本文就机械灌注的发展以及在器官移植中的应用进展进行介绍，指出供器官短缺是目前移植领域面临的主要问题，但是机械灌注技术的出现为器官保存提供了新的视角，尤其在扩大标准供者、高风险供者及心脏死亡器官捐献供者的应用上发挥优势，提高了供器官质量，并在扩大供体池方面体现出巨大的潜能和前景。
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器官移植是治疗终末器官衰竭的唯一有效方法，然而随着器官移植的发展，等待器官移植的受者名单逐年增多，供器官短缺越来越严重，获取有效的供是移植界面临的重要问题[1]。机械灌注(machine perfusion, MP)可通过在保存期间评估和修复器官，改善供器官质量，挽救扩大标准供器官[2]，目前机械灌注技术成为研究热点，不断改进机械灌注技术的应用范围、标准等，以促进对供体的干预和修复、优化边缘供体，造福临床。
MP技术的提出可以追朔到20世纪30年代，Belzer等[3]首次将机械灌注技术应用到人体肾移植，供肾经17 h的低温机械灌注(hypothermic machine perfusion, HMP)后成功移植，随后Starzl等[4]首次将机械灌注应用到肝移植领域。供肝短缺使得扩大标准供者、高风险供者和心脏死亡器官捐献(donation after circulatory death, DCD)等供肝的利用增加，对器官质量评估和保存提出了更高要求，MP的出现弥补了静态冷保存(static cold storage, SCS)在扩大标准供者、高风险供者和DCD供者的应用不足。MP系统装置主要由器官仓、机械泵、动脉输出管道和静脉回流管道、氧合器、温度控制器、压力监测器、血液过滤器等构成，根据不同器官的生理特点还有通气设备等，主要在肝脏、肾脏和肺脏移植中研究及应用较多，研究发现MP在改善供器官质量方面具有优势，使其成为扩大供者池的有效工具。
MP重新定义了目前的器官保存实践，并推动了高风险肝脏利用的发展，大量研究表明MP显著改善DCD供肝缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury, IRI)和提高供肝活性及生存率。HMP(0～12 ℃)，灌注系统可以提供肝动脉及门静脉压力、流量，灌注液中生化指标等客观评价指标，有助于判定肝脏功能状态，与常温机械灌注(normothermic machine perfusion, NMP)相比，HMP可以显著减少活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生；与SCS相比，HMP显著减少促炎因子的表达，中性粒细胞和巨噬细胞浸润[5]；减轻DCD供肝的胆管IRI，有助于更好地保护深部胆囊腺体，保持供者胆管的再生能力，从而降低移植后胆道并发症的风险[6]。Werner等[7]首次报道了氧合HMP应用于儿童DCD供肝移植，1年后受者肝功能及组织学表现正常，预后良好。综合评价相关实验研究和临床试验结果，尽管HMP总体临床成功，但主要参数的设置及氧合浓度等问题仍存在争论，需更广泛的实验研究及临床试验才能解决这些问题并使临床获益。
NMP(35～38 ℃)技术模仿了体内正常的代谢状态，较HMP具有通过评估胆汁的产生和乳酸的清除率来评估肝脏的质量的优势。一项基于猪的肝移植模型的Meta分析得出NMP的保存方法优于SCS[8]，对高风险、扩大标准供者供肝的保存也具有较强的优势，有效增加了肝脏的利用[2]。Watson等[9]证明了被遗弃的12例器官经过NMP保存后可用于移植，NMP显著减少了再灌注损伤和血管麻痹，对改善受体生存结局有很大益处。Foss等[10]对2例可控DCD供肝进行腹部常温局部灌注(normothermic regional perfusion, NRP)后再移植，功能性热缺血时间分别是23 min和26 min，冷缺血时间分别为225 min和428 min，移植后2年，2例受者肝功能均正常且没有胆道并发症，充分证明了离体或在体NMP，对受损肝脏均具有保护作用。
亚常温机械灌注(subnormothermic machine perfusion, SMP)(25～34 ℃)有利于通过评估灌注期间胆汁产生和乳酸清除，监测供肝质量，维持肝脏生理功能，对肝脏具有保护作用，对边缘供体如50%～60%大泡性脂肪变性供肝也有保护作用，减少冷保存及再灌注导致的损伤[11]。目前SMP的经验仅限于动物和废弃人体器官的研究，应用依据缺乏，仍需完善的SMP灌注方案、确切证据和应用标准才能服务于人体肝移植。
控制氧合复温(controlled oxygenated rewarming, COR)是通过控制氧合、缓慢提高器官温度的一种MP。COR可显著促进能量代谢恢复，减少肝细胞损伤，改善IRI，避免温度转换及复氧导致的损伤；而COR的主要因素温度参数控制并没有统一的定论，von Horn等[12]比较了COR 20℃和COR 25℃情况下肝脏指标变化，发现在改善能量恢复，增加胆汁流量，减少ALT释放及肝组织病理学方面，两种方案并无显著性差异，而对移植后再灌注胆汁生参数的评估与COR 35℃中观察的胆汁流量显著相关，提高COR温度至35℃，可能有望改进在移植前移植物的离体评估。
研究发现不同MP方案联合对供肝的保存更有优势。Boteo等[13]对10例废弃人体肝脏分别进行6 h的NMP或者2 h的HMP联合4 h的NMP的研究，比较得出，与单纯NMP相比，组合方案更能减轻氧化应激、组织炎症，改善肝脏的代谢恢复。
肾脏MP方案主要有HMP、NMP、COR。随着研究进展，肾脏MP保存方式较传统SCS同样具有优势，HMP显著降低了DGF的发生，提供移植前肾活力评估，改善术后1年肾功能[14]。研究证实HMP对死亡供肾保存较SCS更能获益，但对短暂缺血肾脏是否依旧有益仍是值得讨论的问题，一项随机对照临床试验发现HMP显著降低短期(小于10 h)冷缺血时间(cold ischemia time CIT)肾脏移植后肾功能延迟恢复(delayed graft function, DGF)发生率，CIT超过20 h仍具有获益趋势[15]。
NMP在肾脏移植中的应用相对较少，灌注时间多为2 h左右，长时间MP研究较少，Weissenbacher等[16]首次证明了脑死亡器官捐献(DBD)或DCD供肾NMP 24 h似乎是可行的，并且发现尿液再循环有助于维持灌注液稳态和酸碱平衡；该研究表明长时间NMP对改善边缘供肾质量具有优势，但仅是观察性研究，并未观察移植后肾功能及存活率，还需要移植后的数据进行佐证。联合方案中，使用HMP和NMP可能是更有利的一种保存策略，可以更充分评估和保存不适合移植的高危肾脏，但需要进行临床试验以验证联合方案的有效性[17]。移植前肾COR可改善移植后移植物结局，改善肾功能和肾脏微循环，减轻早期肾再灌注损伤和氧化应激，减少肾细胞凋亡，可成为移植前肾脏质量评估有价值的辅助手段[18]；Minor等[19]支持肾脏SCS后COR，可改善肾功能，减轻肾脏固有免疫反应，同时研究数据得出一个重要的观点认为供肾COR保存中不需要携氧载体。
MP在肾移植中的应用具有优势，HMP在临床肾移植已广泛应用，NMP在肾移植的研究也越来越多，可成为扩大供肾来源有效的工具；另外MP中涉及的灌注时间，灌注液成分，评判供肾质量的生物学指标，也需要进一步在临床试验中验证。
体外肺灌注(ex vivo lung perfusion, EVLP)的目标是模拟人体呼吸系统，评估肺脏器官质量以及远距离肺脏获取中的保存。相关研究证明EVLP保存方法优于SCS，可作为一种潜在的分子诊断平台，对器官代谢及肺脏质量进行评估，同时具有修复器官的作用，治疗肺感染，清除血栓等[20]。然而Koch等[21]统计比较了常温EVLP与SCS肺移植结局的差异，发现受体术后平均通气时间和住院时间没有显著差异，因此认为EVLP和SCS对肺脏的保存效果无显著差异，但是EVLP可安全地用于评估最初被认为不适合移植的肺脏，是增加潜在可移植肺利用的有用工具。
目前临床常规EVLP时间是12 h，未有更长时间EVLP的临床实践，Sommer等[22]尝试研究了24例猪肺脏进行24 h的EVLP后的移植结局，发现基于含红细胞STEEN灌注液的长时间(24 h)EVLP后肺移植是可行的，而且含细胞的灌注液可增加隔膜毛细血管压力，改善隔膜灌注能更好地保留肺细胞功能，改善肺泡水肿问题。
肺灌注中通气压力问题也存在不同的观点，Ayyat等[23]认为使用呼气末正压通气法进行EVLP，可显著改善机械通气患者的肺功能；而Aboelnazar等[24]提出了相反的观点，EVLP中使用负压通气较正压通气更能显著减少肺部炎症和损伤，并强调这种获益结局与灌注液成分无关，因此还需要大量研究明确压力通气在EVLP中的意义及应用标准。
获取DCD心脏的方案主要有直接获取心脏后冷保存、常温局部灌注、直接获取心脏后MP和常温局部灌注后体外MP，研究证明MP在改善左心室功能、心肌完整性和能量代谢方面都优于SCS[25]。Messer等[26]使用器官护理系统装置提供MP环境，比较了使用常温局部灌注和直接获取心脏后HMP移植后受者的结局，发现受者的生存质量及结局并无差异，但获取心脏后再灌注方案具有的优势，装置方便携带，操作简单，不需要额外的血液制品；然而主要缺点是不能直接评估心脏功能，乳酸以及其他重要器官功能指标无法检测。除了在评估DCD和DBD心脏质量方面的比较，MP在心脏移植中作用相关研究报道较少，存在很多不明确的地方，有待继续探索。
MP也是体外器官质量评估的最佳方式，检测器官保存中的生理指标、损伤指标以及其他各种参数，有效评判器官质量，指导器官移植和围手术期管理。肝脏MP中，评估器官质量的常规指标主要有血气分析，肝功能、胆汁分泌量、胆汁质量、乳酸水平、糖代谢指标、血流动力学、肝脏病理、器官外观等；随着研究进展，出现了氧化应激相关指标：谷胱甘肽、8-羟基脱氧鸟苷，能量代谢相关指标：糖元含量，ATP等；监测指标主要分为肝脏实质损伤指标和胆管损伤指标，评估供肝质量的最佳指标仍旧是乳酸水平和胆汁分泌量[2]。
肾脏MP中，评估器官质量的常规指标有肾血流阻力指数，动、静脉血气，尿量，肌酐清除率，钠排泄分数，灌注液葡萄糖、乳酸、钠、钾离子水平等[17]，灌注期间1 h肾阻力指数与DCD/扩大标准供者肾DGF及1年移植物功能相关，有助于评估DCD/ECD肾脏质量[27]。Tai等[28]认为终末灌注参数肾阻力指数与非ECD肾脏质量相关性高，更具有临床意义。
肺MP中，评估器官质量的常规指标有：肺动脉压、气道峰值压力、平台压，肺动脉阻力，PO2，FiO2，动、静脉血气，肺泡灌洗液检测等[22,23]；在SL-EVLP中，气道峰值压力和平台压在评估移植适应性方面具有临床效用，单肺-EVLP中的PO2/FiO2比值明显低于双肺-EVLP中的PO2/FiO2比值，在评估单肺-EVLP时应考虑这种差异改变[29]。Himmat等[30]认为减轻缺氧性肺血管收缩与延长的常温EVLP期间炎症因子增加有关，缺氧性肺血管收缩反应检测可作为肺血管反应性的简单且敏感的指标，提供更灵敏的肺功能参数，以确定肺脏质量。
机械灌注可以更好改善器官功能及代谢，减少IRI，提高边缘供体质量，在器官移植的发展中颇具前景。然而，MP在不同器官移植中的应用并无统一标准，选择的MP方案各有不同，灌注期间涉及的灌注压力、灌注液成分、灌注时长、评估器官质量的生物学指标等都需要大量临床试验验证，以优化MP在器官移植中的应用，为更多的患者带去福音。
所有作者均声明不存在利益冲突
