ECMO体外膜肺氧合简介

1、内容简介ECMO:体外膜肺氧合内容简介：体外膜肺氧合(ECMO)是体外循环(CPB)技术范围的扩大和延伸，ECMO可对需要外来辅助的呼吸和(或)循环功能不全的重危患者进行有效的呼吸循环支持。为了尽可能地让读者对ECMO技术有更加全面的认识，更加系统的理解和掌握，详细介绍国内外该专业技术的特点，充分体现我国目前临床应用的丰富的成熟经验，特别邀请了国内已经开展ECMO工作的临床著名专家参与我国第一部ECMO体外膜肺氧合专业著作的编写。ECMO:体外膜肺氧合共分35章。详细深入地介绍了ECMO临床相关问题，从ECMO历史与现状、适应证与时机、不同的ECMO转流方式、紧急ECMO建立、插管特点、抗凝管

2、理到心血管活性药物的应用、影像医学在ECMO期间的作用，以及ECMO营养、清醒ECMO、ECMO并发症等。书中还涉及相关的社会问题，如团队建设，对患者的人文护理及相关伦理方面的内容，并以实际临床病例为特点展示ECMO期间的管理要点，从而指导临床ECMO的顺利实施并取得满意效果。全书反映了当代ECMO的最新进展，全面系统地阐述有关ECMO的基础知识，更加偏重临床实用性。此书适用于灌注医师、麻醉医师、外科医师及ICU医师等医务工作者阅读、学习和使用。主要作用肝素抗凝与出血的矛盾、溶血、生物材料组织相容性差。探索的路是漫长的，ECMO的构想从第一例体外循环就产生，但始终突破不了维持数小时的时间限制。

3、直到1972年，Hill报道3天的体外循环成功抢救外伤患者。于是一些医院相继开展ECMO，但很快因低成功率而告一段落。八十年代一些医院将ECMO用于新生儿呼吸衰竭取得成功。1993年Zwushenberrger等对5000例ECMO治疗的呼吸衰竭患儿调查表明，其生存率为82%，而常规治疗死亡率为80%。这又激发了人们的研究热情，并于1994年做出阶段性的总结：ECMO对新生儿的疗效优于成人，对呼吸功能衰竭疗效优于心脏功能衰竭。随着医疗技术、材料技术、机械技术的不断发展，ECMO的支持时间不断延长，成人的疗效不断提高，从而被更广泛地用于临床危重急救。甚至一些医疗中心将ECMO装置定为救护车基本配

4、置，使ECMO走向院前而更好地发挥急救功能。原理编辑ECMO是走出心脏手术室的体外循环技术。其原理是将体内的静脉血引出体外，经过特殊材质人工心肺旁路氧合后注入病人动脉或静脉系统，起到部分心肺替代作用，维持人体脏器组织氧合血供。ECMO的基本结构：血管内插管、连接管、动力泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、供氧管、监测系统。临床上常将可抛弃部分组成套包，不可抛弃部分绑定存放，并设计为可移动，提高应急能力。氧合器（人工肺）其功能是将非氧合血氧合成氧合血，又叫人工肺。ECMO氧合器有硅胶膜型与中空纤维型两种。硅胶膜型膜肺相容性好，少有血浆渗漏，血液成分破坏小，适合长时间辅助。例如支持心肺功能等待移植、

5、感染所致呼吸功能衰竭。其缺点是排气困难，价格昂贵。中空纤维型膜肺易排气，2-3日可见血浆渗漏，血液成分破坏相对大，但由于安装简便仍首选为急救套包。如需要，稳定病情后可于一至两日内更换合适的氧合器。动力泵（人工心脏）作用是形成动力驱使血液向管道的一方流动，类似心脏的功能。临床上主要有两种类型的动力泵：滚轴泵、离心泵。由于滚轴泵不易移动，管理困难。在急救专业首选离心泵作为动力泵。其优势是安装移动方便，管理方便，血液破坏小；在合理的负压范围内有抽吸作用，可解决某些原因造成的低流量问题；新一代的离心泵对小儿低流量也易操控。肝素涂抹表面（HCS）技术在管路内壁结合肝素，肝素保留抗凝活性，这就是肝素涂抹表

6、面（HCS）技术。目前常用的有Carmeda涂抹。HCS技术的成功对ECMO技术有强大的促进作用。使用HCS技术可以使血液在低ACT水平不在管路产生血栓；HCS技术可减少肝素用量、减少炎症反应、保护血小板及凝血因子。因此HCS可减少ECMO并发症延长支持时间。ECMO同传统的体外循环的区别ECMO区别于传统的体外循环有以下几点：ECMO是密闭性管路无体外循环过程中的储血瓶装置，体外循环则有储血瓶作为排气装置，是开放式管路；ECMO由于是由肝素涂层材质，并且是密闭系统管路无相对静止的血液。激活全血凝固时间（ACT）120180s，体外循环则要求ACT480s；ECMO维持时间1-2周，有超过10

7、0天的报导，体外循环一般不超过8小时；体外循环需要开胸手术，需要时间长，要求条件高，很难实施。ECMO多数无需开胸手术，相对操作简便快速。以上特点使ECMO可以走出心脏手术室成为生命支持技术。低的ACT水平（120180s）大大地减少了出血的并发症，尤其对有出血倾向的病人有重要意义。例如肺挫伤导致的呼吸功能衰竭，高的ACT水平可加重原发症甚至导致严重的肺出血。较低的ACT水平可在不加重原发病的基础上支持肺功能，等待肺功能恢复的时机。长时间的生命支持向受损器官提供了足够的恢复时间，提高治愈率。简便快速的操作方法可在简陋的条件下以极快的速度建立循环，熟练的团队可将时间缩短到10分钟以内，这使ECM

8、O可广泛应用于临床急救。主要方式编辑V-V转流经静脉将静脉血引出经氧合器氧合并排除二氧化碳后泵入另一静脉。通常选择股静脉引出，颈内静脉泵入，也可根据病人情况选择双侧股静脉。原理是将静脉血在流经肺之前已部分气体交换，弥补肺功能的不足。V-V转流适合单纯肺功能受损，无心脏停跳危险 的病例。可在支持下降低呼吸机参数至氧浓度60%、气道压40cmH2O，从而阻断为维持氧合而进行的伤害性治疗。需要强调V-V转流是只可部分代替肺功能，因为只有一部分血液被提前氧合，并且管道存在重复循环现象。重复循环现象是指部分血液经过ECMO管路泵入静脉后又被吸入ECMO管路，重复氧合。V-A转流经静脉将静脉血引出经氧合器

9、氧合并排除二氧化碳后泵入动脉。成人通常选择股动静脉；新生儿及幼儿由于股动静脉偏细选择颈动静脉；也可开胸手术动静脉置管。V-A转流是可同时支持心肺功能的连接方式。V-A转流适合心功能衰竭、肺功能严重衰竭并有心脏停跳可能的病例。由于V-A转流ECMO管路是与心肺并联的管路，运转过程会增加心脏后负荷，同时流经肺的血量减少。长时间运行可出现肺水肿甚至粉红泡沫痰。这也许就是ECMO技术早期对心脏支持效果不如肺支持效果的原因。当心脏完全停止跳动，V-A模式下心肺血液滞留，容易产生血栓而导致不可逆损害。如果超声诊断下心脏完全停止跳动3小时则应立即开胸手术置管转换成A-A-A模式。两条插管分别从左、右心房引出

10、经氧合器氧合并排除二氧化碳后泵入动脉。这样可防止心肺内血栓形成并防止肺水肿发生。ECMO方式的选择是要参照病因、病情，灵活选择。总体来说V-V转流方法为肺替代的方式，V-A转流方法为心肺联合替代的方式。心脏功能衰竭及心肺衰竭病例选V-A；肺功能衰竭选用V-V转流方法；长时间心跳停止选A-A-A模式。而在病情的变化过程中还可能不断更改转流方式。例如在心肺功能衰竭急救过程中选择了V-A转流方法，经过治疗心功能恢复而肺还需要时间恢复。为了肺功能的快速恢复，转为V-V模式。不合理的模式选择则可能促进原发症的进展，降低成功率；正确的模式选择可对原发症起积极作用，提高成功率。适应症编辑ECMO适应症因其强

11、大的心肺替代功能并且操作简单而非常广泛。由于ECMO的出现使许多危重症的抢救成功率明显上升，如ARDS。更令人振奋的是使许多令医生束手无策的难题有了新的有效解决方法，如心跳呼吸骤停。各种原因引起心跳呼吸骤停我们认为在有ECMO条件的医院，心跳呼吸骤停的抢救首选传统急救同时实施V-AECMO。此方案的优点：最短的时间支持呼吸循环，保护重要脏器;防止反复出现心跳呼吸骤停;在安全的状态下寻找并治疗原发病。经过训练的团队可以将ECMO的启动时间控制在8-15分钟。在有效的心肺复苏支持下，团队密切合作尽快启动循环，是可以保护重要脏器不发生不可逆损害。在实施ECMO后一般心跳会很快恢复，若长时间未恢复则可

12、转A-A-A模式。实施ECMO支持下寻找原发症并积极治疗。无原发症的患者可在去处刺激因素后迅速脱离ECMO系统，如电击、高血钾等导致的心跳呼吸骤停。某些原发症经过支持可以逐渐恢复，待恢复后可脱离ECMO系统例如重症爆发性心肌炎。若有严重的原发症且非自限性，如不治疗心功能难以恢复，应迅速进一步治疗如急性心肌梗塞。在ECMO支持下多科协作治疗，尽快实施冠状动脉脉搭桥手术或冠状动脉脉支架植入术是可迅速恢复心功能的。此治疗路径的关键是：确认排除脑损伤引起的心跳骤停；迅速有效的心肺复苏，迅速的ECMO启动，保护重要脏器功能；及时的后续治疗。由于脑功能的丧失使一切治疗失去意义，在这一临床路径中脑功能的确定

13、丧失，是终止ECMO的重要指征之一。急性严重心功能衰竭严重的心功能衰竭不但会减少组织器官血供，更严重的是随时会有心跳骤停的可能。ECMO可改善其他器官及心脏本身的氧合血供，控制了心跳骤停的风险。常见于重症爆发性心肌炎、心脏外科手术后、急性心肌梗塞。需要进一步治疗，必要时进行手术治疗。在ECMO实施同时可实施主动脉内球囊反搏(IABP)可减轻心脏后负荷，改善冠脉循环，改善微循环，减轻肺水肿，促进心功能恢复。同时主动脉内球囊反搏(IABP)可作为脱离ECMO系统的过渡措施。在支持期间要密切关注心脏活动情况，超声诊断下心脏完全停止跳动3小时则应立即开胸手术置管转换成A-A-A模式。如若治疗无效果可考

14、虑心脏移植。这类病例多数无其他脏器损害，器官移植的效果也很好。急性严重呼吸功能衰竭呼吸功能衰竭是ECMO支持实施最早成功率很高的病种。常见有感染、火灾气体吸入、刺激性气体吸入、肺挫伤。大多数不用类似于抢救呼吸骤停那样十万火急，但仍要争分夺秒。因为大多数严重呼吸功能衰竭病例随时有心跳骤停的可能。一旦出现心跳骤停或其他器官损害则势必影响愈后。治疗原则还是尽快建立稳定的生命支持，缩短器官缺氧时间。呼吸功能衰竭需要支持时间长，一般选择V-V转流，氧合器首选硅胶膜式氧合器。对于肺挫伤首选V-A转流方法，可减少肺血流，同时可应对可能发生的肺出血。呼吸机治疗的参数可在ECMO支持下，调至氧浓度60%、气道压

15、40cmH2O的安全范围内。有学者提出用低气道压将肺膨胀供氧，排除二氧化碳由人工膜肺完成。各种严重威胁呼吸循环功能的疾患酸碱电解质重度失衡、重症哮喘、溺水、冻伤、外伤、感染。这些是常见的ECMO治疗适应症。有的虽然心肺功能尚好，但心肺功能随时可受原发病影响。可导致功能下降甚至丧失。出于保障可预见性地实施ECMO支持，或准备随时实施。对于一些心肺功能没有恢复可能的病例，仍能通过日益强大的移植技术来脱离ECMO达到康复。这就使一些被认为是禁忌症的疾患仍可延伸使用ECMO技术，并与移植技术结合形成一个理想的救治过程，甚至促进了移植技术的发展。这也很容易理解并形成了一个趋势人工脏器在移植技术中的重要地

16、位。目前已有一些医疗中心在作这方面的探索，并取得了一定成绩。而这一切工作的基础就是其他器官的保护，避免多个器官损害是成功的关键。体外膜肺氧合（ECMO）在极重度呼吸衰竭救治中的应用2015-08-03 21:24来源：首都医科大学附属北京朝阳医院-北京呼吸疾病研究所作者：詹庆元 孙兵 夏金根 王辰字体大小-|+正压机械通气是呼吸衰竭最为有效的常规支持治疗手段，可满足大部分患者的通气需求。但对于病情极重的呼吸衰竭患者，如重症 ARDS、肺炎、大面积肺栓塞、支气管哮喘以及部分需要接受肺移植的终末期肺病患者，常规正压通气常常难以维持满意的通气和氧合。而且，由于这些患者需要长时间的高气道压力和高浓度氧

17、的支持，其发生潜在呼吸机相关并发症的风险大大地高于一般呼吸衰竭患者。对于已合并有严重机械通气并发症（如气压伤和呼吸机相关肺部感染）和合并症（如心功能不全，休克等）的患者，正压通气往往处于顾此失彼、进退两难的尴尬境地。最终，这些患者或因难治疗性低氧和严重 CO2潴留，或因严重机械通气并发症而死亡。因此，许多学者一直在努力寻找另一种更有效、更安全的呼吸支持手段以替代传统的正压通气，以避免上述临床困境。近年来，技术日益成熟的体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）为我们在呼吸支持领域指明了另一个方向，为极重度呼吸衰竭患者带来了新的希望。ECM

18、O 是体外肺辅助（extracorporeal lung assist, ECLA）技术中的一种，在临床中应用已有 30 多年历程，主要用于部分或完全替代患者心肺功能，让其充分休息。体外膜氧合的主要原理是通过静脉内导管把静脉血引出体外，然后经过体外氧合器进行氧合，氧合后的血液再重新通过静脉 / 或动脉输回体内。按照治疗目的和血液转流方式，ECMO 可分为静脉 - 静脉方式 ECMO（V-V ECMO）和静脉 - 动脉方式 ECMO（V-A ECMO）两种（如图 1 所示）。V-V ECMO 适用于仅需要呼吸支持的患者，V-A ECMO 可同时支持呼吸和循环功能，为患者提供足够的氧供和有效的循环

19、支持。V-V 方式比 V-A 方式的并发症和病死率都较低，对于呼吸衰竭患者，V-V ECMO 是最为常用的方式，可部分替代肺脏功能以维持基本的氧合和通气，让肺脏充分休息，最大限度地降低呼吸机支持水平以预防和减少呼吸机相关肺损伤的发生，为原发病的治疗争取时间。图 1ECMO 的治疗模式1972 年，Hill 等首次报道了 ECMO 在一例 22 岁 ARDS 患者中的成功应用。此后，很多学者都报道了关于此技术在成人 ARDS 患者中成功应用的病例，这促使了 1979 年第一个关于 ECMO 临床应用的随机对照研究（RCT）的产生。该研究共有 90 例重症 ARDS 患者随机接受传统通气治疗和 E

20、CMO 治疗，但结果未显示两组间病死率的差异（90% vs 92%）。在沉寂 15 年之后，1994 年由 Morris 等完成了第二个关于 ECMO 治疗重症 ARDS 的 RCT，但也未得出阳性结果。上述两个 RCT 研究都未能得到阳性结果，分析这可能与当时很多因素有关，如对疾病认识的不足、病例选择的不恰当、通气策略选用的不合适、ECMO 相关设备及技术的不成熟和研究中很多参与单位无丰富的 ECMO 治疗经验等。又一个 15 年之后，2009 年，JAMA 杂志上发表的一篇关于 ECMO 治疗因甲型 H1N1 感染导致的重症 ARDS 患者的临床观察研究，约 1/3 的机械通气患者（68

21、例）接受了 ECMO 治疗，患者的存活率高达 79%。几乎是同时，Peek GJ 等在 Lancet 杂志发表了第三个 ECMO 治疗 ARDS 的多中心 RCT（CESAR 研究，Conventional ventilation or ECMO for Severe Adult Respiratory failure），共有 103 家医院参与。该研究的入选标准是：年龄在 1865 岁之间；病情可逆的严重呼吸衰竭；Murray 评分大于或等于 3 分；高碳酸血症（pH30 cmH2O，FiO20.8）应用大于 7 天；颅内出血；有应用肝素的禁忌等。入选患者随机接受 ECMO 治疗和传统通气治

22、疗。入选 ECMO 组的患者被转诊到指定的 ECMO 治疗中心（Glenfield Hospital，Leicester，UK）接受治疗，传统通气治疗组则在当地医院接受治疗。ECMO 组采用 V-V ECMO 的治疗方式，应用滚压泵维持较高的血流量。此外，在 ECMO 治疗中逐渐降低呼吸机支持水平让肺脏充分休息：气道峰压不超过 20 cmH2O - 25 cmH2O，呼气末正压（PEEP）设置为 10 cmH2O -15 cmH2O，呼吸频率 10 次 / 分，FiO2为 0.3。肝素用量根据活化凝血时间（ACT）调节，维持于 ACT 于 160 秒 -220 秒。传统通气组的治疗措施可按照当

23、地的治疗规范实施，均建议使用小潮气量（4-8 ml/kg）通气。该研究从 2001 年 7 月到 2006 年 8 月间共入选 180 例重症 ARDS 患者，每组各 90 例。ECMO 组中 ECMO 平均使用时间为 9 天。结果发现，ECMO 组中 6 个月内存活且能生活自理者占 63%，而传统治疗组仅为 47%（P = 0.03）；对于重症 ARDS 患者，ECMO 能带来更好的成本效益。因此，从该研究可以得出 ECMO 能挽救大部分早期的重症 ARDS 患者的生命，改善其生活质量，改善整体的医疗成本效益。但应注意的是，该研究中 ECMO 的实施是在具有丰富临床 ECMO 治疗经验的单位

24、内进行的，故该研究结果不一定具有普遍性。ECMO 能取得上述较好的治疗效果，主要与三方面因素相关：ECMO 材料和设备技术的进步，准确把握应用指征，规范的操作。近年来，随着硅胶（silicon rubber）和微孔（microporous）膜式氧合器使用的增加，以往血液相容性很差的鼓泡（bubble）式氧合器已被淘汰。这是 ECLA 技术从短期治疗发展到长期治疗的一个重要里程碑。特殊涂层的中空纤维膜采用了聚甲基戊烯纤维，并在膜表面使用了很薄的硅胶层密封，可大大地减少血浆渗漏，也增加了氧合器的安全使用时间，如 Quadrox D 膜肺、MEDOS 膜肺和 Novalung 膜肺等。而生物相容性较

25、好的或肝素化涂层的内表面，可有效减少氧合器内部血栓的形成和大量肝素的应用，从而降低了 ECMO 的出血风险。此外，离心泵（centrifugal pump）技术的应用，可显著减少滚压泵（roller pump）对血液的破坏。更小型的 ECMO 系统的研制，可减少血液与 ECMO 系统的接触面积以达到降低相关并发症发生的目的，更利于 ECMO 管理和重症患者的转运。氧合器和驱动泵整合一体产品已上市，这进一步减少了血液与 ECMO 接触面积，并可以利用驱动泵产生的余热维持体外血液的温度。曾经需要外科医才能完成的 ECMO 置管技术，随着经皮穿刺技术的完善，大多数情况下可由熟悉常规血管穿刺置管的 I

26、CU 医生完成，这使得 ECMO 更适用于床旁操作而无泵动静脉 ECMO（pumpless arteriovenous ECMO）可完全避免驱动泵相关的并发症和使临床管理更为简单, 此装置很简单，包括一个动脉内置管，一个静脉内置管，两根较短的导管和一个氧合器（如图 2）。一个超声流量传感器可以监测进入装置内的血流量。血流量越大，CO2清除越多。但血流量的大小主要取决于平均动脉血压，心输出量和装置的阻力（如氧合器和导管等）。动脉血压的调节可以通过血管活性药物来调节；装置的阻力主要来自氧合器。目前市场中常用的、阻力较低的 Novalung 膜肺的血流量最大能达到 2.0L/min。该装置在降低体内

27、二氧化碳方面具有很好的疗效，但对于纠正低氧血症的效果欠佳，因为进入该装置内的血液已为经过氧合的动脉血。该装置最大的优点是避免了驱动泵相关的并发症（如对血细胞的影响）和使临床管理更为简单。主要缺点包括：不能有效控制血流量；改善低氧血症能力欠佳，除非发生了严重低氧血症；动脉内置管易致下肢缺血坏死，因此动脉内置管一般不超过 15 号（French）。由于该装置的特点和其工作原理，对于下列患者应视为禁忌：心力衰竭、休克导致的低血压（平均血压 70 mmHg）和严重的外周动脉阻塞疾病。图 2 无泵体外肺辅助装置（图中 FA 为股动脉，FV 为股静脉）目前 ECMO 主要用于重症呼吸衰竭患者的补救措施。因有一定的创伤性，花费较高，应严格掌握其治疗适应症。虽然各单位治疗的适应症都有所区别，但总体上都包含有常规