体外膜肺氧合

1、体外生命支持（extracorporeal life support，ECLS）：指在患者发生心肺衰竭而常规治疗无效时，使用机械装置暂时性（数天至数月）部分或全部替代心和（或）肺功能，以实现器官功能恢复或为器官移植 / 置换做过渡的生命支持技术¹。该技术适用于任何年龄段的心脏或呼吸衰竭患者。除了急救支持外，也可用于某些选择性手术或操作期间的临时心肺功能支持。

2、体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）：是 ECLS 技术的一种，将患者静脉血引流至体外，经过氧合和二氧化碳排除后回输患者体内，承担气体交换和（或）部分血液循环功能。目的是用于暂时性部分或完全替代患者心肺功能，使其得以充分休息，从而为原发病的诊治争取时间，是治疗严重呼吸/循环衰竭的重要支持手段。其基本回路组件包括血泵（驱动血液循环）、膜肺（又称氧合器，用于气体交换）以及连接导管组成²。

3、ECLS 与 ECMO 的关系

(1) ECLS 是更正式的系统名称，泛指所有通过体外设备暂时性部分或完全替代患者心和（或）肺功能的生命支持技术，反映了系统的整体功能（生命支持）配置，而不仅局限于使用氧合器的类型。

(2) ECMO 是临床中最常用且最具代表性的 ECLS 技术手段，更侧重硬件组成，即特指采用膜式氧合器（Membrane Oxygenator，即人工肺）来进行血液处理。但在临床实践中 ECLS 与 ECMO 基本同义。

按照技术原理与治疗目的，ECMO 主要分为静脉-静脉体外膜肺氧合、静脉-动脉体外膜肺氧合和体外二氧化碳清除技术。

1、静脉-静脉（veno-venous extracorporeal membrane oxygenation，VV-ECMO）

VV-ECMO 将血液从静脉引出，经氧合后回输至静脉。适用于仅需要呼吸支持的患者。

2、静脉-动脉（veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO）

VA-ECMO 将血液从静脉引出，经氧合后回输至动脉。同时提供循环支持和呼吸支持。

3、体外二氧化碳清除（extracorporeal carbon dioxide removal，ECCO2R）

ECCO2R 从动脉引血、静脉回血，靠压力差驱动，用于二氧化碳清除。但由于其提供的血流量较低（一般不超过 1.5 L/min），对氧合仅有轻度改善作用。该技术适用于仅需清除 CO₂、无需完全呼吸和循环支持的重症患者，例如重度哮喘、严重高碳酸血症呼吸衰竭。

本篇内容主要阐述 VV-ECMO 和 VA-ECMO 相关内容。

1、VV-ECMO 适应证²

(1) 在最优的机械通气条件下（FiO₂≥0.8，潮气量 6 mL/kg PBW，PEEP≥10 cmH2O），联合如保护性肺通气策略、肺复张、俯卧位通气等其他治疗手段仍效果不佳，氧合指数（PaO₂/FiO₂）<80 mmHg 的低氧血症呼吸衰竭患者。

(2) 尽管进行了优化的传统机械通气（呼吸频率 35 次/分，气道平台压≤30 cmH₂O），但仍有高碳酸血症（pH＜7.25）的呼 吸衰竭患者。

(3) 作为肺移植或肺移植后原发性移植物功能不全的桥接呼吸支持。

(4) 上述适应证可包含以下疾病：急性呼吸窘迫综合征（如病毒/细菌性肺炎和吸入肺炎）；急性嗜酸性粒细胞肺炎；弥漫性肺泡出血或肺出血；严重哮喘；胸部创伤（如创伤性肺损伤和严重的肺挫伤）；严重的吸入性损伤；大型支气管胸膜瘘；肺移植围手术期（如原发性肺移植物功能不全和移植桥接）。

2、VA-ECMO 适应证²

(1) 急性冠脉综合征；

(2) 慢性心力衰竭急性失代偿期；

(3) 单纯右心衰竭（如：急性肺栓塞或肺疾病导致）；

(4) 心血管外科术前、术中和术后的支持（如：心脏移植 或心室辅助装置过渡、急性冠脉综合征及相关并发症、心脏术 后心原性休克，严重原发性移植物功能障碍等）；

(5) 高危介入和经导管手术的术中支持（如：高危 PCI、TAVR、MitraClip、室性心动过速射频消融术等）；

(6) 急性暴发性心肌炎、感染和非感染相关心肌疾病（如：COVID-19 感染）；

(7) 其他病因引起的心原性休克（如：严重不稳定心律失 常、低体温、心脏毒性药物所致的心律失常、Takotsubo 综合征、妊娠相关心力衰竭、创伤、中毒等）。

3、体外心肺复苏（ECPR）

体外心肺复苏（extracorporeal cardiopulmonary resuscitation，ECPR）是指对不能恢复自主循环（ROSC）的心脏骤停患者在 CPR 的基础上快速应用 ECMO 提供循环支持。ECPR 是 VA-ECMO 紧急应用的情形，因此其适应证和禁忌证与常规 VA-ECMO 不同。其适应证如下²：

(1) 年龄 18～70 周岁（经评估后若患者具有较好脏器功 能、良好神经功能预后，可放宽年龄限制）；

(2) 心脏骤停发生时有目击者，并有旁观者进行传统心肺 复苏，且心脏骤停发生到传统心肺复苏开始的时间间隔不超过 5 分钟；

(3) 导致心脏骤停的病因为心原性、肺栓塞、严重低温、药物中毒、外伤、急性呼吸窘迫综合征等可逆病因；

(4) 传统心肺复苏进行 20 min 无自主循环恢复、血流动力 学不稳定或出现自主循环恢复但自主心律不能维持；

(5) 心脏骤停患者作为器官捐献的供体或即将接受器官移 植的受体。

1、呼吸支持适应证

(1) 新生儿特殊标准³

1) 氧合指数（OI）≥40 持续 0.5-6.0 小时，或 OI>20 超过 24 小时。

2) 常规治疗下 PaO2<40 mmHg 持续 2-12 小时。

3) 代谢性酸中毒（pH<7.25）持续 2 小时及以上并伴有低血压。

4) 持续进展的肺动脉高压伴右心功能不全。

(2) 儿童标准³

1) 严重呼吸衰竭导致 PaO₂/FiO₂<60-80 mmHg 或 OI>40。

2) 常规挽救性治疗（如高频振荡通气 HFOV、一氧化碳吸入、俯卧位通气）无效。

3) 高呼吸机压力参数（如常频通气平均气道压>20-25 cmH₂O）或出现医源性气压伤。

4) 持续且严重的呼吸性酸中毒（如 pH<7.1）。

2、循环支持适应证³

(1) 心原性休克：对标准药物治疗无反应，伴有持续低血压（收缩压<50 mmHg）、少尿（<1 mL/kg/h）、乳酸性酸中毒或 ScVO2<0.60。

(2) 难治性脓毒性休克：肾上腺素剂量>1 μg/（kg·min）或血管活性药物指数（VIS）>100。

(3) 体外心肺复苏（ECPR）：目击下的心搏骤停，常规 CPR 10-20 分钟自主循环未恢复。

3、选择性/临时支持指征

(1) 支持气管或纵隔手术、大范围支气管肺泡灌洗，或术中冠状动脉阻塞时的临时心肺功能支持。

(2) 作为肺移植桥接，使患者能脱离机械通气并在等待期间进行物理康复。

(3) 特殊说明：由于小体重患儿的股静脉细，置管困难，且耗材受限，故国内多选择 VA-ECMO。呼吸衰竭患儿若条件允许，首选 VV-ECMO³。

1、VV-ECMO 无绝对禁忌证，相对禁忌包括²：导致呼吸衰竭的原发病不可逆且无肺移植意愿；严重脑功能障碍；有抗凝禁忌；高通气支持水平[气道平台压＞30 cmH₂O，FiO₂＞0.9] 应用大于 7 天；血管病变限制通路的建立；免疫抑制；高龄（随着年龄增长死亡风险增加，但未设定具体阈值）。

2、VA-ECMO 无绝对禁忌证，相对禁忌包括²：严重不可逆的除心脏外的器官衰竭，如严重缺氧性脑 损害或转移性肿瘤；不考虑移植或植入长期心室辅助装置的不可逆心脏衰 竭；有抗凝禁忌；未经治疗的主动脉夹层、重度主动脉瓣关闭不全等；血管病变限制通路的建立。

3、ECPR 绝对禁忌证包括²：心脏骤停前意识状态严重受损；多脏器功能障碍；创伤性出血无法控制，消化道大出血，活动性颅内出血；左心室血栓；严重的主动脉瓣关闭不全。相对禁忌证包括：主动脉夹层伴心包积液；严重的周围动脉疾病；心脏骤停时间已超过 60 min（持续高质量心肺复苏时可适 当延长心脏停搏时间）；有抗凝禁忌。

ECMO 装置主要由血管通路、驱动单元（泵）、膜式氧合器（又称“膜肺”）、监测及控制系统、空氧混合器和变温水箱组成（主要回路组件参见图 1）。

1、核心基础组件

(1) 驱动单元（泵）（blood pump）：泵是 ECMO 系统的动力核心，负责将血液从体内引出并驱动其流经膜肺后返回体内。目前临床常用的是离心泵，部分系统可能使用滚轮泵^1,4。

(2) 膜式氧合器（Membrane Oxygenator）：膜式氧合器是 ECMO 的另一重要组成部分，是血液在体外进行气体交换的场所，实现血液氧合及排出二氧化碳。现代氧合器多采用聚甲基戊烯（PMP）中空纤维膜¹。

(3) 连接管路与血管通路（Tubing and Vascular Access）：血管通路指血液从患者体内引出和回输的管路，包括静脉引流管、动脉灌注管以及连接各部件的体外连接软管。管路通常会添加肝素或其他生物相容性涂层以减少血栓形成^1,4。

(4) 变温水箱：又称热交换器（Heat Exchanger/Heater Unit），用于调节血液温度，防止患者出现低体温。变温水箱通常集成在氧合器内。

上述核心组件回路结构参见图 2。

2、监测及控制组件

(1) 监测及控制系统（Monitoring and Control System）：实时监测运行数据，包括血流量（通常通过超声探测器测量）、系统压力（包括引流压 P1、膜前压 P2、膜后压 P3）以及血氧饱和度等核心参数^1,4。

(2) 空氧混合器（Gas Blender）：为氧合器提供所需的氧供气流（sweep gas），并可精确调节氧浓度和气流量。通常情况下，氧供气流为 100% 的纯氧或二氧化碳与氧气的混合气（含 5% 二氧化碳及 95% 氧气）。常规设置氧供气流流速与血流速度相等（1∶1）。增加氧供气流流速可以增加二氧化碳的清除；减少气流流速则会降低二氧化碳清除率^2,4。

(3) 报警系统（Alarms）：当压力过大、流量异常或检测到气泡时发出警报，以保证系统运行安全¹。

3、辅助及可选组件

(1) 接头与访问端口（Connectors and Access Ports）：如鲁尔接头（Luer connectors）、三通开关等，用于回路预充、实验室采血、给予药物或连接 CRRT 等辅助支持设备⁴。

(2) 桥路（Bridge）：连接引流端与灌注端的旁路，主要用于 VA-ECMO 的撤机试验或紧急情况下的回路自循环¹。

(3) 缓冲囊（Bladder）：可选组件。在滚轮泵系统中是必需的，用于调节负压防止空化；在离心泵系统中可用于缓冲静脉引流压力波动⁴。

(4) 气泡检测仪（Bubble Detector）：非侵入性监测组件，用于识别回路中的气栓风险，通常放置在氧合器后的回输端管路¹。

(5) 分流管（Shunt）：可用于额外的生理监测（如连续血气分析）或在低流量运行时维持氧合器的最低安全流量¹。

1、置管前评估与准备

(1) 血管评估：在置管前，推荐常规应用床旁超声评估目标血管的管径、走行、深度，并排除血栓、血管畸形及变异，以指导插管型号的选择并减少并发症^3-4。

(2) 预测置管深度：术前应测量患者体表距离（如剑突至股静脉穿刺点的距离），以初步评估引流管的预置深度⁴。

(3) 预充

1) 成人 ECMO 血管通路建议使用生理盐水或复方电解质等晶体液预充，如患者存在严重低血容量，可考虑联合使用血浆、白蛋白或其他胶体液预充管路^4-5。

2) 儿童 ECMO 血管通路预充也多选择醋酸林格液、乳酸林格液等与人体细胞外液相似的等渗晶体液。需依据患儿体重加入适当白蛋白、红细胞、血浆等，以防血液成分过度稀释。根据红细胞压积（hematocrit，Hct）的目标值（0.30~0.40），添加浓缩红细胞｛［目标 Hct×（血容量+预充量）-患儿 Hct×血容量］/红细胞 Hct｝³。

3) 预充时即开启变温水箱，可根据患者病情需要预置温度，通常设置为 36.5～37.0℃，以避免 ECMO 运转开始时低温预充液进入体内导致低体温及相关并发症。但对于 ECPR 患者，可实施目标温度管理，目标温度 32～36℃⁴。

2、插管的选择与型号匹配

(1) 插管规格

1) 成人：推荐引流管外径通常为 19-23 Fr，灌注管为 15-19 Fr。所需插管外径（Fr）通常约为测量血管内径（mm）的 3 倍²。

2) 儿童：儿童患者应尽量选用儿童耗材³。根据患儿血管粗细和预估流量选择型号适合的 ECMO 血管插管（参见表 1）。其中型号 14 F 及以下的血管插管用于颈部血管；型号 15 F 及以上一般用于股血管，特殊情况下也可用于颈部。双腔静脉-静脉导管用于体重 5 kg 以上患儿，因置管方便快速，有效减少再循环，被认为是较为理想的 VV-ECMO 血管插管⁶。在我国，ECMO 管路仅有 1/4 和 3/8 英寸（1 英寸=0.0254 m）两种，应根据患儿的年龄、体重和实际连接的血泵、氧合器等耗材进行选择（参见表 2）。

3) 特殊情况：若为保证足够的 ECMO 流量，动脉插管直径接近于所选择动脉，或合并外周动脉疾病的患者，为保证远端肢体的灌注，建议常规在股浅动脉留置远端灌注管以保证远端肢体血供，建议选择短的 6～8Fr 的远端灌注管²。

(2) 插管类型

1) 单级管/多级管：ECMO 插管目前主要包括两种类型：单级（single stage），即侧孔位于插管末端，单级插管可用于灌注或引流。多级（multi-stage），即多个侧孔位于插管两侧，多级插管通常仅用于引流²。

2) 单腔管/双腔管：对常规患者，单腔插管最常用。如患者预期置管时间较长，为利于患者早期活动和清醒锻炼，结合所在 ECMO 中心实际情况，可选择双腔插管²。相对单腔置管而言，双腔置管操作复杂，操作不当可能造成气胸、气体栓塞、心脏穿孔、心包填塞等风险，开展前需充分评估其获益及风险⁷。

3、关键置管技术路径

(1) 穿刺技术：推荐采用超声引导下 Seldinger 法进行经皮穿刺，以减少穿刺血管并发症。操作中应逐级扩张皮下组织，扩皮器外径不得大于 ECMO 插管。置入导丝时若出现心律失常，提示进入心房，应回撤导丝直至症状消失²。

(2) 外科切开法与半切开法：对于穿刺困难或皮下脂肪较多、穿刺针无法置入的患者可考虑经皮切开置管。外科切开常用于新生儿、小体重儿或无法经皮穿刺的危重成人。半切开法通过切开显露血管后在直视下行 Seldinger 穿刺，其置管成功率较单纯经皮穿刺更高²。

(3) 全身肝素化：置管前需给予首剂肝素（50-100 U/kg），监测活化凝血时间（activated clotting time，ACT）值需达到 300 秒以上（部分共识推荐>200 秒）方可置入插管。出血高危人群可酌情减量。

4、置管部位与尖端定位

(1) VV-ECMO

1) 引流端：通常选右股静脉，尖端位于下腔静脉肝静脉汇入处以上，接近右心房开口。

2) 灌注端：常选右侧颈内静脉，尖端位于上腔静脉与右心房交界处。

3) 因颈部解剖结构异常或局部占位原因，无法选择颈内静脉作为灌注管的患者，可选择股静脉-股静脉置管方式。若采用股静脉-股静脉模式，则灌注端选择一侧股静脉，尖端可位于右心房内，引流端选择另一侧股静脉，且尖端应位于灌注端下方至少 8 cm 以减少再循环。

VV-ECMO 常见置管部位选择参见图 3。

(2) VA-ECMO

1) 经典通路为股静脉引流、股动脉灌注（属于外周置管）。

2) 灌注端备选：若股动脉通路不可行，可选择锁骨下动脉或腋动脉灌注。颈动脉灌注因其可能增加急性脑损伤的风险，不推荐采用，往往作为成人中最后一种置管方式选择²。

3) 中心置管：引流管直接插管至右心房、灌注管直接插管至升主动脉的置管方法。最常用于开胸心脏手术后不能脱离体外循环的患者。该方法相比于上述外周置管法，可获得更高的流量，从而更好地减轻心脏负荷，血流方向更符合人体生理，但创伤较大，出血和院感发生的风险增加，管路管理难度增大²。

VA-ECMO 常见置管部位选择参见图 4。

(3) 儿童置管部位

1) 儿童 ECMO 置管部位根据体重选择。体重<15 kg 者首选颈部血管；>30 kg 者首选股血管；15-30 kg 两者均可考虑³。

2) 中心插管多用于心脏术后的患儿³。

5、置管后即刻处理与固定

(1) 插管位置评估：置管后应立即通过床旁超声或 X 线评估插管位置是否合适⁸。

(2) 固定及记录：插管需进行缝线固定，并使用专业锚定装置防止移位或脱管，记录置入及外露长度²。

(3) 启动转流：连接环路时需严防空气进入，离心泵转速应从 1500 转/分缓慢上调，根据氧合及流量需求调整参数⁸。

6、拔管撤离后处理

(1) 经皮置管：拔管后静脉端可直接局部加压，动脉端若<15 Fr 可直接按压，若≥15 Fr 建议行外科修补³。

(2) 切开置管：拔管撤离时必须由外科医生进行血管修补或结扎。

1、回路监测主要包括以下指标：

(1) 血流量监测：通常使用超声探测器直接测量，或根据泵的排量与转速（RPM）计算得出⁹。

(2) 压力监测（三区压力）：

1) P1（泵前压/引流压）：监测负压，防止由于抽吸力过大导致的气蚀、组织损伤或空气吸入^4,9。

2) P2（膜前压）与 P3（膜后压）：监测跨膜压差（ΔP=P2−P3）。若转速不变而 ΔP 逐渐或突然升高，通常提示膜肺内血栓形成^4,9。

(3) 气体交换性能监测：

1) 膜后血氧饱和度：在吸入纯氧条件下，PaO2​ 应大于 300 mmHg，饱和度应大于 95%，否则提示膜肺效率下降（如血栓形成或血流不均）^4,9。

2) 跨膜二氧化碳清除：通过调节氧供气流（Sweep gas）控制，若在最大扫气量下 CO_2​ 清除率仍不足 10 mmHg，需考虑更换膜肺⁴。

(4) 气泡监测：通常在血液回输端安装超声气泡检测仪，以防止致命性空气栓塞进入患者体内^4,9。

2、回路日常维护主要包括以下项目：

(1) 血栓视觉检查：建议每 12 小时至少两次使用手电筒仔细检查整个环路。重点观察接头、氧合器内部及血泵等低流速区。小于 5 mm 的小血栓通常仅需观察，若血栓大于 5 mm 或持续增长，则需考虑更换相关部件或整套回路¹。

(2) 管路完整性与安全性：确保所有接口连接紧固、无扭结、无渗漏，并使用锚定装置妥善固定插管以防意外脱出¹。

(3) 变温水箱管理：水箱水温通常维持在 37°C 左右。需定期对水箱进行清洁及消毒处理¹。

(4) 电源备份检查：确保控制台始终连接在应急电源插座上。电池应能支持至少 30-60 分钟的运行，并配备手摇泵以应对彻底断电的紧急情况⁴。

3、管路更换

(1) 紧急更换部件：当回路出现无法解决的机械故障或功能衰减时，必须迅速干预。管路更换指征包括：氧合器失效（血栓、气体交换衰竭、血浆渗漏）、泵头血栓或损坏、回路严重污染等^2-4。

(2) 对于完全依赖 ECMO 的患者，更换回路期间患者的氧合和循环支持会瞬间停止，故更换操作需迅速完成（尽量在在 1 分钟内）⁹：

1) 将患者呼吸机和药物调至最大支持设置（如吸入纯氧），以增加体内氧储备。

2) 团队协作，在靠近患者端及待更换组件前后夹闭管路。

3) 利用无菌技术剪断管路并接入已预充好的新组件，排尽空气后重新启动循环。