瞭望丨救命神器ECMO火了之后……
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◆ ECMO设备作为一款小众的高端医疗器械，我国仅有几百台，且全部为进口。在疫情影响下，我国已紧急采购ECMO超过100台
◆ ECMO的核心部件——动力泵和膜肺，都是本土化的“卡脖子”难题
◆ 重金投入ECMO或许不难，难的是能把ECMO用对、用好的团队无法速成
◆ ECMO需要消耗大量的医疗资源和费用，不能急功近利、一哄而上
原题《“救命神器”ECMO火了之后》
文丨《瞭望》新闻周刊记者扈永顺
突如其来的新冠肺炎，让ECMO迎来高光时刻。
ECMO是一种体外膜氧合技术，用于急性或重症心、肺功能衰竭患者的生命支持。其基本原理是用动力泵（人工心脏）将患者暗红色的静脉血液泵出，通过膜肺（人工肺）进行气体交换，增加血氧含量、排出二氧化碳，使血液变为鲜红色，再将血液泵入患者体内。
“ECMO被看作‘救命神器’，是因为这种体外循环装置可以短暂替代患者心肺功能，等待患者自身心肺恢复。”首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科危重症中心主任侯晓彤告诉《瞭望》新闻周刊。
侯晓彤是我国最早开展ECMO的专家之一。他解释说，新冠病毒主要攻击人体肺脏，导致患者出现呼吸困难，ECMO虽然对新冠病毒引起的感染没有直接治疗作用，但它可以为危重症患者提供有效的气体交换（氧合和二氧化碳排除），支持患者体外呼吸和循环功能，进而为抢救及康复争取时间。
ECMO设备作为一款小众的高端医疗器械，我国仅有几百台，且全部为进口。但在疫情影响下，我国已紧急采购ECMO超过100台。
与此同时，ECMO的国产替代也提上日程。今年3月，山东大学电气工程学院教授刘淑琴团队宣布ECMO样机研发成功，为国产化奠定基础。
ECMO为何能够成为与死神抗衡的武器？其本土化道路难在哪里？如何看待当下不少医院对ECMO的趋之若鹜？
▲ 3月19日，武汉市肺科医院重症监护室，浙江医疗队队员丁杨（左）与同事为患者做ECMO（体外膜肺氧合）治疗 肖艺九摄/本刊
曲高和寡
上世纪50年代，体外循环技术诞生，被视为心脏外科发展的里程碑。
体外循环技术因为在心脏外科手术中的出色表现继续向前发展。上世纪70年代，体外循环技术衍生出体外膜氧合技术，也就是ECMO。
侯晓彤说，与传统体外循环技术相比，ECMO是简化版的密闭体外循环装置，除具有替代心肺功能的作用外，它还具有安装相对简单、运行时间较长、可移动的特点，这些特点使ECMO可以在手术室外的环境中安装，特别适合急危重症患者抢救，目前已有在地铁、足球场、马拉松等公共场所安装ECMO的报告。
此外，与体外循环技术主要用于心脏外科手术不同，ECMO的应用范围更广，可参与心源性疾病、急性呼吸衰竭等救治，并且无需开胸手术，从而降低了感染、出血等风险。
侯晓彤介绍，由于ECMO拥有将常规治疗手段判定“必死”的患者成功救回的案例，因此，拥有此项技术也被视作急危重症救治水平的重要标志。
作为守护患者的最后一道防线，ECMO在我国起步较晚，且“曲高和寡”。
侯晓彤说，我国在21世纪初才引入ECMO，较国际整整晚了30年。
2004年，随着北京阜外医院、北京安贞医院等国内知名心脏中心开展ECMO技术，ECMO的病例数量逐渐增多。据侯晓彤介绍，我国ECMO十多年来可谓突飞猛进，从2004年全国仅22家ECMO中心、全年开展23例病例，一举跃升至2018年的260家中心、3923例患者。
但在侯晓彤看来，我国ECMO的快速发展仍远远不能满足患者需求。他说，欧美发达国家每百万人口ECMO救治30例患者，我国2018年每百万人口仅救治2.8例。
ECMO“曲高和寡”的原因之一，在于ECMO的使用价格不菲，令普通经济条件的患者望而生畏。
业内早有“ECMO一响，黄金万两”的说法。以本次新冠肺炎为例，武汉大学中南医院重症医学科主任彭志勇算了一笔细账，ECMO启动费用要4万～6万元，主要是一个套包的耗材费用，包含离心泵头、管道、血管插管和膜肺。运行期间，ECMO每天费用在1万～2万元，主要是ICU、用药、监测设备及医护人员费用等。统算下来，一位新冠肺炎重症患者花费七八十万元并不稀奇。
其实ECMO设备主机的进口价格为一百多万元，在动辄千万元的高端医疗器械中并不起眼。“主要是耗材费用、高技术含量的医疗服务费比较贵。”广东省医疗器械质量监督检验所医用电气安全室主任、高级工程师柯军介绍，ECMO的耗材核心技术掌握在外资企业手中，并且耗材都是一次性的，消耗也比较快，加上一些核心耗材产能有限等原因，导致ECMO使用价格居高不下。
同时，作为比较复杂的系统，ECMO需要配置较多资源、较为“豪华”的阵容来运作维护。柯军说，据他了解，一支援助武汉的ECMO团队，其成员包括心外科、血管科、急诊科、放射科医生等，这种整体协作模式在提高救治成功率的同时，也意味着高昂的使用成本。
但是，“天价”治疗费用不必然能把患者从鬼门关上拉回。
一方面，ECMO仅是一种支持设备，而非治疗设备。侯晓彤说，在新冠病毒感染患者的治疗中，ECMO的作用是为患者提供有效的气体交换，对原发病——新冠病毒引起的感染并没有直接治疗作用。“最终的痊愈还要靠患者自身的修复能力和有效的药物治疗，而目前新冠病毒感染还没有特效药。”
另一方面，ECMO使用不当可能产生严重的并发症。侯晓彤介绍，ECMO虽然能替代心肺功能，但它毕竟是非生理的人工装置，这项技术需要专门的人员管理，管理不好就可能产生一些并发症，仍然无法挽救患者生命。
据了解，目前患者借助ECMO重获新生的概率在50%左右。数据显示，截至2020年1月，在国际体外生命支持组织注册的129037例病例中，依靠ECMO救治存活至出院或转院的比例为55%。
种种原因之下，人们在选择ECMO时必须权衡获益与风险，5成左右的成功率也让很多人看来“性价比不高”。
技术之困
为有效降低ECMO的使用成本，人们把目光投向了自主研发。
目前，世界上能够提供ECMO产品解决方案的企业屈指可数，主要集中在欧美发达国家，它们基本包揽全球ECMO市场。
尽管业界也有观点认为自主研发ECMO难度太大且并无必要，但国家药品监督管理局体外循环器械重点实验室主任、广东省医疗器械质量监督检验所所长李伟松告诉《瞭望》新闻周刊：“ECMO整套设备一旦国产化成功，相关使用费用势必大幅降低甚至出现断崖式下跌。”
李伟松所在的广东省医疗器械质量监督检验所，是国内唯一一家检测ECMO的机构。去年7月，该所挂牌成立国家药品监督管理局体外循环器械重点实验室，主要承担体外循环器械的检验检测、安全有效性评价、标准制修订等。
今年3月，该所组织召开专题会议，讨论开展ECMO标准和技术研究，力图推进ECMO国产化进程。
据了解，ECMO的核心部件是动力泵和膜肺，我国目前均无企业生产。
ECMO常用的动力泵中，离心泵是一种较新型的血泵。但第一、二代离心泵易产生较高的摩擦力和热量，对血细胞破坏大，溶血指数高。理想的离心泵应该有最小的血液损伤，较低的转速产生足够的流量以防止热量产生，并且要经久耐用。国外已有公司设计出新一代的磁悬浮离心泵，改善了血流动力条件，能减少热量的产生以减少溶血，安全性能高、使用寿命长。
膜肺是最费钱的耗材。它使用的中空纤维膜是血液中气体交换的主要场所。这就要求纤维膜中用于气体交换的孔径要致密微小，既能完成气体交换，又能有效克服血浆渗漏的问题。目前最先进的纤维膜材料是聚甲基戊烯（PMP），是膜材料中的技术制高点，由美国3M公司全球独家供应。
我国尚没有公司能生产PMP纤维膜，不过针对膜肺攻关的国家行动已经展开。2017年，国家发改委颁布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016版）》，体外膜肺氧合系统被列为重点产品和支持发展对象。
李伟松说，我国在离心泵、膜肺等新技术方面，已产出了一些实验室成果，现在比较棘手的问题是，ECMO总体研发费用高昂但应用市场相对狭小，企业出于投入产出效益的考虑，往往不愿意在前期研发阶段大规模投入，致使相关技术瓶颈难以突破。李伟松因此呼吁国家将ECMO纳入战略储备项目，加大研发投入，解决企业后顾之忧。
除引导企业加大研发投入，不同行业之间还应加强沟通交流，将其他领域的高精尖技术引入医疗科研攻关。“国外能研制出PMP等医疗器械领域的高端材料，是因为借鉴、移植了化工等其他行业的高端技术。”柯军介绍。
标准之缺
事实上，ECMO的国产之路需要攻克的不仅是核心技术，还有标准统一等诸多难题。
李伟松说，ECMO由一整套设备、耗材组成，包括膜肺、动力泵、血液管路、插管及各类接头等，国外有的企业自己就能生产所有部件，产品适配性也比较好，但目前国内不太可能指望一家企业生产出所有部件，这就需要组织有技术储备的企业集中力量合作攻关，发挥各自技术专长，攻克ECMO各部件的技术瓶颈，最终形成完整的产业链，系统解决ECMO国产化难题。
而要将不同企业的产品、技术无缝衔接、组成一个系统，势必需要考虑技术标准的统一。
广东省医疗器械质量监督检验所副所长、全国体外循环技术与设备标准化委员会副主任委员颜林介绍，我国在传统体外循环技术领域已制定出多项标准，但目前尚无ECMO的行业标准。
颜林解释说，如果要制定ECMO的行业标准，通常要有3家企业拿到《医疗器械产品注册证》并生产出ECMO产品或核心部件，之后才能根据产品制定行业标准，但目前我国并没有企业能够生产ECMO或者其核心部件。
尽管暂时还没有ECMO的行业标准，但并不意味着我国正在研发ECMO的企业或机构“群龙无首”。柯军介绍，他们目前正致力于为国内企业提供相关指导。“比如一家企业要将实验室的膜肺样品转化成工业产品，我们可以给予技术方面的指导。因为在传统体外循环技术中也会用到类似的人工肺部件，我们有这方面的行业标准，可以指导企业合理制定产品的技术指标。”
颜林同样认为，通过帮助企业制定技术标准的方式，提前介入企业研发流程，可避免企业在研发生产过程中因忽略技术标准带来的投入浪费。
“跃进”之忧
在ECMO的本土化进程如火如荼之际，也有人对医院“大干快上”ECMO表示忧虑。
据侯晓彤观察，不少医院出于提升医院学术地位、医院品牌等因素的考量，早已纷纷瞄准ECMO，甚至一些县医院也“很有兴趣”，此次ECMO在新冠肺炎疫情中“一战成名”，可能促使未来更多医院上马这项技术。
但侯晓彤笃定：“并非所有医疗单位都适合开展这一技术。”
他解释说，ECMO面对的都是危重症患者，本来就具有较高风险，加上ECMO仅能为患者提供体外心肺支持，治疗原发病才是关键，这就需要医院本身具备强大的综合实力。“只有符合一定条件的医院才能开展ECMO，这样才能保证ECMO的救治效果。”侯晓彤说。
在侯晓彤看来，ECMO团队需要有一批经过培训的医务人员，他们训练有素、操作熟练、步调一致，不仅有相同的救治理念、操作流程和医学管理方法，还必须有极大的热情和奉献精神。“一支成熟的ECMO团队是由丰富的临床经验积累起来的，学习曲线较长。”
而在当前国内应用ECMO患者数量较少的情况下，ECMO团队积累实战经验就较为困难，需要不断再培训、再教育，难度可想而知。
有研究指出，不同的ECMO操作团队，患者救治成功率并不一样，其间差距与团队的操作经验密切相关。“如果缺乏规范、合规的操作人员，另一种意义上的滥用就无可避免，而且可能愈演愈烈。”侯晓彤说。
显然，重金投入ECMO或许不难，难的是能把ECMO用对、用好的团队无法速成。
从这个意义上，侯晓彤建议理性发展ECMO：“ECMO需要消耗大量的医疗资源和费用，不能一哄而上。”LW
刊于《瞭望》2020年13期
附文
ECMO有了国产“心”
文丨瞭望新媒体记者扈永顺
在新冠肺炎危重症患者救治的紧要关头，用于支持患者心肺功能的“救命神器”ECMO却是“洋心洋肺”、全靠进口，一度引起关注。
3月中旬，山东大学电气工程学院刘淑琴教授团队宣布研发出了ECMO样机，样机的关键部件之一—动力泵，是团队历时十余年时间自主研发的。
“我们课题组是从2008年开始研发动力泵，那时有医生说动力泵是耗材、用的多，但都得靠进口，我们就根据需求导向开始研发磁悬浮离心泵。”刘淑琴告诉《瞭望》新闻周刊，彼时国外已有采用最新技术的磁悬浮离心泵产品，刘淑琴就结合自身优势，确立了这一研发方向。
刘淑琴所说的自身优势，是山东大学的省磁悬浮轴承工程技术研究中心已经在磁悬浮理论研究和技术研发方面积累了丰富经验。该中心是我国较早研究磁悬浮技术的单位之一，刘淑琴任中心主任。
磁悬浮离心泵利用的是磁铁异性相吸、同性相斥原理。原理虽然简单，但其集成了磁悬浮、磁耦合驱动、低噪声永磁无刷直流电机等一系列高科技，研发出来需要深厚的磁悬浮基础理论、技术积累。
“大概在20年前，我们做第一个863项目的时候，为了解决一个磁悬浮技术难题，我们三四个人在实验室三天两夜没有睡觉。说出来你可能不信，当时我们在不断排除故障，总觉得快要解决了，没想到时间过得那么快，结果抬头一看天都亮了。”
刘淑琴坦言科研之路充满艰辛与不确定性，但也正是有长期爬沟过坎积攒的经验，一些行业内解决不了的磁悬浮技术难题，刘淑琴团队却能很快找出关键症结。
有了磁悬浮技术领域长期的科研积累与经验，也并不代表离心泵的研发一帆风顺，因为这是用在人体的医疗设备，研发难度与风险挑战指数级增长。“我们课题组有16个人，涉及山东大学电气工程、机械工程、计算机控制、流体力学、材料、化学等多个专业，还包括山东大学齐鲁医学院心外、重症、急诊的专家，相当于把很多专业结合了起来。”
在强大的集团化作战下，磁悬浮离心泵最终研发成功，ECMO有了国产“心”。
刘淑琴介绍，他们研发的离心泵，叶轮在泵腔内旋转，悬浮用磁铁预埋在叶轮下部的密封腔内，与血液没有接触，其性能可与德国迈柯唯公司生产的离心泵相媲美。在可靠性实验中，4台离心泵已经同时连续运行15天无故障，在代血液（稀释甘油）实验和血液实验中，具有溶血性小、压力缓冲大、流量调节方便等特点。而且泵头可与进口ECMO兼容，可替代进口动力泵。目前磁悬浮离心泵已经申请发明专利3项，授权2项，实质审查中1项。
磁悬浮离心泵研发成功后，团队又将目光瞄准整套ECMO设备研发。在刘淑琴看来，国产ECMO市场广阔，是一片蓝海。目前国内进口的ECMO主要来自美敦力、索林、迈柯唯三家企业，每台设备价格在150万到200万元，开机耗材费用一般4万到6万元。如果国产化ECMO设备顺利批量生产，每台ECMO只需100万元左右，耗材也有望降至3万左右，成本下降能够推动国内ECMO的应用，造福更多患者。
据刘淑琴介绍，团队研发出ECMO样机的消息一经发布，已有深圳、上海、北京、成都等地的多家公司慕名寻求合作。“我们下一步就是探讨研究ECMO的产业化问题。”
刘淑琴说，从实验室样品到工业产品是非常复杂的过程，除了生产工艺、成本、材料等的考虑，因为是医疗设备，产品还要保证安全性、有效性。例如安全性要符合电器安全、体外循环的安全要求，有效性要看机器流转动力如何、会不会意外停顿等，并且产品上市还需要拿到医疗器械注册证，面临一系列临床试验的难题。“量产的时间还很难说，但我们会全力配合企业，不会在技术上耽误时间。”
国产ECMO样机距离市场正越来越近。
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编 辑 | 唐朵朵