第二十一章 体外循环与体外膜肺氧合

ECMO是一种体外生命支持方法，主要适用于心肺功能严重受损的病人，在治疗期间， ECMO可部分或完全替代心肺功能，使病人的心脏和肺得到充分的休息，全身氧供和血流 动力学处于相对稳定的状态，从而为病人心肺功能的恢复和原发病的诊疗争取时间。
体外膜肺氧合的历史
1953年Gibbon发明的体外循环机成功实施了第1例心内直视手术 1956年发明了膜式氧合器并在临床上应用，使长时间转流成为可能 1972年Hill报道第1例使用ECMO成功救治了一名急性呼吸窘迫综合征
完全转流
心脏手术
复温
主动脉开放 心脏复跳
后并行循环 停体外循环
1. 体外循环前的准备
据病人的病情，确定与手术相适应的体外循环方案。 选择适宜的灌注泵、氧合器、插管管道和回收装置等耗材以及所需特殊用品。 安装管道，并预充排气。 检查设备是否正常运行。 注入肝素，顺序插入主动脉插管和腔静脉引流管。
与CPB相比，ECMO的优越性体现在
周围血管插管，无需开胸； 可以长时间转流； 预充量小，血液稀释少； 血液成分破坏小； 肝素用量小，出血风险小； 病人可清醒，可以不需要气管插管。
（一）ECMO的适应证
急性呼吸衰竭：对于采用常规治疗方法无效，死亡风险非常高（死亡率超过50%）的急性 呼吸衰竭病人，如判断其病情具有潜在的可逆性，可考虑使用ECMO。
概念：指升主动脉开放、心脏复跳至停机这一段时间。 特点：是心脏辅助阶段，从人工心肺机支持循环和呼吸，过渡到病人自身心
肺支持循环和呼吸，进行系统全面的准备。 过程：在心脏复跳后的并行循环阶段，逐步控制静脉回流，让心脏充盈，逐
渐降低灌注流量，让心脏做功，直至停止转流。 要点：充分的停机前准备，包括心功能的恢复、心血管药物的调整、体温和
V-A转流的概念：将病人体内的静脉血引出体外，经氧合器氧合并排出二氧化碳后泵入病 人的大动脉。
原理：与CPB的原理相似，未氧合的静脉血引流到体外，在体外氧合后再回输到大动脉， 对呼吸和循环均起到支持作用。
V-A转流主要适合心功能衰竭或呼吸衰竭伴有心功能受损的病人。 循环路径：股静脉-股动脉、颈内静脉-股动脉等。
新生儿呼吸衰竭：部分新生儿疾病引起的呼吸衰竭也是ECMO的适应证，如胎粪吸入综合 征、先天性膈疝、呼吸窘迫综合征和败血症等。
通常可使用V-V转流
（一）ECMO的适应证
心功能衰竭：各种原因导致的心功能衰竭难以通过常规治疗维持有效循环
的病人，如判断其病情具有潜在的可逆性，可考虑使用ECMO进行循环支 持。 爆发性心肌炎； 急性心肌梗死导致心源性休克； 急性肺栓塞引起循环衰竭和严重低氧血症； 心脏手术后严重低心排、肺动脉高压，无法脱离CPB； 心脏移植的术前等待期间，血流动力学难以维持。
五、临床应用
ECMO可以用于循环支持和呼吸支 持，但由于ECMO的创伤较大、风 险较高且对技术要求较高，因此一 般只适用于常规治疗方法效果不佳， 且死亡风险很高的病人。
使用ECMO的病人的预后主要取决 于心肺功能是否具有可恢复性。
与常规治疗手段相比，ECMO的优越性体现在
有效的改善低氧血症； 有效的循环支持； 避免长时间高浓度氧吸入所致的氧中毒； 避免长时间机械通气所致的呼吸机相关性肺损伤； 对血液成分破坏小，可以长时间心肺功能支持； 对水、电解质进行可控性调节。
血泵 氧合器
抗凝
使用时间 建立途径
更换 目的 地点 降温 储血槽 血液稀释 血栓过滤
三、 CPB 和ECMO的区别
CPB 至少3个，通常为滚压泵
开放式
常规肝素化，ACT>480秒
短，通常<8小时 开胸心脏插管 无需，一次性
用于心脏手术 手术室 常用 有 较大 有
ECMO 1个泵，通常为离心泵 密闭式，肝素表面涂层
（ARDS）病人 目前，ECMO已成为一个医院危急重症救治水平的重要体现
二、ECMO的主要装置
ECMO的主要装置包括氧合器和 血泵，附加装置包括变温水箱、
空氧混合装置、监测装置、插管 和管道等。
ECMO示意图
血泵
血泵 是驱动血液循环的动力装置，类似心脏的功能。
ECMO首选离心泵作为动力泵。其工作原理是液体在作同心圆运动时产 生离心力。
心脏手术时，心脏还在工作吗 ？
第二十一章
体外循环和体外膜肺氧合
安康市中心医院麻醉科 湖北医药学院第六临床学院麻醉学教研室
张旭
掌握 体外膜肺氧合的原理及其适应证、禁忌证和并发症
熟悉 体外膜肺氧合的主要装置和循环途径
了解 体外循环的原理和主要装置，体外循环的实施
体外循环
一、概念和原理
概念：体外循环（extracorporeal circulation，ECC）是利用一系列人工装置将体内血液 引流出体外，经过处理后再泵回体内的循环过程。
ECMO大多采用膜式氧合器，又称膜肺，是现今最接近人体生理状况的一
种氧合器，该种氧合器的气体交换是通过一层可透气的高分子膜进行的， 其特点是气血不直接接触，仿生性较好。 膜式氧合器主要有硅胶膜和中空纤维两种。
三、ECMO和CPB的区别
ECMO与CPB同属于体外循环技术，但ECMO具有以下特点： 适应长时间转流的需要； 血液成分破坏较小； 预充量较少； 体积较小，便于移动，操作简单。
少或不用肝素，ACT<220秒
长，数天甚至数周 股部或颈部动静脉插管 适时更换氧合器及其他部件
支持心肺功能或等待器官移植 重症监护室、急诊室和手术室
很少用 无 较小 无
V-V转流
四、循环途径
V-V转流的概念： 通过静脉将病人体内的静脉血引出体外，经氧合器氧合并排出二氧化碳 后泵入病人体内静脉。
2. 体外循环前期（前并行）
概念：指心肺转流开始到主动脉阻断前这一段时间。 特点：由病人心肺和人工心肺机共同维持循环，是实现病人呼吸循环完全由人工心肺机支
持的过渡阶段。 过程：转流开始，先缓慢启动动脉泵，观察泵压，再逐渐松静脉钳，据动静脉压、储血罐
内液面情况及心脏充盈度，调整合适的流量，维持出入量平衡。如无异常，开始降温，之 后阻断上下腔静脉和升主动脉。阻断升主动脉时降低灌注流量，使心脏在低负荷状态下停 博，进入完全心肺转流。 要点：这一过程尽量维持血流动力学稳定，使之平稳过渡。
狭义的体外循环，是将上、下腔或右心房的静脉血引流出体外，进行气体交换、调节
温度和过滤等处理后，再泵入体内动脉的一项生命支持技术，又称心肺转流 （cardiopulmonary bypass，CPB）。
原理：利用人工装置暂时代替心脏的泵血功能和肺的气体交换功能，以维持身体重
要脏器的氧供和灌注。
离心泵的优点：安装移动方便，血液破坏小，可根据静脉回流量和动脉阻 力自动调节灌注量，保持循环的相对稳定。
离心泵的缺点：流量不易保持恒定，体循环阻力或血压的变化、插管扭曲 等多种因素都可能导致泵输出量降低。
氧合器
氧合器又称人工肺，是气体交换装置，作用是在体外将静脉血氧合成动脉
血，并排出二氧化碳。
二、体外循环的装置
体外循环的主要装置包括血泵和氧合器，附加装置包括温度调控、过滤器、血液回收、
储血装置、心肌保护液灌注装置、监测装置及管道等。各部分由体外循环管道及各种传感 系统有机的组成一个整体。
血泵
滚压泵 离心泵
氧合器
鼓泡式 膜式
体外循环前 预充排气 连接插管 前并行循环 降温
主动脉阻断
三、体外循环的实施
内环境的纠正等。
体外膜肺氧合
一、概念和原理
概念： 体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是采用体外循环 技术对危重病人的呼吸和循环功能进行辅助支持。
原理：是将血液从体内引流到体外，经膜肺进行气体交换，血液得到氧合并排出二氧化 碳，血泵驱动血液循环流动，可进行较长时间的心肺支持。
3. 体外循环中期（完全转流）
概念：完全心肺转流是从上、下腔静脉和升主动脉阻断开始，到升主动脉 开放、心脏复跳这一段时间。
特点：病人呼吸循环完全由人工心肺机支持。 心内直视手术的主要操作在这一阶段完成。应当密切监测灌注流量、动脉
压、温度、抗凝、血气分析和电解质等。
4. 体外循环后期（后并行）
通常使用V-A转流。
（二）ECMO的其他适应证
随着医疗水平的提高、ECMO使用经验的积累，ECMO救治的危急重症越 来越多，其适应证也在不断扩大。 各种化学品、药物和毒素等造成的难以救治的循环衰竭、呼吸衰竭，如有报道使
用ECMO成功救治农药百草枯中毒引起的呼吸衰竭，但大多为病例报道。 某些特殊手术，如气道肿瘤、巨大颅内动脉瘤等，需要体外循环时，因ECMO使用
的肝素少，对凝血的影响也较CPB小。 器官移植受体、供体在移植前的生命支持。
（三）ECMO的禁忌证
显著的出血倾向； 预后很差的疾病，如恶性肿瘤的终末期； 不可逆的器官功能衰竭（心、肺、肝、肾等）； 脑死亡的病人； 无法控制的脓毒血症； 重度免疫抑制。
（四）ECMO的并发症
本章讲述了两大类体外循环技术：心内直视手术所用的CPB和危急重症所用 的ECMO。
CPB和ECMO的原理和组成相似，但有各自的特点和区别。 CPB的循环途径为V-A，ECMO主要有两类循环途径：V-V和V-A。 ECMO的临床应用主要为呼吸支持和循环支持。
原理：在静脉血流经肺之前已进行气体交换，从而起到改善机体氧供的作用，但不能提 供直接的循环功能支持。
V-V转流主要适合严重呼吸衰竭的病人。 循环路径：最常用的是经股静脉引出血液，然后经颈内静脉泵入。也可经颈内静脉引流，
经股静脉泵入。或根据病人情况插入双腔管颈内静脉引流泵入。