重症勇士：ECMO的前生今世

文 Tony

疫情仍未过去，而在这场持续资至今的战役中，医疗资源生产、供应、调配起着关键的作用。医疗资源中，口罩、防护服通过快速生产、调配可以补短板，然而重症医疗资源却难以快速补足，长时间都会处于满负荷状态。在呼吸重症的医疗资源中，“皇冠上的明珠”就是今天要说的这位，最近频上热搜的ECMO了。

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ECMO，中文名体外膜肺氧合，俗称“叶克膜”、“人工肺”，是一种医疗急救设备，用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命。

ECMO可以对重症心肺功能衰竭患者进行长时间心肺支持，为危重症的抢救赢得宝贵的时间。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。

来源：TexasChildrensVideo

ECMO的原理并不复杂，主要由血管插管、循环管路、血流泵、氧合装置、加温器组成。根据患者的需求，可以进行完全的心肺功能替代（V-A ECMO，静脉-动脉模式）或者仅替代肺功能（V-V ECMO，静脉-静脉模式）[2]。前者主要用于体外呼吸支持，后者因血泵可以代替心脏的泵血功能，既可用于体外呼吸支持，又可用于心脏支持。当患者的肺功能严重受损，对常规治疗无效时，ECMO可以承担气体交换任务，使肺处于休息状态，为患者的康复获得宝贵时间。

它的循环途径是：静脉血引出体外->人工心肺旁路氧合->注入病人动脉或静脉系统->维持组织供养。

ECMO结构（Lawler PR, Circulation, 2015）

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今天所看到的ECMO，要说它的起源，就要聊到它的前辈-术中体外循环机。

1930年10月4日凌晨，美国马萨诸塞州波士顿麻省总医院。一个外科病房内，时年27岁的实习医师吉本(John Heysham Gibbon)一整晚都守护在一位女病人床边。这位例行胆囊切除术后的女患者发生了肺血栓栓塞并发症。尽管主治医师通过手术从患者的肺动脉内取出众多血块，但患者始终未能苏醒。

John Heysham Gibbon

“患者为求生而挣扎的情景深深震撼了我 , 但我却无能为力。我想到这时若能将血液用任何方法持续抽出 ,去除二氧化碳 ,加入氧气，再将此血液注入血管内，同时可以使医生在阻断回心血流的情况下，安全地切开肺静脉取出血栓，就可能挽救她的生命, 我们应该绕过血栓，在患者体外做一部分心和肺的工作。”吉本回忆道。

这大概就是体外循环机的最初构想。

1934年，吉本和他的妻子兼助手开始了研制人工心肺机的长征，中间遇到了来自医用材料、资金支持等巨大的困难，然而拼着非凡的毅力，吉本在动物身上的实验已经非常有效。1946年，他终于获得了IBM和美国国立卫生研究院的支持，研究进程也突飞猛进，在1949年到1952年之间 , 他所实验的动物死亡率已经从80%下降到了10%。

1953年5月6日，一位18岁的大学女生患有巨大房间隔缺损，吉本用人工心肺机流转26分钟获得修补成功。然而令人遗憾的是，在后面利用人工心肺机的两例手术中，吉本均告失败，这让他彻底失去了信心，告别了20多年的研究，再也未尝试任何心脏手术。

虽然难过自己的心理关，但吉本却为医学界打开了一扇大门。

此时，后来提名诺贝尔医学奖的明尼苏达大学的外科医生李拉海(C. Walton Lillehei)产生了一个史无前例的思路-活体交叉循环。这种方法是将患者心脏的血液循环切断，另由一位健康人作为供体，在手术患者旁边利用自己的健康心脏为患者提供正常血液循环和组织供氧。

1954年3月26日，李拉海采用这种手段成功为一名13个月大的婴儿格雷戈里·格利登（Gregory Glidden）实施手术，利用患儿父亲作为供体，成功修复了患儿的心室中膈缺损。手术修复本身十分成功，但患儿还是在术后11天时因肺部感染而逝世。

随后一年，李拉海和他的团队继续采用交叉循环的手段为四十多名患者实施了心内直视手术，其中大部分是年龄不满2岁的婴儿，共有32名患者幸存。

在同一时期，1958年，在大名鼎鼎的梅奥诊所里，曾经听吉本分享过技术的柯克林医生(John Webster Kirklin),改进了吉本的心肺机，在这里，他成功地应用体外循环机进行的245例手术。为纪念吉本前辈，他给这种设备起名：梅奥-吉本(Gibbon)

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体外循环机从理论到成功的临床应用，近30年的努力开辟了新的医学大门。随着人类社会的进一步发展，医学工作者也从未停止过致力于该系统的更新，让它更轻便、更安全，支持更长的时间。

上个世纪60年代，Cleveland Clinic的Willem Kolff教授研制出了膜氧合器，通过一层薄膜把氧气和血液隔离开。这样减少了溶血，对血液破坏少，而且这些可抛弃的膜氧合器避免了每次重复使用前繁琐的清洗工作。膜氧合器的出现使得其替代心肺治疗的时间大大延长。

之后，随着高通透性硅胶材料膜、空纤维材料的相继出现，现代膜氧合器雏形初现。从此，它不仅仅停留在手术中短时间的心肺支持，也逐渐走进重症监护室，为患者长时间使用。

1971年，美国加州圣芭芭拉，一例车祸外伤病人因为ARDS出现严重低氧血症，在常规治疗无效的情况使用了膜氧合器进行肺功能替代治疗，病人最终成活。这一病例极大地鼓舞了医学界对ECMO的探索。

1972年，美国密歇根大学医学院的巴雷特（Rober H. Bartlett）医生对一名心脏手术术后的2岁幼儿，成功的利用ECMO进行了短期心肺支持，36小时脱机。

Rober H. Bartlett，图片来源：umich.edu

随后，1976年，巴雷特医生报道了一例名为“Esperanza”(西班牙语“希望”)的弃婴成功接受心肺转流的病例。Esperanza出生时诊断有胎粪吸入综合征、持续性新生儿肺动脉高压、先天性膈疝，以传统的治疗手段基本无法生存。然而在使用ECMO治疗几天后，以上病患均得到逆转。此病例的成功具有非凡的意义，在世界医学史上造就了ECMO的非凡影响。

6年后，1982，Bartlett又报道了45例新生儿的ECMO经验，这些预期死亡率90%的患儿生存率达到50%。

由此，ECMO的新时代正式开启。

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2020的今天，很多人把新冠病毒和2009年甲型H1N1流感相提并论。而在11年前的战役中，ECMO就曾大放异彩。

当年的甲流期间，一篇发表在JAMA上的文章显示：病情危重患者尽早转移至具有ECMO支持条件的中心进行救治，可使病死率显著下降。一项荟萃分析关于H1N1流感应用ECMO治疗的研究结果显示，在ECMO辅助下重症患者的死亡风险可下降近一倍。

来源：JAMA. 2011;306(15):1659-1668

2013年禽流感流行，研究结果同样证明了ECMO技术的有效性。

同一年，现任台湾民众党主席、台北市市长，时任曾任台大医院创伤医学部主任、台大医学院教授的柯文哲，在2013年的Ted Taipei发表了名为《生死的智慧》的演讲，讲了大量ECMO的治疗案例（台湾话称叶克膜），其中有ECMO117天后撤机存活的记录，也有靠ECMO男子创造过无心脏16天后心脏移植存活的奇迹。

如此稀缺、珍贵的ecmo, 难怪医学界形容它是“用钱向上帝买时间，用心向死神要生命。”

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然而，ECMO创造了诸多生命奇迹的背后，不是每个人都有机会用得上，因为不仅机器造价昂贵，还要经验丰富的操作护理人员和重症医师才能让它发挥奇迹，而这背后极为高额的费用，也非常人所能负担。

即便如此，在拥有诸如ECMO高级医疗设备的台大医院，柯文哲也见证了太多的失败案例。面对生命，面对死亡，他也带来了自己的思考。以下这段视频，也强烈推荐给各位。

最后用演讲中的一段话作为结尾：

"你问我，什么是死亡？我的回答是，怎样才算活着？你问我，什么是人生，我的回答是，追求这个问题的答案就是这个问题的答案。

因为人一定会死，所以死亡不是人生的目的，人生就是一个过程，我们在这个过程中不断去追寻一个问题，这就是人生。"

全文完，感谢您的耐心阅读，喜欢请点个在看~

参考资料

[1]. 医学新知 | 神奇的“魔肺（ECMO）”让生命重新绽放”

[2]. 体外膜氧合（ECMO）：从原理到应用. 壹周冠脉. 费金涛

[3]. 体外循环之父John Heysham Gibbon Jr 李清晨 中国心血管杂志2011年8月第16卷第4期

[4].《体外循环技术》第4版 菲利普(Philip H. Kay) 北京大学医学出版社

[5]. Walton Lillehei, Ph.D., M.D. The Father of Open-Heart Surgery. University of Minnesota. [2014-03-25]

[6]. In Memoriam: C. Walton Lillehei, the “Father of Open Heart Surgery”. American Heart Association. [2014-03-25].

[7]. JAMA. 2011;306(15):1659-1668. doi:10.1001/jama.2011.1471

[8]. Denton Arthur Cooley,  Annals of Thoracic Surgery 1986;41(1):20

[9]. 外科之花的艰难绽放. 李清晨

[10]. “人工肺”ECMO的对手是死神. 生命时报

[11]. TED Taipei《生死的智慧》. 柯文哲

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