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体外膜氧合

醫療急救設備
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体外膜氧合（extra-corporeal membrane oxygenation，ECMO），是一种医疗或急救技术，属于一种体外生命支持（extracorporeal life support，ECLS），其将静脉血引出体外，经过特殊材质的人工“心肺旁路”（cardiopulmonary bypass）氧合后注入患者动脉或静脉系统，起到部分心肺替代作用，可维持人体脏器组织氧合血供[1]。

体外膜氧合
extra-corporeal membrane oxygenation
ICD-10-PCS（英语：ICD-10 Procedure Coding System）Z92.81
ICD-9-CM39.65
MeSH29295
MedlinePlus007234
HCPCS-L2（英语：HCPCS Level 2）36822
葡萄牙里斯本Santa Cruz医院加护病房的ECMO。

ECMO有许多异名，香港称人工心肺，台湾音译称叶克膜，中国大陆称体外膜氧合[2]、体外膜肺氧合[3]。

ECMO主要源于心肺转流（英语：Cardiopulmonary bypass）[4]（CPB），两者皆属一种体外循环，且也都采用了膜式氧合器（英语：Membrane oxygenator）（membrane oxygenator）。膜式氧合器俗称“人工肺”、“膜肺”，其为一种能进行血气交换的一次性使用的体外循环人工装置。ECMO 与 CPB 与虽然原理相同，但在应用目的、持续时间、设计原理和临床使用场景上存在差异。

ECMO临床上用于心脏功能不全和（或）呼吸功能不全的支持，例如：重度心力衰竭、重度呼吸衰竭、重度心肺衰竭、心脏外科[5]或胸腔外科[6]手术。

ECMO为约翰·吉本（英语：John Heysham Gibbon）在1950年代发明，而克拉伦斯·沃尔顿·李拉海继续开发，直到1972年才由美国密西根大学医学院的外科医生罗伯特·巴列特（英语：Robert_Bartlett_(surgeon)）首次成功利用。

ECMO除了能暂时替代患者的心肺功能，减轻患者心肺负担之外，也能为医疗人员争取更多救治时间。ECMO用于孩童患者因容易产生并发症，所以可用辅助期一般仅约一周至十数日而已，而用于成人患者的辅助期则较长。ECMO使用指导及规范由相关领域专家成立的体外维生支持组织（英语：Extracorporeal Life Support Organization）来规范及订立医疗指导原则。

研发历史

ECMO最早于1950年代由约翰·吉本（英语：John Heysham Gibbon）发明，及克拉伦斯·沃尔顿·李拉海继续开发。由于初期纯粹机械式的体外支持系统并不成熟，李拉海采用了以活体人类为患者充当体外支持系统的大胆实验，并在1965年第1次用于新生婴儿上来验证它的效果。[7][8]1972年，美国密西根大学外科医生罗伯特·巴列特（英语：Robert_Bartlett_(surgeon)）首次成功应用在急性呼吸窘迫症患者的治疗。

从2020年2月初开始，中国开始使用人工心肺作为延长严重急性呼吸综合症冠状病毒2型（英语：SARS-CoV-2）治疗黄金时间的手段之一。当患者单依靠人工换气（英语：Artificial ventilation）但血氧水平仍然过低，且无法维持患者的生命时考虑使用[9]。初步报告显示，在已经使用的大约3%的严重病例中，可以有助于恢复患者的血氧饱和度，并且减少死亡人数[10]。对于危重病人，死亡率可以从传统疗法的约59-71%降低到约46%[11]。2021年3月《洛杉矶时报》的封面介绍人工心肺对一个极具挑战性的COVID病人的疗效[12]。2021年2月，三名患有COVID-19"非常严重"病例的以色列孕妇接受了人工心肺治疗。

结果

早期的研究表明，使用人工心肺对急性呼吸衰竭患者的生存有好处，特别是在急性呼吸窘迫综合征的情况下[13][14]。体外生命支持组织记录的一个登记册中，有近51,000人接受过人工心肺治疗。报告称接受人工心肺的治疗后，新生儿呼吸衰竭的存活率为75%，小儿呼吸衰竭的存活率为56%，成人呼吸衰竭的存活率为55%[15]。其他观察性和无控制变量的临床试验报告中也计算出50-70%的存活率[16][17]。这些报告的存活率均优于历史上其他治疗方案的存活率[18][19][20]。尽管人工心肺在严重程度不同，或者死亡率不同的疾病上均有使用，但是提早就医，及早使用仍是防止病情恶化和提高存活率的关键[21]。

在英国，静脉-静脉人工心肺的使用集中在指定的人工心肺中心，以集中资源提供更专业的护理环境以改善治疗素质。

构造

 
ECMO略图

ECMO由：

  • 血液泵
  • 膜式氧合器
  • 气体混合器
  • 加热器
  • 各种动静脉导管与监视器

等部件所构成，其中血液泵和氧合器为ECMO核心部件，血液泵扮演代替患者心脏，氧合器则扮演代替肺脏的功能。

类型

ECMO的种类可分为静脉-静脉（veno-venous，缩写VV）和静脉-动脉（veno-arterial，缩写VA）两种。

  • VV型：代替肺脏呼吸机能，只用于肺部疾病。
  • VA型：除代替肺脏呼吸机能之外，也能代替心脏的血液循环机能。

副作用和并发症

ECMO的各种设定、及各种并发症的处理方法直接关系到病人的存活率。病人安装的时间越长、越考验相关专业人员的能力及经验。

神经系统

接受人工心肺治疗的成年人的一个常见后果是神经系统损伤，其中可能包括脑内出血、蛛网膜下腔出血、大脑易感区域的缺血性梗塞、缺氧缺血性脑病、不明原因的昏迷和脑死亡[22] 。这是由于使用者必须要持续输注肝素，和血小板功能紊乱所引起的。缜密的手术技术和尽量保持血小板数大于100,000/mm3，并保持目标激活凝血时间，可减少出血的可能性。

血液

只要使用股动脉和股静脉进行VA（静脉-动脉）人工心肺，降主动脉（英语：Descending aorta）中就会有逆行血流。如果不能保持左心室的输出量，就会出现血液瘀滞，可能会形成血栓。

桥式辅助设备

在VA-ECMO中，那些心功能没有充分恢复，而不可以从人工心肺中脱离的人，被桥接到心室辅助设备（VAD）或移植上时，插管可能会引发各种并发症，包括血管穿孔出血、主动脉剥离、远端肢体缺血和插管位置不正确。

儿童

早产儿如果在胎龄小于32周时实施人工心肺，其发生脑室内出血（IVH）的风险会十分高[24]。

感染

在使用人工心肺期间，在医院感染的发生率为10-12%（与其他危重病人相比更高）。凝固酶阴性葡萄球菌、白色念珠菌属、肠杆菌属和绿脓杆菌是最常见的致病病原体。呼吸机相关肺炎在使用人工心肺的患者中发病率十分高（24.4例/1000ECMO天），其中肠杆菌属占主要。感染风险与使用时间成正比，是发生感染的最重要风险因素。其他容易发生感染的人工心肺特定因素包括人工心肺患者的病情严重程度、细菌从肠道转移的风险和人工心肺相关的免疫系统损伤。另一个医生需要十分注意的是导管、人工心肺插管和氧合器的微生物群数量[25]。

禁忌症

大多数禁忌症是相对的，平衡了手术的风险和潜在的好处。相对禁忌症包括

  • 如果患者康复，与正常生活不相容的疾病
  • 影响生活品质的原有疾病（例如CNS状态、晚期恶性肿瘤、抗凝血的全身性出血风险）
  • 年龄和体型
  • 无药可救：病情太重，接受常规治疗时间太长，或有致命诊断的人。

相关议题

随著医学的进步，许多因使用ECMO而引发的并发症也更进一步得到有效克服，技术更加成熟，应用范围也扩及重度昏迷的急难伤病，而ECMO团队也会面临无效医疗的伦理问题。

台湾

台湾针对ECMO的技术引进，台大医院在1993年8月完成第一例的安装。[26]该院曾经有病人在2008年1月30日创下使用ECMO 117日后再移除的成功复原纪录。[27]

相关条目

参考文献

  1. ^ https://www.termonline.cn/search?searchText=ECMO
  2. ^ 孙兵,王春婷,吴珺,et al.体外膜氧合治疗重症急性呼吸衰竭的临床疗效分析[J].中华结核和呼吸杂志, 2012, 35(11):5.DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2012.11.004.
  3. ^ 龙村.体外膜肺氧合循环支持专家共识[J].中国体外循环杂志, 2014, 12(2):3.DOI:10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2014.02.01.）
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