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人工心肺

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人工心肺
extra-corporeal membrane oxygenation
ICD-10-PCS（英語：ICD-10 Procedure Coding System）Z92.81
ICD-9-CM39.65
MeSH29295
MedlinePlus007234
HCPCS-L2（英語：HCPCS Level 2）36822
葡萄牙里斯本Santa Cruz醫院加護病房的ECMO。

人工心肺（extra-corporeal membrane oxygenation，ECMO），是一種醫療或急救技術，屬於一種體外生命支持（extracorporeal life support，ECLS），其將靜脈血引出體外，經過特殊材質的人工「心肺旁路」（cardiopulmonary bypass）氧合後注入患者動脈或靜脈系統，起到部分心肺替代作用，可維持人體臟器組織氧合血供[1]。

ECMO有許多異名，香港稱人工心肺，台灣音譯稱葉克膜，中國大陸稱體外膜氧合[2]、體外膜肺氧合[3]。

ECMO主要源於心肺轉流（英語：Cardiopulmonary bypass）[4]（CPB），兩者皆屬一種體外循環，且也都採用了膜式氧合器（英語：Membrane oxygenator）（membrane oxygenator）。膜式氧合器俗稱「人工肺」、「膜肺」，其為一種能進行血氣交換的一次性使用的體外循環人工裝置。ECMO 與 CPB 與雖然原理相同，但在應用目的、持續時間、設計原理和臨床使用場景上存在差異。

ECMO臨床上用於心臟功能不全和（或）呼吸功能不全的支持，例如：重度心力衰竭、重度呼吸衰竭、重度心肺衰竭、心臟外科[5]或胸腔外科[6]手術。

ECMO為約翰·吉本（英語：John Heysham Gibbon）在1950年代發明，而克拉倫斯·沃爾頓·李拉海繼續開發，直到1972年才由美國密歇根大學醫學院的外科醫生羅伯特·巴列特（英語：Robert_Bartlett_(surgeon)）首次成功利用。

ECMO除了能暫時替代患者的心肺功能，減輕患者心肺負擔之外，也能為醫療人員爭取更多救治時間。ECMO用於孩童患者因容易產生併發症，所以可用輔助期一般僅約一週至十數日而已，而用於成人患者的輔助期則較長。ECMO使用指導及規範由相關領域專家成立的體外維生支持組織（英語：Extracorporeal Life Support Organization）來規範及訂立醫療指導原則。

研發歷史

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ECMO最早於1950年代由約翰·吉本（英語：John Heysham Gibbon）發明，及克拉倫斯·沃爾頓·李拉海繼續開發。由於初期純粹機械式的體外支持系統並不成熟，李拉海採用了以活體人類為患者充當體外支持系統的大膽實驗，並在1965年第1次用於新生嬰兒上來驗證它的效果。[7][8]1972年，美國密歇根大學外科醫生羅伯特·巴列特（英語：Robert_Bartlett_(surgeon)）首次成功應用在急性呼吸窘迫症患者的治療。

從2020年2月初開始，中國開始使用人工心肺作爲延長嚴重急性呼吸綜合症冠狀病毒2型（英語：SARS-CoV-2）治療黃金時間的手段之一。當患者單依靠人工換氣（英語：Artificial ventilation）但血氧水平仍然過低，且無法維持患者的生命時考慮使用[9]。初步報告顯示，在已經使用的大約3%的嚴重病例中，可以有助於恢復患者的血氧飽和度，並且減少死亡人數[10]。對於危重病人，死亡率可以從傳統療法的約59-71%降低到約46%[11]。2021年3月《洛杉磯時報》的封面介紹人工心肺對一個極具挑戰性的COVID病人的療效[12]。2021年2月，三名患有COVID-19"非常嚴重"病例的以色列孕婦接受了人工心肺治療。

結果

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早期的研究表明，使用人工心肺對急性呼吸衰竭患者的生存有好處，特別是在急性呼吸窘迫綜合徵的情況下[13][14]。體外生命支持組織記錄的一個登記冊中，有近51,000人接受過人工心肺治療。報告稱接受人工心肺的治療後，新生兒呼吸衰竭的存活率為75%，小兒呼吸衰竭的存活率為56%，成人呼吸衰竭的存活率為55%[15]。其他觀察性和無控制變量的臨床試驗報告中也計算出50-70%的存活率[16][17]。這些報告的存活率均優於歷史上其他治療方案的存活率[18][19][20]。儘管人工心肺在嚴重程度不同，或者死亡率不同的疾病上均有使用，但是提早就醫，及早使用仍是防止病情惡化和提高存活率的關鍵[21]。

在英國，靜脈-靜脈人工心肺的使用集中在指定的人工心肺中心，以集中資源提供更專業的護理環境以改善治療素質。

構造

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ECMO略圖

ECMO由：

  • 血液幫浦
  • 膜式氧合器
  • 氣體混合器
  • 加熱器
  • 各種動靜脈導管與監視器

等部件所構成，其中血液幫浦和氧合器為ECMO核心部件，血液幫浦扮演代替患者心臟，氧合器則扮演代替肺臟的功能。

類型

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ECMO的種類可分為靜脈-靜脈（veno-venous，縮寫VV）和靜脈-動脈（veno-arterial，縮寫VA）兩種。

  • VV型：代替肺臟呼吸機能，只用於肺部疾病。
  • VA型：除代替肺臟呼吸機能之外，也能代替心臟的血液循環機能。

副作用和併發症

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ECMO的各種設定、及各種併發症的處理方法直接關係到病人的存活率。病人安裝的時間越長、越考驗相關專業人員的能力及經驗。

神經系統

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接受人工心肺治療的成年人的一個常見後果是神經系統損傷，其中可能包括腦內出血、蛛網膜下腔出血、大腦易感區域的缺血性梗塞、缺氧缺血性腦病、不明原因的昏迷和腦死亡[22] 。這是由於使用者必須要持續輸注肝素，和血小板功能紊亂所引起的。縝密的手術技術和盡量保持血小板數大於100,000/mm3，並保持目標激活凝血時間，可減少出血的可能性。

血液

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只要使用股動脈和股靜脈進行VA（靜脈-動脈）人工心肺，降主動脈（英語：Descending aorta）中就會有逆行血流。如果不能保持左心室的輸出量，就會出現血液瘀滯，可能會形成血栓。

橋式輔助設備

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在VA-ECMO中，那些心功能沒有充分恢復，而不可以從人工心肺中脫離的人，被橋接到心室輔助設備（VAD）或移植上時，插管可能會引發各種併發症，包括血管穿孔出血、主動脈剝離、遠端肢體缺血和插管位置不正確。

兒童

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早產兒如果在胎齡小於32周時實施人工心肺，其發生腦室內出血（IVH）的風險會十分高[24]。

感染

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在使用人工心肺期間，在醫院感染的發生率為10-12%（與其他危重病人相比更高）。凝固酶陰性葡萄球菌、白色念珠菌屬、腸桿菌屬和綠膿桿菌是最常見的致病病原體。呼吸機相關肺炎在使用人工心肺的患者中發病率十分高（24.4例/1000ECMO天），其中腸桿菌屬佔主要。感染風險與使用時間成正比，是發生感染的最重要風險因素。其他容易發生感染的人工心肺特定因素包括人工心肺患者的病情嚴重程度、細菌從腸道轉移的風險和人工心肺相關的免疫系統損傷。另一個醫生需要十分注意的是導管、人工心肺插管和氧合器的微生物群數量[25]。

禁忌症

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大多數禁忌症是相對的，平衡了手術的風險和潛在的好處。相對禁忌症包括

  • 如果患者康復，與正常生活不相容的疾病
  • 影響生活品質的原有疾病（例如CNS狀態、晚期惡性腫瘤、抗凝血的全身性出血風險）
  • 年齡和體型
  • 無藥可救：病情太重，接受常規治療時間太長，或有致命診斷的人。

相關議題

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隨着醫學的進步，許多因使用ECMO而引發的併發症也更進一步得到有效克服，技術更加成熟，應用範圍也擴及重度昏迷的急難傷病，而ECMO團隊也會面臨無效醫療的倫理問題。

台灣

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台灣針對ECMO的技術引進，臺大醫院在1993年8月完成第一例的安裝。[26]該院曾經有病人在2008年1月30日創下使用ECMO 117日後再移除的成功復原紀錄。[27]

相關條目

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參考文獻

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  1. ^ https://www.termonline.cn/search?searchText=ECMO
  2. ^ 孫兵,王春婷,吳珺,et al.人工心肺治療重症急性呼吸衰竭的臨床療效分析[J].中華結核和呼吸雜誌, 2012, 35(11):5.DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2012.11.004.
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