作者：王宋，刘敏，许红阳，南京医科大学附属无锡市人民医院
体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation， ECMO)是一种基于心肺转流(cardiopulmonary bypass， CPB)系统的生命支持辅助治疗技术，主要替代肺脏完成血液的氧合、二氧化碳排出，同时兼具部分循环支持功能。
ECMO 被广泛用于
1.ECMO 基本原理及工作模式
ECMO 是基于CPB 衍生而来的现代化体外生命支持设备，环路构成主要有：引血及回输端管路(血液路径)、离心泵(提供动力)和膜肺(替代肺部氧合及二氧化碳排出)，以串联或并联的方式与人体相连后支持呼吸或循环。1977 年，Veith报道首例ECMO 成功辅助肺移植手术，但之后诸多肺移植中心报道手术中应用ECMO 支持效果差异较大。
一方面，ECMO 使许多既往肺移植绝对禁忌证诸如器官功能衰竭、高龄等变为相对禁忌证，扩大受益人群，提高患者对手术的耐受；另一方面，终末期肺疾病患者基础状况各异，手术ECMO 模式需要在临床实践适应不同移植受者中逐步探索。目前，基于术中选择的支持方式，ECMO 主要可分为双插管[静脉-静脉(veno-venous, V-V)、静脉-动脉(veno-arterial, V-A)]、三插管[静脉-动脉-静脉(veno-ar-terial-venous, V-A-V)、静脉- 静脉- 动脉( veno-venous-arterial, V-V-A)]以及单根双腔插管(Avalon、ProtekDuo 模式)等。
2.ECMO 在肺移植手术中的应用价值
ECMO 应用的损伤/ 保护机制：手术过程中维持必要的氧合及循环稳定是肺移植手术成功的关键，而终末期肺疾病患者心肺储备能力低下，自身氧合及循环在手术过程中极易受到影响，继而发生较大波动。ECMO 可通过转流人体未充分氧合的血液，在人工膜肺完成气体交换以氧合、脱羧，通过静脉或动脉的回输以应对肺移植手术中可能出现的心肺功能衰竭。
ECMO 额外的氧合能力可保证肺移植手术中机体持续稳定的氧供。胡春晓等回顾性研究表明，ECMO 支持肺移植手术中流量维持在(2.8±0.6)L/min，术中低氧状况均有良好改善，移植受者均顺利完成手术，90%术毕即可撤除ECMO，氧合支持效果理想。一项Meta 分析表明，诸多队列研究显示肺移植术中建立计划性ECMO 占比差异较大(20% ~70%)，ECMO 在肺移植术中的应用主要是为肺移植受者严重呼吸衰竭、心肺疾病等情况提供支持。
终末期肺疾病患者常出现特征性血流动力学改变，即缺氧导致肺动脉血管收缩、右心后负荷升高即左心前负荷降低。而左心前负荷血液由于肺部疾病无法得到充分氧合，同时左心“废用性”萎缩表现为有效收缩能力差，外周循环氧供相应减少。肺移植手术中病肺切除及供肺植入时血流动力学剧变，除单肺通气外，还需同时夹闭肺动脉，防止肺动脉压力及肺通气阻力进一步升高。
双肺移植手术中建立ECMO 转流，不仅有利于首先移植侧肺的控制性再灌注，避免高心输出量性损伤并减轻右心前负荷，减少右心衰竭及更严重的血流动力学紊乱的发生；单肺移植手术中切除后，对侧病损肺行单肺通气时“死腔样” 通气增加，更易进展为难治性低氧血症，此时ECMO 转流的实施更具应用指征。
在近十年的肺移植工作中，ECMO 还在供体肺保护中开发应用体外肺灌注(ex vivo lung perfusion，EVLP)技术。供肺因
全世界供肺利用率仅约20%，许多供肺最终由于多处损伤或肺功能差而中止移植，EVLP 可作为肺移植手术中评估肺功能、肺修复的平台。ECMO 参与EVLP 的平台搭建不仅使供肺保持离体灌注状态，而且允许对供肺进行动态评估及发生感染、误吸、
ECMO 在扩展肺移植供肺标准与良好肺移植结局中的影响日渐显著，基于ECMO 的损伤/ 保护机制的证据支持，使其成为肺移植手术中支持心肺功能时的首选体外生命支持方案。
ECMO 在器官保护中的进展：肺移植手术中，ECMO 参与器官保护离不开EVLP 系统的建立，而EVLP 的设想最早源于扩大临床供肺来源，通过对供肺进行常温灌注和通气来模拟供肺体内环境，以期提升肺移植手术转归。其中ECMO 可作为供肺保护过程提供灌注动力及通路，使得灌注液体在其中模拟肺部循环，支撑部分药物在EVLP 循环中的作用。
一方面，EVLP 通过ECMO 的支持可延长器官保存时间，使移植手术准备更充分，提高边缘供肺的使用率，降低移植受者等待中的死亡率；另一方面，ECMO 循环的灌注液可稀释并过滤供体中的微血栓及炎性因子等，同时也能添加药物治疗供肺，有利于传统手段无法实现的供体功能改善和修复；通过灌注和气道管理后扩张
在Warnecke 等、Loor 等开展的INSPIRE与EXPAND 两项前瞻性试验中，比较了接受EVLP修复供肺和常规供肺移植的患者，结果表明，与常规供肺移植患者比较，接受EVLP 修复供肺的患者PGD 3 级累计发病率降低50%，但在供肺肺功能评估结果与ICU 停留时间、住院时间或30 d 死亡率等结局方面尚差异无统计学意义。Sanchez 等研究了EVLP 在扩展基准供体中的应用前景，在17 个已登记的中心中，最初被认为不适合移植的供肺成功转化率高达50.9%。
ECMO 应用指征：国际心肺移植协会报告数据显示，全球注册记录的肺移植术中ECMO 开展量占总肺移植人数的29%。Weill 等研究表明，受者肺动脉压力中重度升高(30~60 mmHg)、三尖瓣反流分级>2 级、右心衰竭、右心漂浮导管测量平均肺动脉压力>25 mmHg 是ECMO 在手术中应用的推荐指征。
肺移植术中单肺通气不耐受、阻断及吻合肺动静脉等操作导致右心室负荷剧增，以及全身性低血压出现，应用ECMO 转流可达到右心减负、支持体循环的目的。当移植肺吻合完成、开放循环后，再灌注损伤常导致肺动脉压力剧增及气体交换功能障碍，此时V-V ECMO 支持可作为维持机体氧合的选择，若出现明显血流动力学紊乱时，则更推荐V-A ECMO 为首选支持方式。
Loor 等研究表明，术中ECMO 应用的潜在适应证为难治性低氧血症、高碳酸血症或右心衰竭，而具体启动模式和时机需根据手术中患者病情变化决定。胡春晓等对330 例肺移植患者的临床分析表明，ECMO 应用占比约为45%，术前肺动脉
夏维等回顾性分析390 例肺移植受者，结果表明90%的ECMO 在术中启动，具体指征主要为出现血流动力学紊乱及呼吸功能衰竭等行预防性ECMO 支持。由于肺移植手术中辅助氧合、稳定病情的手段有限，ECMO 从损伤/ 保护机制上多维度地应对了肺移植手术中面临的难题。尽管ECMO 的启动时机及应用指征已在许多研究及指南中推荐，但仍需根据具体病情变化结合各支持模式原理，完成对症支持。
3.ECMO 在肺移植手术中应用的置管策略及管理
V-V 与V-A 模式：V-V 模式通常从引流端排出静脉血，此时血液成分特点是未经氧合、高二氧化碳分压水平等，流经膜式充氧器时该血液完成氧合和二氧化碳交换后返回静脉循环。V-V 模式最常见的置管位置及循环为经股静脉尖端位于右心房开口连接处并远离房间隔及三尖瓣引出乏氧血，经过膜氧合器后富氧血从颈内静脉流入，现已成为各种病因所致常规疗法失效的严重呼吸衰竭不伴心脏结构及功能异常患者支持的一线疗法。
V-A 模式在V-V 模式的基础上更有效地支持循环与呼吸，根据常见置管方式分为外周型和中心型。外周型V-A 模式常于下肢同侧或对侧股动静脉置管，氧合原理同V-V 模式；中心型V-A 模式则基本同CPB，对肺移植手术中蛤式切口时，仔细开放胸部结构后腔静脉汇合处插管引出乏氧血，于主动脉根部钳夹，富氧血由升主动脉处返回体循环以灌注全身器官。
V-V 模式与V-A 模式是肺移植手术中应用最多的两种ECMO 支持模式，其中V-V 模式主要调整流量以支持术中氧合，无论单肺移植还是双肺移植，单肺通气及肺动脉钳夹、吻合时都会增加对侧所承受的心输出量。V-V 模式可主动分流部分回心血量进行氧供，减轻肺部氧合压力的同时还减轻压力灌注性间质水肿。
序贯双肺移植间歇期，V-V 模式有助于移植肺控制性灌注，减轻缺血-再灌注损伤。而肺循环本身占据全身血容量的8%~10%(约500 ml)，单肺动脉压力持续升高可导致部分患者右心衰竭，此时V-A 模式的建立不仅有利于控制性单肺灌注，右心后负荷减轻也有利于血流动力学的稳定，使得全身器官灌注平衡。
V-A-V 与V-V-A 模式：常用外周插管的V-A模式存在“ 南北综合征” 即差异性低氧血症现象——股动脉插管逆行的血液与左心室输出形成等压平面，导致冠状动脉和脑循环氧灌注下调。因此，临床上常通过“Y 型” 连接器形成三重插管的ECMO 结构来减轻V-A 模式的具体限制，构成V-A-V 模式。
在V-A-V 模式下通过可调节夹具或流量传感器分流部分富氧血引入腋动脉，以均衡前后负荷、氧合、等压平面及左上肢、脑部缺氧等情况。在成年
肺移植患者心肺合并衰竭严重情况时，为保证引流充分，可加一分支引出颈内静脉血与股静脉一同通过膜肺，股动脉回输，这种状况下V-A-V 模式及V-V-A 模式是完全循环与呼吸支持。但三联插管在肺移植手术中的应用较少，既往研究已经为V-A-V 模式的合理性、安全性、有效性得出结论。
肺移植围术期体外膜肺氧合应用指南(2019版)推荐，若术前患者支持方式为V-V 模式，在肺移植术中出现明显的循环衰竭、
Avalon 和ProtekDuo 模式：与常见深静脉双腔管或血透导管结构类似，Avalon 和ProtekDuo 模式即单根双腔管模式ECMO，置入管道结构包括导管上段、尖端开孔及一侧孔开口，从构造特殊性来看，Avalon 与ProtekDuo 行使功能类似V-V 模式，置管过程依据透视造影、经食管超声辅助。
通常经右侧颈内静脉置入，导管上段开口及尖端为引流端分别位于上腔静脉内及下腔静脉远端，侧孔朝向右心房的回流口。ProtekDuo 的置入方式与Avalon 双腔管相同，两者的不同点在于ProtekDuo 导管尖端正对肺动脉干开口，侧孔的良好位置则位于右心室或右心房内。
Budd 等、Sinha 等先后报道了经ProtekDuo 导管通路行V-V ECMO 辅助肺移植病例，其中1 例50 岁男性患者囊性肺纤维化患者因先天性下腔静脉缺如，在术中考虑CPB 和ECMO 风险较高的情况下置入ProtekDuo，患者右心及氧合受到良好支持，11 d 后床旁拔除ProtekDuo 导管。
4.ECMO 在肺移植手术中应用的疗效评价
CPB、ECMO 技术先后用于肺移植手术中的体外生命支持。CPB 在肺移植术中使用的优势在于完全循环、氧合支持，提供较为良好的手术入路，故而可转移静脉容量直接进入动脉循环，在单、双肺移植术中均可减轻移植肺的灌注负担。CPB 因高于ECMO 的机械应力、气液平面存在等，可引发炎症级联反应，导致更为严重的早期移植物功能障碍。
与CPB 比较，ECMO 不存在心脏切开吸引和静脉储液器，因而激活凝血和炎症级联反应较轻。与V-V 模式不同，V-A 模式可将一部分心输出量绕过肺血管床，在肺移植手术中维持适当肺灌注压，有利于移植肺功能的维持。CPB 对脉管系统的机械剪切应力常导致血管内皮损伤严重。同时，肺移植手术中肺循环因CPB 环路，早期无法得到有效灌注，使得ECMO 较CPB 成为术中更理想的体外生命支持方式。
肺移植手术中CPB 支持还会增加
一项Meta 分析纳入7 项观察性研究，包含785 例肺移植受者，结果表明，与使用CBP 的患者比较，使用ECMO 的患者术中血制品输注量、术中出血风险、术后PGD 严重程度、肾功能损伤发生率、心脑血管栓塞发生率等均明显降低。Machuca 等比较了ECMO 和CPB 在肺移植手术期间术中支持对肺移植受者的疗效，结果表明，ECMO 在早期结局等诸多方面有优势，患者机械通气需求减少，ICU 停留时间和住院时间缩短，提示ECMO 更趋向于短期生存优势。
但Ong 等研究表明，在肺移植手术中吻合困难气道(心脏肥大且肺门向后)、肺移植同时接受心脏手术等情况下，ECMO 暂时无法取代CPB。此外，一旦手术中支持完成即需撤离CPB，而ECMO 无需立即改变支持方式，或可在肺移植术后延续性应用以应对可能出现的PGD。
5.小结
ECMO 在肺移植手术中通过损伤/ 保护机制，在稳定机体氧合与血流动力学等方面起到巨大作用。在肺移植手术中需要根据移植受者病情变化、手术种类及术式等选择具体支持方式，体外肺灌注期间需要做好移植物营养供应及立体治疗、在肺移植术中做好ECMO 流量调整及肺动脉压力监测以确保移植物有效控制性灌注等。
来源：王宋,刘敏,许红阳.体外膜肺氧合在肺移植手术中的应用进展[J].临床麻醉学杂志,2023,39(08):863-867.
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