体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是源于体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）抢救重症患者生命的一项新技术，是一种持续体外生命支持的手段。ECMO是将血液从体内引流到体外，经人工膜肺氧合，氧合后的血液再重新通过静脉和/或动脉灌注入体内，以维持机体各器官的灌注和氧合，对严重的可逆性呼吸和/或循环衰竭患者进行长时间临时心肺支持，使心肺得以充分的休息，为心肺功能的恢复赢得宝贵的时间。

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，并发症发生率不断下降，疗效不断改善，从而被更广泛地用于临床重症患者的救治。

（一）ECMO的基本原理

ECMO是体外循环的延伸，其本质是一种改良的人工心肺机，最核心的部分是膜肺和血泵。ECMO通过血泵将血液从静脉引出，经膜式氧合器进行气体交换之后，在泵的推动下，再将血回输至体内，完全或部分替代心和/或肺功能，并使心肺得以充分休息。

体外生命支持系统（ECLS）是为衰竭的心脏和/或肺脏提供暂时辅助支持作用的机械装置。无论从外形结构还是用途，ECLS均与能在较短时间内用于心脏手术的体外循环系统存在明显差别。虽然ECMO仅代表ECLS的一种形式，其主要目的是提供血液氧合和清除CO₂，但目前人们通常将ECMO这个术语等同于ECLS。一般来说，ECMO有静脉-动脉（V-A）和静脉-静脉（V-V）两种辅助模式。

V-A ECMO由右心房（经股静脉或颈内静脉插管，或开胸直接经右心房插管）引流血液，血液被泵入膜肺进行气体交换（氧合和排出CO₂）后，经外周动脉泵入动脉系统（通常经股动脉或锁骨下动脉），或在开胸时直接由主动脉插管泵入。V-A ECMO是一个密闭的环路系统，可以进行部分或全部心肺支持，这一点与体外循环存在本质区别，而且ECMO仅需要相对较低强度的抗凝。运行过程中血氧饱和度（S_aO₂）受ECMO和患者自身心脏功能的共同影响：当左心室不具有射血功能时，患者的S_aO₂水平完全由ECMO回血端血氧饱和度决定；当左心室具有一定射血功能时，S_aO₂由来自ECMO和左心室的混合血氧含量共同决定。因此，当肺功能严重障碍且ECMO回血端位于股动脉时，由于左心室射血血流的氧含量很低，因此存在上半身（冠状动脉、颅内血管及上肢血管供血区）缺氧的潜在危险。如果患者尚有部分残存肺功能，或者ECMO回血端位于主动脉近端，可规避以上风险。

V-V ECMO由腔静脉（经股静脉或右颈内静脉插管）引流血液，血液经膜肺进行气体交换后回到静脉系统（经股静脉或颈内静脉插管）；也可以用1根双腔插管插入颈内静脉来实现。V-V ECMO可以进行部分或全部肺支持，从而改善氧合状态。其改善程度与以下因素相关：①ECMO血流量；②静脉回心血量；③再循环血流量；④混合静脉血氧饱和度；⑤患者残存肺功能。尽管V-V ECMO不能提供循环支持，但由于其运行中所需正压通气支持压力的降低及冠状动脉氧供的增加，患者的心功能往往也能在一定程度上得以改善。

体外CO₂清除（ECCO₂R）是一种特殊形式的ECMO，它是利用低血流量（200～1500ml/min）静脉到静脉或动脉到静脉体外装置来实现足够的CO₂清除，但血液氧合能力有限。

（二）ECMO的适应证和禁忌证

1.ECMO的适应证

主要用于急性、对常规治疗无反应、预计2～4周内能恢复或改善的可逆性心肺衰竭，对心肺功能进行短期支持治疗。ECMO为原发病的进一步治疗争取时间，如冠状动脉旁路移植术（CABG）、肺动脉取栓术等，等待患者器官功能恢复；或从临时到持久的心肺支持，如其他长期辅助装置（心室辅助装置），或器官移植。

（1）急性严重呼吸衰竭

是ECMO支持成功率较高的疾病类型。主要用于常规治疗无效的重症ARDS、急性肺栓塞等急性呼吸衰竭，尤其是新生儿急性呼吸衰竭有较高的成功率。ECMO治疗急性严重呼吸衰竭的治疗原则是尽快建立稳定的生命支持，缩短器官缺氧时间。呼吸衰竭需要长时间支持，一般选择V-V转流，氧合器首选膜式氧合器。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。在ECMO支持下，呼吸机治疗的参数可实行肺超级保护通气策略、让肺休息的原则。

（2）急性严重心力衰竭

常见于各种原因导致的、对常规治疗无反应的严重心源性休克，如重症暴发性心肌炎、心脏外科术前或术后支持、急性心肌梗死等；还可以用于其他原因导致的严重心功能抑制状态下的急性循环衰竭，如药物过量、严重感染等。严重心力衰竭不但会减少组织器官血供，更严重的是随时会有心搏骤停的可能。ECMO可改善其他器官及心脏本身的氧合血供，控制了心搏骤停的风险，避免MODS的发生。ECMO联合主动脉内球囊反搏（intra-aortic balloon pump，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，IABP可作为撤离ECMO的过渡措施。在支持期间要密切关注心脏活动情况，治疗无效可考虑心室辅助、心脏移植。

（3）各种原因引起的心搏骤停

在有ECMO条件的医院，心搏骤停的抢救首选传统急救同时实施V-A ECMO，优点如下：①最短时间内即可支持呼吸循环，保护心脑等重要脏器；②防止反复出现心搏骤停；③在安全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，可以保护重要脏器不发生不可逆损害。无原发病的患者在去除刺激因素后可迅速脱离ECMO，如电击、高血钾等导致的心搏骤停。某些原发病逐渐恢复后可脱离ECMO，例如重症暴发性心肌炎。

（4）各种严重威胁呼吸循环功能的疾病

酸碱与电解质重度失衡、重症哮喘、气管肿瘤、溺水、冻伤、外伤、严重感染等疾病可致严重呼吸循环衰竭，这些也是ECMO治疗的适应证。

（5）器官移植桥接治疗

对于一些心肺功能没有恢复可能的病例，可通过器官移植来脱离ECMO实现康复，特别是桥接肺移植。

2.ECMO的禁忌证

（1）相对禁忌证

①机械通气大于7天；②无法建立合适的血管通路；③肝素抗凝禁忌；④高龄患者（年龄>70岁）；⑤转移性恶性肿瘤；⑥进展性肺纤维化；⑦严重创伤和颅脑出血手术后早期；⑧无法解决的外科问题。

（2）绝对禁忌证

①无法进行抗凝治疗；②不可逆转的脑损伤；③其他不可逆状态。

（三）ECMO设备的组成

1.泵-人工心脏

临床上主要有两种类型的动力泵：滚轴泵和离心泵。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。

2.膜氧合器

其功能是氧合非氧合血，又叫人工肺。ECMO氧合器有硅胶膜型与中空纤维型2种。硅胶膜型膜氧合器相容性好，少有血浆渗漏，血液成分破坏小，适合长时间辅助，如心肺功能支持等待移植、感染所致呼吸衰竭等。其缺点是排气困难，价格昂贵。中空纤维型膜氧合器易排气，2～3天可见血浆渗漏，血液成分破坏相对大，但由于安装简便仍为急救套包首选。

3.空氧混合器

提供氧气及排出二氧化碳。氧气浓度表：控制氧气浓度。气体流速表：主要控制二氧化碳清除率。

4.监视器

氧饱和度监测、流量测定装置、气泡探测器等。

5.配件

水箱、插管、管路、不间断电源。

（四）ECMO的建立

1.结合病情和临床经验选择ECMO合适的辅助方式和置管通路。置管有外科切开和经皮穿刺2种方式。

2.如病情允许，置管前建议超声评估血管条件，减少置管并发症。

3.对于循环衰竭合并呼吸衰竭的患者，出现上半身缺氧时，可适当调整股静脉插管位置，也可采用静脉-动脉-静脉（VAV-ECMO）方式或腋动脉插管来缓解脑和心脏缺氧。

（五）ECMO患者的管理

1.机械通气管理

机械通气的主要目标是“肺休息”，降低或避免呼吸机相关性肺损伤的发生，因此其机械通气参数的设置有别于常规机械通气。

（1）潮气量

对于肺部存在大量肺泡实变或不张的重症ARDS患者，即使给予小潮气量通气（6ml/kg，平台压<30cmH₂O），仍有33%患者会出现肺组织过度充气，同时肺部炎症反应也随之增强。因此，ECMO治疗重症呼吸衰竭时，需进一步降低潮气量或吸气压，减轻肺组织的应力和应变，对肺组织实施更加严格的保护性通气策略（超保护性通气策略）。建议实施ECMO后逐渐降低吸气压或潮气量（3～6ml/kg预计体重），限制平台压在25cmH₂O以下。

（2）呼气末正压

随着潮气量的显著减低，肺组织可能会出现不张或实变加重，导致肺顺应性降低，增加肺泡毛细血管通透性和右心后负荷。因此，ECMO机械通气时应该使用较高水平的呼气末正压通气（PEEP）以维持呼气末肺容积。但具体方法目前尚无定论，推荐使用8～10cmH₂O。

（3）呼吸频率

推荐初始呼吸频率设置为4～10次/min，以降低呼吸频率过快导致的肺剪切伤的发生。

（4）吸氧浓度

推荐降低吸氧浓度至50%以下，一般设置为30%～40%，以减少氧中毒的发生。

（5）通气模式

推荐使用容量辅助/控制模式或压力辅助/控制、压力支持通气等。

2.VA-ECMO循环辅助管理

（1）辅助流量

满足循环衰竭患者需求即可。VA-ECMO辅助流量越大，左心室后负荷增加越明显。指导ECMO辅助流量，首选混合静脉血氧饱和度（SvO₂），中心静脉氧饱和度次之，也可测定ECMO环路静脉血氧饱和度（SvO₂），维持SvO₂>65%。血乳酸可在一定程度上反映灌注状况，与SvO₂有协同监测作用。血流动力学稳定后考虑维持一定剂量的正性肌力药物，尽快降低血管收缩药物剂量，以减少心肌氧耗，缓解外周组织和器官缺血。

（2）目标血压

应结合脏器灌注指标，平均动脉血压（MAP）≥65mmHg即可。既往有高血压病史的患者，目标血压可适当增高。

（3）心功能监测

VA-ECMO辅助期间，左心后负荷增加，应当加强左心功能监测。主要采用超声心动图，评价左室大小、主动脉瓣瓣上流速、左室壁运动情况、是否合并二尖瓣中-重度关闭不全和心包积液等。放置Swan-Ganz肺动脉漂浮导管有助于客观评价左心功能。若超声提示左室室壁运动幅度低，左心室胀满，主动脉瓣处于不能开放状态，肺部影像学提示肺水肿，左心系统有血栓形成等情况，建议实行左心减压：肺静脉引流、左房或心尖放置引流管、经皮穿刺房间隔造瘘和/或联合使用Impella辅助装置等。可联合IABP达到减轻左室后负荷的作用。

3.抗凝与出血的处理

目前ECMO管路多采用肝素涂层技术，抗凝并不像体外循环要求完全肝素化，但ECMO期间血液处于高凝状态，抗凝仍是必要的。注意实行“最小化抗凝策略”。肝素是最被广泛使用的抗凝剂，通常使用活化凝血时间（ACT）和活化部分凝血活酶时间（APTT）来监测抗凝目标。建议连续输注肝素以维持ACT为160～220秒或APTT为45～55秒。另外，结合抗凝血因子Ⅹa水平、凝血功能测定[Sonoclot分析或血栓弹力图（TEG）]及患者病情等综合判断抗凝强度，在血栓栓塞风险与出血并发症之间找到合适的平衡点。血小板监测也是必要的，建议维持血小板>50×10⁹/L。在ECMO撤机期间，由于降低了辅助流量（1.5L/min左右），应适当增加肝素抗凝强度。对于高危出血风险患者，如心搏骤停患者在接受ECMO辅助前曾遭遇脑缺血缺氧损伤，后期复苏又带来再灌注损伤，加之ECMO期间抗凝、循环波动等因素的影响，脑出血等并发症并不罕见，因此维持ECMO辅助流量稳定、及时评估神经系统功能、完善头颅CT检查至关重要。

4.感染管理

长时间（>1周）ECMO辅助是感染的主要危险因素。ECMO相关感染主要发生于血液、下呼吸道、插管部位和尿路，凝固酶阴性葡萄球菌、念珠菌、肠杆菌和铜绿假单胞菌是常见致病菌。近年来，多重耐药和泛耐药非发酵菌逐渐成为ICU患者院内感染的重要致病菌，也可导致ECMO患者的院内感染。曲霉菌感染在ECMO患者中亦有报道，且多为非免疫抑制患者。加强患者隔离保护、氯己定全身擦浴、手卫生是必要的预防措施。值得关注的是，ECMO辅助可能对抗菌药物药代动力学产生影响，有条件情况下，可根据抗菌药物血药浓度测定来调整用药剂量。

5.营养管理

目前尚无统一指南或标准。ECMO辅助患者由于严重疾病状态，即使补充足量热量和蛋白质，患者仍然可能处于营养不良状态。营养时机、种类及剂量，都是正在探索的问题。早期（ECMO实施后24小时）肠内营养支持治疗是可行的，肠内营养途径主要是鼻胃管，幽门后喂养并非常规使用路径。部分患者肠内营养耐受不佳，可同时实施肠外营养。ECMO期间脂肪乳剂的使用仍存在争议，主要矛盾点在于脂肪乳剂影响膜肺氧合功能，而随着材料学的进步，这方面的担忧越来越小。使用肠外营养期间，注意监测血脂水平，如甘油三酯>3g/L，需停用脂肪乳剂，单纯给予由糖水、氨基酸及维生素组成的肠外营养制剂。供给量为80%目标热量。

6.液体管理

ECMO期间容量超负荷是患者住院死亡的独立危险因素，因此严格控制液体、避免液体超负荷已成为大型ECMO中心的管理趋势。临床上，需结合多个容量监测指标进行容量管理。对于急性肾损伤（AKI）患者，必要时考虑连续性肾脏替代治疗（CRRT）实现精准容量控制。

7.镇静镇痛管理

ECMO建立阶段，需给予一定程度的镇静镇痛。ECMO维持阶段，早期深度镇静，病情缓解后，在呼吸循环稳定基础上逐步减轻镇静深度，甚至过渡为清醒ECMO。

8.撤机管理

目前没有统一的ECMO撤机时机和指征。患者病情改善时，应尽快撤除ECMO。

（1）循环功能评估

患者心功能好转表现如下：低剂量血管活性药物即可维持循环稳定，自身脉压差≥20mmHg；ECMO循环辅助流量≤1L/min；进行自主循环试验：将血流速降为1L/min（或阻断动静脉插管通路，开放ECMO桥，流量减至0.5L/min），观察6小时，血压、心率较基础值变化大于20%继续行ECMO支持，如呼吸循环各项指标变化低于20%，无明显组织灌注不足表现，心脏超声提示EF>20%～25%，左右心室心肌协调一致，中心静脉压无明显变化，无器官组织灌注不良表现，可考虑撤离ECMO。

（2）呼吸功能评估

进行自主呼吸试验（ECMO血流速不变，关闭膜肺气体进气口和出气口，使膜肺完全停止氧合），FiO₂≤60%；PEEP≤5cmH₂O；观察10分钟，如动脉血氧饱和度>92%，动脉血二氧化碳分压<50mmHg；静态肺顺应性≥0.5ml/（cm·kg），ScvO₂维持在70%以上，心率、血压、氧合波动小于20%，继续观察6～24小时，心率、血压、氧合波动小于20%，血气分析未有明显恶化，组织灌注良好，可考虑撤离VV-ECMO。

将体外循环的血液经自体血回输装置回输患者体内或弃去，动脉插管需行动脉缝合术，防止远端组织缺血，股静脉需要外科修补，颈内静脉插管可直接拔管，拔管后需要按压1小时以上；并予以鱼精蛋白中和肝素，使ACT恢复正常水平；注意穿刺点局部有无出血。

9.ECMO中心管理

由于ECMO技术复杂，救治患者极为危重，为保障ECMO辅助成功率，建立ECMO救治中心可能是较好的模式。加强ECMO团队建设，相关科室包括ICU、心脏外科、血管外科、心脏内科、呼吸内科、麻醉科、介入科等，建立ECMO从业人员规范化培训。建立ECMO后，患者可转运至临床救治经验丰富的ECMO中心接受后续治疗，以改善预后。