分設計。
