抗疫“兜底”神器“ECMO”的工作原理

近來,在鋪天蓋地的肺炎新聞中,關於“ECMO”這個詞被頻頻提及,關鍵時刻,這項技術大顯神威,從死神手中拽回了不少人。

“我們一旦用上這種機器,就是掰開死神的手,把病人硬往回拽。”江蘇援漢醫療隊醫療組副組長喬莉如此形容ECMO技術的使用。在此次抗擊新冠肺炎疫情戰鬥中,ECMO技術通常被用來“兜底”,作為最後的治療手段

那麼大家熱議的ECMO到底是何方神聖呢?

ECMO,音譯為“葉克膜”,不是一個叫葉克的人發明的蔬菜大棚薄膜,也和樹葉扯不上任何關係。ECMO的全名是“Extracorporeal MembraneOxygenation”,也就是體外膜肺氧合

早在1953年吉本(Gibbon)醫生在心臟外科手術中實施了第一例體外循環,讓血液從靜脈繞過心臟和肺,在體外的一臺機器中進行氧合,變成富含氧氣的動脈血之後再回輸到大動脈中。這樣一來,就可以讓心臟暫時“歇工”、在心臟上實施手術了,同時也不會影響身體器官的供氧。而且,由於血液繞過了心肺,在實施手術時也能避免大量的出血。

體外循環技術使得心臟呼吸驟停的病人搶救成功的幾率得到了很大提升

,但是當時的體外循環技術要進行開胸,需要手術室和體外循環機的支持,這種暫時性的心肺替代只能維持數小時

隨著技術的改進,終於在1972年,希爾(Hill)醫生使用改進的體外循環技術治癒了一位年輕的呼吸衰竭患者,在這次治療中,體外循環維持了大約3天時間。從此,這項技術就開始蓬勃地發展,逐漸成為一種安全有效的臨時保命手段。

抗疫“兜底”神器“ECMO”的工作原理

VA型(veno-arterial,靜脈-動脈)ECMO | wikipedia

ECMO如何工作?

看了ECMO的歷史,各位大概還是不知道這高端大氣的裝置是如何運作的。雖然這臺機器十分大,連著無數的管路,看起來特別複雜,但原理上還是很容易解釋的。

就像之前所說的體外循環一樣,這臺機器也是要把靜脈血引出體外,讓血液結合氧氣之後,再泵回動脈來完成工作的。但是ECMO通常不需要像心臟手術中使用的體外循環那樣進行開胸手術並在主動脈上插管。使用ECMO的患者,通常都會在大腿根部最粗的股靜脈內置入導管,把靜脈血引出,通過硅橡膠膜的氧合以及加溫等工序之後再泵回到另外一側的股動脈當中。

這樣一來,工作量減少了很多,而且由於不用把胸腔打開,ECMO可以持續使用的時間也大大延長。只要患者不出現感染、出血或者管路堵塞,就可以在嚴密地監控下持續使用。

抗疫“兜底”神器“ECMO”的工作原理

ECMO設備| wikipedia

那麼ECMO適合什麼樣的病人呢?可以說,它對心肺功能出現問題的危急重症患者大多都適用。

兒童急性心衰?沒問題。ECMO會輔助心臟完成心臟的大部分工作,大大減輕心臟負荷,提供復甦的機會。

心跳呼吸驟停?沒問題。ECMO會在輔助心臟的同時,保證身體組織器官,尤其是大腦的供氧,減少患者在復甦過程中出現腦缺氧損傷甚至腦死亡的風險。

急性肺損傷?沒問題。ECMO可以完成肺臟的工作,在體外讓血液獲得氧氣。

心臟手術之後脫離體外循環困難?也沒問題。ECMO可以提供相應的輔助,幫助患者度過圍手術期。

但ECMO並不完美

在臨床中,ECMO應用的時間越長,併發症出現的幾率就越高,危險性也會更高

由於ECMO裝置直接與血液系統相連,即使再完善的殺菌消毒措施,也存在細菌通過管路進入血液引發感染的可能。而由於ECMO本身的工作機制,多數時候血液是平穩地,而不是像心臟泵血一樣有搏動性地迴流到體內,這種血流動力學的變化可能會導致肝、腎、腦等重要器官的損害。另外,由於ECMO機器本身的技術限制,在罕見情況下可能出現機器故障、管道破裂等情況。

雖然理論上ECMO可以無限制地使用下去,但考慮到以上種種併發症的風險,它依然只能作為一種短期的搶救措施

抗疫“兜底”神器“ECMO”的工作原理

ECMO | wikipedia

此次新型肺炎讓公眾重新認識了ECMO但道聽途說的新聞也可能讓大家對這項技術產生誤解。ECMO對挽救危重患者功不可沒,但它並非萬能,並且也需要謹慎地評估和使用。

相信有一天,醫生和醫療技術人員可以想辦法發展出更完善的技術,讓ECMO可以持續更長的時間,給更多的患者生的希望。

另外,值得注意的是。雖然此次新病毒肺炎救治中使用的很多臺ECMO設備,但卻沒有一臺是國內廠家生產!

據華西證券報告援引中國醫師協會體外生命支持專業委員會的數據顯示,截止2018年12月31日,中國共有260家醫院的體外生命支持中心開展ECMO治療,共計約400臺ECMO設備。

疫情爆發以來,各地醫院對於ECMO的需求大大增加。

美敦力中國內部的一位員工對第一財經記者表示:“公司已經向武漢的醫療機構捐贈了包括ECMO和呼吸機等相關的設備,公司的存貨也仍然難以滿足當前激增的市場需求,ECMO業務在公司佔比不高。”

縱觀全球範圍內,ECMO的生產廠家僅有三家,但皆在國外,除了美敦力外、還有理諾琺(ECMO 品牌為索林)、邁柯唯。

而中國無一企業可以生產,背後受技術門檻、臨床使用制約、市場需求等多重因素。

首先,ECMO系統的生產,具有頗高的技術門檻。ECMO由一整套設備體系組成,包括各類型原材料、電子元部件、高端材料等;ECMO設備廠家生產核心膜肺和泵、耗材等。

膜肺是ECMO系統的核心部件,為進行氣體交換的裝置,至今已經發展出三代產品。目前市面上膜肺的材料有一代材料固體硅膠膜、二代材料微孔中空纖維膜以及三代材料固體中空纖維膜(PMP聚烯烴材料)。市場主要使用的第三代固體中空纖維膜,結合了第一代的材料固體硅膠膜和第二代材料微孔中空纖維膜優點,並克服了血漿滲漏的問題,有效延長了 ECMO 的臨床使用時間。

然而,PMP聚烯烴材料為3M公司旗下Membrana公司獨家供應,因產能緊張,也導致下游ECMO企業產能受限。

“PMP聚烯烴材料供應是壟斷的,價格也是壟斷的,所以奇貨可居。”上述美敦力員工說。

國內ECMO設備價格區間從100萬元到300萬元,均價為165萬元,移動ECMO價格約300萬元/臺。昂貴的治療費用,將患者拒之門外,實際治療過程中,ECMO設備需要的耗材包每個報價也高達3萬元到6萬元,另外還需要持續檢測、更換設備、用藥等種種費用。據粗略估算,國內治療費用開機從5萬元起步。“ECMO在應用過程必須面對肢體缺血、壞死、出血和神經系統異常、感染、血栓形成、溶血成等一系類問題,另外在個體上往往需要聯合主動脈內球囊反搏、左心輔助裝置、右心輔助裝置或雙心室輔助裝置等一起增加循環支持,加上其它生命監測及支持手段,將會有更多的併發症風險及更高的治療費用產生。”林海鷹說。

此外,ECMO對操作管理要求嚴格。一般需要有心臟外科或大血管外科、體外循環、心臟重症、呼吸重症、超聲影像、檢驗等多個專業人員參與,一個 ECMO 運營團隊至少4人及以上,要有專門的 ECMO負責人、協調員、儀器耗材管理員、信息管理員和醫師,且均為專業重症和臨床學科背景出身。由於ECMO救治患者極為危重,業界也建議ECMO中心最好設立在三級醫院,且應具有相當水平的ICU。

不過,目前國內亦有公司機構已在鑽研開發ECMO相關的配套設備中。

廣東省醫療器械質量監督檢驗所組織召開國家藥監局體外循環器械重點實驗室專題工作會議,研究開展ECMO標準和技術研究,將根據ECMO的產品結構和關鍵指標,重點圍繞其安全性和有效性,組織專業技術人員開展ECMO前期調研,制定具體工作方案,整合國內頂尖技術資源,聯合開展技術攻關。為企業ECMO研發提供技術支持,推進ECMO國產化進程以填補產品國內空白,實現高端醫療器械產品本土化。


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