体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)技术是一种能在较长时间内对心肺功能进行支持的体外生命支持技术。随着一氧化氮吸入、肺表面活性物质及高频通气等治疗手段的出现，需要ECMO支持的呼吸衰竭新生儿越来越少。但临床上仍有部分难治性呼吸衰竭新生儿对以上治疗无效或反应不良，仍需要ECMO支持。本文对国外ECMO技术在新生儿呼吸衰竭的应用情况进行介绍，并与国内的情况进行对比分析，希望有助于下一步我国新生儿ECMO技术的开展。
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体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是一种从体外循环技术发展而来，能够在较长时间内对严重的心肺功能衰竭患者进行心肺支持的体外生命支持技术。1972年，Hill等[1]首次成功利用体外循环设备对1例24岁多脏器损伤合并急性呼吸窘迫综合征的患者进行救治并取得成功，自此体外生命支持技术开始在临床应用。1975年，Bartlett成功对1例名为"希望"的弃婴成功进行床边心肺支持治疗，标志着真正意义ECMO时代的到来[2]。1989年，为更好地提供ECMO培训，推广新型ECMO设备以及建立全球ECMO数据库，ECMO工作者在美国密歇根州成立体外生命支持组织(extra-corporeal life support organization，ELSO)。目前，临床上需要ECMO支持的新生儿呼吸疾病类型主要有先天性膈疝、胎粪吸入综合征、持续肺动脉高压(persistent pulmonary hypertension of newborn，PPHN)和新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome，NRDS)等，除先天性膈疝外，ECMO在其他新生儿呼吸衰竭疾病的救治成功率达80%左右[3,4,5]。20世纪90年代中期，随着一氧化氮吸入(inhaled nitric oxide，iNO)、肺表面活性物质(pulmonary surface，PS)及高频通气技术的出现，临床上因呼吸衰竭而需要ECMO支持的新生儿越来越少，但仍有部分难治性呼吸衰竭新生儿对以上3种治疗措施无效，最终需要ECMO支持。本文对目前国内外新生儿ECMO的情况进行介绍，希望有助于下一步我国新生儿ECMO技术的开展。
据ELSO统计，截止到2014年，全世界共有58 842例患者接受ECMO支持，其中新生儿33 412例，占总数的56.78%；儿童15 004例，约占总数的25.50%；成人患者10 426例，占17.72%。在33 412例新生儿中，27 007例因呼吸衰竭接受ECMO支持。ELSO数据表明，接受ECMO支持的儿科患者比例要远远高于成人，主要应用于新生儿呼吸衰竭支持。近年来，ECMO临床应用特点是呼吸支持比例逐年下降，循环支持比重越来越高，这与呼吸支持技术进步和心脏外科手术发展有关。
在中国大陆，直到2002年，才由中山市人民医院在临床上完成了第1例ECMO治疗病例，紧接着北京和上海的一些单位也相继在临床上开展ECMO工作，此期间ECMO主要用于成人患者的循环支持[6]。国内儿科领域ECMO技术开展较慢，直到2008年才开始在临床应用，近年来只有本单位与浙江大学附属儿童医院对各自单位儿科ECMO的应用情况进行了报道[7,8,9,10,11,12]。据ELSO提供的数据显示，截止2014年，中国国内共完成体外生命支持629例，其中新生儿9例，占总数的1.43%；儿童127例，占20.19%；成人493例，占78.38%。在9例新生儿中，仅有3例因呼吸衰竭接受ECMO支持。
以上资料表明，ECMO在国内的发展轨迹与国外完全不同；无论是开展的例数还是ECMO的临床管理水平，我们均远远落后于国外的先进中心，尤其是在新生儿领域。国外ECMO技术的发展轨迹是由儿科领域开始，逐渐发展至成人领域，由呼吸支持逐渐应用到循环支持；而ECMO技术在中国大陆的发展轨迹恰恰与此相反，首先从成人领域开始，逐渐至儿童，由循环支持开始逐渐到呼吸支持。ECMO技术目前在中国大陆的开展现状可以概括为3个不平衡。一是开展人群不平衡，成人领域开展较多，儿科领域开展较少；二是支持类型不平衡，循环支持应用较多，呼吸支持较少；三是开展学科不平衡，大部分ECMO支持病例在心脏外科(包括小儿心脏外科)，在重症医学科(包括儿童重症医学科)开展较少。
(1)胎龄≥34周：ECMO支持的全身抗凝管理决定了适合ECMO支持新生儿的胎龄，胎龄<34周患儿脑室内出血风险显著增高。(2)体重>2 kg：体重<2 kg患儿病死率显著增高，而且患儿血管较纤细，动静脉插管操作非常困难。(3)肺部疾病的可恢复性：慢性肺疾病、机械通气时间超过10～14 d、长时间暴露于高氧浓度是相对禁忌证。不可逆情况包括：肺表面活性物质蛋白B缺乏、肺泡毛细血管发育不良或肺发育不良。(4)无不可控制的出血疾病：ECMO的支持过程需要不间断的肝素抗凝，可能会造成不可控制的出血。(5)无严重颅内出血(颅内出血≥Ⅲ级)：肝素化后，颅内出血风险会显著增加，Ⅱ级以内的颅内出血通过控制肝素用量，可以得到较好控制。(6)无严重的、无法矫治的先天性心脏病：接受ECMO支持前应行超声心动图检查，明确没有无法手术矫治的先天性心脏病。(7)其他呼吸治疗手段没有效果：PS治疗、iNO及高频振荡通气已经在ECMO前应用并没有效果。(8)无其他致死性染色体畸形：如13或18三体综合征、严重神经系统功能损伤和坏死性小肠结肠炎。
上述标准是总体指导原则，ECMO指征的把握，对再有经验的儿童重症医学专家都不是件轻松的事。目前，主要利用计算患儿氧合指数(oxygenation index，OI)来衡量肺功能并作为决定ECMO支持的具体依据，如果OI>40超过3 h或者iNO下OI>25，保守治疗该患儿病死率将超过60%，认为该患儿需要ECMO治疗。
(1)设备及耗材：Medtronic儿童套包。(2)血泵、管道剪裁、安装，1 000 ml勃脉力预冲管道排气。(3)预冲配方：100 ml悬浮红细胞(根据患儿凝血情况加入0.5～1.0 mg肝素)、20%白蛋白50 ml、5%碳酸氢钠5 ml、10%葡萄糖酸钙3 ml。加入预冲配方，排出管道中的晶体液。(4)充分自循环后，连接患儿前检测预冲液血气及电解质水平，根据结果进一步调整。
由于需要ECMO支持的患儿一般病情较危重，为争取时间，一般在ECMO系统预冲的同时，进行ECMO插管操作。良好的插管技术是ECMO治疗成功的关键，一般依据所要治疗的患儿体重选择插管大小，对于新生儿人群，插管部位选择右侧颈内静脉和颈总动脉，动脉插管型号选择8-10 Fr，静脉插管型号选择10-12 Fr，如存在永存左上腔静脉，要选择小的静脉插管。对于需要ECMO呼吸支持的新生儿，一般在NICU或儿童外科重症监护室(SPICU)中进行插管操作，过程严格按照操作规范及无菌原则。ECMO小组由6名医护人员构成，具体分工如下：小儿心血管外科医师2名，负责插管操作；儿童重症医学医师和护士各1名，负责监控插管过程中患儿的生命体征及呼吸工作状态；ECMO灌注师和护士各1名，负责ECMO的安装和预冲。
插管按照床旁手术准备，由于插管时往往患儿病情紧急，无法做到每次麻醉医师都在场，ECMO小组的儿科医师有时必须负责ECMO插管过程监护及床旁麻醉管理。麻醉方法如下：镇静剂咪达唑仑0.3 mg/kg，麻醉剂芬太尼10～30 μg/kg，肌松剂罗库溴胺0.6 mg/kg。将患儿摆好体位，一般是肩膀下垫一个敷料卷，使患儿头部后仰，头部同时转向左侧，暴露出右侧颈部。纵行切开右侧颈部皮肤，显露出右侧颈内静脉及颈总动脉，结扎插管前给予肝素1 mg/kg抗凝，5 min后查活化凝血时间(activated clotting time，ACT)，ACT目标范围200～250 s。
目前，采用V-A模式ECMO对呼吸衰竭新生儿进行支持，如管道直径减半，阻力将增加4倍，所以，在动、静脉插管过程中，要求外科医生根据患儿实际血管直径尽可能选择内径粗的插管。
将ECMO管路包裹的无菌塑料膜去除，无菌状态下交给外科医生，将管路剪断后分别与对应的动、静脉插管连接，连接时注意排气。按照静脉、动脉顺序松开管道钳，启动ECMO离心泵，流量初速控制在50 ml/min左右，逐渐增加流量，5～10 min内达到100～150 ml/(kg·min)。当ECMO回路血流量达到100 ml/(kg·min)以上时，此时开始下调呼吸机参数至保护性通气水平，采用较低呼吸频率(20次/min)、较长吸气时间(0.7 s左右)、较高PEEP(6～8 cmH2O，1 cmH2O＝0.098 kPa)和较低PIP(13～15 cmH2O)。ECMO支持期间的机械通气目的就是避免进一步肺损伤，同时保持肺泡开放。具体参数设定应根据临床情况，结合血气分析再进一步调节。PEEP设置以不影响血液回流至右心，维持足够ECMO流量为准。
基本生命体征监测：ECMO支持期间，持续心电监测，呼吸监测，有创持续动脉压、中心静脉压监测是必须的，这有助于维持重要生命体征的稳定。
ECMO系统监测：ECMO系统可以监测管道流量，以L/min为单位衡量；另外，同时监测离心泵的转速，以转/min衡量。回路中的压力监测也非常必要，一般监测静脉段和泵后动脉端压力，压力以mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)衡量。不管哪个模式的ECMO治疗，静脉血氧饱和度监测是最重要的，这能够及时反映机体对氧利用的平衡。在新生儿V-A模式ECMO中，利用Terumo CDI 101监护仪持续监测静脉血氧饱和度、红细胞压积及血红蛋白，静脉血氧饱和度维持在60%～75%，红细胞压积维持在35%～40%。
(1)ACT：1～3 h 1次，维持ACT时间在160～180 s，根据ACT水平调整肝素用量。(2)电解质、血气分析：4 h 1次。(3)全血细胞分析：每日1次，如果变化随时急查，维持血红蛋白在120～140 g/L，血小板水平应维持在75×109/L以上。(4)凝血功能：每日1次，根据患儿凝血状态随时急查。(5)生化全项：每日1次。
适当镇静镇痛是必要的，具体用量根据患儿精神状态调节，但总原则是尽量减少阿片类及苯二氮
类药物的应用。ECMO治疗过程中，只要患儿的胃肠道功能可耐受，提倡早期喂养，早期喂养有助于院内感染的控制，接受ECMO支持的患儿一般通过鼻胃管进行喂养，多潘立酮应用有助于胃排空。
对于因呼吸衰竭接受V-A模式的ECMO支持患儿，通过逐渐降低ECMO的流量观察患儿肺部恢复情况。理论上，当患儿肺部能够负担70%～80%的通换气功能时，提示可以撤离ECMO。在作者单位，对于接受V-A模式ECMO支持的新生儿，当流量降到50 ml/min时，并将呼吸机参数由"休息模式"调整至"正常模式"，持续观察3～6 h，期间反复查动脉血气评估患儿肺部通气和换气功能，如果生命体征稳定，就认为达到撤离ECMO条件。
自2012年8月至2014年8月，共有9例新生儿在我院接受ECMO支持，年龄出生后1～30 d，体重3～4 kg；其中3例为循环支持，均为体外循环下先天性心脏病矫治术后出现低心排综合征的患儿；6例为呼吸支持，其中肺发育不良2例，NRDS 4例；死亡6例，存活出院3例，存活率30%。共死亡6例，死亡原因如下：病例1：ECMO支持173 h，肺功能未恢复，家长终止治疗死亡；病例2：在ECMO支持过程中，由于静脉插管打折，引流障碍死亡。病例3：接受ECMO支持时已出现心跳骤停，在ECMO支持103 h后成功撤离，撤离后3 d感染，出现多器官功能衰竭死亡。病例5：成功撤离ECMO，1周后因主动脉瓣反流猝死。病例8：接受ECMO支持75 h后成功撤离ECMO，撤离24 h后患儿再次出现严重肺动脉高压死亡。病例9：ECMO支持前已出现心跳骤停，接受支持42 h后家长终止治疗死亡。见表1。
我院接受ECMO支持的新生儿病例资料
我院接受ECMO支持的新生儿病例资料
| 病例 | 性别 | 体重 | 年龄 | 诊断 | 术前措施 | 地点 | OI | 乳酸(mmol/L) | 类型 | ECMO时间 | 撤机 | 预后 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 男 | 3.3 kg | 4 d | 肺发育不良 | HFOV/NO/PS | NICU | 117 | 2.2 | 呼吸支持 | 173 h | 失败 | 死亡 |
| 2 | 女 | 3.0 kg | 10 d | NRDS/PDA | HFOV/NO/PS | NICU | 40 | 5.1 | 呼吸支持 | 12 h | 失败 | 死亡 |
| 3 | 男 | 3.4 kg | 1 d | NRDS/PDA | HFOV/NO/PS、CPR | NICU | 100 | >15.0 | 呼吸支持 | 103 h | 成功 | 死亡 |
| 4 | 男 | 3.6 kg | 13 d | TAPVC | CPR | SPICU | — | >15.0 | 循环支持 | 66 h | 成功 | 存活 |
| 5 | 男 | 3.5 kg | 30 d | TGA/VSD | CPR | SPICU | — | >15.0 | 循环支持 | 48 h | 成功 | 死亡 |
| 6 | 女 | 3.1 kg | 21 d | IAA/VSD | CPR | SPICU | — | >15.0 | 循环支持 | 43 h | 成功 | 存活 |
| 7 | 男 | 4.0 kg | 1 d | NRDS/PPHN/PDA | CPR、NO | SPICU | 51 | >15.0 | 呼吸支持 | 50 h | 成功 | 存活 |
| 8 | 女 | 3.0 kg | 2 d | NRDS/PPHN/PDA | NO/PS | SPICU | 166 | 8.6 | 呼吸支持 | 75 h | 成功 | 死亡 |
| 9 | 男 | 3.1 kg | 1 d | 肺发育不良 | CPR | SPICU | 53 | >15.0 | 呼吸支持 | 42 h | 失败 | 死亡 |
注：HFOV：高频振荡通气；PDA：动脉导管未闭；CPR：心肺复苏；TAPVC：全肺静脉异位引流；TGA：大动脉转位；VSD：室间隔缺损；IAA：主动脉弓离断。OI＝Pmean×FiO2/PaO2。
从ECMO技术在中国大陆的应用现状来看，儿科领域的开展落后于成人领域，在新生儿呼吸支持方面的开展基本是一片空白，导致ECMO技术在新生儿领域应用滞后的原因如下：首先，针对呼吸衰竭治疗措施近年来的飞快进步，如保护性肺通气策略、高频机械通气、iNO及PS在临床上的应用，使很大一部分严重呼吸衰竭新生儿避免了ECMO的应用，但同时，这也在某种程度上也延误了其中真正需要ECMO支持婴幼儿的治疗时机[13,14]。其次，新生儿体重较低(<5 kg)，建立ECMO往往较为困难，无法经皮穿刺插管，大部分都需要切开插管，出现呼吸循环衰竭而需要ECMO支持的患儿，病情往往很危重，在这种紧急的情况下成功切开插管，这就需要熟练的儿童心血管外科医生的支持。目前，国内除了几个大型心脏中心外，绝大部分儿童心血管外科均隶属于成人心脏外科，未能和新生儿科紧密结合，协调沟通不够，这样新生儿专家在面对需ECMO支持的婴幼儿时不能及时得到儿童心脏外科医生支持，无法迅速建立ECMO，错过最佳治疗时机。最后，缺乏适用于中国大陆新生儿ECMO支持所需的耗材。目前，国内市场上所提供的唯一适合婴幼儿进行ECMO支持的耗材是Medtronic公司生产的ECMO儿童套包和动静脉插管。而Medtronic儿童套包的膜肺类型为中空纤维氧合器，根据经验，此类氧合器使用寿命短，往往在使用70～90 h后开始出现血浆渗漏。另外，插管也影响ECMO模式的选择，对于ECMO呼吸支持应用，静脉-静脉(V-V)模式ECMO是首选，它能够为呼吸衰竭并且无心功能不全的患儿快速提供呼吸支持。但在中国大陆开展新生儿V-V模式ECMO支持存在实际困难，目前仍无法获得V-V模式ECMO支持所需要的双腔静脉插管，耗材的缺乏也是在救治呼吸衰竭新生儿过程中，我们全部选择V-A模式ECMO支持的原因。
ECMO技术在中国大陆新生儿领域的临床开展情况严重滞后，虽然iNO、PS气管内滴入及高频振荡通气等技术的出现使许多呼吸衰竭新生儿避免了ECMO治疗，但仍有一部分极度危重新生儿对上述手段无效，仍需要ECMO支持。如何在临床上尽早将这部分确实需要ECMO支持的新生儿尽早诊断出来，接受ECMO支持，避免由于高压力、高氧浓度带来的进一步肺损伤，是新生儿ECMO应用下一步的研究方向。
