重症呼吸系统疾病是体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)最主要的一组治疗群体。ECMO通过体外氧合器使患者不依赖肺就能获得足够的血气交换，满足生命代谢需要。ECMO呼吸支持应用的基本指征是患者经ECMO以外所有治疗无效，且病情具有潜在可恢复性。除抗凝禁忌及技术可及性外，ECMO对年龄及病种没有特殊要求。ECMO呼吸支持治疗首选VV模式，对伴有循环障碍者可选VA模式。ECMO可以帮助患者度过疾病危重期，为治疗及病情恢复提供时间和空间。ECMO的治疗结局受到原发病可逆性及不同病种等多种因素影响。
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体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)也称为体外生命支持系统，它是一种改良后的心肺分流治疗，用于需要较长时间持续心肺替代支持的病例。这些患者通常存在严重心肺功能障碍，需要治疗一段时间后才能恢复。ECMO通过以血流泵与氧合器为核心的人工设备进行气体交换，以此提供呼吸功能支持，直至疾病恢复。ECMO临床应用起步于欧美国家，1976年第1例婴儿ECMO临床应用获得成功。至2016年，全球已有7万余例登记注册的ECMO临床治疗病例[1]，见表1，其中以呼吸系统疾病患者病例数最多，包括新生儿及儿童患者。发达国家现已在专业化的治疗中心开展ECMO治疗。我国进入本世纪后ECMO技术应用受到重视，发展加快，尤其是在一线大城市的三甲医院。
截至2016年7月全球ECMO治疗病例统计报告[1]
截至2016年7月全球ECMO治疗病例统计报告[1]
| 年龄及疾病 | 总例数 | 体外生命支持存活率(%) | 存活出院数(%) | |
|---|---|---|---|---|
| 新生儿 | ||||
| 呼吸系统疾病 | 29 153 | 24 488(84) | 21 545(74) | |
| 心血管系统疾病 | 6 475 | 4 028(62) | 2 695(42) | |
| 急诊心肺复苏 | 1 338 | 859(64) | 547(41) | |
| 儿童 | ||||
| 呼吸系统疾病 | 7 552 | 5 036(67) | 4 371(56) | |
| 心血管系统疾病 | 8 374 | 5 594(67) | 4 265(51) | |
| 急诊心肺复苏 | 2 996 | 1 645(55) | 1 232(41) | |
| 成人 | ||||
| 呼吸系统疾病 | 10 601 | 6 997(66) | 6 121(58) | |
| 心血管系统疾病 | 9 025 | 5 082(56) | 3 721(41) | |
| 急诊心肺复苏 | 2 885 | 1 137(39) | 848(29) | |
| 合计 | 78 397 | 54 866(70) | 45 345(58) | |
目前国际体外生命支持组织(ELSO)将ECMO患者分为3类：呼吸系统疾病，心血管疾病，以及急诊复苏。本文仅介绍呼吸系统疾病的ECMO支持及应用。
ECMO通过体外方式对相当于心输出量的血流进行气体交换，从而完成呼吸功能替代。该治疗的前提是体外有足够的血流。体外血氧交换在人工氧合器中进行，氧合器在注入氧的同时也将CO2排出。对于不需要心脏支持的病例，体外血流的驱动可来自于患者的动静脉压力差或体外人工血泵的推动。儿科病例通常选择后一种驱动方式。
ECMO氧合器(人工肺)用于临时替代患者肺脏功能，氧合器的总体氧交换能力低于CO2交换，即在满足氧输送量(DO2)的条件下，CO2的交换均能满足。人工氧合器的容量有大小之分，应根据患者具体体重或氧交换要求选择相应规格的氧合器。与一般危重症或机械通气的监测不同，ECMO除需要观察动脉血氧水平(如PaO2、SpO2等)外，更需要注意血氧输送量是否充裕。DO2是ECMO中的一个重要而基本的概念，它是指每分钟左心室输出的血氧容积。ECMO中DO2则指体外循环输出的氧容积。DO2可用以下公式表示：
DO2＝CO×CaO2或
DO2(ml/min)＝CO×10[1.34 (ml/g)×Hb×SO2＋0.003 1(ml/(dl·mmHg))×PO2]
公式中CaO2为动脉血氧含量；CO为ECMO血流量或心输出量(L/min)；Hb为血流中血红蛋白含量(g/dl)；SO2为ECMO输出端血氧饱和度；PO2为输出血流的血氧分压(mmHg)。由公式可以看出DO2除与血氧水平相关外，还与血流量及血红蛋白含量水平有关。提高血红蛋白含量是ECMO应用中提高DO2的常用方法。
人体氧代谢中，DO2与氧消耗(VO2)之间维持在一种平衡状态，实际氧耗量为动静脉含氧量差值与CO的乘积。正常人体左心输出的DO2在20 ml/(kg·min)左右，VO2为DO2的20%～25%，其SvO2在70%～75%。VO2是指机体组织进行有氧代谢所消耗的氧量。各年龄的基础氧消耗存在差别，正常新生儿VO2为5～8 ml/(kg·min)，儿童为4～6 ml/(kg·min)，成人3～5 ml/(kg·min)。当VO2增加时，动静脉氧含量差值(Ca-vO2)会随之变大，临床表现为SvO2下降，但DO2在一定范围内变化不大(图1)。当动静脉之间的血氧差值变大时，肺脏或氧合器的输入输出两端的氧含量差值也随之变大。低氧血进入肺内后使肺泡膜两侧(或氧合器膜两侧)的氧交换梯度增大，结果导致膜氧交换量增加，VO2的增量得到了一定程度的补偿。ECMO患者出现SvO2下降提示可能存在DO2/VO2降低或DO2相对不足，见于患者疾病导致DO2下降，脓毒症高代谢状态，或ECMO血流量不足。当DO2/VO2比值低于2.0～2.5时，提示可能会发生组织氧供不足，出现无氧代谢和酸中毒。
ECMO治疗下，患者得到动脉系统获得的DO2为ECMO氧贡献量与患者自身肺氧合输出量的总和。当患者疾病好转，肺功能改善后，其肺氧交换能力显著提升，此时可逐步降低ECMO氧输送量，直至患者肺功能达到代偿水平。当体外循环的DO2小于相当于20%心输出量时，可以考虑撤离ECMO。
根据ECMO支持血流的连接方式，目前分为3种通用模式：静脉-动脉(VA)，静脉-静脉(VV)，以及动脉-静脉(AV)。三种模式均可用于呼吸支持，其中以前2种为完全支持模式，临床应用最多。
VA支持模式从患者中心静脉插管将血引出，回输血经颈总动脉或股动脉插管注入动脉系统。该模式氧输送效率最高，同时会减轻心脏前负荷，通常被新建中心首先采用。该模式的主要缺点是创伤性及并发症风险较大。此外，VA-ECMO的血流注入方向与生理血流方向不一致，由此会导致含氧血体内分布不均。动脉插入通道一般选择颈总动脉或股动脉。从颈总动脉注入的含氧血流与升主动脉内的心输出血流方向正好相反，会导致ECMO含氧血流很少或无法到达主动脉根部及冠状动脉，导致心肌氧灌注不足。股动脉通道的VA血流引起的血氧分布差异更大。虽然血流被注入至降主动脉，由于与心脏输出血流对冲，注入的含氧血流到达上半身及头面部的比例较低，该比例随着心功能及心输出量的增加而降低。为克服这一缺点，部分中心采用"杂交"方式来补偿上身氧输送的不足。此外股动脉插管一侧下肢远端需要增加一条侧支通路来防止其缺血缺氧。
VV支持模式从患者中心静脉插管将血引出，回输血流经导管注入中心静脉。血管通路一般选择颈内静脉及股静脉，近年来也有使用单根双腔导管经颈内静脉置管来降低血管创伤。由于不涉及动脉，患者体内的动脉血流及氧分布不受影响。VV模式的体内氧输送效率不如VA模式，主要原因为存在静脉系统血流再循环现象，即回输的含氧血流进入静脉系统后被再次引出至体外循环，导致实际氧交换血量减少。再循环血流比率可以因导管位置、血流方向，以及病情而发生变化。一般认为，双腔导管、股静脉引血的方式再循环率较低。在VV模式下，当患者出现肺动脉高压或氧输送不足时，需要考虑切换至VA模式。
AV支持模式是一种特殊的体外呼吸支持模式，适用于对患者进行部分呼吸支持。体外循环血流一般从股动脉引出，依靠患者的动静脉血压差为动力推动血流向前。血流在体外氧合后经股静脉回输至下腔静脉。该治疗模式仅用于体外CO2清除(ECCOR)，只具备部分呼吸替代功能，其DO2只能达到总量的20%左右，治疗目标为清除体内CO2及给予部分氧输送。该模式的优点是体外管路结构简单，所需动静脉插管口径也较小，创伤性及并发症风险均较小。
氧合器是ECMO的"肺脏"，其气体交换原理与肺泡气体交换过程类似。血流进入氧合器内分布在中空纤维外侧或硅胶膜的一侧，外源性氧气流则在中空纤维内或膜的另一侧以相反方向流动，在此过程中，膜两侧进行持续氧和CO2交换，之后在氧合器输出端血流的氧含量得到大幅提升，同时CO2得到清除。氧合器的氧交换能力取决于膜两侧氧分压差值及氧交换总面积。氧分压差越大，交换面积越大，其氧交换能力也越大。氧合器规格根据患者年龄及体重进行选择。如单个氧合器面积不够，除更换更大规格氧合器外，也可以采用并联方式增加一个同规格氧合器来增加氧交换能力。CO2交换主要受氧合器中通过气流大小的影响。气流越大，CO2排出越多。在氧合器种类方面，传统氧合器由硅胶膜制成，其组织相容性好，氧交换效率高，不易产生凝血，蛋白渗漏率低及使用寿命较长(1周至10余天)，但主要缺点是血流阻力较高，外型笨重，预冲不够方便等。这类氧合器主导了ECMO治疗30余年。新一代氧合器为中空纤维氧合器，材料的改进克服了其抗渗力差、使用寿命短的缺点。该类氧合器体积小，能快速预冲，血流阻力小，能适应离心泵的流体输出特性，现已基本取代了传统氧合器。
国际ELSO根据ECMO的治疗定位，将一些病死率高于80%的，经ECMO以外全力救治无效的，并有潜在恢复可能的心肺衰竭病例列入救治适应证，并在指南[1]中提供了各种疾病的ECMO适应证标准。在呼吸系统疾病适应证中，不同年龄有各自的具体标准，内容涉及一些生理指标及特殊指标，其中新生儿的适应证标准最为经典。如同机械通气适应证一样，不同地区ECMO中心之间制定的具体适应证条目也存在一些微小差别。此外，ELSO还对ECMO治疗列出了一些治疗禁忌证或相对禁忌证，其原因为禁忌证中所列出的病症或病情至今尚无证据证明能够通过ECMO来提高存活率，或能使患者最终存活。随着医学及ECMO技术的不断发展，适应证及禁忌证中的内容也出现了一些变化，包括新生儿体重不需要限定在2 000 g以上，移植可能存活的病例也被列入ECMO适应证等。
(1)严重呼吸衰竭，经全力专业治疗无效，病因具有逆转可能。(2)氧合指数(OI)>40，持续4 h以上，OI＝平均气道压(cmH2O)×吸入氧浓度(%)×100÷PaO2(mmHg)。(3)OI>20，经全力治疗24 h无效或病情加重。(4)急性严重呼吸衰竭伴PaO2<40 mmHg，治疗干预无效。(5)进展性呼吸衰竭合并肺高压伴右心室功能不全，或需要大剂量血管活性药物静脉维持。(6)没有下列禁忌证：致死性染色体病(13或18三体综合征，不包括21三体综合征)或其他严重畸形；不可逆脑损伤；严重出血倾向；脑室内出血>Ⅱ级。(7)ECMO谨慎使用：主要脏器不可逆损伤；体重<2 kg或胎龄<34周；机械通气超过10～14 d。
(1)严重呼吸衰竭伴P/F比值<60～80 mmHg或OI值>40。(2)严重低氧血症传统机械通气无效，包括其他抢救措施(如高频振荡通气，吸入NO，俯卧位等)。(3)高气道压(常频通气下MAP>20～25 cmH2O；高频振荡通气下MAP>30 cmH2O；或存在气漏并发症)。(4)高CO2呼吸衰竭：最强通气下仍严重呼吸性酸中毒(pH<7.1) (如哮喘等)，或伴有低氧血症或通气障碍的患者。(5)慢性肺病终末期(支气管肺发育不良、肺气肿、囊性纤维病)等待肺移植。(6)没有下列禁忌证：致死性染色体病(如13或18三体综合征)；严重脑功能衰竭(如Ⅱ级以上颅内出血)；受者异体骨髓移植后肺病；晚期恶性肿瘤。(7)ECMO谨慎使用：机械通气>14 d；再次ECMO；新近脑手术后或颅内出血；慢性病终末期；严重多脏器衰竭；特殊感染(婴儿百日咳肺炎、播散性单纯疱疹病毒感染、巨细胞病毒感染)；严重凝血障碍或血小板减少。
国际及国内已有成套的专用ECMO设备供应，能够满足不同年龄病例的治疗。治疗中的主要部件及耗材见表2。其中体外血流管路系统首选有表面抗凝涂层的产品。国内目前使用的主要设备为Medtronic、Maquet及Medos三种国际品牌。这三种设备的血泵均为离心泵，在欧美儿科ICU，滚柱泵仍有一定占有率，但总体使用率在下降[2]。由于涉及ECMO治疗的床旁监测，除ECMO设备外，还需要配置床旁ACT检测仪、血气分析机、床旁X线机及超声检查设备等。
ECMO主要部件及耗材
ECMO主要部件及耗材
| ECMO部件 | |
| 血泵 | |
| 氧合器 | |
| 加热水箱 | |
| 主机伺服监测系统 | |
| 空氧混合器 | |
| 应急手动泵(或手摇柄) | |
| ECMO耗材 | |
| 动静脉导管或双腔导管 | |
| 体外管路套包 | |
| 高压空气及氧气(0.35 MPa) | |
| 辅助设备 | |
| ACT检测仪 | |
| 血气分析机 | |
根据患者病情选择ECMO治疗模式。当患者同时存在心肺功能问题时，首先应考虑选择VA模式。这类患者临床上病情最为严重。如果患者仅存在气体交换障碍，没有心功能问题或肺动脉高压，应推荐首先考虑选用VV模式[3]。在病情发生变化后，可以根据需要从一种模式转换至另一种模式(VV转为VA)。由于上述两种支持模式的创伤程度均较大，国际上对于一些病情相对较轻的患者，选择性采用ECMO部分支持模式ECCOR。该模式体外血流仅为全流量的20%～25%，治疗期间需要给予一定程度的机械通气支持。ECCOR能使患者摆脱高参数机械通气，从而实现肺保护通气策略，目前主要用于急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及重症哮喘等病例。
VV模式插管方式首选双腔导管，导管经颈内静脉插到右心房内，该类导管最适用的患者体重为10～15 kg。VV模式也可采用两处置管，一般选择右颈内静脉及左(右)股静脉。如血流能满足患者需求，从股静脉导管作为引血端可以降低血流再循环率。由于存在再循环，VV模式所需的血流量可能会高于VA模式。如果为VA-ECMO模式，婴幼儿使用颈内静脉及颈总动脉可以基本满足全身氧供需求。年长儿可选择股动静脉插管，上机后监测上半身氧合情况。如上半身氧合不满意，可考虑动脉导管顶端向胸主动脉延伸，或选择ECMO杂交模式。动静脉导管选择时口径应能满足ECMO支持血流量，如果单根导管静脉引流量不够，可以在没有置管的股静脉或颈内静脉部位增加一根静脉引流导管。ECCOR因血流量较低，其导管口径规格可相应降低。ECMO的治疗参数应根据治疗模式及支持需求进行设定。常用三种ECMO参数总结见表3。
ECMO主要治疗及监测参数
ECMO主要治疗及监测参数
| ECMO治疗参数 | VA-ECMO | VV-ECMO | ECCOR |
|---|---|---|---|
| 血流量[ml/(kg·min)] | 75～100 | 100～150 | 20～25 |
| 转速(离心泵)(r/min) | 2 000～4 000 | 同左 | － |
| 氧合器供气流量(L/min) | (1～2)×ECMO血流量 | 同左 | (5～15)×ECMO血流量 |
| 水箱温度(℃) | 37～38 | 同左 | － |
| ACT(s) | 180～220 | 同左 | 同左 |
| SvO2(%) | > 65 | > 75 | － |
| Hct(%) | 30～35 | 同左 | 同左 |
| P1(泵前)(mmHg) | > -30 | 同左 | － |
| P2(泵后/膜前)(mmHg) | < 300 | 同左 | － |
| P3(膜后)(mmHg) | < 250 | 同左 | － |
注：ACT活化凝血时间；SvO2静脉氧饱和度；Hct红细胞压积；Px各点压力。
气体交换：在额定体外血流量及纯氧供气下，氧合器输出端血氧饱和度应高于95%(一般SO2达到100%，PO2>300 mmHg)。当输出端SO2低于95%时，应考虑更换氧合器。为保证达到最佳氧输送，应保持红细胞比积为30%～40%。在ECMO全流量及呼吸机低参数下要求患者SaO2在正常水平(VA模式)或SaO2> 80%(VV模式)。ECMO运转初期，气流血流比值可设定为1∶1。如果CO2清除量不够，可以提高气流量。当开始治疗前PaCO2高于70 mmHg，ECMO开始后应在数小时内逐步降低PaCO2，以防脑血流因CO2及pH变化而产生波动。
血流动力学：VA模式下，SvO2可以作为血流动力学监测指标，一般要求>70%；VV模式没有直接血流动力学支持作用，可根据临床病情给予血管活性药，扩血管药，以及扩容等处理。心脏超声检查能协助判断患儿血流动力学功能变化，协助指导VV-ECMO患者的药物处理。
呼吸机管理：ECMO置管时给予高FiO2及高通气参数设置。ECMO开始后逐步降低呼吸机参数，最终目标为FiO2<0.4及平台压(PPlat)<25 cmH2O(肺休息参数)。新生儿肺休息参数为：FiO2 0.21～0.3，吸气峰压(PIP) 15～22 cmH2O，PEEP 5～8 cmH2O，通气频率12～20次/min，吸气时间0.5 s。降低通气参数后一些患者可能会进展至全肺实变，但数天后会随病情好转而逐步恢复。处理可采取降低PIP同时维持PEEP或给非纯氧通气来减轻肺泡萎陷及肺实变。ECMO起初24 h内一般给予中度至深度镇静。48 h后如病情出现好转可降低镇静剂量以保留自主呼吸。
抗凝治疗：与所有ECMO患者相同。一般采用普通肝素，在单剂负荷量后，全程ECMO给予肝素静脉维持。抗凝目标为ACT 180～220 s(正常值的1.5倍)，或维持凝血活酶时间(PPT)在正常值的1.5倍。期间保持凝血酶原时间、纤维蛋白原含量在正常范围，血小板80×109/L以上。
液体管理：ECMO期间液体平衡首要条件是保证足够的动脉血压及肾脏血流灌注。在此基础上如存在水肿或液体过载，无论是否存在脓毒症毛细血管渗漏征象，首先可以给予利尿剂(呋塞米)维持。如果利尿剂无效，环路中可以接入持续血液滤过，并设置每小时超滤量，直至液体平衡恢复正常。也可使用连续血液净化(连续性静静脉血液透析滤过)治疗，后者液体清除及平衡效果更佳。ELSO经验提示需要持续肾脏替代治疗可能是预后不良的高危因素。但ECMO期间出现急性肾衰者，患者存活率可达到90%以上，鲜有需要长期透析的患者。
(1)患者原发疾病好转或控制，心肺功能改善并稳定；(2)VA-ECMO下调ECMO流速，能耐受20 ml/(kg·min)以下流量；或VV-ECMO下调氧合器氧流量，当氧流量降至0(FiO2＝0.21)时，患者无缺氧表现；(3)通过ECMO撤离试验；(4)ECMO治疗中出现治疗禁忌证(如颅内出血、脑死亡、严重出血等)。
VV-ECMO撤离时，需提高通气参数，保持ECMO血流及抗凝药物,降低氧合器供气流量，直至停止供气。1 h后检测SaO2及PCO2正常，可考虑撤除ECMO。
VA-ECMO撤离时逐步降低ECMO流量，当ECMO血流降至原峰流量的30%以下[或<20 ml/(kg·min)]，患者血气正常者可考虑撤离ECMO。也可采用撤离试验，期间ECMO通过桥路进行自循环，防止血栓。病情稳定数小时可给予撤机拔管。
患者脱离ECMO后一般仍给予保护性通气，之后根据病情恢复逐步脱离呼吸机。期间尽可能避免液体正平衡，或大剂量镇静剂等。气管切开在儿科ECMO患者很少应用，但在长期机械通气患者可以考虑。严重肺病变患者ECMO后可能会出现高肺泡死腔综合征，表现为血氧水平可维持而存在显著CO2潴留及酸中毒，需要给予较高的通气量(自主呼吸加呼吸机通气)才能将PaCO2控制在60 mmHg以下，其胸片或CT则显示为蜂窝状肺气肿。这些患者需要给予呼吸机维持最低参数的有效通气，并控制感染及处理并发症。该综合征一般可以在1～6周后恢复。病情改善的特征为肺泡死腔消失。
新生儿是ECMO开展最早的群体，治疗患儿数也最多，至今仍占有ECMO总治疗人数的50%左右。新生儿群体中呼吸系统及相关疾病占75%左右，其治疗效果在文献报道及ELSO统计中也最优[4,5]。既往应用最多的新生儿疾病为胎粪吸入综合征(MAS)、先天性膈疝(CDH)、新生儿持续肺动脉高压(PPHN)、脓毒症、肺透明膜病(RDS)等。
CDH至今一直是新生儿ECMO人数较多但治疗效果较差的群体，在ELSO统计的23年5 721例CDH患儿中，ECMO治疗存活率为51%[5]。患儿中绝大部分为左侧膈疝，部分伴有其他各种畸形。这些患儿之前均接受了机械通气或附加NO吸入支持，在治疗无效后转为ECMO治疗。导致CDH预后较差的主要原因为严重肺发育不良，持续肺动脉高压，或伴有神经、心脏等其他致命畸形。少数成功病例在数十天ECMO支持后肺功能才逐步好转，最终脱机存活。部分患儿存活后较长时间处于慢性肺病状态。
MAS是ECMO至今为止应用最多的新生儿疾病，这类疾病治疗成功率很高(>90%)[1]。随着呼吸支持及管理技术的提高，这类患儿在新生儿ECMO中的数量及构成比已显著下降。所用的呼吸支持技术包括同步机械通气、高频通气、补充肺表面活性物质，以及吸入NO等。目前只有在上述治疗无效的情况下才会考虑进行ECMO支持。由于只有病情最重的患儿入选，统计资料中这类疾病的ECMO治疗日数有增加趋势，而存活率并未提高。这些胎粪吸入后继发的化学性肺炎，VV-ECMO模式支持可以获得满意的效果。VV治疗模式的最大优点是创伤度较低，且可以采用单管双腔导管，并发症较轻。
PPHN是指新生儿出生后肺血管阻力持续增高，从而导致肺动脉高压及持续心脏右向左血液分流，结果导致持续低氧血症。这类患儿对一般氧疗反应很差。有研究显示NO吸入可以改善这类患儿的低氧血症及肺动脉高压。在NO吸入技术开展后，PPHN需要ECMO支持的病例数有所减少。由于肺动脉高压可以在低氧血症时出现或加重，VV-ECMO后随着肺动脉及肺血管的血氧提高，肺阻力相应下降，右向左分流也随之下降，动脉导管最终关闭。目前ECMO总体治疗成功率达70%以上[1]。
在前期预防及生后肺表面活性物质补充和呼吸管理处理后，RDS危重患儿已明显减少，该类患儿在ECMO群体中比例不高，治疗成功率达到80%以上[1]。
脓毒症是新生儿中常见的危重疾病，在ECMO病种中位列前5位。其中最多的是B组链球菌感染。这类疾病起病凶险，很快出现休克及多脏器衰竭表现，通常也会累及肺脏或呼吸系统。及时给予治疗及生命支持处理可以取得较好的疗效。ECMO治疗存活率可达70%以上[1]。
接受ECMO呼吸支持治疗的儿童逐年增加，病种不同于新生儿，主要为各种重症肺炎或ARDS，包括各种病毒及细菌性肺炎。此外还有相当部分为其他原因所致的呼吸衰竭及危重症。ELSO统计资料中肺部重症感染性疾病的ECMO治疗成功率在55%～70%之间[1]。
肺炎及ARDS病例约占儿童ECMO呼吸支持病例的2/3，没有循环问题的病例治疗模式首选VV-ECMO。但在儿科及新生儿患者中，合并循环问题的情况较多。统计中儿童呼吸疾病VA-ECMO的比例仍占40%以上[1]，少数患儿也因病情严重由VV模式转为VA模式。肺部感染患儿的疗效取决于病后肺脏的恢复情况，麻疹肺炎、坏死性肺炎等患儿可能会出现ECMO脱机困难或遗留肺功能不全。ELSO报告中儿童肺炎ECMO的治疗成功率低于新生儿肺炎。其中百日咳肺炎、真菌性肺炎、腺病毒肺炎病死率较高，伴有基础疾病及ECMO前机械通气超过14d的存活率会降低[6,7]。
ECMO对这类患儿的术后呼吸支持作用非常显著。ECMO能解决患儿CO2潴留问题及在低通气参数下维持血氧水平。一些外科气道手术后患儿在ECMO支持下也可不给予气管插管机械通气，以便让患儿避免因气道正压导致气管手术创面裂开，促进伤口恢复。此外，气道大出血、气漏、气道异物梗阻等均可通过ECMO得到有效的支持。
是儿童严重呼吸衰竭的病因之一，虽然病例数不多，但病情发展凶险。少数机械通气失败，或合并严重气漏的患儿需要ECMO支持。这类患儿及时给予ECMO支持通常可取得较好的效果[7]。一般病例可选择VV-ECMO。一些有经验的中心还可选择低创的ECCOR模式。降低血CO2有助于避免酸碱失衡及中枢神经系统并发症。如果患儿合并ARDS，ECCOR可以在降低PaCO2同时获得肺休息通气参数。PaCO2可以在ECCOR低流量下(20%ECMO血流量)降到正常水平。PaCO2的降低速率建议在20 mmHg/h。对于存在严重低氧血症的患儿，只要能维持心输出量及血红蛋白水平正常，其SaO2在75%以上(一般指VV-ECMO或ECCOR条件下)仍然是安全的。尽管如此，对于ECCOR中的低氧状态患儿，一般会采取提高ECMO血流或更换ECMO模式来提高血氧水平。
是儿科重症低氧性呼吸衰竭需要ECMO支持的主要疾病之一。肺源性ARDS多继发于肺炎等呼吸道感染性疾病，继发性ARDS则继发于各种休克、创伤、脓毒症、多脏器功能衰竭等肺外疾病，ARDS仅有呼吸衰竭者可选择VV-ECMO或ECCOR治疗模式。如合并心功能或血流动力学不稳定，或治疗后出现肺高压伴低氧血症，应选择或转换为VA-ECMO。ECMO初期一般需要全流量支持，ELSO的儿童ARDS资料显示其ECMO平均治疗时间在300 h左右，最长达1 500 h或更久。ECMO初期出现毛细血管渗漏者扩容时应适当减低晶体液比例以免加重水肿。一旦建立ECMO后，其他脏器衰竭也应分别进行支持及治疗，包括抗感染、血液净化、纠正凝血紊乱等。一些需外科处理的问题如病变胰腺切除、坏死性胰腺炎引流术、间隔综合征筋膜切开松解术，以及脓肿清创引流等也需同时跟进。有文献报道ARDS的原发病因与ECMO存活率相关，其中外科术后及创伤后ARDS存活率较高[8]。有报道小儿脓毒症继发ARDS的ECMO治疗存活率仅为47%[9]。
ECMO可以用于前纵隔肿瘤压迫气道引起的呼吸衰竭。这些患者受压的气道在自主呼吸时不能产生相应负压，也无法通过常规气管插管来解除梗阻。而ECMO可以作为暂时进行呼吸支持的措施，以便为原发病治疗创造条件。
见于外伤及静脉血栓等患儿。由于存在肺血管梗阻，治疗一般选择VA-ECMO[10]。一些肺内小节段栓塞可见于一些原发及继发性ARDS患儿，临床可以通过CT影像或血管显影进行诊断。这些患儿ECMO中除给予肝素维持外，并不需要进行特殊干预。只有在发生大血栓形成或大量栓塞导致心肺衰竭时，才符合ECMO指征。ECMO启动后应紧急建立插管及联机，缩短患儿缺血缺氧时间，从而减少脑缺血缺氧损伤。大量肺栓塞一般在ECMO支持48～72 h后缓解，或病变分布转为节段性，在患儿肺功能初步恢复后可以逐步撤离ECMO，之后再撤离呼吸机。治疗中需要注意预防再次肺栓塞，包括控制抗凝水平，放置下腔静脉血流过滤器等。如果肺栓塞患儿ECMO治疗后病情不改善，应考虑行经肺动脉血栓清除术。之后一般仍需要ECMO维持数天，直至病情缓解。
肺移植手术使一些终末期肺病的病情变为可逆。1991年首例ECMO辅助肺移植获得成功后，符合肺移植指征的患者被列入ECMO适应证[11]。ECMO主要用于这些患者的术前等待期及移植围术期的呼吸支持。目前儿童ECMO中这类病例报道不多，病例多为学龄期前后的年长儿[12]。ECMO支持的模式选择同一般ECMO患儿，其移植等待期的ECMO支持时间均较短。
ECMO用于其他导致呼吸衰竭疾病的疗效不肯定，例如变应性血管炎、自身免疫性肺病、闭塞性细支气管炎、肺出血肾炎综合征(Goodpasture综合征)、少见的细菌/真菌/病毒感染等。如果对某种疾病首次应用ECMO治疗，应向ELSO征询了解全球范围内的相关治疗经验及信息。
虽然ECMO能提供强有力的心肺功能支持，其缺点也同样突出，后者也是危重症患儿中ECMO支持作为一种最终治疗选择的主要原因。ECMO除属于一种支持性治疗外，其主要局限在于其有创性、严重并发症及高成本。此外，ECMO的疗效也远未达到临床所预期的目标。许多预后不佳的患者多涉及心肺及心肺以外脏器无法纠治的原发病问题。在这些患儿的治疗中，ECMO只是其中的一项治疗，因此不能决定患儿的最终疗效。ECMO临床应用在经过40余年的发展后，在硬件及技术方面已有很大提高，尤其是在并发症预防、降低治疗创伤、提高操作便利性等方面，但其体外循环架构、需要抗凝等主要问题仍未得到根本性突破。
