2020年2月19日，国家卫健委发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》中，ECMO主要应用在重症、危重症的挽救治疗上：“对于患有严重急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者，建议进行肺复张。在人力资源充足的情况下，每天应当进行12小时以上的俯卧位通气。俯卧位通气效果不佳者，如条件允许，应当尽快考虑体外膜肺氧合（ECMO）。”

ECMO到底是啥？

为什么能将新冠肺炎危重症患者从死神手里拽回来？

ECMO，中文全称是体外膜肺氧合。通俗一点来说，就是“人工心肺机”，是一种用于协助重症心肺衰竭患者进行体外呼吸循环的急救设备。

美国心脏外科专家、体外循环机发明者约翰·吉本（JohnGibbon）

1953年，美国心脏外科专家约翰·吉本（JohnGibbon）医生发明了人工心肺机，他将体外循环技术首次用于临床心脏手术获得成功，为心脏手术实施的体外循环具有划时代的意义，同时也将为急救专科谱写新的篇章。在大量实验的基础上，60年代后期开始在临床上试用长时间体外心肺辅助。1975年Bartlett医生首次成功地用ECMO救治1例患持续性胎儿循环的新生儿。以后ECMO技术在新生儿应用的经验快速增加，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。另外，体外循环是一门很“矛盾”的学科：一方面本身的专业面窄，具有很强的专业性，但另一方面作为作为交叉学科，涉及的专业知识跨度又非常大。与外科医师并肩作战，负责操作管理体外循环的专业医务人员就是体外循环师。总的来说，ECMO是一项复杂的治疗方法，需要有经过广泛训练的专门技术人员管理，早期阶段人员的经验少，因此也影响ECMO治疗效果。随着ECMO治疗手段的日渐完善，近年来一些报告显示，ECMO治疗某些疾病的存活率显著提高，并发症发生率也也明显降低。这是因为，患者在进行ECMO治疗期间，患者受损的肺脏得到充分休息，肺内各组织细胞有充分的时间进行修复，这对患者进行机械通气过程中是无法实现的。

中国自主研制的第一台小儿人工心肺机

关于人工心肺的研究工作，中国也一直在努力探索研发之路。中国胸心外科奠基人、中华医学会胸心血管外科学分会首任主任委员苏鸿熙教授，当年毅然从美国出发，辗转6国，耗时52天，行程近10万里，把两台人工心肺机带回祖国。1957年，苏教授利用从美国带回的这两台人工心肺机建起实验室，同年5月应用心肺机进行体外循环动物实验。1958年6月26日，他成功为一名心脏室间隔缺损的6岁儿童进行了中国首例体外循环心内直视手术，仅比美国晚5年。后来根据原上海I型II型心肺机的实物、国外商品广告，上海第二医学院附属新华医院丁文祥、苏肇伉两位医生与上海电表厂以徐仁禾工程师为首的模具车间合作研制出了中国第一台小儿人工心肺机，1974年5月23日以此型心肺机辅助完成了中国第一例婴幼儿室间隔缺损的修补，开创了中国婴幼儿心内直视手术的先河。

患者进行ECMO治疗时的示意图

人工心肺的主要工作原理，将患者的静脉血引流至体外，经过ECMO循环后，排出二氧化碳、补充氧气，然后再泵回体内，同时具备辅助血液循环和呼吸两种功能。这种机器能够维持危重症患者生命，为救治争取更多时间。据体外生命支持组织数据显示，它救治严重心肺功能衰竭患者的院内生存率约为41.4%。ECMO是目前针对严重心肺功能衰竭最核心的支持手段，也誉称为重症患者的“最后救命稻草”，是一项顶尖的生命支持技术，它是代表一个医院、一个地区，乃至一个国家危重症急救水平的一门技术。

ECMO的工作原理图

当ECMO仪器启动，离心泵运转，暗红色的血液从股静脉引出，然后经过膜肺氧合，转变为鲜红色的血液再从颈内静脉回到患者的体内，接着开始下调呼吸机的条件，患者的氧合得到明显改善。

ECMO的成本几何？为何难以在中国推广？

ECMO临床使用过程中，其成本不亚于大型设备。但“机器一启动要花7万元（人民币）左右，每天还要消耗1-2万元（人民币）。”ECMO是由一整套设备、耗材体系组成的。包括肺膜、血泵、血液管路、插管及各类接头等。其中最为核心的就是膜肺和血泵，分别起人工肺和人工心的作用。两种耗材对原材料、电子元件的材质和工艺要求都很高。目前，中国尚无自主研发的ECMO设备，也没能力生产核心耗材。中国医院使用的ECMO设备，主要来自德国Maquet、意大利Sorin和美国Medtronic等公司，其中德国Maquet公司占七成以上份额。核心耗材的膜肺材料主要被3M公司垄断。作为耗材中要求最核心、最费钱的当属膜肺，其内部是由中空微孔纤维膜丝构成，患者血液在膜丝中流动时，血液中的二氧化碳和膜丝中的氧气通过压差的方式进行置换，以实现肺部的气体交换功能。

值得注意的是，ECMO设备中构成膜肺的膜丝对材料要求极为苛刻。PMP(聚4-甲基1-戊烯)是被公认的最优材料。聚4-甲基1-戊烯最早是意大利的Natta通过其发明的Ziegler-Natta催化剂合成，在1965年由英国的ICI公司完成半工业化生产。聚4-甲基1-戊烯的制备首先是通过丙烯进行聚合制得4-甲基-1-戊烯单体，然后在Ziegler-Natta催化剂的作用下，进一步聚合而成。现今，作为ECMO核心材料的PMP仅有3M公司旗下的Membrana公司能独家供应。这家公司把控着PMP特种材料最核心的技术，因其供应垄断，所以导致价格居高不下，也是国内无法推进研发具有自主知识产权ECMO设备的主要原因。

目前全国仅400台，目前通过海外采购，国内紧急调用，发往湖北67台。国内ECMO设备价格区间从100万元到300万元，均价为165万元，移动ECMO价格约300万元/台。遗憾的是，当前中国并未有一家能够生产ECMO的公司。

在耗费巨资下，ECMO的成功救治也存在不确定性

ECMO存在着四大致命缺点：

1、并发症多。传统 ECMO设备中，血液泵和氧合器是独立的两部分。这种分离的结构会导致更多管路的使用，并且使血液在体外循环的路程及时间增长，因此造成凝血，溶血，及血栓等并发症。为了减少使用 ECMO 造成的凝血，医生必须使用大量的抗凝血剂，这又会导致严重的内脏出血和脑出血。

2、血细胞损伤。血液流通过血液泵时，在与氧气的高速混合过程中会形成大量的血细胞损伤。

3、人工监管费极高。研究表明，ECMO治疗总共花费大约为62-73万美元，而其中超过50万美元是花费在ECMO的操作及病人的护理方面。

4、使用范围受限。传统 ECMO 繁琐复杂的结构限制了其移动性和在医院外抢救中的运用。另外，对于需长期携带ECMO的等待脏器移植的病人，生理活动的限制会极大地影响术后恢复。

参考文献及链接：
《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》
https://www.sohu.com/a/377343080_120124148
https://3g.163.com/news/article_cambrian/F6OAMT8U05359PQK.html?isFromOtherWeb=true
https://www.sohu.com/a/132016515_654315
http://mp.ofweek.com/medical/a445693424386
https://www.sohu.com/a/226149043_456106
http://news.pharmnet.com.cn/news/2020/03/03/536926.html

来源：材料科学前沿