中国儿科体外膜肺氧合技术的发展现状

周成斌，郭予雄，胡 燕

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)是一种体外生命支持技术，用人工心泵、人工膜肺短期替代心脏和(或)肺脏功能，维持机体循环和气体交换，为原发病的治疗和心肺功能的康复赢得时间。接受该技术干预的患者存活率依赖原发病的有效治疗和ECMO并发症的良好控制，与经济条件、ECMO设备和团队管理密不可分。国际体外生命支持组织(Extracorporeal Life Support Organization,ELSO)根据会员上报数据的统计，ECMO患者整体存活率仅54%[1]。ECMO并不是“救命神器”，而是急危重症的重要抢救措施之一。需要掌握好适应证、禁忌证、ECMO的建立和管理技能，才能帮助患者获益。从20世纪70年代成功开展ECMO以来，发达国家的ECMO技术相当成熟，尤其是新生儿和儿童领域，在ELSO网站上有各种指南和参考资料。由于受经济条件、ECMO设备和专业人员等多种因素的限制，我国儿科ECMO发展滞后于国外发达国家，也滞后于国内成人ECMO的发展。随着近5年全国ECMO单位和数量的快速增长，儿科领域也取得一定的进步。

1 国内儿科ECMO的发展历程

21世纪初国内经济发达地区陆续开展ECMO，多为能够开展心脏外科手术的医院，主要针对心源性休克、心跳骤停(cardiac arrest,CA)进行循环支持[2]。因心脏外科团队本身就包括外科、麻醉、体外循环和重症监护人员，仅需ECMO理论知识储备和临床技术训练就可开展ECMO循环支持，因此早期开展ECMO的单位多为综合医院或心血管专科医院，以成人为主。为了满足儿科心脏术后机械循环支持的需求，将ECMO技术拓展到儿科患者，这是国内儿科ECMO的起步。笔者单位曾在2005年就开展了新生儿大血管转位术后的ECMO支持。国内儿科ECMO的规模远远小于成人ECMO[3]，并且没有统一的数据库，有关数据来源于回顾性调查表。儿科重症相关专业做了大量调查工作，开展儿科ECMO的许多单位填写了调查表，总体上反映了国内儿科ECMO的发展状况[4-11]。回顾历史，儿科ECMO发展是从不成熟到逐渐成熟。2011年赵举等[2]报道6家单位(非儿童医院)在2002-01～2010-05共开展339例ECMO，儿科病例仅占17.4%(59/339)，其中新生儿呼吸支持1例，新生儿循环支持3例，儿童呼吸支持11例，儿童循环支持44例，存活率分别为0%、33%、18%、34%，存在各种并发症。2016年报道国内三甲医院儿科重症监护病房(pediatric intensive care unit,PICU)调查的结果[5]，共收回38家单位调查表，多数为儿童医院，其中只有6家单位开展ECMO；开展ECMO的时间跨度为2006-04～2015-08，研究对象仅限于非开胸ECMO，不包含心脏术后ECMO；结果只有63例ECMO，其中新生儿呼吸支持(10例)、新生儿循环支持(2例)、儿童呼吸支持(21例)、儿童循环支持(28例)、儿童体外心肺复苏(extracorporeal cardiopulmonary resuscitation,ECPR；2例)的存活率分别为40.0%、50.0%、33.0%、78.6%、100.0%，较前数据有明显提升，间接反映出儿科重症专业管理ECMO患儿有明显的技术优势。一项截至时间为2017-12-31的PICU调查[9]，有23家单位累计开展了518例ECMO，存活出院患者262例(存活率为50.6%)，说明ECMO技术在中国大陆地区PICU内迅速发展，对抢救儿科危重症具有重要的实用价值。同年，宫艺其等[11]报道了30家单位儿童ECMO的数据，包括综合医院14家、心胸专科医院5家、儿童医院和妇儿医院11家；截至时间为2017-06-30，累计开展800例ECMO，包括儿童ECMO 658例，新生儿ECMO 142例，其中471例(58.9%)成功撤机，353例(44.1%)存活出院，显示儿科ECMO累计的数据结果同ELSO的国际水平仍有一定的差距。30家单位中平均参与儿科ECMO救治的临床科室有4个，说明儿科ECMO更需要团队的合作。中国医师协会体外生命支持分会统计2018年儿科ECMO例数达到469例，儿童的例数远多于新生儿，儿童和新生儿的循环、呼吸支持存活率与ELSO儿科ECMO存活率的差距在缩小[3]。

2 国内儿科ECMO的实施状况

2.1新生儿ECMO 国内新生儿ECMO发展缓慢，一方面因为经济和预后因素的考虑，患儿家长较少接受ECMO治疗；另一方面，新生儿救治技术发展，使原来需要ECMO的疾病不再需要ECMO支持，同时，产前诊断使复杂出生缺陷患儿减少，对ECMO支持的需求也减少。在技术层面，新生儿血管细小，又缺乏合适的插管，使ECMO置管难度较大，在缺乏小儿外科支持的情况下，新生儿科难以快速做出ECMO救治决策。但是在儿科ECMO中心，依赖外科及团队的力量，不断实践和积累，新生儿ECMO数量逐渐增长。

2.1.1 新生儿呼吸支持 ELSO报道最常见的三种疾病是胎粪吸入综合征、原发性肺动脉高压和先天性膈疝，前两者的存活率分别超过90%和80%，而先天性膈疝的存活率仅接近50%[12-13]。根据2018年《新生儿呼吸衰竭体外膜肺氧合支持专家共识》[14]，新生儿ECMO呼吸支持指征：(1)严重呼吸衰竭新生儿经积极机械通气，病情无明显缓解，呼吸困难持续恶化呈下列任一情况：①氧合指数(oxygenation index,OI)>40超过4 h[OI=平均气道压×吸入氧浓度×100/PaO2(导管后)]；②OI>20超过24 h或呼吸困难持续恶化；③积极呼吸支持下，病情仍迅速恶化，严重的低氧血症[PaO2<40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)]；④血pH<7.15，血乳酸≥5 mmol/L，尿量<0.5 ml/(kg·h)持续12～24 h；⑤肺动脉高压导致右心室功能障碍，需要持续大剂量正性肌力药物剂量维持心功能(正性肌力药物评分>40分，正性肌力药物评分=肾上腺素×100+异丙肾上腺素×100+米力农×10+氨力农×1+多巴胺×1+多巴酚丁胺×1)。(2)导致呼吸衰竭病因可逆。2018年国内多中心调查显示[9]，呼吸支持以新生儿呼吸窘迫综合征最多，其次为新生儿持续肺动脉高压和胎粪吸入综合征。存活率最高的疾病为新生儿持续肺动脉高压和胎粪吸入综合征。

2.1.2 新生儿循环支持 从2009～2015年，ELSO报道的新生儿ECMO循环支持的存活率相对稳定，范围为42%～47%。先天性心脏病是最常见的新生儿循环支持适应证，占病例的80%以上，其中左心发育不良综合征、左心室流出道梗阻、紫绀伴肺血流量增多患儿(如大动脉转位)的存活率低于肺血流量减少的患儿(包括法洛四联症、右心室双出口伴肺血流减少、Ebstein畸形)。患有心肌病和心肌炎的新生儿ECMO支持时间相对较长，但存活率较先天性心脏病患儿更高[12]。循环支持适应证：(1)心脏术后无法脱离体外循环；(2)严重心力衰竭，大剂量升压药物和正性肌力药物无法维持生命体征；(3)非外科手术心力衰竭，脓毒症休克、心肌炎、心肌病、心肌毒性药物过量等。2018年国内的多中心调查显示[9]，新生儿ECMO循环支持中先天性心脏病术后最多，存活率最高的是脓毒症休克。国内因新生儿心源性停跳后的预后难以预测，家属同意开展ECPR的例数相当有限。

2.1.3 新生儿ECMO禁忌证[12]绝对禁忌证：(1)致死性的出生缺陷，如13或18三体综合征，但不包括21三体综合征；(2)不可逆的脑损伤；(3)难以控制的出血；(4)Ⅲ级或以上的脑室内出血；(5)血管太小，无法插管。相对禁忌证：(1)不可逆的器官损害(除非考虑器官移植)；(2)体重<2 000 g，胎龄<34周(颅内出血风险增加)；(3)机械通气>10 d。尽管与胎龄34周及以上相比，胎龄29～33周的存活率和脑梗死率更差，但ELSO数据显示，这些结果的绝对差异不到10%，这表明<34周的胎龄不应该是ECMO的绝对禁忌证[13]。

2.2儿童ECMO 国内儿童ECMO发展不均衡，北京和长三角、珠三角地区发展较为快速，ECMO中心的存活率已接近ELSO数据库中的存活率。开始关注单病种ECMO救治的临床规范与质量控制，如暴发性心肌炎、急性呼吸衰竭、脓毒性休克等[14-17]。相对于新生儿，儿童ECMO外周置管的经验更加丰富。

2.2.1 儿童呼吸支持 适应证[18]：(1)严重呼吸衰竭伴持续PaO2/FiO2<60 mmHg或OI>40。(2)严重低氧血症传统机械通气无效，包括其他抢救措施(如高频振荡通气、吸入NO、俯卧位等)。(3)高气道压[常频通气下平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)>25 cmH2O；高频振荡通气下MAP>30 cmH2O；或存在气漏并发症]。(4)高CO2呼吸衰竭：最强通气下仍严重呼吸性酸中毒(pH<7.1，如哮喘等)，或伴有低氧血症或通气障碍的患者。(5)慢性肺病终末期(支气管肺发育不良、肺气肿、囊性纤维病)等待肺移植。(6)没有下列禁忌证：致死性染色体病(如13或18三体综合征)；严重脑功能衰竭(如Ⅱ级以上颅内出血)；受者异体骨髓移植后肺病；晚期恶性肿瘤。(7)ECMO谨慎使用：机械通气>14 d；再次ECMO；新近脑部手术后或感染(如婴儿百日咳肺炎、播散性单纯疱疹病毒感染、巨细胞病毒感染)；严重凝血障碍或血小板减少。2018年国内的多中心调查显示[9]，呼吸系统疾病中，急性呼吸窘迫综合征患儿最多，存活率较高的为塑形支气管炎和病毒性肺炎。

2.2.2 儿童循环支持 适应证主要分为心脏手术相关和非手术原因导致的心力衰竭。心脏手术相关的适应证包括脱离体外循环困难、高危介入期间的选择性支持、术后低心排血量综合征以及ECMO作为肺或心脏移植或长期机械循环支持的过渡桥梁[19]。非手术原因导致儿童心力衰竭的适应证包括先天性心脏病、心肌病、急性心肌炎和严重脓毒症导致的心脏功能障碍、心脏骤停伴自主循环恢复低流量状态、顽固性心律失常、肺梗阻性疾病(如肺动脉高压和肺栓塞)等[12]。既往认为ECMO是脓毒性休克的相对禁忌证，但在2014版美国重症医学会的儿童和新生儿脓毒性休克血流动力学支持临床实践指南中提出，建议在解除潜在的可逆病因后，如仍存在难治性休克可考虑ECMO作为挽救性治疗的最后手段[20]。2018年国内多中心调查显示[9]，循环系统疾病中，先天性心脏病患儿最多，存活率最高的是暴发性心肌炎。

2.2.3 儿童ECPR 在传统抢救措施无法解决的CA病例中，复苏期间采用ECMO进行呼吸循环支持的ECPR已成为一种重要的救治手段，儿童ECPR已被证明可以提高生存率，且大多数幸存者也能获得相对良好的神经系统结果[21]。ECPR适应证范围的扩大和并发症发生率的降低，使ECPR在亚太地区儿童中的应用越来越广泛[22]。国内儿童ECPR的开展处于起步阶段，多中心调查显示[11]，ECPR成功撤离率及成功出院率均显著低于国际ELSO数据，ECMO团队应急和配合能力还有待提高[23]。儿童ECPR的适应证和禁忌证：2015年美国心肺复苏指南[24]提出，对于心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation,CPR)救治无效且病因可逆的CA患者，可以考虑ECPR替代传统CPR。ECPR主要应用于心源性休克、肺栓塞、外伤、急性呼吸窘迫综合征、低温与药物中毒等导致CA的患者。适用于儿童VV-ECMO和VA-ECMO的禁忌证也适用于ECPR，包括持续大出血、心脏骤停并证实神经功能受损以及最近发生的脑血管意外等。

3 存在的问题

国内儿科ECMO近年来发展迅速，也暴露出一些问题，主要集中在以下几个方面：(1)缺乏统一的数据库。早期ECMO数据由中国体外循环学会收集，以调查表的形式进行采集，主要是ECMO成功撤离和存活出院的数据，其中包括儿科数据，但病例数有限[2]。用反馈回来的调查表进行统计分析，往往会漏掉一些医院的数据，而且数据内容单一，也不利于深入分析和研究，因此，建立统一的数据库非常必要。但是中国儿科ECMO发展不平衡，较难建立整齐划一的完整数据库。通过病历系统采集数据，利用行政手段加强ECMO数据库的管理，有可能在区域或行业内开展单病种的数据库建设，循序渐进地完善ECMO数据库。(2)缺乏规范化的培训。国际ELSO有清晰的儿科ECMO指南，儿科ECMO规范化培训也比较成熟。但是国内开展儿科ECMO的单位之间存在培训上的差异，许多单位借鉴成人的培训经验培训儿科ECMO专业人员，儿科特色的ECMO培训力量薄弱，缺乏配套的模拟培训设备和场景设计，这对儿科ECMO专业队伍的建设非常不利。2019年中国医师协会体外生命支持分会儿科学组开始与国际ECMO培训团队联合制定统一教材，开展儿童ECMO同质化培训。(3)现有ECMO耗材不适合ECMO患儿。ECMO耗材主要依赖进口套包和插管，相对于患儿的血容量，现有儿科ECMO管路的预充量仍普遍偏大，需要红细胞预充。血液与管路里非生理性界面的接触面积大，增加出凝血管理难度。在国内一直缺乏单管双腔插管，一些儿科呼吸支持不得不采用VA-ECMO模式，增加创伤和出血。如果能够国产化ECMO耗材，可以主动根据患儿的需求组合耗材，减少预充量和用血；不受插管品种的限制，选择适合患儿的ECMO模式。因此，儿科ECMO耗材国产化是发展的必然趋势。(4)缺乏成熟的插管技术。成人经皮插管技术容易掌握[25]。但患儿血管细小，适合经皮穿刺的儿科插管品种有限，ECMO插管往往需要外科医师切开置管。由于PICU紧急抢救时其他科室人员协调难度较大，操作经验少的外科医师对患儿局部解剖不熟，例数少也难以积累ECMO插管经验，因此插管技术成为制约儿科ECMO早期发展的重要因素之一。国内一些儿科ECMO中心通过一定例数的临床实践，经皮穿刺、外周切开置管或正中开胸置管技术已成熟[26-28]。对于插管经验少的外科医师，到儿科ECMO中心观摩或培训是提高ECMO插管技术的方法之一。(5)ECMO团队管理经验不足。国内调查显示，一家单位开展儿科ECMO的参与科室平均为4个[11]，团队中任何一个成员的经验不足都会影响团队的管理效果。在ECMO开展初期，团队管理经验不足，需要固定人员，在团队内部不断地总结和交流，从ELSO网站、书籍等多种渠道去学习管理经验，并在实践中运用和检验。如果例数有限，管理经验积累会比较缓慢。利用现代社会丰富的网络信息和快捷的通讯工具，扩大与儿科ECMO中心的联系，对快速提升管理经验有积极的帮助作用。(6)缺乏ECMO存活患儿的康复治疗。研究显示儿科ECMO患者在成长过程中存在不同程度的语言、运动和智力发育缺陷[29-30]。原发心肺功能的康复缺乏专业团队的跟进，患儿的心理发育是否适合其融入社会缺乏必要的关注和治疗。脱离ECMO后，PICU后期康复治疗的短板使得家属担心患儿成长和回归社会等一系列社会问题，对于选择ECMO治疗存在强烈的忧虑，不利于ECMO技术的推广。配套的康复治疗需要ECMO团队建立ECMO后尽早考虑和实施。

4 未来发展前景

随着我国社会经济的发展，医疗和医保条件的改善，儿科ECMO例数将会有明显增长，主要集中在大型综合医院和妇儿系统医疗机构的ECMO中心。ECMO转运将是儿科ECMO发展的重要推手。ECMO转运有两种形式，一种是院外建立ECMO再转运，ECMO团队需要携带ECMO设备和耗材到转诊医院建立ECMO，再携带ECMO设备与患儿一起转运；另一种是单纯ECMO转运，转诊单位已建立ECMO，由于后续治疗技术有限，需要转运到ECMO中心进一步治疗。不论何种方式，儿科ECMO中心将发挥区域危重症救治的重要作用。面对儿科ECMO中存在的各种问题，需要在培训和实践中不断解决。未来需要完善ECMO在儿科危重症中的应用评价和质量改进，整体提高ECMO救治水平，既要有好的存活率，又要有好的生存质量。针对单病种如暴发性心肌炎、严重呼吸衰竭等危重症的抢救，在相关研究的基础上制定儿科危重症患儿ECMO救治的临床规范与质量控制体系，并结合基础研究，实现转化，进一步促进我国儿科急危重症医学的发展。