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肺移植最主要的适应证为特发性肺间质纤维化、慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张、肺结核及肺动脉高压等，根据国际心肺移植协会(ISHLT)2016年的报告，全球已完成55 795例肺移植手术，肺移植术后3个月、1年、3年、5年、10年的生存率分别为89%、80%、65%、54%和32%[1]。目前供肺短缺是肺移植面临的最大困难，中国器官捐献处于初级阶段，许多潜在供肺常因缺乏足够的维护，常发生气压伤、肺水肿、肺部感染等使供肺质量下降，导致捐献失败；或供肺质量一般，作为边缘性供肺应用于临床，增加了术后原发性移植物失去功能、急性肺损伤、慢性排异等风险。
近年来，体外肺灌注技术(ex vivo lung perfusion，EVLP)应用于临床，评估并改善边缘性供肺质量，提高供肺使用率。EVLP能使肺泡复张，可有效清除气道分泌物、肺循环内血凝块和炎性细胞，减轻肺水肿和肺部炎症，改善肺微循环。本文就EVLP系统在临床肺移植中的应用现状进行综述。
Carrel和Lindbergh于1935年提出了常温(37.0 ℃)器官灌注技术，在器官灌注保存期间维持了器官正常代谢功能，并利用修复机制和有效治疗措施使受损器官恢复正常功能[2]。Steen等[3]为评估心脏死亡供肺(DCD)研制了一套在体肺灌注系统，于2007年报告了第1例供肺经EVLP转流修复后的肺移植；随后其对6例无法满足肺移植要求的供肺进行了短期EVLP灌注修复(60 min)，取得了较好的研究数据[4]。EVLP的Lund策略是最早应用的临床方案，通过模拟移植肺再灌注后的生理状态，评估边缘性供肺能否应用于临床[5]。加拿大多伦多总医院经过一系列改良，使EVLP的转流时间延长至12 h[6]。EVLP的多伦多策略使EVLP进一步完善，Cypel等[7]改进了Lund方案，使用无细胞灌注液转流，避免了溶血造成的损害，EVLP灌注流量为心脏全输出量的40%，有效减轻肺血管压力、防止肺水肿的发生，此外肺动静脉分别插管形成闭环系统产生左房正压。在2008年，Cypel等[8]开展了EVLP的前瞻性研究：HELP实验，他们利用EVLP对20例供肺进行修复，结果发现与常规肺移植对比，两组术后早期严重原发性移植物失功发生率和30 d死亡率无明显差异。随着EVLP的发展，近年来出现了便携式EVLP系统，Warnecke等[9]于2012年首次报告了便携式EVLP的临床肺移植研究，其早期结果不亚于常规对照组。
目前供肺常规的保存方式为冷保存，供肺获取时用低温低钾右旋糖酐液灌注，随后储存在4 ℃保存袋中转运至移植中心。低温降低了细胞代谢水平和必需营养素的吸收，冷保存期间无法评估供肺肺功能、发现肺损伤、进行肺修复，导致移植后出现原发性移植物失功。常温下供肺经EVLP转流数小时可保存正常的生理代谢活动，能够再次评估和修复供肺，主要机制如下：肺组织脱水，去除有害产物(血块、中性粒细胞、炎性细胞因子等)，肺组织膨胀使供肺达到更好的通气灌注，改善微循环，此外还可通过保护性机械通气避免气道损伤，控制灌注的流量防止机械剪切力造成血管的破坏，在循环中加入保护性化学物质增加细胞内环境稳定。
在常规供体获取后，供肺使用5 L灌注液冲洗，心脏死亡供者，使用3 L灌注液顺行灌注，2 L逆行灌注，脑死亡供者，4 L顺行灌注，1 L逆行灌注。当供肺到达移植中心后，修整肺动脉干和气管，保留较长的左房袖。对左房袖进行适当修剪，使用4-0聚丙烯线把带有压力监控传感器的管道和左房袖做吻合，把肺动脉干与特制导管进行吻合，气管内置入气管导管后进行固定，最后把处理好的供肺置入EVLP装置中。
EVLP转流时间为4 h。动脉端管路首先连接至EVLP装置，使用Steen液进行顺行灌注，根据供受者细菌培养加入抗生素，经过严密排气后，左房袖管路连接至EVLP开始灌注。灌注液从左房流入至液体储存罐，然后经离心泵至气体交换器，混合气体包括86%N2、8%CO2、6%O2，此处发生脱氧、加温，直到液体中相应气体压力达到标准，维持正常静脉血液的温度；随后灌注液经白细胞过滤器后到达肺动脉。灌注流量从150 ml/min开始逐渐增加至40%的正常心输出量[3.0 L/(min·m2)]。维持肺动脉压力≤15 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，左心房压力≤5 mmHg。移植物的温度达到32 ℃时即采取保护性机械通气，供肺逐渐加温至37 ℃。保护性机械通气策略如下：潮气量控制在6～8 ml/kg，呼吸频率7次/min，吸呼比为1∶2，呼吸末正压5～10 cmH2O(1 cmH2O＝0.098 kPa)。
EVLP达到全流量后进行血气检查，呼吸机纯氧通气5 min，从左心房和肺静脉分支抽取灌注液进行动脉血气分析，进行气管镜检查，支气管灌洗进行格兰染色和细菌培养。血气和气管镜每小时检查1次，EVLP开始和结束时进行X线检查，有时需要CT检查来明确肺部情况。EVLP转流期间每隔1 h观察有无肺不张、实变、水肿和其顺应性。EVLP转流后，每30分钟进行一次肺复张试验，即增加潮气量进行肺对抗10 s，压力维持在25 cmH2O。
EVLP主要用于边缘性供肺的修复和再评估，适应证包括：氧合指数<300 mmHg；胸片提示出现肺水肿；肺顺应性差；大量输血(如>10个单位)；可疑的误吸史或肺栓塞；供肺来自于不可控或边缘性心脏死亡供体；理想的心脏死亡供体撤离生命支持后心脏停跳超过1 h[10]。当供肺经4～6 h EVLP修复后达到使用标准可直接用于临床肺移植，主要参考以下指标：氧合指数≥400 mmHg，肺动脉压力、气道压力、肺顺应性稳定或得到改善。
目前EVLP应用于临床实验的方案有三种，分别为Toronto技术、Lund技术、Organ Care System™ (OCS™) (美国Transmedics公司)技术。这三种技术大体策略相同，但有区别。具体请见表1。
不同体外肺灌注技术(EVLP)方案技术参数
不同体外肺灌注技术(EVLP)方案技术参数
| 项目 | Toronto | Lund | OCS™ | |
|---|---|---|---|---|
| 灌注 | ||||
| 目标流量 | 40%CO(1 h) | 100%CO(1 h) | 2.0～2.5 L/min(15～30 min) | |
| 开始流量 | 目标流量10% | 100 ml/min | 200 ml/min | |
| 灌流特点 | 持续式 | 持续式 | 搏动式 | |
| 肺动脉压力 | ≤15 mmHg | ≤20 mmHg | ≤20 mmHg | |
| 左房状态 | 闭合 | 开放 | 开放 | |
| 左房压力 | 3～5 mmHg | 0 mmHg | 0 mmHg | |
| 灌注液 | Steen液 | Steen液＋红细胞(压积14%) | OCS™液体＋红细胞(压积15%～25%) | |
| 机械通气 | ||||
| 开始温度 | 32 ℃ | 32 ℃ | 34 ℃ | |
| 潮气量 | 7 ml/kg | 5～7 ml/kg | 6 ml/kg | |
| 频率 | 7次/min | 20次/min | 10次/min | |
| 呼吸末正压 | 5 cmH2O | 5 cmH2O | 5～7 cmH2O | |
| 吸入氧浓度 | 21% | 50% | 21% | |
| EVLP时间 | ||||
| EVLP开始 | 固定装置 | 固定装置 | 移动装置 | |
| 灌注时间 | 4～6 h，最长12 h | 2 h | 转运期间 | |
注：CO：心脏输出量；1 mmHg＝0.133 kPa；1 cmH2O＝0.098 kPa
目前临床上EVLP商品主要包括OCS™Lung(美国Transmedics公司)、Vivoline® LS1(瑞典Vivoline Medical公司)，Lung Assist®(荷兰Organ Assist公司)，XPS™(瑞典XVIVO Perfusion AB公司)。OCS™ Lung是可移动便携式装置，灌注采用活塞式的泵产生搏动式灌注，模仿生理状态下肺血管系统的血流状态[11]。OCS™ Lung可避免供肺长时间的冷保存，保存期间连续监测和评估移植物功能，并能持续地进行肺修复。Vivoline® LS1需要外接呼吸机和中空纤维氧合器才能进行EVLP，内部集成一个滚压泵产生持续的灌注流量。Assist®应用较少，主要用于不可控心脏死亡供体的现场评估。XPS™是根据Toronto技术发展而来的整合装置，使用离心泵产生持续灌注的流量。
目前EVLP的模式主要采用单中心模式，该模式对于移植中心的要求高，需要人员、资金、配套基础设施等支持，以加拿大多伦多总医院为例，通过EVLP技术，增加了单中心30%的肺移植手术量，加拿大模式适用于移植中心较少且地域较广的国家和地区，EVLP中心对供肺获取-EVLP-移植全程进行质控，易于进行快速的转化医学研究。由于每年肺移植数量超过40例的中心较少，且地域上相对集中，建立数个EVLP中心不可行，因此提出了器官修复中心模式，一个区域内实力最强的移植中心建立EVLP中心，周围的移植中心共享该EVLP体系修复供肺，增加边缘性供肺的使用率，扩大供肺来源。在此过程中需把供肺安全转运至EVLP中心，经修复再转运至受体移植医院，这需要国家或国际层面的第三方机构，发布EVLP方案共识和行政管理策略，以来维持不同医院间的协调和运作。目前美国马里兰建立了器官灌注中心，采用该模式，由美国食品药品监督管理局提供资助进行研究，目前已进行初步探索，成功对20例供肺进行修复并移植，这将为该运作模式的合理性提供数据支撑[12]。同时，区域化的EVLP中心也能促进转化医学的发展，对边缘性供肺进行持续的监控和评估，开展一些治疗。这些数据能进行实时共享，不仅能对供肺评估，也能通过此途径对初学者进行培训。
目前利用EVLP平台开展了7项前瞻性临床试验，分别为HELP、NOVEL、Vienna、Perfusix、NOVEL、Develop UK、EXPAND试验，全集中在欧美国家，EVLP尚未被引入我国，但我国有望在近期开展EVLP临床研究。EVLP技术在国外被广泛应用于临床和实验研究，取得了较为瞩目的成果，扩大了临床肺移植的供体来源，是近几年肺移植研究较大进展。
(1)药物治疗，根据损伤的供肺给予有效药物治疗，可以避免药物的全身毒性反应。Andreasson等[13]发现EVLP灌注液内使用高浓度的抗生素可显著降低微生物总量。而使用广谱抗生素对感染供肺进行EVLP修复治疗可显著降低细菌计数和内毒素水平，最终改善肺功能[14]。在动物模型中，有学者利用猪缺血再灌注模型，灌注液中加入腺苷A2A受体激动剂，可改善移植预后[15]。在犬类供肺EVLP期间吸入β2肾上腺素受体可保护肺质量，不仅增强了肺泡液体清除力，也能减轻急性肺损伤[16]。(2)基因治疗，利用EVLP平台对供肺进行基因靶向修复。在EVLP期间用腺病毒介导的白细胞介素10(IL-10)转染供肺，肺移植后效果明显[17]，这为EVLP基因治疗提供了较好的前期数据支撑。(3)干细胞治疗，干细胞已经成为肺部疾病治疗的重要手段。有研究发现，大肠杆菌损伤的人体供肺，EVLP期间气道内灌注间充质干细胞，能恢复肺泡内水分的清除能力、减轻炎症反应、增强抗菌活性[18]。EVLP期间在猪供肺血管内应用间充质干细胞能显著降低循环IL-8水平，证明对肺缺血再灌注损伤和原发性移植物失功具有潜在的治疗作用[19]。此外在EVLP修复供肺期间，气道内吸入药物气体如氢气、一氧化氮、一氧化碳能改善肺功能和肺质量。
目前肺移植供体最主要为脑死亡供体，但由于供体短缺，心脏死亡供肺也逐渐应用于临床。我国认同最多的为心脏死亡，因此提高DCD供肺获取成功率显得尤为重要。DCD供肺捐献会遇到一些问题，供体在死亡前无法进行充分评估，无法进行气管镜、胸片、动脉血气等检查，有时供者严重缺氧导致误吸，未用肝素而形成血栓。EVLP对于DCD供肺评估有较好的价值，不仅能延长撤除生命支持措施到心脏停跳的时间(60～180 min)，且可对供肺进行全面评估[20]。Machuca等[21]报道了28例接受EVLP和27例未行EVLP的DCD肺移植比较，术后机械通气时间、住院时间前者均短于后者，术后3年生存率，行EVLP组明显优于未行EVLP组(71%比51%)。我国幅员辽阔，肺移植供受体的常相隔数百至数千公里，因此在安全范围内，供肺的保存时间越长，对于器官运输越有利。DCD供肺经EVLP修复后再行冷保存也不会影响供肺质量，Charles等[22]对猪DCD供肺(热缺血15 min)进行EVLP修复，发现EVLP后再行冷保存6 h，结果与EVLP后立即肺移植预后无明显差异，供肺经EVLP后行冷保存，这为供肺EVLP后远距离运输提供了可能，也利于供肺更合理分配。
EVLP期间对某些具有预测作用的生物标志物进行鉴定，对临床有较好的指导意义，比如从肺组织、支气管肺泡灌洗液、灌注液中发现重要的生物标志物，可预测器官的质量和移植预后。Machuca等[23]研究了EVLP期间相关的细胞因子，发现干细胞因子β对于评判供肺能否用于临床肺移植有预测意义，IL-8和生长调节致癌基因α有能预测3级肺原发性移植物失功的发生。炎症蛋白的活化、活性氧表达和多能蛋白水平、钾通道的活性、多种细胞因子(IL-1β、18、6、8等)，在EVLP期间均可用于评估肺缺血再灌注损伤的程度，分析相关保护措施的效果[24]。Andreasson等[25]研究发现灌注液中IL-1β联合IL-8的浓度能预测EVLP修复供肺2 h后的效果，灌注液中IL-1β的浓度与受者术后24 h的氧合呈负相关。Hashimoto等[26]分析100例临床EVLP的数据发现EVLP转流1 h和4 h，可溶性细胞间黏附分子1的水平与移植后原发性移植物失功的发生显著相关，黏附分子可用来鉴别更易发生原发性移植物失功的供肺。
随着EVLP平台的建立和成熟，一些中心对EVLP的传统策略进行了改进，例如机械通气方面，先对供肺进行低氧性心脏停搏，热缺血2 h，再行4 h EVLP灌注，发现EVLP期间采用呼吸机压力释放通气模式的肺移植，术后肺氧合和血流动力学与常规通气相比更具有优势[27]。Terragni等[28]发现目前EVLP呼吸机的参数设置可能会带来呼吸机相关的肺损伤，对于不同供肺采取压力指标进行个体化的机械通气可能具有较好的应用价值。目前氧合指数是供肺主要的功能指标，但其他参数如气道和血管参数指标使用较少，Okamoto等[29]通过猪供肺和不被接受的人体供肺行EVLP，发现氧合指数联合气道或血管参数，能更好的预测供肺的肺功能和质量，这对于以后供肺的评估指标选择有一定的指导意义。
