體外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）簡稱膜肺，俗稱葉克膜或人工肺，是以體外循環系統為基礎，采用人工心肺支持進行的高級生命支持技術。ECMO的主要目的是將血液泵入體外膜肺裝置進行足夠的氧合并排除二氧化碳，從而對危重癥患者進行有效的呼吸及循環支持、保障有效血供，為心肺功能的恢復贏得時間。

　　隨著氧合器、驅動泵、材料以及抗凝等技術的不斷發展和臨床經驗積累，ECMO的使用范圍不斷擴展。本文從ECMO技術的臨床應用場景及現狀、核心技術及壁壘、發展趨勢等角度，梳理了該技術在我國的發展現狀，并提出我國ECMO應順應趨勢，形成以ECMO應用區域中心為主并輻射周圍地區的診療模式，通過普及ECMO應用指征，建立良好溝通機制及轉診網絡，增加ECMO技術的受益患者。

ECMO的臨床應用

　　治療模式

　　臨床中根據輔助器官的不同，ECMO主要分為靜脈-靜脈轉流（veno-venous ECMO，VV-ECMO）和靜脈-動脈轉流（venous-arterial ECMO，VA-ECMO）兩種模式。VV-ECMO適用于單純呼吸衰竭的患者，VA-ECMO則可以同時提供循環和呼吸支持。

　　需要注意的是，在進行VV-ECMO時要留意患者的循環狀態，當患者并發循環衰竭時可改為VA-ECMO，如當新型冠狀病毒肺炎患者存在心源性休克或者出現心臟驟停時。

　　應用指征

　　ECMO通常應用于通過傳統手段治療無效的患者，為患者提供臨時性的功能輔助，在保障患者全身臟器功能的同時代替失功心、肺，以便使其恢復或過渡到移植。因此使用前要明確ECMO的目的，是等待恢復還是等待供體。無法達到預計目的時，不宜運行ECMO。當患者病情發展至不可逆階段時，強行使用ECMO也只能推遲其死亡時間而無法逆轉，同時還會造成不必要的經濟與醫療資源浪費。

　　隨著適應證的拓展，部分領域已制定了相關的專業共識。但在臨床實踐中，對適應證的把握仍有困難，有時其臨床收益并不明確，需要臨床醫生根據實際情況和經驗來具體判斷。

　　近年來，ECMO在器官移植的供體保護中也得到了一定的應用，其能在人逝世后提供穩定的氧合血液進行器官灌注，從而縮短供器官熱缺血時間，提高移植物質量。

ECMO應用現況和市場現狀

　　為了推動全球范圍內的ECMO技術交流與應用，體外生命支持組織（ELSO）于1989年成立，根據ELSO的注冊數據，2019年全球共有430個中心，實施ECMO 的病例達12850例，截至2020年1月注冊的總病例數達129037例，55%的患者存活至出院或轉院。中國醫師協會體外生命支持專業委員會于2017年成立，其統計數據顯示2018上報的實施ECMO的病例總數為3923例，實施醫院共計260家，較2017年（2826例）增加38.8%，住院生存率與ELSO數據基本一致。

　　我國ECMO的主要供應商是邁柯唯、美敦力、索林、米道斯四家。根據2020年2月Grand view research發布的數據，2019年ECMO全球市場規模約為2.97億美元，期待年復合增長率為4.5%。

　　在華西證券發布的行業報告中提到，根據我國2018年ECMO中心的增長測算，2018年我國ECMO總市場為2.4億元，而基于國家衛健委《2018衛生健康事業發展統計公報》中我國三級甲等醫院共1442家的數據測算，我國ECMO市場常態下規模是18億元，但實際數據可能更大，文獻報到2015年我國已有3569個ICU，49453張ICU床位。但是，由于ECMO系統的復雜性，目前三甲醫院中有能力開展ECMO輔助治療的僅有260家，可以看出ECMO的發展不但要滿足我國現在的重癥需求，還要與其配合共同前進，ECMO在我國醫院的發展依然任重道遠。綜合來看，雖然近幾年我國ECMO的臨床應用擴張迅速，但仍有較大發展空間。

新冠肺炎防治中ECMO的應用

　　新冠肺炎疫情暴發后，隨著重癥及死亡病例不斷增加，ECMO再次走入大眾視野。首例報道為2020年1月22日武漢大學中南醫院用ECMO成功救治了一名重癥患者。隨后公布的第五版《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案》中提出對于常規治療無效的危重型患者可采用ECMO作為挽救性治療。中國醫師協會體外生命支持專業委員會也發布了《危重型新型冠狀病毒肺炎患者體外生命支持應用時機及模式選擇專家建議》。

　　疫情期間的學術報道也不斷提到ECMO。2020年1月24日《柳葉刀》雜志發表的一篇有關41例新冠肺炎患者臨床特征的報道，其中提到有兩例患者同時使用了有創通氣及ECMO。2020年1月29日《柳葉刀》雜志上再次發表了有關金銀潭醫院99例新冠肺炎患者治療情況的文章，其中3例患者進行了ECMO治療。2020年2月7日JAMA上報道了一篇138例新冠肺炎患者的治療分析，其中4例使用了ECMO進行搶救。

　　隨著疫情逐漸擴散至全球，2020年3月13日WHO發布的COVID-19治療指南，其中提到對于難治性低氧血癥應考慮使用ECMO。2020年3月20日《柳葉刀》子刊再次發文對疫情期間ECMO的開展進行了討論分析。

ECMO核心技術及壁壘

　　氧合器

　　氧合器的主要作用是模擬生物肺泡完成氣體交換過程。目前使用的主流類型是中空纖維膜式氧合器。經典的中空纖維膜為聚丙烯材質的不對稱膜，其橫斷面分為2層，支持層為海綿狀結構，皮層為多孔結構開放式表面，其微孔占據膜表面積的60%左右。使用一段時間后該材料的親水性會增加，導致血漿滲出到氣體腔。因此，聚丙烯氧合器的使用時間常被限制在6小時以內，使其更適合用于術中體外循環。

　　硅橡膠作為另一種膜材料，擁有良好的透氧氣性和血液相容性，其部分型號的氧合器被FDA批準可以長時間使用，但其排出二氧化碳功能較差，且價格相對昂貴。目前公認的最優中空纖維膜材料為聚甲基戊烯（Polymethylpentene，PMP），其膜制造技術由3M公司旗下的Membrana掌握，產品名稱為OXYPLUS?，該膜的氣體交換性能與同公司生產的聚丙烯中空纖維膜OXYPAN相當，但使用時間卻顯著延長，是目前最適合用于ECMO的中空纖維膜。

　　驅動泵

　　驅動泵是ECMO的動力部分，循環動力的來源。應用在ECMO的驅動泵包括滾壓泵和離心泵兩種，滾壓泵運行時泵管內壓力變化較大，長時間運行易損傷血細胞，因此主流ECMO已放棄該設計。當代ECMO主要使用離心泵，其由電機、泵頭和控制系統組成。目前幾款主流ECMO品牌的血泵參數相似，最大流量在8L/min~10L/min，泵頭預充量在16ml~57ml，流量調節精度在±0.01L/min~±0.1L/min之間，多配有緊急驅動手柄，可在緊急情況下進行手動操作。

　　驅動泵的技術難點及重點主要集中在血液相容性方面，即對于血栓形成及血細胞破壞的控制。設計方面主要通過流體動力學及有限元分析等手段對泵的結構進行優化。材料方面除了葉輪及泵殼本身的材料選擇外，還要考慮通過活性涂層等技術手段來增加材料血液接觸面的生物相容性。

　　驅動泵的加工工藝也至關重要。由于泵頭中包含多種材料，因此在相關部件連接處容易出現斷面，血液流經易形成血栓及凝血。同時過于粗糙的血液接觸面、結構本身或加工造成的尖角則是造成溶血的重要因素。在樣機設計制作完成后，還需進行體外實驗初步檢測性能參數。

　　目前全球循環輔助設備發展迅速，主要市場仍被外資品牌占據，此次疫情中，中國醫學裝備協會先后發布了的五批疫情防治急需醫學裝備清單，其中ECMO設備涉及企業7家，僅有天津匯康是國內企業。雖然缺乏國內品牌，但也有部分國內團隊及企業取得一定突破。設備方面，天津匯康生產的人工心肺機WEL-1000HA已在國內上市。航天泰心科技有限公司于2009成立團隊啟動人工心臟HeartCon項目，目前該設備已成功完成動物實驗。2019年6月4日上海交通大學醫學院醫院管理處報道上海兒童醫學中心成功研發ECMO離心泵，目前已經完整組裝實驗室樣機。2020年3月13日山東大學官網發布消息：山東省磁懸浮軸承工程技術研究中心歷時10余年研發出ECMO樣機并已成功完成部分體外實驗。

　　耗材方面，國產氧合器廠家有四家，其氧合器主要使用聚丙烯濾膜。2020年2月8日杭州科百特過濾器材有限公司的官方公眾號發布消息稱，其于2013年啟動PMP氧合膜絲的研發項目，研發階段的樣品于2018年正式下線，其結構及氣體交換性能均可比肩國外產品。目前其將繼續優化工藝，并開展后續試驗。

ECMO臨床應用面臨的挑戰與發展趨勢

　　治療費用

　　ECMO治療費用較高且個體差異大。文獻報道，國內心臟術后患者進行ECMO輔助的平均費用近25萬元，整體在5萬至120萬元之間。高額的費用在影響患者選擇的同時也導致了地區間ECMO發展的差異，同時地區間醫保政策的差異又影響患者選擇。在經濟發展較為薄弱的地區，醫院即使配置了相關設備，較少的開展例數也使臨床團隊難以維持和提升實戰經驗。

　　學科建設

　　ECMO技術本身較復雜且高風險，對醫療資源配置要求高，需要占用大量衛生資源。ECMO的具體實施應由一個多學科團隊而非單一科室完成。多學科背景造成其在實際開展中學科歸屬不明確，部分中心心外科、ICU、呼吸科等都在開展ECMO，不同醫院開展ECMO的科室也存在差異，造成學科管理處于分散狀態，其在一定程度上限制了院內及院間的統一組織、多學科合作以及相關指南與研究的推進。

　　ECMO中心設置

　　2009年甲流H1N1、2013年禽流感H7N9、2019年新冠疫情都推動了ECMO在國內的開展，但在開展過程中也存在一些不合理的現象，部分基層醫療中心也跟風上馬ECMO項目，按照診療流程即使這些中心可以完成ECMO，最終也還是需要將患者轉至上級醫療機構。實際上對于ECMO中心的建立除去人員及設備配置要求外，還應考慮到每年中心可能開展的病例數，雖然對于每年的最少可接受例數存在爭議，但有證據表明患者預后與中心年開展例數具有一定相關性。ELSO建議ECMO中心的年開展例術應≥6例。

　　發展模式與趨勢

　　目前國際通行的ECMO發展模式是建立ECMO協作網絡，將非ECMO中心的患者轉運至ECMO中心進行治療。這催生了便攜式設備的出現。這些設備同時支持床旁及轉運操作。相較傳統設備，其體積更小、結構更堅固、便于運輸并有獨立電源。我國ECMO也應順應趨勢，形成以ECMO區域中心為主輻射周圍地區的診療模式。通過普及ECMO應用指針，建立良好溝通機制及轉診網絡，來增加ECMO技術的受益患者，打造高水平的ECMO團隊，提高患者的生存率。【本文選自“醫療器械藍皮書”《中國醫療器械行業發展報告（2020）》（主編：王寶亭 耿鴻武）】