「人工肺」 ECMO的對手是「死神」

微博上關於「ECMO」的帖子大都來自一線的重症急救團隊，

有感慨任務艱巨的——「24小時內的第二個ECMO」；

有自我激勵期盼順利的——「凌晨一點至六點的拼搏,用ECMO心肺替代為26歲的年輕生命保駕護航」；

更多的是表達患者平安後的那份欣喜和感動——「ECMO患者終於下機了，感謝團隊辛勤付出」。

而現實場景中,即使ECMO如此強大的醫學手段多半也會敗下陣來，ICU床旁剩下的是凌亂的腳印、還充盈著鮮血的膜肺和離心泵頭，但醫生們從未放棄，醫療器械的研發人員也不會鬆懈，大家會沿著「魔肺」的來路繼續前行，畢竟，上了ECMO，非生即死。

在足球賽、馬拉松這樣的重大體育賽事中，一旦遇到運動員因持續心肌缺血缺氧導致的心臟驟停，急救車上的醫生很可能會請出ECMO，先暫時維持患者心跳和呼吸功能【1】。

無論是幾年前美軍將遠在伊拉克受重傷的士兵送到德國治療【2】，還是今年國內首例把1位呼吸衰竭病患從長春送到廣州的轉運途中【3】，ECMO都是醫療隊伍里的一位重要成員。

ECMO的大名其實是體外膜肺氧合(英文全稱Extracorporeal Membrane Oxygenation，英文縮寫ECMO，音譯俗稱「葉克膜」)，用以暫時協助大部分醫療方法皆無效的重度心肺衰竭患者進行體外呼吸與血液循環，暫時替代患者的心肺功能，為醫療人員爭取更多救治時間。在既拼速度也拼耐力的生命賽道上，ECMO幫助醫生和患者與「死神」賽跑。

可你知道嗎？回顧ECMO的前世今生，那可是波瀾起伏。我們先要從它的前輩——術中體外循環機說起。

# 前輩 - 天才的構想與實踐1 #

1930年10月4日凌晨，美國馬薩諸塞州波士頓麻省總醫院一個外科病房內，時年27歲的實習醫師吉本(John Heysham Gibbon)一整晚都守護在一位女病人床邊。這位例行膽囊切除術後的女患者發生了肺血栓栓塞併發症。儘管主治醫師通過手術從患者的肺動脈內取出眾多血塊，但患者始終未能蘇醒【4】。

在漫長的夜裡，吉本無助地看著患者的血液逐漸變暗。他想到能否將病人的血液移走，繞過栓塞的血管，在體外與氧混合併將二氧化碳排出，然後再將富含氧的紅色血液回輸到患者的動脈，以此來挽救患者的生命——這大概就是體外循環機的最初構想【5】。

吉本關於體外循環機的嘗試包括3個最主要的部分：

人工心臟，也就是泵；

血液抗凝；

人工肺，即血液氧合。

每一個部分，都有各自領域的科學家在不斷探索和改進。然而是吉本，第一個把各個部分整合起來，並解決在實踐中產生的各種問題，比如血流調節的精度，為抗凝血而加入的肝素與血液的比例，如何選擇適當的麻醉劑，器械的拆卸、清洗、消毒……【6】

這些問題清單，光聽聽，就足以嚇退「明智」的普通人。也許是馬薩諸塞州的那無眠一夜深深震撼並推動著吉本，他堅持了下來。

1953年，50餘歲的吉本為一位患有巨大房間隔缺損的18歲大學女生實施修補手術，用自製人工心肺機轉流 26 分鐘獲得修補成功。這是世界首例臨床體外循環下心內直視手術。患者於術後2個月作檢查，顯示缺損完全修復。在80年代後期的隨訪中患者生活質量良好【7】。吉本終於撫慰了曾深感無力的27歲的自己。更重要的是，他把體外循環支持系統從構想帶到了臨床實踐。

# 前輩—天才的構想與實踐2 #

遺憾的是，由於隨後幾例手術失敗病人死亡，吉本陷入絕望，毅然告別了傾注了20餘年心血的研究領域。體外循環系統和心外科的發展同時陷入低谷。

這時，明尼蘇達大學的外科醫生李拉海(C. Walton Lillehei)(對，你沒看錯，就是這位醫生，委託美敦力創始人厄爾·巴肯先生開發出了世界第一台由外部電池驅動的心臟起搏器)產生了另一個幾乎超越了人類想像極限的新構想——活體交叉循環。

李拉海採納了助手靈光一現的思路：模擬胎兒從胎盤獲得氧合血。第一例交叉循環動物實驗即大獲成功，而且實驗動物的術後恢復如此之快、狀態如此之好。又經過幾個月的改進和研究，李拉海遞交了人體試驗的申請【8】。

軒然大波！有些批評者甚至說：你們想要創造歷史么？想要做外科歷史上第一個可能死亡率為200%的手術？

李拉海的導師力排眾議，批准了該申請。

1954年

1954年3月26日，李拉海以患兒的父親作為供體，用交叉循環的方法完成了歷史上首例室間隔修補術，手術過程順利，父子平安【9】。

1954~1955年

隨後，1954年和1955年之間，幾乎是孤軍奮戰的李拉海團隊通過使用親子之間的交叉循環，為存在複雜心臟畸形的45位兒童施行了直視下的心臟手術。28名複雜的心臟畸形得到了治癒，45個循環供體均得以存活【10】。

雖然「活人心肺機」取得了巨大成功，但是基於可能對供體造成的不良影響，包括李拉海本人在內，許多研究者又重新開始重視心肺體外循環的研究【11】。

1955年

站在無數前人的研究成果上， 李拉海和同事發明了具有螺旋式儲水器的鼓泡式氧合器，並於1955年5月13日首次成功應用於一個患有室間隔缺損、肺動脈高壓的三歲兒童【12】。

1958年

1958年，曾經聽吉本分享過技術的柯克林醫生(John Webster Kirklin),改進了吉本的心肺機，報道了在梅奧診所成功地應用體外循環機進行的245例手術。

他給設備起名：梅奧-吉本(Gibbon)【13】。

# 急重症先鋒ECMO #

說了半天體外循環機，跟ECMO又有什麼關係呢？

傳統的體外循環系統設備大，主要放在手術室，在有限的心外科手術時間內暫時替代心肺功能。但是一些醫學工作者也試圖進一步改進該系統，使其更輕便、更安全、支持心肺功能更長時間。

1971年

希爾醫生(J Donald Hill )及其團隊，為一位患成人呼吸窘迫綜合征的青年男性，提供了3天的心肺功能支持，開創長時間生命支持，ECMO正式登場【14】。

1972年

美國密西根大學醫學院的巴雷特醫生(Robert H. Bartlett)對一名心臟手術後的2歲幼兒，用ECMO進行床旁的短期心肺支持，36小時後離線【15】。

3年後

巴雷特等又在ECMO支持72小時下，成功搶救一名因胎糞吸入綜合征導致呼吸衰竭的女性棄嬰。沉浸在喜悅中的醫護人員給這位女嬰起名「希望」。後來這位女嬰長大了，還有了自己的孩子【16】。

這個巨大的成功標誌了「 ECMO時代」的來臨【17】。因為更加輕便、更加安全，ECMO不僅幫助嚴重的急性心或肺功能衰竭患者爭取時間，還可以給某些神經外科手術需體外循環者、氣道手術、中毒、溺水、感染中毒性休克等急症給予支持治療【18】。

ECMO也因此標誌著一個國家危急重症救護水平。不僅僅是文章開頭提到的重大體育賽事和危重病人的轉運中有ECMO的身影。2003年的「非典」和2009年的H1N1型流感爆發，使國內的人們逐漸開始認識ECMO。2013年，ECMO被正式寫入《人感染H7N9禽流感防治指南》【19】。

我們期待著，ECMO這位「運動健將」，能夠幫助更多患者的生命賽道上跑得更遠，給他們和他們的家庭帶來更多生的希望。

參考文獻：

【1】 首次廣馬護跑 揭秘「續命寶貝」ECMO 大洋網-廣州日報(廣州) 2015-12-08

【2】 Lifesaving Innovation Stars and Stripes October 23 2010

【3】華彬亞盛成功完成首例ECMO轉運 民航資源網 2018-04-23

【4】【5】體外循環之父John Heysham Gibbon Jr 李清晨 中國心血管雜誌2011年8月第16卷第4期

【12】《體外循環技術》第4版 菲利普(Philip H. Kay) 北京大學醫學出版社

【14】【15】ECMO臨床應用及左心室輔助 李家瓊 徐州中心醫院

【16】 Chauhan, S., Subin, S. (2011). "Extracorporeal membrane oxygenation, an anesthesiologist"s perspective: Physiology and principles. Part 1". Annals of Cardiac Anaesthesia. 14 (3): 218–229. Retrieved May 7, 2014.

【17】【18】【19】體外膜肺氧合—拖住死神的腳步 侯曉彤 首都醫科大學附屬北京安貞醫院

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