体外肺灌注(ex vivo lung perfusion，EVLP)可以帮助改善非理想供肺的质量，提高供肺利用率，并提升受者的远期生存率和生活品质。本文现就EVLP的定义及原理、供肺评估的技术方法、相关应用研究、在临床肺移植中的运用现状、价值和前景作简要述评，以推动我国EVLP技术的应用，改善我国供肺短缺和肺源利用率低的现状。
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器官移植水平是一个国家文明和医疗卫生水平的重要体现，而肺移植，在技术和管理难度上堪称"器官移植之最"。目前，供肺短缺和肺源利用率低是制约我国肺移植事业发展的重要因素。如何提高优质供肺获取率及对边缘供肺进行有效评估和修复，成为亟待解决的问题。
2021年，我国器官捐献总例数为5 272例，其中肺脏1 400例，开展肺移植手术775例，供肺利用率仅为14.7%(775/5 272)，而发达国家的供肺利用率接近20%[1]。大量等待肺移植的受者因无法及时等到供肺而导致疾病恶化，甚至死亡。这也间接导致我国肺移植受者表现为高龄、术前身体机能差、并发症多等特点，甚至有些受者使用体外膜氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)辅助支持的方式等待肺源。
体外肺灌注(ex vivo lung perfusion，EVLP)技术是在体外模拟肺通气及循环灌注状态对供肺进行评估和修复的工具，可以帮助改善供肺功能，使部分边缘供肺达到移植标准，从而增加边缘供肺的利用率。过去全球只有20%~25%的供肺可以用于肺移植，但在EVLP技术应用于临床后，供肺利用率上升到了40%以上[2]。此外，EVLP技术还能显著降低原发移植物功能障碍发生率，提高肺移植受者术后生存率。本文现就EVLP的定义和原理、供肺评估的技术方法、其在临床肺移植中的应用价值以及未来前景作简要述评。
肺移植受者的远期生活质量受供肺品质影响；而供肺的品质判断和取舍通常由不同水平的专家和/或有经验的决策者主观判定，无法达到同质化处理。在此背景下，EVLP技术应运而生[3]。
EVLP系统的核心设备包括呼吸机及其管道、肺承载仓、体循环管道及其组件、储液罐、膜式氧合器、水温箱、除氧气源、离心泵、白细胞滤过器等。它突破了传统供肺静态冷保存的限制，通过设备管路与供体肺脏的血管贯通相连，模拟常温在体状态，按预计心输出量的40%持续灌注Steen液，经供肺氧和后，通过中空纤维氧合器处理，移除氧气并维持生理浓度二氧化碳。系统通过Steen液高渗灌注改善肺水肿，通过白细胞滤器去除有害有毒物质(血凝块、白细胞、炎性因子等)，通过呼吸机改善肺不张，从而达到良好的通气/血流比。
EVLP对供肺的综合评估指标体系包括：供体肺的肺动脉压力(pulmonary arterial pressure，PAP)、肺血管阻力(pulmonary vascular resistance，PVR)，气道峰值压力(peak inspiratory pressure，Ppeak)和平台压力(plateau airway pressure，Pplat)、肺动态顺应性(dynamic compliance，Cdyn)和肺静态顺应性(static compliance，Csta)以及通过血气分析评估氧合能力，通过测量灌注供肺先、后的氧分压差异评估供肺功能。此外，还在进行EVLP转流后通过肺部X线平片检查观察供肺纹理是否清晰以明确肺部炎症及水肿状况。
近来，Cypel等[3]通过近红外荧光成像技术实现了肺灌注区域和水肿的无创实时评估。在EVLP期间，使用血管内吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)和SPY Elite系统(Stryker)的近红外荧光(Near-Infrared Fluorescence，NIRF)成像单元进行成像，可以看到正常肺区域显示均匀且同质的ICG信号，灌注效果不佳或受损区域会出现低NIRF成像，在受损和水肿区域则会发生快速而强烈的ICG聚集。这一技术为EVLP期间供肺功能评估提供了更为精准无创的方法。
导致供肺损伤的原因有脑死亡、吸入、感染、水肿和肺膨胀不全等。临床研究显示，EVLP可缓解肺水肿、促进肺复张、抗感染和排痰，明显改善边缘供肺状况，从而提高供体肺的利用率[4]。
研究显示，采用适当的灌注策略可以改善供体肺水肿，如在EVLP期间闭合左房，使左房压力维持在5 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)可显著改善供体肺水肿[5]。Sakuma等[6,7]在灌注液中加入特布他林(β2-肾上腺素受体激动剂)进行体外肺灌注，发现可以改善肺泡液体清除率，减轻肺水肿；高浓度肾上腺素(10 mmol/L)较对照组能显著刺激增加肺泡清除率达84%。
细菌及病毒感染是供肺被摈弃的主要原因。
对于细菌感染，Nakajima等[8]的研究证实，通过EVLP注入大剂量抗生素(环丙沙星400 mg或阿奇霉素500 mg或万古霉素15 mg/kg或美罗培南2 g)转流12 h后，抗生素组能显著降低供体肺的细菌载量，进而改善肺功能。Andreasson等[9]对18例边缘供肺通过EVCP灌注含有大剂量经验性、广谱抗菌药物的灌注液，结果13例培养阳性的供体肺细菌载量明显下降；循环管道中加入预防性抗真菌药物后，酵母载量亦显著降低，有6例供肺最终成功移植。说明通过EVLP系统注入大剂量抗生素进行长时间灌注修复(>12 h)，可以提高药物浓度，延长药物半衰期，从而有效降低供肺的细菌含量。
对于存在病毒感染的供体器官，由于传播风险高，通常不用于移植。有研究者在EVLP期间，将物理病毒清除与光疗法相结合，剔除HCV感染和复制，在短时间内使HCV病毒失活；结果显示，EVLP转流6 h后，HCV病毒载量显著降低，qPCR显示HCV病毒灭活，丧失病毒感染力[10,11]。这种通过EVLP灌注和保存清除供肺中病毒感染的策略，可显著增加供肺的可利用性，值得在临床推广。
心脏死亡供者在停止维持生命支持治疗后，容易出现吸入性肺炎。Nakajima等[12]通过EVLP系统采用肺泡灌洗加表面活性剂循环灌注6 h，发现白细胞介素(IL-1β、IL-6、IL-8)和分泌性磷脂酶A2水平均显著降低，提示肺泡灌洗后采用表面活性物质替代疗法可以减少炎症介质并阻止胆碱酯酶水解，改善吸入损伤供肺功能。
供肺若有血栓形成，将导致EVLP过程中肺动脉压力升高，肺血管阻力增加。因此，在EVLP初始阶段出现异常肺动脉压力增高导致低灌注、低流量时，应警惕供肺中是否有肺栓塞可能。Machuca等[13]在灌注液中加入阿替普酶(20 mg)帮助直接激活纤溶酶原转化为纤溶酶，从而起到溶栓效果，结果显示能显著改善供肺的肺动脉压力，使血流动力学稳定。提示EVLP可评估和治疗高危供体，恢复肺脏新陈代谢，为更精准的诊断和治疗赢得时间。
α-1抗胰蛋白酶(alpha-1 antitrypsin，A1AT)是人类血浆中最重要的蛋白酶抑制剂，主要作用是保护机体正常细胞和器官不受蛋白酶损伤，抑制感染和炎症，维持机体内环境的平衡。作者团队通过细胞培养实验、大鼠原位肺移植模型、猪肺移植模型以及EVLP等一系列基础及临床前实验证实，A1AT可通过EVLP改善供肺生理功能、改善供体肺氧合、减少肺水肿和细胞凋亡、选择性减少灌注液中IL-1α和增加IL-8减轻炎症反应并减少EVLP灌注液中电解质的蓄积[14]。目前美国食品药品监督管理局(FDA)已经批准A1AT用于肺移植供受者的围手术期治疗。
Machuca等[15]通过EVLP注入携带IL-10基因的腺病毒，证实其能改善损伤供肺氧合，降低肺血管阻力，从而有效改善肺功能；Mordant等[16]对冷藏18 h的损伤供肺，通过EVLP技术经肺动脉输送间充质干细胞，发现与经支气管输送至体外灌注受损肺相比，前者肺组织中人血管内皮生长因子浓度增加、灌注液中IL-8浓度降低，有效改善了肺功能，且具有良好的耐受性。
为提高器官分配的公平性并降低等待器官过程中受者的死亡率，科学家们一直在探索将各种血型的供体器官转化为通用的O型血器官，以消除器官移植时的血型匹配障碍。Wang等[17]的研究证实，FpGalNAc deacetylase和FpGalactosaminidase这2种酶能从红细胞表面清除A抗原和B抗原，进而转化为O型。Wang等[17]将这2种酶通过EVLP系统输入A型血供体肺，结果显示仅4 h就去除了97%以上的肺内皮细胞A抗原，且未观察到与治疗相关的急性肺损伤；之后通过EVLP系统给供肺输入O型血，发现经过酶处理的肺耐受良好，而未经处理的对照组肺则出现了急性排斥反应；提示通过EVLP系统注入特定的酶，能够消除A型血供体器官的A抗原，从而扩大血型不相容的器官移植。而EVLP技术为修复供肺成为O型通用血供肺，提供了一个良好的平台。
2011年，Yeung和Keshavjee[18]对23例边缘供肺采用EVLP转流后，有20例供肺功能得以改善并进行了肺移植。多伦多总医院(Toronto General Hospital)一项单中心研究回顾性分析了2008年10月至2017年12月的1 106例肺移植供受者的临床资料，评估EVLP对肺移植后器官利用率和预后的影响；发现EVLP的临床应用使得每年的肺移植数量增加了70%，提高了心脏死亡和脑死亡供者供肺的利用率，解决了供肺评估和真实世界中临床肺移植获取差异问题[2]。2011年，Cypel等[2]对23例边缘供肺采用EVLP转流后，有20例供肺功能得以改善并进行了肺移植。目前，多伦多总医院临床上有1/3的移植供肺是经EVLP修复和再评估过的[2]。
中华医学会器官移植学分会、国家肺移植质量管理与控制中心拟定的《中国肺移植供体标准及获取转运指南》中对EVLP做了1B级推荐，认为EVLP系统可以改善非理想供肺的质量，修复后对此类供肺进行再次评估，可以增加供肺的数量[19]。
上海肺科医院和北京中日友好医院已针对进口EVLP系统进行了一系列探索，但还均处于临床前研究阶段。目前高昂的费用(耗费约30万以上)限制了进口EVLP系统的应用，且由于技术垄断，真正深入学习并实际掌握该项技术的专业人员非常有限。
EVLP系统国产化能在提高供肺质量、提升受者远期生存率和生活品质的同时有效减轻受者经济负担。但目前EVLP系统国产化还存在EVLP系统管路密闭性、EVLP动力及监测系统一体化和肺灌注/保存液研发等瓶颈。广州医科大学附属第一医院徐鑫团队提出了经济便捷的体外供肺灌注管路连接的方式，采用国产体外循环管道进行替代，并通过药物配备EVLP灌注液，将成本控制在5万元以内[20]。该团队于2018年7月采用改良的国产化管道和灌注液进行EVLP，修复了一例边缘供肺，并最终成功进行了右单肺移植，这是我国首例采用改良EVLP后进行移植的个案报道[20]。EVLP实施过程中，该团队利用主动脉弓的解剖特点，将供肺的主动脉弓与不同类型的供肺左心房袖吻合，再利用主动脉弓自带的动脉分支进行直接置管连接；不同类型的供肺动脉直接置管连接。该替代方案满足了EVLP的管路连接要求，管道畅通无渗漏，简化了EVLP耗材准备，降低了治疗成本[21]。陈静瑜教授团队对边缘供肺采用国产EVLP系统加上血液滤过装置，可以实现长时间灌注保存(12 h)和修复供肺，证实了加用透析滤过净化装置的国产EVLP的有效性[22]。在此基础上，该团队通过带有血液滤过装置的国产EVLP系统灌注临床弃用的人肺，结果显示摈弃供肺各项参数整体保持稳定，能有效保存和修复弃肺[23]。
总之，EVLP是优化供肺的重要工具，不仅可以有效评估边缘供肺，提高供肺利用率，改善肺功能；还能显著延长供体保存时间。此外，作为修复供体肺的工具，EVLP未来可为生物医学工程器官提供平台，包括：细胞与基因修饰、间充质干细胞、基因治疗、调节性T细胞、免疫逃逸、异种移植中的器官修饰、受者自身器官的修复等[24]。这些平台的研发工作将助力肺移植的临床治疗和转化医学研究。
综上所述，器官评估及修复平台突破了传统的器官保护模式，实现跨学科领域技术整合，协同开展供体器官的功能精确评估与器官维护修复，是器官移植重要的发展方向。在未来肺移植临床应用中，EVLP应用将有利于供肺在器官修复中心和移植中心进行修复及再评估后，再移植到受者体内，确保供肺品质均一化，更好地促进我国肺移植质量控制管理，提高肺移植受者远期生存率，使得中国的肺移植真正走向世界舞台。
作者声明无利益冲突
