第二节　ECMO的发展历史、现状与展望

姜海明

我国ECMO起步较晚，但近几年也取得了长足的发展，在重症疾病的救治中起到了积极的作用，ECMO技术在一定程度上代表一所医院，甚至一个地区的危重症急救水平。

一、ECMO的发展历史和背景

1953年5月，Gibbon（图1-6）应用动脉氧合和灌注技术第一次成功地支持了心脏手术。20世纪60年代末，有学者尝试用体外心肺支持技术治疗呼吸衰竭，从而提出了ECMO的概念。1970年Baffes等用ECMO成功地对先天性心脏病手术患者进行生命支持。1972年Hill等首先报道了一例24岁的患者多脏器损伤合并衰竭用长时间体外循环支持的成功经验（图1-7），紧接着一些医院用同样的方法抢救了成人心功能不全和呼吸功能不全。

1975年美国国立卫生研究院（NIH）调查发现急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）用常规方法治疗生存率为8%，而用ECMO的生存率也仅为10%，两种疗法效果无明显差异。而1976年Gilleh和Baguiewski对世界各地用ECMO治疗233例重症急性呼吸衰竭发现病死率高达85％；同年结束的欧美各国多中心和传统的持续气道正压机械通气（CPPV）对比性研究也发现两组病死率都在90％。这些令人失望的结果令ECMO的研究沉寂了多年。

直到1979年，Gattinoni等把体外清除CO2和低频正压通气（low-frequency positive-pressure ventilation with extraco-rporeal CO2 remove，LFPPV-ECCCO2R）结合起来，应用于急性呼吸窘迫综合征患者，并且进行了静脉-静脉的ECMO研究，选择的成年患者与NIH的ECMO研究计划的标准一样，1986年他们报道43例成年患者用ECMO辅助，成活率为49％，故而重新燃起了人们用ECMO 治疗ARDS 的希望。以后这一技术逐步得到完善并应用至今。

此后ECMO也逐渐被人们认识，一些医疗中心已组织专门医疗队伍进行ECMO临床研究。在1980年，美国密歇根医学中心被誉为“ECMO之父”的Robert Bartlett教授（图1-8）领导并建立了第一个ECMO 支持中心。相应的方法和器械也得到不断完善。1988 年，Bindslev等报道了用肝素涂抹新型膜肺建立ECMO，可减少肝素用量和出血的并发症。1989年，体外生命支持组织（Extracorporeal Life Support Organization，ELSO）成立，使得ECMO技术得到更快的发展。

2009年H1N1全球危机中，ECMO因在治疗致命性低氧血症的突出贡献和高达79%的生存率触发了近几年ECMO 生命支持的快速发展。从2009年至2011年5月，全球共发表超过1000篇有关ECMO的学术论文，这些论文并非都只与H1N1治疗有关，大部分关于其他适应证，如心力衰竭、ARDS等。

我国ECMO的工作起步较晚。1990年阜外心血管病医院曾报道一例ECMO治疗，因患者事先进行过长期心脑复苏，最后因多脏器衰竭死亡。1993年阜外心血管病医院成功地用ECMO抢救一例心脏术后严重肺衰竭的患者。到2001年，中山市人民医院采用ECMO成功救治了一例急性心肌炎患者，并把ECMO技术广泛用于急诊科、心血管内科、心胸外科、儿科等临床科室；2002年在广东中山市召开了第一届全国ECMO学术会议；2006年中山市人民医院成立中国第一个ECMO研究室，成为目前华南地区开展ECMO例数最多、经验最为丰富的医疗单位。

二、应用现状

至2006 年，全球共有100 多家医院开展此项工作，目前全球多家医院已将ECMO 成功地应用于各种循环和（或）呼吸功能障碍的生命支持。21世纪初，中国台湾大学柯文哲教授多次来大陆传授ECMO的经验和知识。一些大医院，如阜外心血管病医院、北京安贞医院、上海胸科医院等开展ECMO工作，对近年来ECMO 在全国推广起到了非常重要的作用。2011 年，国内有48 家医院可开展ECMO，总例数为245 例。目前，统计表明中国ECMO 涉及范围主要在心外科，但在重症治疗科、心血管内科、儿科、急诊科等领域已经陆续开展。

（一）适应证不断扩大

目前ECMO常规应用的领域包括新生儿肺疾病、急性呼吸衰竭和急性肺损伤、心脏手术、心肺移植手术的过渡、各类心脏疾病引起的心源性休克等。由于ECMO的作用得到肯定，且建立得越来越迅速，其适应证在不断扩展。对各类病毒性肺炎导致的呼吸衰竭、严重的代谢性酸中毒、感染性休克导致的心肺衰竭、无心跳供体的脏器保护甚至肿瘤患者的生命支持等方面也能发挥其特殊的治疗价值。并发或并存急性肾衰竭、肝衰竭时，需要血液透析治疗，可将血透机或其他支持装置连接在ECMO回路上，用于支持多脏器功能。目前，比较公认的ECMO 适应证已经扩展为：无论因何种原因导致发生威胁患者生命的呼吸和（或）心脏功能不全时，为赢得进一步诊治的宝贵时间，为紧急支持患者生命均可实施ECMO 辅助。

（二）并发症的防治仍是重点

ECMO的并发症主要包括机械原因和生理原因两大类。前者如回路血栓堵塞或脱落、氧合器功能不良、机械泵或加热器故障、置管和拔管相关并发症等。生理原因主要与ECMO扰乱了凝血功能和动脉搏动灌注方式有关，主要包括：出血、肢体缺血、中枢神经系统损伤、感染、水电解质紊乱、酸碱平衡失调等。随着生物医学科技的迅速发展，ECMO相关设备耗材在过去的几年间发生了巨大变化，机械原因的并发症有望得到降低。由聚甲基戊烯（polymethylpentene，PMP）合成的无孔型中空纤维制造的膜式氧合器可以耐受长达30d的ECMO高流量辅助而不发生渗漏和气体交换障碍。而且适用于成人和儿童的此类氧合器（PLSi—Oxgenator，Maquet AG，Germany）均已通过美国FDA认证并用于临床。全磁悬浮、高动力、低能耗的离心泵（RotaFlow，CentriMag，图1-9）、适用于成人的离心泵和氧合器整合在一起的CardioHelp 辅助系统（Maquet AG，Germany）、能有效降低静脉-静脉（VV）ECMO 再循环量的新型双腔插管（DLC）等（图1-10）新设备材料陆续用于临床，不仅提高ECMO的辅助作用，同时能减低各类机器相关的并发症。但各类生理原因的并发症的控制，仍需要提高团队对ECMO的管理水平和临床经验。

ECMO与连续肾替代治疗（CRRT）及主动脉内球囊反搏（IABP）的整合日趋成熟，临床上ECMO辅助的患者，合并急性肾损伤（AKI）非常常见。无论是ECMO 辅助支持前还是ECMO 期间发生的急性肾损伤（AKI）均需要积极治疗，因为ECMO 期间的容量超负荷和AKI均显著影响患者的生存率，故合理、快速地将CRRT 整合于ECMO 系统不仅可以减少对患者的损伤，而且便于实施和管理。

随着V-A ECMO流量的增加，左室后负荷也随之增加，严重时可导致主动脉瓣开放受限，影响左室排血，并可导致左心室血栓形成，而且持续的非搏动性血流可以导致心室舒张期主动脉根部压力降低，影响心肌供血。IABP 通过提高心室舒张期主动脉根部压力增加冠状动脉灌注，改善心肌供血，同时降低心室收缩期主动脉内压力减轻左室后负荷，降低心肌耗氧，从而有利于心脏功能的恢复。

近年对于病情复杂ECMO病例，整合CRRT和（或）IABP的治疗越来越多，技术和经验日趋成熟，对部分重症患者的治疗起到了积极的治疗作用。

三、展望

（一）建立ECMO 模拟培训系统

开展ECMO工作的单位必须拥有一支包括ICU医师、胸心血管外科医师、体外循环医师（灌注师）、麻醉医师及ICU 专业护士等专业技术人员组成的团队。对于濒临死亡患者进行长期的ECMO支持需要多个医院部门的协同工作，故ECMO 体现了一个医院的整体医疗水平。如何建立和培训一支优秀的ECMO团队是困扰很多医疗单位的一大难题，同时也是限制ECMO开展的原因之一。ELSO正是在这种情况下倡导建立ECMO 模拟培训，在最大限度和最短时间内帮助ECMO 团队获得有效培训并处理各种临床常见意外情况。在我国目前仍缺乏这样的模拟培训系统，希望在不久的将来我们也可以建立起综合全面的ECMO 模拟培训系统，使ECMO专业人员能更加直观、感性地认识和理解ECMO，并定期培训、提高相关临床人员识别和处理意外的能力，更好地推广ECMO的应用，为患者服务。

（二）搭建和完善我国的ECMO数据平台

早在ELSO成立之初，就开始收集各医疗中心ECMO 病例的各种数据，并建立了全球ECMO 病例资料的数据库（ELSO Registry）。所有ELSO 成员均可共享数据库的所有信息。作为ELSO 成员的中国体外生命支持（Chinese Extracorporeal Life Support，ChECLS）组织会员单位在2011—2014年里已经向ELSO Registry 上报了近600 份ECMO 病例资料，并获得了我国ECMO的总体报告。这种国际间ECMO 数据资料的共享，对提高我国ECMO应用水平是具有深远意义的。但由于我国ECMO 相对分散，各中心病例数均较少，如何更好、更全面地汇总上报我国ECMO病例资料依然受到很多条件的限制。因此，ChECLS希望尽快搭建和完善我国的ECMO数据平台，倡导我国各ECMO 中心（医院）能够通过ChECLS的平台共享各自的ECMO 病例资料，并上报ELSO Registry，更好地与国际接轨，更快地提升我国ECMO 水平。

（三）新型ECMO的研发与应用

1. V-A-ECMO　V-A-ECMO是一种新的ECMO方式，血液从动脉经过专门用于V-A方式的低阻力体外膜肺回流到静脉，血流直接依靠动静脉之间的压力差推动，因而无须血泵装置。

2.微型膜肺及微型可置入型膜肺　整合血泵动力和氧合，甚至加热的小型微型人工肺正被开发研制，这将大大减少血液的破坏和提高效率，更有利于临床操作和应用。另一个简易化设计是能置入腔静脉内的微型氧合器，但由于较低压力的静脉血经过氧合器时流速缓慢，氧合效率很低，无法满足ARDS患者的氧合需求。于是人们设想研制一种将较小阻力氧合器和微轴血泵相结合的血管内肺膜。还有一种设想是通过右心房的压力作为泵动力，利用可置入性氧合器获得长期气体交换辅助，这一设计思路已在动物（绵羊）实验中获得成功，正在投入临床试验（图1-11）。