第二節　ECMO的發展歷史、現狀與展望

姜海明

我國ECMO起步較晚，但近幾年也取得了長足的發展，在重癥疾病的救治中起到了積極的作用，ECMO技術在一定程度上代表一所醫院，甚至一個地區的危重癥急救水平。

一、ECMO的發展歷史和背景

1953年5月，Gibbon（圖1-6）應用動脈氧合和灌注技術第一次成功地支持了心臟手術。20世紀60年代末，有學者嘗試用體外心肺支持技術治療呼吸衰竭，從而提出了ECMO的概念。1970年Baffes等用ECMO成功地對先天性心臟病手術患者進行生命支持。1972年Hill等首先報道了一例24歲的患者多臟器損傷合并衰竭用長時間體外循環支持的成功經驗（圖1-7），緊接著一些醫院用同樣的方法搶救了成人心功能不全和呼吸功能不全。

1975年美國國立衛生研究院（NIH）調查發現急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）用常規方法治療生存率為8%，而用ECMO的生存率也僅為10%，兩種療法效果無明顯差異。而1976年Gilleh和Baguiewski對世界各地用ECMO治療233例重癥急性呼吸衰竭發現病死率高達85％；同年結束的歐美各國多中心和傳統的持續氣道正壓機械通氣（CPPV）對比性研究也發現兩組病死率都在90％。這些令人失望的結果令ECMO的研究沉寂了多年。

直到1979年，Gattinoni等把體外清除CO2和低頻正壓通氣（low-frequency positive-pressure ventilation with extraco-rporeal CO2 remove，LFPPV-ECCCO2R）結合起來，應用于急性呼吸窘迫綜合征患者，并且進行了靜脈-靜脈的ECMO研究，選擇的成年患者與NIH的ECMO研究計劃的標準一樣，1986年他們報道43例成年患者用ECMO輔助，成活率為49％，故而重新燃起了人們用ECMO 治療ARDS 的希望。以后這一技術逐步得到完善并應用至今。

此后ECMO也逐漸被人們認識，一些醫療中心已組織專門醫療隊伍進行ECMO臨床研究。在1980年，美國密歇根醫學中心被譽為“ECMO之父”的Robert Bartlett教授（圖1-8）領導并建立了第一個ECMO 支持中心。相應的方法和器械也得到不斷完善。1988 年，Bindslev等報道了用肝素涂抹新型膜肺建立ECMO，可減少肝素用量和出血的并發癥。1989年，體外生命支持組織（Extracorporeal Life Support Organization，ELSO）成立，使得ECMO技術得到更快的發展。

2009年H1N1全球危機中，ECMO因在治療致命性低氧血癥的突出貢獻和高達79%的生存率觸發了近幾年ECMO 生命支持的快速發展。從2009年至2011年5月，全球共發表超過1000篇有關ECMO的學術論文，這些論文并非都只與H1N1治療有關，大部分關于其他適應證，如心力衰竭、ARDS等。

我國ECMO的工作起步較晚。1990年阜外心血管病醫院曾報道一例ECMO治療，因患者事先進行過長期心腦復蘇，最后因多臟器衰竭死亡。1993年阜外心血管病醫院成功地用ECMO搶救一例心臟術后嚴重肺衰竭的患者。到2001年，中山市人民醫院采用ECMO成功救治了一例急性心肌炎患者，并把ECMO技術廣泛用于急診科、心血管內科、心胸外科、兒科等臨床科室；2002年在廣東中山市召開了第一屆全國ECMO學術會議；2006年中山市人民醫院成立中國第一個ECMO研究室，成為目前華南地區開展ECMO例數最多、經驗最為豐富的醫療單位。

二、應用現狀

至2006 年，全球共有100 多家醫院開展此項工作，目前全球多家醫院已將ECMO 成功地應用于各種循環和（或）呼吸功能障礙的生命支持。21世紀初，中國臺灣大學柯文哲教授多次來大陸傳授ECMO的經驗和知識。一些大醫院，如阜外心血管病醫院、北京安貞醫院、上海胸科醫院等開展ECMO工作，對近年來ECMO 在全國推廣起到了非常重要的作用。2011 年，國內有48 家醫院可開展ECMO，總例數為245 例。目前，統計表明中國ECMO 涉及范圍主要在心外科，但在重癥治療科、心血管內科、兒科、急診科等領域已經陸續開展。

（一）適應證不斷擴大

目前ECMO常規應用的領域包括新生兒肺疾病、急性呼吸衰竭和急性肺損傷、心臟手術、心肺移植手術的過渡、各類心臟疾病引起的心源性休克等。由于ECMO的作用得到肯定，且建立得越來越迅速，其適應證在不斷擴展。對各類病毒性肺炎導致的呼吸衰竭、嚴重的代謝性酸中毒、感染性休克導致的心肺衰竭、無心跳供體的臟器保護甚至腫瘤患者的生命支持等方面也能發揮其特殊的治療價值。并發或并存急性腎衰竭、肝衰竭時，需要血液透析治療，可將血透機或其他支持裝置連接在ECMO回路上，用于支持多臟器功能。目前，比較公認的ECMO 適應證已經擴展為：無論因何種原因導致發生威脅患者生命的呼吸和（或）心臟功能不全時，為贏得進一步診治的寶貴時間，為緊急支持患者生命均可實施ECMO 輔助。

（二）并發癥的防治仍是重點

ECMO的并發癥主要包括機械原因和生理原因兩大類。前者如回路血栓堵塞或脫落、氧合器功能不良、機械泵或加熱器故障、置管和拔管相關并發癥等。生理原因主要與ECMO擾亂了凝血功能和動脈搏動灌注方式有關，主要包括：出血、肢體缺血、中樞神經系統損傷、感染、水電解質紊亂、酸堿平衡失調等。隨著生物醫學科技的迅速發展，ECMO相關設備耗材在過去的幾年間發生了巨大變化，機械原因的并發癥有望得到降低。由聚甲基戊烯（polymethylpentene，PMP）合成的無孔型中空纖維制造的膜式氧合器可以耐受長達30d的ECMO高流量輔助而不發生滲漏和氣體交換障礙。而且適用于成人和兒童的此類氧合器（PLSi—Oxgenator，Maquet AG，Germany）均已通過美國FDA認證并用于臨床。全磁懸浮、高動力、低能耗的離心泵（RotaFlow，CentriMag，圖1-9）、適用于成人的離心泵和氧合器整合在一起的CardioHelp 輔助系統（Maquet AG，Germany）、能有效降低靜脈-靜脈（VV）ECMO 再循環量的新型雙腔插管（DLC）等（圖1-10）新設備材料陸續用于臨床，不僅提高ECMO的輔助作用，同時能減低各類機器相關的并發癥。但各類生理原因的并發癥的控制，仍需要提高團隊對ECMO的管理水平和臨床經驗。

ECMO與連續腎替代治療（CRRT）及主動脈內球囊反搏（IABP）的整合日趨成熟，臨床上ECMO輔助的患者，合并急性腎損傷（AKI）非常常見。無論是ECMO 輔助支持前還是ECMO 期間發生的急性腎損傷（AKI）均需要積極治療，因為ECMO 期間的容量超負荷和AKI均顯著影響患者的生存率，故合理、快速地將CRRT 整合于ECMO 系統不僅可以減少對患者的損傷，而且便于實施和管理。

隨著V-A ECMO流量的增加，左室后負荷也隨之增加，嚴重時可導致主動脈瓣開放受限，影響左室排血，并可導致左心室血栓形成，而且持續的非搏動性血流可以導致心室舒張期主動脈根部壓力降低，影響心肌供血。IABP 通過提高心室舒張期主動脈根部壓力增加冠狀動脈灌注，改善心肌供血，同時降低心室收縮期主動脈內壓力減輕左室后負荷，降低心肌耗氧，從而有利于心臟功能的恢復。

近年對于病情復雜ECMO病例，整合CRRT和（或）IABP的治療越來越多，技術和經驗日趨成熟，對部分重癥患者的治療起到了積極的治療作用。

三、展望

（一）建立ECMO 模擬培訓系統

開展ECMO工作的單位必須擁有一支包括ICU醫師、胸心血管外科醫師、體外循環醫師（灌注師）、麻醉醫師及ICU 專業護士等專業技術人員組成的團隊。對于瀕臨死亡患者進行長期的ECMO支持需要多個醫院部門的協同工作，故ECMO 體現了一個醫院的整體醫療水平。如何建立和培訓一支優秀的ECMO團隊是困擾很多醫療單位的一大難題，同時也是限制ECMO開展的原因之一。ELSO正是在這種情況下倡導建立ECMO 模擬培訓，在最大限度和最短時間內幫助ECMO 團隊獲得有效培訓并處理各種臨床常見意外情況。在我國目前仍缺乏這樣的模擬培訓系統，希望在不久的將來我們也可以建立起綜合全面的ECMO 模擬培訓系統，使ECMO專業人員能更加直觀、感性地認識和理解ECMO，并定期培訓、提高相關臨床人員識別和處理意外的能力，更好地推廣ECMO的應用，為患者服務。

（二）搭建和完善我國的ECMO數據平臺

早在ELSO成立之初，就開始收集各醫療中心ECMO 病例的各種數據，并建立了全球ECMO 病例資料的數據庫（ELSO Registry）。所有ELSO 成員均可共享數據庫的所有信息。作為ELSO 成員的中國體外生命支持（Chinese Extracorporeal Life Support，ChECLS）組織會員單位在2011—2014年里已經向ELSO Registry 上報了近600 份ECMO 病例資料，并獲得了我國ECMO的總體報告。這種國際間ECMO 數據資料的共享，對提高我國ECMO應用水平是具有深遠意義的。但由于我國ECMO 相對分散，各中心病例數均較少，如何更好、更全面地匯總上報我國ECMO病例資料依然受到很多條件的限制。因此，ChECLS希望盡快搭建和完善我國的ECMO數據平臺，倡導我國各ECMO 中心（醫院）能夠通過ChECLS的平臺共享各自的ECMO 病例資料，并上報ELSO Registry，更好地與國際接軌，更快地提升我國ECMO 水平。

（三）新型ECMO的研發與應用

1. V-A-ECMO　V-A-ECMO是一種新的ECMO方式，血液從動脈經過專門用于V-A方式的低阻力體外膜肺回流到靜脈，血流直接依靠動靜脈之間的壓力差推動，因而無須血泵裝置。

2.微型膜肺及微型可置入型膜肺　整合血泵動力和氧合，甚至加熱的小型微型人工肺正被開發研制，這將大大減少血液的破壞和提高效率，更有利于臨床操作和應用。另一個簡易化設計是能置入腔靜脈內的微型氧合器，但由于較低壓力的靜脈血經過氧合器時流速緩慢，氧合效率很低，無法滿足ARDS患者的氧合需求。于是人們設想研制一種將較小阻力氧合器和微軸血泵相結合的血管內肺膜。還有一種設想是通過右心房的壓力作為泵動力，利用可置入性氧合器獲得長期氣體交換輔助，這一設計思路已在動物（綿羊）實驗中獲得成功，正在投入臨床試驗（圖1-11）。