中国体外膜肺氧合应用现状及问题

引用: 周翔. 中国体外膜肺氧合应用现状及问题 [J] . 中华医学杂志, 2022, 102(25) : 1859-1863. 

摘要

体外膜肺氧合（ECMO）技术经历了从无到有，从死亡率高的高精尖技术发展到大家熟知的最后的生命支持利器，目前ECMO技术蓬勃发展，广泛用于重度呼吸衰竭和心源性休克患者的救治。近年来，国内ECMO的应用也有着长足的发展，但在ECMO中心建设和ECMO相关技术方面均存在一些问题，本文就中国ECMO开展现状和面临的问题进行论述，如开展例数不足、地域差异、中心建设和相关技术问题等。

体外膜肺氧合（ECMO）技术是目前针对严重心肺功能衰竭的核心救治武器，也被称为重症患者最后的“救命稻草”，是代表一个医院、一个地区乃至一个国家重症患者救治水平的技术。ECMO技术源于心外科的体外循环，从应用之初到现在不足50年，对抢救危重患者生命具有重要的价值。

一、ECMO发展历程

ECMO始于20世纪60年代，衍生于1953年Gibbon首先应用于心脏直视手术的体外循环技术，1971年、1975年分别成功用于治疗成人和新生儿急性呼吸窘迫综合征。ECMO技术成熟于20世纪80年代，1983年在弗吉尼亚医学院、密歇根大学和匹兹堡大学分别成立了ECMO中心，但早期进行ECMO支持的成功率并不高。为了推动全球范围内的ECMO技术交流与应用，在Bartlett教授推动下国际体外生命支持组织（ELSO）于1989年在密歇根大学成立。但直至2004年，全世界仅有100多家医院开展此项工作，并且主要集中在西方发达国家。从2008年ECMO用于成功救治甲型流感患者之后，全球ECMO数量开始呈现快速增长趋势。

中国内地最早1例真正意义上的ECMO支持病例始于2002年，但限于当时的经济水平、医疗条件和医疗报销制度的限制，这一设备没有得到大范围推广，到2015年全国ECMO中心的数量才突破100家。随着医疗水平的逐渐发展和医保政策的调整，中国的ECMO开始有了飞速发展。2019年底新型冠状病毒肺炎（新冠肺炎）爆发，ECMO被用于重症新冠肺炎患者的救治，开始进入大众视野；并且由于其在新冠疫情救治中起到的重要作用，国家卫生健康委员会在《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》中将ECMO列为危重症新冠肺炎患者的重要救治技术，极大地促进了国内各医疗机构进一步开展ECMO相关培训学习，成立ECMO中心。

二、ECMO开展现状

近年ECMO临床应用突飞猛进。世界范围内，据ELSO的统计数据显示，2019年全球共有488个ECMO中心，实施ECMO的病例达到17 078例，截至2021年10月的统计数据显示2020年注册的ECMO中心数增至521个，全年开展18 260例，累计总共开展ECMO 154 106例，54%的患者可存活至出院或转院。从ECMO中心分布上看，ECMO中心，尤其是高水平的ECMO中心，主要集中于北美和欧洲。

近年来，ECMO在中国大陆地区同样发展迅猛，ECMO中心及开展ECMO的例数均有明显增加，中国医师协会体外生命支持专业委员会（CSECLS）第四届中国体外生命支持年会上公布的数据显示，2020年共有500家ECMO中心上报数据，共开展ECMO患者6 937例，较2019年增加6.3%。在患者人群与适应证方面，成人患者占绝大多数，成人接受呼吸、心脏辅助患者的生存率分别达到54.5%和51.6%，与ELSO数据相当，但体外心肺复苏（ECPR）患者生存率仅为27.6%。

随着ECMO开展例数的逐渐增加，接受ECMO支持患者的流行病学和临床特征、影响患者死亡的危险因素及社会经济影响等逐渐被揭示，为后续ECMO患者适应证的选择，判断患者预后等起到重要作用。然而，虽然从2017年开始国内ECMO开展例数明显增加，但国内尚无准确、客观的统计资料详细描述ECMO患者的流行病学及预后情况。CSECLS虽然收集每年国内ECMO中心和开展例数、死亡率等相关信息，但缺乏更加客观、详尽的统计，不能为后续ECMO的发展提供进一步的指导。

笔者团队在国家卫生健康委员会领导下对2018年全国1 700家三级医院接受ECMO治疗患者的临床及预后信息进行分析。2018年，在中国大陆1 700家三级医院住院治疗的79 668 156例患者中共有2 073例接受了ECMO治疗，其中静脉-动脉ECMO（VA-ECMO）1 359例，静脉-静脉ECMO（VV-ECMO）714例。ECMO支持患者中位年龄50岁（31~63岁），住院时间17 d（7~30 d），住院总花费中位数236 400元。笔者发现，在中国大陆地区，ECMO的开展存在很大的地域差异。在中国除港澳台外的31个省份中，除了海南、青海和西藏外，28个省份均开展了ECMO治疗，其中广东、北京、浙江三个省市年开展例数超过300例，而甘肃、内蒙古、宁夏和山西开展例数则不足5例。在经济发达的东南沿海地区，ECMO开展例数明显较多。笔者还发现，不同地区ECMO患者的住院死亡率差异也很大，为20%~70%，住院死亡率与ECMO开展例数存在一定相关趋势，开展例数多的省份死亡率较低。进一步的多因素分析发现，影响ECMO患者住院死亡率的危险因素包括年龄>70岁、男性、不发达地区患者、夏季发病以及存在先天畸形。既往或治疗过程中出现中枢或血液系统异常也明显影响患者预后。这是中国大陆地区首次基于临床数据对ECMO及其相关死亡率进行流行病学调查的研究，反映了ECMO目前的使用和住院死亡率情况。同样，也突显了国内ECMO开展面临的一系列问题。

三、ECMO开展面临的挑战

（一）ECMO开展例数不足

笔者2018年的统计数据显示，中国人ECMO的使用率为0.148/10万居民年，而其他国家的数据显示，在资源充足情况下，ECMO使用率应为（0.3~0.5）/10万居民年。与此相比，中国仍有很大的发展空间。一方面，这与ECMO设备保有量不足相关，随着2019年底新冠疫情暴发，重症病例逐渐增多，可用的ECMO设备体现出了明显的不足。据不完全统计，当时全国ECMO存量仅约400台，远远不能满足临床需要。但令人欣喜的是，以此为契机，在国家政策的鼓励下，国产重大医疗器械自主化研制如火如荼展开，很快有望打破该设备长期以来依赖进口、价格高昂的局面。另一方面，ECMO专业技术人员的短缺也是ECMO开展例数过少的重要原因。根据CSECLS的统计，武汉新冠肺炎暴发期间共有79个ECMO团队对重症新冠肺炎患者进行ECMO支持治疗，但其中51个EMCO团队是为了应对新冠危机临时组建的，并且21个团队在此之前从未开展过ECMO支持。由于ECMO是一种复杂且高风险的治疗方法，充分的培训和大量的经验是必不可少的。武汉新冠疫情暴发初期血的教训充分说明了缺乏经验的ECMO项目必定会导致不利后果。笔者团队对武汉初期在11家定点医院的79个ECMO团队进行ECMO支持的新冠肺炎患者的回顾性分析发现，患者的死亡率高达71.6%，而2018年全国的数据显示VV-ECMO的死亡率仅为29.1%，这充分显示了ECMO中心和ECMO团队在患者预后中的重要作用，当然这也与当时特定的环境和医疗物资短缺密不可分，笔者发现在大批医疗队驰援武汉之后，ECMO的开展人数、死亡率均有了不同程度的改善。

（二）ECMO开展存在巨大地域差异

笔者团队2018年的数据显示，除港澳台外的中国大陆地区的31个省份中，除了海南、青海和西藏外，28个省份均有开展ECMO治疗，但各省份开展例数存在较大差异，最多的省份开展例数超过300例，而少的省份年开展则不足5例，地域差异非常明显。在经济发达的东南沿海2018年全年开展超过1 400例，内陆地区则仅400例左右；按照经济水平划分，国民生产总值（GDP）高的地区年开展1 441例，GDP低的地区则仅开展194例。

CSECLS的统计数据显示，截至2020年底，国内开展体外生命支持技术的中心总数为500家，数量与目前国际ELSO登记单位总数大致相当，但完成ECMO的数量仅为其1/3左右。其中有将近一半的ECMO中心开展例数在5例以下（48.6%），开展50例以上的中心仅占6.2%。笔者团队对2017至2019年全国开展ECMO情况进行调查发现（未发表），全国共有318家医院开展VV-ECMO，3年开展例数超过50例的中心仅11家，共有342家医院开展VA-ECMO，3年开展例数超过60例的中心仅14家。笔者发现，较大的ECMO中心患者预后明显优于较小的ECMO中心（VV-ECMO 24.5%比30.8%，P=0.001；VA-ECMO 28.0%比34.5%，P<0.001）。此现象可能是我国今后区域ECMO中心形成前很长一段时间需要面临的现状，也是患者预后与国外存在差距的重要原因之一。

随着医疗水平的提高，ELSO登记的ECMO中心数量越来越多，但高质量的中心仍然以欧美发达国家为主。ECMO的开展目前也以区域中心化为主，EOLIA研究中所有的ECMO患者均集中在2个ECMO中心内治疗，法国大巴黎区的新冠救治也均转移到专门的ECMO中心。这需要配备随时待命的移动ECMO团队，进行穿刺置管和转运，充分评估转运风险。在我国，将ECMO患者集中到几个大的中心非常不现实，中国领土范围广、长途长时间转运对医务人员和患者均存在较大挑战，虽然已有长途长时间固定翼飞机和地面转运的报道，但仅仅局限在个例，大范围推广困难较大。根据发达国家及我国台湾地区开展ECMO的经验，ECMO患者集中管理是提高ECMO技术及患者安全性的重要保证。目前，适合中国国情的ECMO发展应该为建立以省份为多中心的区域中心，辐射周边区域，切实提高ECMO患者的救治成功率。成立区域性的ECMO中心还可保证ECMO技术的合理利用、避免医疗资源的浪费及完整区域性的危重患者抢救体系。

（三）ECMO中心建设问题

ECMO的开展如火如荼，尤其是2019年底新冠疫情进一步推动了ECMO在国内的开展，但在开展过程中存在一些不合理的现象，部分基层医疗中心跟风上马ECMO项目，适应证把控不严格，ECMO的管理不规范，导致医疗花费巨大，患者预后不佳。按照ELSO指南相关的诊疗流程，ECMO的启动应由专业技术人员进行，即使这些中心可完成ECMO，最终也需要将患者转至上级医疗机构进行统一管理。ECMO技术复杂且风险高，对医疗资源配置要求高，需要占用大量卫生资源。ECMO的具体实施应由一个多学科团队而非单一科室完成。但多学科背景造成其在实际开展中学科归属不明确，部分中心心外科、重症医学科、呼吸科都在开展ECMO，不同医院开展ECMO的科室也存在差异，造成学科管理分散，在一定程度上限制了院内及院间的统一组织、多学科合作以及相关指南与研究的推进。对于ECMO中心的建设除去人员及设备配置要求外，还应考虑到每年中心可能开展的病例数，虽然对于每年的最少可接受例数存在争议，但有证据表明患者预后与中心开展例数具有一定相关性。ELSO建议ECMO中心的年开展例数应≥6例。笔者目前对2017至2019年的数据分析发现，重症监护病房的质量控制水平也是影响患者预后的重要因素，因此ECMO区域中心的设立还应充分考虑质量控制水平。

（四）ECMO开展相关技术问题

ECMO技术虽然近年来发展迅速，但仍存在一些尚未突破的技术难题，例如

（1）患者是否能从ECMO支持中获益？对于VV-ECMO目前仅有两项设计严格的随机对照研究，或存在明显的设计缺陷，或未能得出ECMO支持显著的生存获益优势；鉴于伦理问题，目前尚未有VA-ECMO相关的临床对照研究发表。

（2）抗凝策略和抗凝目标如何选择？ECMO患者的高凝状态使患者及ECMO回路易于形成血栓，ECMO患者进行持续、全身性抗凝治疗，以防止ECMO回路血栓形成是重症医学的共识，但最近一篇包括21项研究（7 190例接受VV-ECMO或VA-ECMO患者）的荟萃分析显示，ECMO运行期间出血事件的发生率为17%~51%。尤其对于创伤、存在活动性或者高出血风险的患者，通常存在抗凝禁忌证，因此抗凝策略的选择无疑面临着巨大风险和挑战。

（3）VV-ECMO支持期间呼吸机参数如何设置？VV-ECMO支持期间，希望患者自身肺脏得到充分休息，避免进一步肺损伤，但恢复到什么程度让自身肺脏工作？各个时期的呼吸机参数如何设置目前仍无定论。

（4）目前VA-ECMO绝大多数情况下都是经股动脉插管进行灌注，体外血流与心脏射血方向相反，这样会增加左心室后负荷，导致左心扩大胀满，不利于心功能恢复。研究证实经VA-ECMO治疗的心源性休克患者的左心室减压与较低的死亡率相关。然而，VA-ECMO期间左心室减压的时机、最佳减压方式如何选择？

（5）最近的研究表明，对于脓毒症合并脓毒症心肌病，存在严重心功能障碍、心源性休克患者，使用VA-ECMO可降低病死率，然而该研究为回顾性、观察性研究，且多聚焦于脓毒症引起的左心收缩功能障碍。对于脓毒症相关的右心、全心功能障碍，是否可应用ECMO支持？对于心输出量正常或相对偏高，但存在严重血管张力不足的患者可否应用VA-ECMO支持目前尚无定论。

（6）神经系统并发症严重影响ECMO患者的短期和长期预后，尤其是ECPR患者，ECMO运行过程中如何进行脑功能监测？如何及早识别神经系统预后不佳的患者以免不必要的长期ECMO支持，避免增加不必要的医疗花费和患者痛苦？

关于ECMO技术还有更多未知值得进一步探索研究。

综上，ECMO技术目前在中国蓬勃发展，但与发达国家相比仍存在巨大差距，且面临着区域发展不均、区域化ECMO中心不完善以及ECMO学科建设等方面的诸多问题，国家行政部门对未来发展方向的把控，相信ECMO在中国一定能够得到长足发展，切实改善患者预后。

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