ECMO医学上是什么意思?ECMO(人工肺)临床应用方式

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ECMO医学上是什么意思?目前在临床的应用方式是什么?

ECMO医学上是什么意思?ECMO(人工肺)临床应用方式

1、最近常被提起的“ECMO”

最近大家看到的新闻中,有一个词经常被提及,它就是“ECMO”,俗称“人工肺”设备,那么,它究竟是一种什么样的设备呢?用途如何?在感染性肺炎治疗过程中又能起什么作用?今天,我就来给大家讲解分析一下。

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2、ECMO是什么意思?

ECMO是体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation)的缩写,它是指将血液由体内引出,经人工氧合器(又称“膜肺”)氧合后,再回输到体内的生命支持技术,属广义体外生命支持(Extracorporeal Cardiopulmonary Support,简称ECLS)方式的一种。ECMO主要由氧合器(膜肺)、驱动泵、人工管路和体内血管插管构成,可全部或部分替代心脏泵血和肺的换气功能,以维持患者全身组织器官氧气供应和血流动力学相对稳定,保证重要器官的循环灌注,为等待器官功能恢复或进一步的治疗赢得时间。

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3、ECMO的临床应用方式

ECMO的应用开始于20世纪50年代,最早报道于1953年,首次被应用于临床心脏手术。ECMO的本质是一种经过改良的人工的心肺功能机,它最核心的部分是膜肺和血泵,分别起“人工肺”和“人工心脏”的作用。ECMO运转时,血液从静脉引出,通过膜肺吸收氧,排出二氧化碳。经过气体交换的血,在泵的推动下可回到静脉(V-V通路),也可回到动脉(V-A通路)。

当前ECMO的临床应用方式有两种:

1.V-V(静脉-静脉模式)转流,其方式为:将静脉血引出并在体外完成气体交换(供氧排二氧化碳)后,引入另一条静脉,临床上主要应用于为患者提供呼吸支持。

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2.V-A(动脉-静脉模式)转流,应用方式为:血液从静脉排出,对其进行气体交换(供氧排二氧化碳)后泵入动脉,这种方式不仅能够帮助肺完成有氧呼吸的过程,还能代替心脏泵血功能,维持患者良好的血液循环功能。

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目前在临床上比较常见的是V-V模式,因为在应用过程中出现的并发症和死亡率相比于V-A模式少很多。但是,在无需驱动泵助动下的V-A方式可以有效地防止一些不良并发症的产生,而且临床管理相对简单。

4、ECMO的适应症

ECMO源自于心脏手术中的体外循环术(Cardiopulmonary Bypass,CPB),但是现在它的应用范围已经不再局限于心脏手术。得益于生物材料学的发展,现在科学家们已经制造出了透气性好、血浆渗漏少、生物相容性好的高分子人造膜,从而实现了“膜肺”这种更加仿生的人工血氧交换方式。以“氯化烷苯二甲胺”为媒介的肝素涂抹技术(Heparin Coated Surfaces,HCS)是一项重大科研突破,这项技术既保证了肝素在人造膜表面的牢固定植,又维持了肝素的抗凝活性,从而解决了体外凝血这一医学难题,使得ECMO真正走上了临床。

目前ECMO的适应证比较广泛,大致可分为4类:循环衰竭、呼吸衰竭、ECMO支持下的心肺复苏(ECPR)、其他需要循环辅助的疾病。ECMO最初被用于新生儿严重心肺疾病的救治,现在人们已认为ECMO是治疗新生儿、婴儿严重呼吸衰竭的标准方法。但是近年来将ECMO用于成人重症救治的报道在不断增加。根据国内相关研究文献可以发现,目前临床医生已经将ECMO成功应用于爆发性心肌炎、肺动脉高压、H7N9禽流感、H1N1甲型流感、肺动脉栓塞、肺移植、心脏术后等许多疾病。

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5、ECMO治疗感染性肺炎的作用机制

在2003年的SARS(非典)肺炎和现在的新冠肺炎的发病过程中,肺部感染后导致的急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome,ARDS)的发生是患者致死的重要原因之一。

研究证实ECMO在治疗肺部感染后急性呼吸窘迫综合征(ARDS),尤其是纠正ARDS患者低氧血症方面具有十分重要的意义。其机制如下:

1.肺部感染后大量的炎性因子被释放,破坏了肺上皮细胞、肺间质等,呼吸膜遭到破坏,肺脏正常氧合和气体交换作用受损,机体、肺部缺氧加重呼吸膜破坏,而一旦呼吸膜破坏大于肺低氧诱导因子(HIFs)的修复作用,此时会加重肺部损伤,导致恶性循环。ECMO在体外通过人工膜肺的作用,可以对血液循环中的炎症介质起到快速清除作用,促进血液氧合并将多余CO2排出,改善机体供氧状态,阻断上述恶性循环作用。

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2. ECMO在体外循环下能够对泵流量以及体外泵管内液体量进行人为调节,能够改善肺及心、脑、肾脏、肝脏等其他组织和器官的灌注,减少渗出以及肺间质内静水压,改善肺水肿,改善机体血流动力学,提高机体氧供。

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ECMO治疗成人重症ARDS的相关研究进展及临床实际经验均证实:ECMO的呼吸支持在病毒感染造成的严重ARDS患者中可以取得较好的疗效。

6、ECMO应用中目前存在的一些问题

国内最早报道的ECMO使用始于2006年,随着ECMO不断为人们所熟悉,这项技术也逐渐成为体现一个医院救治重症病人水平的标志性技术,其热度也不断升温,普及率和使用数量也得到了极快的发展。但总体而言,ECMO在国内仍处于发展阶段,存在着一些问题有待解决。

1.ECMO使用的技术门槛较高。国内仅有少数医院具有较多ECMO使用的经验和病例数量。在血管通路建立、抗凝管理等方面经验的欠缺,使得许多收治急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的以内科为背景的ICU无法掌握和顺利开展ECMO治疗。实际上在实施ECMO治疗期间,应该组建一支由重症医师、外科医生和灌注师组成的多学科队伍。重症监护护士也要经过专门的培训,必须熟练掌握机器的相关操作,以保证适当的监测和护理。

2.缺乏规范的ECMO培训机制。ECMO是一项高投入并伴随着高并发症的治疗技术,对管理团队的综合技术和团队协作能力要求很高。组建一支成熟的、经验丰富的ECMO团队不仅仅需要硬件上的支持,更需要在软件操作上不断地学习、培训。但是目前国内的相关培训工作还十分薄弱。

3.ECMO的使用费用昂贵。ECMO并不在医保报销范围,而且目前国内设备的价格和套包、血管通路插管的价格是欧美、港台地区的数倍不等(还没有国产的相关设备和配套装置)。患者做一次ECMO,费用大概在30-40万元之间,而后续治疗则更加昂贵,比如放一个支架要20万元左右,在ICU待十来天平均也需要10万元左右。高额费用一方面导致很多患者望而却步,另一方面使东西部医疗机构的ECMO应用差异凸显。2017年,西北地区一共才做了两例,经过专业培训的医生难以从临床中获得实战经验。(这里顺便说一句,在抗击新冠肺炎疫情的战役中,相关治疗费用主要是由国家负担的,赞一个,我的国!)

此外,在ECMO的实际应用中,还存在着一些难点:

1.原发病的诊治。这是选择行ECMO治疗的关键和先决条件。ECMO作为一种支持治疗手段,能救命却不能治病,对原发病没有直接治疗作用,难以改善难治性低氧,难以从根本上解决呼吸机相关的肺损伤问题。因此,选择行ECMO治疗前应该严格判断原发病是否具有潜在可逆性,同时应该考虑对呼吸衰竭诱因的诊断与处理、合并症和并发症的处理等综合诊治能力。

2.治疗时机。对于何时行ECMO治疗,国内尚无统一标准。目前的参考标准是:年龄在18岁至65岁之间,原发病有潜在可逆性的呼吸衰竭患者。重症呼吸衰竭患者:在吸纯氧条件下,氧合指数(PaO2/FiO2)<100mmHg,或Murray肺损伤评分≥3.0,或动脉血酸碱度值pH<7.2,传统机械通气<7天,无抗凝禁忌证。

3.机械通气策略。如何实施ECMO机械通气策略——维持肺泡开放?ARDS最基本的治疗策略是肺保护性通气策略,当基本治疗策略无法维持机体足够氧合时,应采取挽救性治疗措施,包括高呼气末正压通气(PEEP)、肺复张(RM)、高频振荡通气(HFOV)、压力释放通气(APRV)等,肺休息策略会加重肺泡萎陷,并加大肺复张的难度;应用肺力学参数,调整至合适的PEEP水平(10-15cmH2O),防止呼气末肺泡萎陷,同时避免过度增加肺泡压。自主呼吸会增加呼吸频率和氧耗,应避免长时间断开呼吸机。

4.抗凝管理问题。在停用ECMO后,不能断然停用肝素。应保持凝血-抗凝-纤溶三者之间的动态平衡,停ECMO、拔除导管之前要加大肝素剂量,密切监测APTT,维持APTT在50-60s,预防性试验低分子肝素,保持ECMO中抗凝的微妙平衡,抗凝充分、适度纤溶、不能出血,对这些状况的把握,临床医生一定要严格掌握。

作为一项新技术,目前ECMO的机遇和挑战并存,未来还有很长的路要走。相信随着技术的进步,ECMO在适应症和心肺支持时间上,也会有更进一步的延伸和拓展,更多严重心肺功能障碍的患者,将因为这项技术和设备的应用而临床获益。

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总结:

1989年,在世界范围内,由几家大医院正式成立了体外生命支持组织(ELSO)委员会,目前已经扩大为20多个国家的一百多家大型医疗机构参加。ELSO委员会的一个重要活动就是维护一个大型的中心数据库,收集所有中心的病例(已超过3万例)、使用设备、并发症和患者的转归。根据ELSO数据库,不断有关于ECMO的安全性和有效性的研究发表:Stolar报道了3500例新生儿呼吸衰竭病例的研究结果,ECMO的使用可以使预期存活率20%提高到实际存活率83%;Zwischenberger观察了553例心脏外科手术后低心排患者,在ECMO治疗后存活率提高到46%。

ECMO医学上是什么意思?ECMO(人工肺)临床应用方式

ECMO可以暂时代替人体的心脏供血功能和肺的换气功能,由于其强大的维持生命系统的能力,被誉为“终极救命神器”。随着我国医疗技术水平的发展,体外膜肺氧合技术的应用必将越来越广泛。相信未来,将会有越来越多的患者因ECMO而延长自己的生命。

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