1、體外膜肺氧合一、歷史早在60年代末期就有人用體外膜肺氧合（ECMO）治療呼吸衰竭，不幸的 是這些患者顱內出血發生率高。1972 年 Hill 首先報道了一例成人患者多臟器損 傷合并衰竭用長時間體外循環支持的成功經驗。緊接著一些醫院用同樣的方法搶 救成人心功能不全和呼吸功能不全。1975 年美國國立衛生研究院對此進行調查， 結果是急性急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS）用常規方法治療生存率為8%,而用 ECMO 的生存率也僅為 10%，兩種療法效果無明顯差異。有三個因素導致 ECMO 的療效較低： 這些患者的肺大多為不可逆器質性改變； 在ECMO治療時 還繼續應用60%氧濃度（FiO2）進行呼吸機支持

2、，導致肺組織纖維化；病因 學上這些患者的 ARDS 為病毒和細菌感染所致，而 ECMO 對損傷、栓塞所致 ARDS療效較佳。Bartlett等報告用ECMO治療羊水誤吸綜合征的成功經驗。1982 年他們總結 45 例新生兒 ECMO 病例，其生存率為 55%。1988 年 Gomell 等發表 一篇臨床報告， 12 例呼吸衰竭患兒用 ECMO 有 11 例存活，而用常規呼吸支持 療法的患兒無一例存活。ECMO 逐漸為人們認識，相應的方法和器械亦在不斷完善。經皮插管方法 可使 ECMO 在短時間內建立，同時避免開胸和損傷大血管。在新生兒呼吸衰竭 的治療中，一些醫院采用經臍帶血管建立ECMO，增加

3、靜脈回流。ECMO最常 見的并發癥為出血，其中以顱內出血最為嚴重，長期應用肝素和凝血因子消耗是 主要原因。1988年Bindslev等報告用肝素涂抹新型膜肺建立ECMO,可減少肝 素用量和出血。 Cottrell 等在 ECMO 治療中應用抑肽酶保護血小板。一些醫療中 心已組織專門 ECMO 醫療隊伍。 FaulRner 報告在直升飛機運輸的過程中進行 ECMO 的經驗。 1993 年 Zwushenberrger 等對 5000 例 ECMO 治療的呼吸衰竭患 兒調查表明，其生存率為 82%。而常規治療死亡率為 80%。目前認為 ECMO 對 兒童特別是新生兒有很好的療效，對成人的效果不理想

4、，對呼吸衰竭的效果較佳， 對感染和心衰的效果較差。Vats分析表明ECMO治療中平均時間為9天，在ICU 時間為 19.5 天，整個住院時間為 23.5 天，其費用為 20 萬美元。美國加洲落杉磯 醫學院 ECMO100 天成功，費用達 100 萬美元。二、ECMO的原理和方法ECMO 治療期間，心臟和肺得到充分的休息，而全身氧供和血流動力學處 在相對穩定的狀態。此時膜肺可進行有效的二氧化碳排除和氧的攝取，體外循環 機使血液周而復始地在機體內流動。這種呼吸和心臟的支持優越性表現在: 有 效地進行氣體交換。長期支持性灌注為心肺功能恢復贏得時間。避免長期 高氧吸入所致的氧中毒。避免了機械通氣所致的

5、氣道損傷。有效的循環支 持。ECMO治療中可用人工腎對機體內環境如電解質進行可控性調節。1周圍靜脈動脈轉流將靜脈插管從股靜脈置入，插管向上延伸至右房，引出的靜脈血在氧合器中 氧合，經泵從股動脈注入體內。此法可將80%回心血流引至氧合器，降低肺動脈 壓和心臟前負荷。缺點是股動脈低部位灌注使上半身的冠狀動脈和腦組織得不到 充分的灌注。有人將動脈插管延伸至主動脈根部以緩解這一難題，但這增加了血 栓形成的危險，并有可能造成動脈機械性損傷。另外肺循環血流驟然減少，使肺 的血液淤滯，增加了肺部炎癥和血栓形成的危險性。此方法非搏動成分多，對維 持穩定的血流動力學有一定困難。目前認為在 ECMO 治療中維持一

6、定肺血流和 肺動脈壓力，有利于肺功能和結構的恢復。2中心靜脈動脈轉流這是目前最常用的方法。由于右頸部血管對插管有很強的耐受，一般通過頸 內靜脈插管，經右房將血液引流至氧合器，氧合血通過頸動脈插管至主動脈弓輸 入體內。當流量達到 120ml/kg.min 時，心臟可處于休息狀態。此法可降低肺動 脈壓力，人工呼吸依賴性成分少，適用于嚴重的呼吸衰竭的患兒。不足之處在于: 非搏動灌注成分多，血流動力學不易穩定；插管拔管操作復雜，特別是結 扎一側頸部血管，對今后的腦發育有潛在危險。 McGough 等采用鎖骨下動脈插 管方法，能夠保證雙側頸動脈的血液灌注，其要點為:插管外徑應為無名動脈內 徑的 75%，

7、這樣可保證在灌注時右側血管有充分的血流； ECMO 結束時進行動 脈修復。由于嬰兒小、插管細、頸內靜脈引流往往不能滿足灌注需要。 Ford 等 利用髂血管引流取得了良好效果。還有學者利用新生兒的臍血管增加靜脈引流 量，因為胎兒期的臍血管血流量可達130ml/kg.min,但也可帶來一些并發癥如肝 內膜下出血、門脈高壓、壞死性小腸結腸炎等。3周圍靜脈右室轉流最早的方法是從股靜脈插管，將插管延伸至下腔靜脈的近心端或右房，引出 的血液經氧合后從頸內靜脈輸入。此法不能提供充分的氧合血，心臟的前負荷不 能有效地降低，需要較高的 FiO2 和高流量的機械呼吸才能維持機體的氧供。 Wetterberg 等設

8、法將輸送氧合血的靜脈插管延伸至右房，再經三尖瓣口最后送至 右室，由于三尖瓣能有效地分隔右室內的氧合血和右房內的非氧合血，80%血液 可氧合，右室收縮氧合血注入肺動脈。這樣保證了肺部的血液灌注，同時心臟搏 動射血亦存在。本法適用于無心功能不全的呼吸衰竭患者，不需動脈結扎，操作 簡單。主要缺點是對心功能無輔助作用，新生兒重癥呼吸衰竭時不宜使用。這種 方法對PPHN無明顯的治療作用。由于導管在心腔內，易發生心律失常，此時可 酌情用些鎮靜劑和B受體阻滯劑。也可用特制的雙腔管經頸靜脈插入，靜脈血通 過14F外管腔從腔靜脈引流至體外，經氧合后從8F內管腔注入右心。此管有不 銹鋼絲加強，管壁僅有 0.25m

9、m 厚。此法臨床實踐有限，報道的存活率為 95%， 而常規方法為87%.使用雙腔管的患兒ECMO的時間短，神經并發癥少，可保留 頸動脈。但引流不充分是其不足。三、ECMO的適應癥ECMO 治療效果主要取決于心臟和肺功能結構是否能恢復。 Weber 等在 55 例ECMO的臨床分析認為，此方法對多臟器衰竭的嬰幼兒的支持效果不佳。可逆性呼吸衰竭患者均可考慮用ECMO,如急性休克、誤吸、嚴重損傷、 感染等造成的呼吸功能不全。新生兒先天性膈疝由于肺部沒足夠的空間擴張，呼 吸交換困難，在第1個24小時的死亡率為50%,及時應用ECMO易于成功。由 于長期的呼吸支持療法不能緩解 ARDS 發展，一旦氧中毒

10、或其它臟器損害，將 直接影響ECMO的效果。ECMO指征為： 肺氧合功能障礙，PaO2620mmHg； 急性肺損傷后PaO240mmHg，pH小于7.3達2小時； 人工呼吸3小時后， PaO2v55mmHg, 人工呼吸出現氣道壓傷。一旦指征明確盡快進行ECMO。ECMO的循環支持的應用沒有呼吸支持普遍。Rogers等應用ECMO對嚴重 的心衰患者進行循環支持取得良好效果，生存率達 70%。急性心衰 ECMO 的治 療關鍵是心臟功能可恢復。心臟手術后 ECMO 循環支持療法關鍵是排除其他心 臟畸形的存在和保證原有畸形正確的矯正。在 ECMO 前超聲波進行仔細檢查非 常必要。還有一部分患者 ECM

11、O 循環支持是為了等待合適的心臟供體以便心臟 移植。總之ECMO的循環支持應非常慎重。ECMO 的適應癥并不是絕對的。 Kinell 用吸入一氧化氮對新生兒嚴重肺動脈 高壓進行了成功的治療。這些患兒原為ECMO的適應證。他們在呼吸氣體內加 NO,濃度為20ppm。4小時后濃度為4ppm，維持20小時。所有患者的肺氣體 交換功能有明顯改善。9例患者中僅有1例改用ECMO。另外，在西方發達國家 臟器移植非常普遍，ECMO可作為等待合適供體的過渡手段。四、ECMO的禁忌癥Bartlett的回顧性研究發現，體重小于2kg，或胎齡不足32周的新生兒在ECMO 肝素化后有 80%發生顱內出血。當掌握這一禁

12、忌癥后顱內出血下降到 10%。有顱內出血或出血體征的患兒，因為 ECMO 時需肝素化，加上凝血因子 消耗，可能加重出血。一旦顱內出血發生，嚴重地威脅生命，死亡率達 94%。單純機械呼吸治療長達7天為相對禁忌癥，長達10天為絕對禁忌癥。因為 長時間的人工呼吸可導致肺組織纖維化和嚴重的氣壓傷等不可逆改變。雖然 ECMO 可對患兒的心肺進行有效的支持，但不能治愈肺的不可逆損傷。嚴重的先天性肺發育不全、嚴重的膈肌發育不全的患兒用 ECMO 也難以糾 正其先天性發育不全。大量資料表明，合并心肺以外其它重要臟器嚴重損傷或畸 形和ECMO的死亡有密切關系。有學者在ECMO后的尸檢中發現很多死亡的患 兒有其它

13、的先天性畸形，如主動脈弓中斷、心臟間隔缺損、一側腎缺如、馬蹄腎五、并發癥ECMO 早期并發癥以出血最多見，以腦出血最為嚴重。晚期并發癥以腦缺 血最常見。1出血ECMO 一般采用全身肝素化，出血不可避免，嚴重出血將危及病人生命。 有統計表明：新生兒 ECMO 腦內出血的發生率為 29%，但這種出血極易發生在 非足月胎齡的患兒(34 周)。足月胎齡患兒在 ECMO 發生顱內出血和出生時 顱腦損傷有關。ECMO治療過程中有很多插管，全身肝素化后易發生出血，嚴 重時應終止 ECMO。 Weiss 報告一例在 ECMO 中發生縱膈出血，認為是人工呼 吸氣壓傷加上全身肝素化所致。 Hirtler 等發現新

14、生兒在 ECMO 中出現血小板數 驟減， ACT 值延長，停用肝素后 ACT 仍不縮短，均為顱內出血的征兆。 Khan 在休斯頓地區998例ECMO的嬰幼兒的調查表明17%在ECMO頭5天可出現腦 出血，腦超聲圖可對其進行及時診斷，其復合率為 93%。 Wilson 對一些腦出血 高危患兒在ECMO中應用氨基乙酸(30mg/kg.h)，取得良好效果。其他常見出 血的部位有胃腸道、腹膜后。如果ACT小于300s，血小板高于10 x 109/L，不 易發生出血。出血嚴重時，如果能在呼吸支持下維持生命體征，可考慮終止 ECMO。一般說來ECMO停止12小時后，ACT可恢復正常。終止ECMO 一 段時

15、間后仍出血不止，危及生命，可進行手術止血。2腦損傷新生兒 ECMO 大多經頸部插管建立體外循環， ECMO 結束時需要結扎頸部 血管。一般認為嬰幼兒對右側頸部血管結扎有很強的耐受，通過左側頸部血管進 行代償。術后修復頸動脈易于發生氣栓。 Pacccoritti 將 ECMO 患兒和非 ECMO 患兒對比，沒有發現兩組患兒在聽覺誘發電位的明顯異常。Strelety等發現ECMO 中有癲癇腦電波的患者一年后死亡率高達64%。Glass對ECMO 一年后嬰幼兒進 行了隨訪調查，他們根據Bayley精神運動系數發現有10%患兒發育和神經運動 異常，認為這些異常和顱內出血、慢性肺部疾患有密切關系，而和結

16、扎頸部血管 的關系不密切。Robertson的研究表現60%ECMO治療嬰兒在25歲后表現出程 度的聽力異常。Hahn的腦電圖分析得出的結果卻不盡相同，他們發現ECMO患 兒右側腦癲癇波發生較多，腦影象學檢查發現有22%患兒右腦有缺血性損傷。比 單純人工呼吸支持的患兒發生率高。Adolph等對ECMO后患兒進行發育和智力 方面的檢查，其中有15%患兒生長指數低于正常，表現在身高、體重和頭圍發育 不良，智力發展指數基本接近正常。Burberg對31例ECMO患兒進行腦CT檢 查發現，有 21 例腦蛛網膜下腔增大，其中有 6 例為非對稱性，均為右側。他們 認為頸內靜脈結扎，使矢狀竇壓力增加，減少蛛

17、網膜絨毛對液體重吸收，進而使 蛛網膜下腔增大。 Mendaza 對 180 例 ECMO 患兒進行分析，發現出血性腦損害 多出現在結扎血管的對側，而缺血性腦損害出現在結扎血管的同側，認為這是因 為結扎頸血管引起腦血流變化。有關 ECMO 長期愈后更為人們所關注。 Lottt 對 10名ECMO 49年后的兒童觀察發現：臨床癥狀、腦半球不對稱的改變和腦 電圖的變化不一致；右側頸血管血流明顯降低對腦組織有一定的損傷，并有后 遺癥。 Dawis 對 ECMO 嬰幼兒長期隨訪中發現若有 10% 35%ECMO 治療嬰兒 在學齡前期表現出一定智力和功能障礙，入學前需進行一些特殊的教育。3血栓ECMO 中

18、凝血功能發生很大變化，表現在肝素應用，血液和異物表面接觸 血小板活性物質釋放、凝血因子消耗。 Robinson 等對血小板功能進行了研究。 ECMO 15min 后血小板下降 26%，其聚集功能下降 46%，血小板釋放的三磷酸 腺苷也明顯減少。輸入 1 個單位血小板不能改善血小板聚集功能。 ECMO 結束 8 小時后血小板的聚集功能和數目恢復Fink等發現盡管ECMO中有足夠的ACT, 但循環管道中光鏡檢查可發現大量栓子。在一些患兒的尸檢中，腎、肺、腦、冠 脈也發現有血栓。4其它ECMO除對呼吸進行支持外還可改善循環功能。Becker對500例ECMO嬰 幼兒的分析治療中發現心血管的并發癥較為

19、常見，如高血壓、心臟嵌抑、心律失 常。 Hirch 等報告 102 例新生兒在 ECMO 治療過程中有 8 例發展為心功能衰竭。 這些患兒ECMO前缺氧非常嚴重。這種心衰一般是可逆的。在ECMO的有效支 持下，有 5 例應用了血管活性藥物，另外 3 例僅用妥拉唑林和肼苯噠嗪降低后負 荷，患兒的心臟缺血得到良好的恢復。ECMO中還有其他不太常見的并發癥.Schumacher報告了 5例新生兒ECMO 后發生了聲帶麻痹，而且都為右側。他們認為這和結扎頸部血管有關。此區域有 迷走神經和喉返神經走行，手術易造成神經損傷。Almond 在對 121 例新生兒 ECMO 總結中發現：有 2 例 ECMO

20、術后出現了 膽結石，認為這和溶血、營養不良、長時間 ECMO 支持有關。臨床上表現為腹 痛、黃疸和相應化驗檢查異常。一旦確診應進行手術Gershan等發現ECMO治 療的患兒，頭皮供血不足，加上長期的壓迫易出現脫發、禿頭。六、有關ECMO的基礎研究1腦功能Short在新生兒觀察中，分ECMO組和對照組觀察腦血流，結果發現ECMO 組在血壓低于25mmHg時腦血流明顯下降，而對照組無變化。這說明ECMO對 腦血流自動調節機制有損害，這種損害和結扎頸部血管無明顯關系。他們發現腦 血流降低時，左右腦血流分布有明顯差異。Taylor認為ECMO中腦血流自動調 節機制和心臟搏動血流成份所占比重有很大的關

21、系。他們發現在 ECMO 初期搏 動血流少，腦血流降低；ECMO中期搏動血流增加，腦血流相對增加。Stolar對 幼羊的研究發現單純結扎頸部血管對頸內動脈血流和顱內壓的比值影響不大，而 ECMO可使顱內壓明顯降低。在ECMO期間顱內壓降低有一定限度。單純窒息 使顱內壓和頸動脈血流增加。他們認為 ECMO 時低氧、高碳酸血癥、腦血流分 布改變是腦血流自動調節機制異常的主要原因。結扎頸動脈對腦血流有什么樣的影響？ Matsumasto 用超聲多普勒監測右腦 中動脈，結果發現結扎頸血管時此處收縮期血流速度急劇下降， 3 5分鐘后恢 復原水平的70%，而舒張期的血流在結扎后無明顯變化。右側頸內動脈結扎

22、后其 頸動脈有其它血管代償。 Mitchell 用彩色多普勒發現， 26%通過前交通支順行灌 注右側頸部血管，但在 ECMO 一月后就消失。 55%主要通過后交通支順行灌注 右頸動脈的結扎遠端，而不是結扎近端， 19%主要通過頸外動脈逆行灌注整個右 頸總動脈。 Rajn 等用彩色多普勒檢查腦血流，在 ECMO 中右腦膜中動脈血流速 度減少50%70%, ECMO結束2周后左側腦血流速度增加116%217%。右側 腦血流主要由 Willis 動脈血管環代償。 Tayler 發現 ECMO 頸靜脈插管將影響腦 血流回流，表現在頸血管乙狀竇的血流明顯降低。一些醫生認為頸血管結扎對腦 有潛在性的損害，

23、提出 ECMO 后對頸血管結扎進行修復。 DeAnglis 進行了成功 嘗試，發現在ECMO右腦動脈血流僅為4%，為順灌血流，但修復后一天順灌血 流為 50%，6 天可達到 94%。而左側血流相應減少。但 Perlman 認為 ECMO 中 頸部插管不影響腦血流分布，不會造成腦損害，頸動脈重建亦不會改變新生兒期 的腦血流。ECMO中測量動脈血流主要是用彩色多普勒。還有很多方法從其它 角度監測腦功能。 Korinthronberg 對新生兒腦電圖在 ECMO 變化規律進行研究， 他們發現如果腦電一直正常，而偶發的腦電中斷不能預示病情輕重。如果超聲波 和持續腦電均不正常說明有腦損傷，患兒死亡的可能

24、性很大。 Park 通過 99mTC 同位素掃描發現5/13的ECMO嬰幼兒區域性腦血流減少，他認為同位素掃描對 腦組織損害的診斷比核磁共振更敏感。2炎性介質炎性介質是引起機體炎癥反應的一類物質。 ECMO 中炎性介質的增加和 ECMO的并發癥有密切關系。炎性介質在ECMO時分為二大部分：即異物結觸 反應系統和補體系統。 Plotz 等研究發現 ECMO 開始時補體系統激活，表現在 C3a、彈性蛋白酶、腫瘤壞死因子增加，白細胞減少。72小時后后這一系統無明 顯變化。異物接觸反應系統在ECMO中處于激活狀態，表現為Xia因子一脂酶 抑制物復合體增加、血管舒緩素抑制能力降低、凝血酶一抗凝血酶III

25、復合物的 形成、纖維蛋白降解產物增加。 72 小時后凝血時間繼續延長，纖溶繼續加重。 Hirther 等發現 ECMO 中補體和前列腺素的增高與內毒素的增高有密切關系。氧 自由基在ECMO中增加50%,而腫瘤壞死因子增高58%。他們認為這些和ECMO 的心、肺、腎功能的衰竭有密切關系。Hocker發現ECMO兩小時后白細胞總數 下降近50%，單核細胞HLA-BR含量明顯下降，血漿C3a和白三烯明顯增加。 Westfall等發現ECMO中補體系統激活，C3、C5消耗，而應用皮質激素后，可 緩解補體激活，并能減少 ECMO 和呼吸支持治療的時間。補體、白三烯等均使 毛細血管通透性增加，液體外滲至組

26、織間隙。另外一些收縮性的炎性介質，如內 皮素、TXA2等，使毛細血管痙攣，組織灌注不良。Bui等將ECMO治療和常規 治療肺血管高壓患兒進行對比發現，兩組患兒血中的txa2、pgi2都明顯增高。 血經過氧合器時前列腺素無明顯變化，當輸入血小板后前列腺素明顯增加。隨著 ECMO進行，前列腺素水平逐漸降低。內皮素是作用很強的血管收縮肽Rosenber 等發現頑固性肺高壓的新生兒血中內皮素明顯高于正常嬰兒。非ECMO治療嬰 兒隨著癥狀改善血中內皮素在35天下降，而用ECMO治療的患兒血中內皮素 持續增高。Skimming認為PPHN患兒用NO治療更有效。因為這可避免ECMO 所至的炎性反應、感染等。

27、3循環系統ECMO 是通過體外循環將血液氧合再注入機體內。這種非搏動的灌注對血 流動力學產生什么影響？ Chapruan等進行的這方面研究表明:在全流量的ECMO 中周圍循環阻力下降 46%，平均動脈壓下降 20%。多巴胺改善心功能、動脈壓 和動脈血氣效果比擴容藥的效果好。Kimball對新生兒ECMO的心功能進行大量 的研究，結果發現 ECMO 中患兒心排血量減少，但可恢復，心率明顯減慢，前 負荷增加，而心肌收縮力和后負荷沒有明顯變化。 ECMO 對心功能是否有損害 作用，Karr在這方面進行了研究，他用彩色多普勒測心室縮短分數（VSF）心室 周圍徑向心縮短律（VCF），發現ECMO組和對照組無明顯差異，認為ECMO 對心功能無明顯損害。為了解新生兒 ECMO 壓力感受器的功能狀態， Buckner 等的研究發現新生兒壓力感受功能在 ECMO 時依然存在，血壓上升時敏感度比 血壓降低時高