一、什么是ECMO
ECMO的英文全稱是Extracorporeal Membrane Oxygenation，中文翻譯是體外膜肺氧和。字面意思，就是在體外進(jìn)行氣體交換，所以也叫做人工肺。但實(shí)際上呢，更準(zhǔn)確的叫法我認(rèn)為應(yīng)該叫做人工心肺機(jī)。也就是ECMO可以代替心臟和肺的功能，是一種生命維持設(shè)備。從設(shè)備的定位，主要是以下三點(diǎn)：
- ECMO是一種生命維持設(shè)備。注意，是維持設(shè)備，不是治療設(shè)備。
- ECMO是一種急救的手段，是臨時(shí)性的心肺輔助維持系統(tǒng)。
- ECMO只是治療系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。使用該設(shè)備需要一個(gè)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)的緊密配合。
二、ECMO的構(gòu)成
從上圖看，ECMO有很多的器件，但ECMO的核心組件就是兩個(gè)：氧合器、離心泵。
- 離心泵
ECMO系統(tǒng)可以視為一個(gè)流體控制系統(tǒng)。那么離心泵就是這個(gè)流體控制系統(tǒng)的動(dòng)力源部分，也就是心臟的功能。其主要功能是連續(xù)抽取病人靜脈血 , 利用離心力將血液泵入外循環(huán)管道。簡(jiǎn)單說(shuō)一下離心泵的原理。
離心泵是依靠泵頭作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪或者黏性剪切力將動(dòng)能傳輸給液體，使泵內(nèi)側(cè)壁形成高壓區(qū)，而中央形成低壓區(qū)，離心泵中心部位是入口，周邊部位是出口，這樣在壓力差的作用下，液體從中心往周邊單向運(yùn)動(dòng)。
ECMO設(shè)備，目前大多采用離心泵作為流體動(dòng)力源，離心泵對(duì)紅細(xì)胞、血小板等血液有形成分的破壞較輕。傳統(tǒng)的擠壓式蠕動(dòng)泵，因?yàn)閿D壓管路的原理，容易損傷紅細(xì)胞。
在離心泵的控制方面，ECMO系統(tǒng)中，需要配合流量傳感器，控制離心泵的轉(zhuǎn)速，從而做到閉環(huán)控制流量的目的。這個(gè)流量傳感器一般采用超聲波流量傳感器。
2. 氧合器
氧合器，就是肺的功能。進(jìn)行氧氣和二氧化碳交換。目前ECMO系統(tǒng)中，氧合器采用的是膜式氧合器。更具體說(shuō)，采用的是中空纖維膜式氧合器。什么意思呢，就是這個(gè)膜是有非常多的纖維絲構(gòu)成的，而這個(gè)纖維絲又是中空的。可以理解為很多極細(xì)的管子。這個(gè)管子有多細(xì)呢？一般孔徑大小在0.1um~5um左右。目前的中空纖維模式氧合器，纖維管內(nèi)是氣體，纖維管外是血液流動(dòng)。氣體和血液在膜的兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)行氧氣與二氧化碳的交換。
上圖就是這種模式氧合器的結(jié)構(gòu)示意圖。這個(gè)氧合的原理和肺的氣體交換原理類似，二氧化碳和氧氣通過(guò)膜的彌散進(jìn)行交換。但目前的膜材料相比人體肺，實(shí)際氣體傳輸能力還是偏小，同時(shí)受容器體積和膜面積的影響，目前氧合器在臨床中，只能滿足成人呼吸需求的50%。另外，膜材料在在長(zhǎng)時(shí)間工作后，氧合性能會(huì)下降，纖維潤(rùn)濕過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生血漿滲漏的現(xiàn)象。再加上血漿易堵塞和血液成分易沉積等問(wèn)題，導(dǎo)致了氧合器臨床使用時(shí)間較短。限制了ECMO的臨床試驗(yàn)時(shí)間，使得ECMO一般只是作為急救過(guò)程中臨時(shí)性呼吸系統(tǒng)維持手段。
三. ECMO的工作原理
在了解了ECMO的兩大核心組件后。ECMO的工作原理就很清楚了。通俗來(lái)說(shuō)就是離心泵把靜脈血抽出來(lái)（心臟功能），通過(guò)氧合器把血液中的二氧化碳排出，氧氣吸收（肺功能），再輸回人體。按照工作模式，主要還可以分為兩種模式，稱為VV轉(zhuǎn)流和VA轉(zhuǎn)流。
V-V轉(zhuǎn)流：將靜脈血引出，氧合后，再泵入另一靜脈。這種模式用在單純肺功能受損，但心臟功能正常的情況下。
V-A轉(zhuǎn)流：將靜脈血引出，氧合后，再泵入動(dòng)脈。這種模式同時(shí)代替心肺功能。所以用在心臟和肺功能同時(shí)衰竭的情況下。
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