成人体外膜氧合的历史与应用

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体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是持续体外生命支持（extracororeal life support，ECLS）技术之一，用于部分或完全替代患者心肺功能，从而为原发病的诊治争取时间。

虽然ECMO在发达国家已成为一项床旁可及的重要生命支持技术，但在国内则起步较晚，前期主要应用于心脏病领域，在呼吸衰竭领域的应用始于2009年新型甲型HIN1流感在国内的流行和重症病例的集中出现，目前多家医院已开始将ECMO应用于重症呼吸衰竭的救治。

ECMO的原理

ECMO通过泵（其作用类似人工心脏）将血液从体内引至体外，经膜式氧合器（其作用类似人工肺，简称膜肺）进行气体交换之后再将血回输人体内，完全或部分替代心和（或）肺功能，并使心肺得以充分休息。

按照治疗方式和目的，ECMO主要有静脉-静脉ECMO（VV-ECMO）和静脉-动脉ECMO（VA-ECMO）两种。VV-ECMO适用于仅需要呼吸支持的患者，VA-ECMO可同时进行呼吸和循环支持。对于呼吸衰竭，VV方式的并发症和病死率略低于VA方式，故最为常用。

近年来，一种通过动脉．静脉压差驱动的AV-ECMO（pumpless ECMO）也逐渐在临床得到应用，但其提供的血流量较低（一般不超过1L/min），对氧合有轻度改善作用，主要用于CO2的清除。

ECMO的历史

体外心肺辅助的实验室研究从Gibbon医生发明人工心肺机开始，1953年他将体外循环技术首次用于临床心脏手术获得成功，这使人工心肺机系统作长时间心肺辅助有了可能。

体外膜肺氧合（ECMO）实际上是心肺转流技术的扩展和延长应用，ECMO用以治疗威胁生命的呼吸衰竭已有20多年。初期的心肺转流用鼓泡式氧合器，它存在血与气的直接接触，这种装置至今仍在心脏手术中应用，其优点是操作迅速、方便、费用低廉，其缺点是有一个血一气界面，对红细胞、血小板、血浆蛋白等血液成分会产生破坏，使用时间超过数小时，可能发生溶血、血小板减少、血浆蛋白变性。

1960～1970年，膜式氧合器出现，1965～1975年，抗凝控制技术完善，这使心肺转流技术的延长使用成为可能，膜式氧合器以半透膜将血一气相分开，保护了红细胞、血小板，使ECMO可能较长时间安全进行。

在大量实验的基础上，60年代后期开始在临床上试用长时间体外心肺辅助。

1971年Hill医生首次用ECMO救治1例24岁的男性患者，因多发性创伤导致呼吸衰竭进行性加重，经过75小时的ECMO救治，患者脱离危险，抢救成功。

1975年Bartlett医生首次成功地用ECMO救治1例患持续性胎儿循环的新生儿。以后ECMO技术在新生儿应用的经验快速增加，现在人们已认为ECMO是治疗新生儿、婴儿严重呼吸衰竭的标准方法。

1980年美国NIH(国立卫生研究院)报告了由9个中心完成的体外心肺辅助用于成年病人呼吸衰竭的首次前瞻性随机的研究结果，原计划准备作300例病人，但作了92例病人后，此研究停止了，因为结果显示ECMO试验组和对照组(常规通气治疗组)的死亡率均低于10％，而且他们判断继续做完300例试验，结果不会有什么变化。他们发现尽管大多数死亡原因与并发症有关，但是在尸检中发现肺均有广泛明显的不可逆性的纤维化改变。因此他们认为，ECMO治疗组的死亡率高，主要问题不在于技术，而在于肺实质的不可逆性病变。对患严重的难治性呼吸衰竭的婴幼儿，应用ECMO治疗的早期结果，成功率的差异也很大，很多婴儿肺发育不全，因此ECMO成功率低。早期ECMO治疗期间的死亡大多数是因为出血(尤其是颅内出血)，这与大剂量应用肝素有关。ECMO是一项复杂的疗法，需要有经过广泛训练的专门技术人员管理，早期阶段人员的经验少，因此也影响ECMO治疗效果。

意大利米兰的Gattinoni医生坚持进行ECMO对成人呼吸衰竭治疗的研究，他提出一些设想：通气的目的是排除CO2，通过氧吸入气道内，肺充气膨胀，达到氧合；成人呼吸窘迫综合征肺进行性损伤的原因，部分在于高压通气，或由于肺泡过度膨胀，当功能残腔严重减低时，剩余的肺泡可能过度膨胀，很快导致肺泡损害，肺纤维化，体外膜肺氧合辅助系统应能去除高气道压力和高FiO2对肺的不良影响；如果主要为了排除CO2，又避免高压通气，可采用静脉～静脉ECMO达到，这时应该用面积大的膜肺，并用低血流量。使用这种ECMO辅助技术时，即使肺有严重损伤，肺内有大量分流存在，仍应维持肺的正常血流。NIH的ECMO研究中采用静脉一动脉转流，引起肺血流减少，导致肺血管内微血栓形成，妨碍肺的愈合。Gattinoni和同事根据上述设想进行了静脉～静脉的ECMO研究，选择的成年病人与NIH的ECMO研究计划的标准一样，1986年他们报告43例成年病人用ECMO辅助，成活率为49％，他们的报告与当时其他作者的结果一致。

近年来一些报告显示，ECMO治疗某些疾病的存活率显著提高，并发症发生率也已降低，特别是想到这些肺疾病开始治疗时的严重程度，就更觉得ECMO疗法有其独特的好处和显著意义。ECMO期间，肺脏得到休息，肺内各组织细胞有一个修复恢复的机会，这在机械通气中是不能达到的。

以美国密执安大学为首的体外心肺辅助组织(extracorporeal life support organization，ELSO)最近报告了1981年～1991年世界范围体外心肺辅助的治疗结果，新生儿ECMO治疗成活率较高(82％)，成人的效果仍不如新生儿。新生儿应用ECMO治疗的成活率与诊断有关，胎粪吸入综合征ECMO治疗的成活率最高，达93％。小儿呼吸疾病应用ECMO治疗的存活率与诊断也有关系。246例新生儿和299例儿童用ECMO作心脏辅助的存活率分别为49％、43％。ECMO疗法的远期并发症还有待于观察。

ECMO循环辅助时机与指征

对于ECMO的辅助循环指征、时机，患者的监测与管理，撤机与预后评估及ECMO的团队建设等方面的内容，《成人体外膜氧合循环辅助专家共识》进行了简要总结：

共识1. 患者处于难以纠正的CS状态，且无ECMO辅助禁忌证时，建议尽早行ECMO辅助。

共识2. IHCA患者，常规CPR抢救持续10min仍未能恢复有效自主循环，且无ECMO辅助禁忌证时，可立刻启动ECPR抢救流程。

共识3. 如果病情允许，动静脉插管前，建议应用超声评估血管条件。超声可以显示目标血管直径并帮助判断置管位置，利于减少插管并发症。

共识4. 建议根据患者需要的辅助流量，选取与之适应的插管形式和型号。

共识5. 建议ECMO的辅助流量满足循环衰竭患者需要即可。

共识6.循环衰竭患者ECMO辅助期间，目标血压应结合脏器灌注指标，满足患者重要脏器需求即可。

共识7. 建议加强ECMO辅助期间左心功能的监测。

共识8. 联合IABP可以减轻左心室后负荷。

共识9. ECMO辅助期间，左心室室壁运动幅度低，左室胀满，主动脉瓣处于不能开放状态，胸片提示肺水肿进行性加重时，建议进行左心减压。

共识10. 建议积极寻找并纠正CS发病原因，促进自身心脏功能恢复。

共识11. 肝素是ECMO辅助期间最常用的抗凝剂，应持续泵入，维持适当的激活凝血时间（activated clotting time, ACT）水平，并结合活化部分凝血酶原时间（activated partial thromboplastin time, APTT）、抗凝血因子Xa水平、凝血功能测定结果以及患者病情等综合判断所需的抗凝强度，在血栓栓塞风险与出血并发症之间找到合适的平衡点。

共识12. ECMO循环辅助期间，建议维持血小板>50×10^9个/L，必要时输入血小板。

共识13.建议ECMO辅助流量稳定，患者血流动力学趋于平稳时，及时评估神经系统功能；如发现异常，应行头颅CT检查，明确神经系统损伤类型及程度，尽早给予相应处理。

共识14. ECPR患者，可联合使用亚低温治疗。

共识15. 循环衰竭患者ECMO辅助期间，建议避免出现容量超负荷现象。

共识16. ECMO辅助期间感染是常见并发症之一，建议做好院内感染防控工作。

共识17. 循环衰竭患者接受ECMO辅助后，可转运至临床经验丰富的ECMO救治中心，接受后续治疗。

共识18. 当患者自身心脏功能基本恢复时，建议尽早撤离ECMO辅助。

共识19. 建议有条件的医疗单位建立专业的ECMO团队。

共识20. 建议建立ECMO从业人员规范化培训。

共识21. CS或CA患者，接受ECMO辅助时，可参考现有评分系统，对患者接受ECMO辅助的临床预后做出初步评估。

参考文献：

[1]邱海波主编.重症医学科建设管理规范.东南大学出版社,2011.04.145-146

[2]中国医师协会体外生命支持专业委员会,成人体外膜氧合循环辅助专家共识,中华医学杂志.2018.98(12):886-894.

[3]体外膜肺氧合ECMO治疗成人重症呼吸衰竭临床操作推荐意见,中华结核和呼吸杂志,2014年8月第37卷第8期