（一）體外膜氧合的基本原理和基本模式
1.什麼是體外膜氧合？
體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation）是一種體外生命支持手段，將血液經體外人工膜肺氧合，氧合後的血液通過靜脈和（或）動脈灌注入體內，以維持機體各器官的灌注和氧合，對嚴重的可逆性呼吸和（或）循環衰竭患者進行長時間心肺支持，從而心肺功能的恢複贏得寶貴的時間。
2.體外膜氧合的基本原理是什麼？
體外膜氧合是體外循環的延伸，最核心的部分是血泵和膜肺，分別起人工心髒和人工肺的作用，實現體外血液循環，通過膜肺進行氣體交換，實現血液的氧合和二氧化碳的排出，經過氣體交換的動脈血，在血泵的推動下通過靜脈（V-V轉流模式）或動脈（V-A轉流模式）輸入患者體內，前者主要用於體外呼吸支持，後者因血泵可以代替心髒的泵血功能，既可用於體外呼吸支持，又可用於心髒支持。
通過體外膜氧合的治療，維持患者全身氧供和血流動力學處在相對穩定的狀態，同時心髒和肺可得到充分休息。這種呼吸和心髒支持的優越性表現在以下方麵：①有效進行氣體交換；②為心肺功能恢複贏得時間；③避免長期高氧吸入所致的氧中毒；④避免機械通氣所致呼吸機相關肺損傷；⑤有效的循環支持；⑥體外膜氧合治療中可聯合使用連續腎髒替代治療對機體腎髒功能和內環境進行可控性調節。
3.體外膜氧合的基本結構是什麼？
體外膜氧合的基本結構包括血管內導管、連接管、動力泵、氧合器、供氧裝置、恒溫水箱、監測係統。臨床上常將可拋棄部分組成套包或獨立包裝，如連接管道、氧合器、離心泵頭和血管內導管，不可拋棄部分綁定存放離心泵、供氧裝置、恒溫水箱，並設計為可移動方便轉運，提高應急能力。
（1）血管內導管 體外膜氧合常用血管內導管分為靜脈插管和動脈插管，靜脈插管一般都具有頂端開孔和側孔，當其中的一個孔堵塞時，另一個孔還可以繼續引流血液。這種設計是為防止血流方向與插管方向一致、容易造成貼壁而設計的。動脈插管內的血流方向由驅動泵等壓力驅動流出，不容易貼壁。設計插管時，為了降低插管的阻力，提高流量，通常需要增加插管的彈性以及降低插管壁的厚度，避免堵塞血管。目前已經有雙腔血管內導管運用於臨床，這種類型插管具有兩個獨立的腔，分別起到引流和灌注作用，可減少V-V轉流體外膜氧合的操作和血管通路並發症發生率。臨床需要根據患者體重和支持方式不同選用不同內徑的導管。
（2）氧合器 氧合器的功能是將靜脈血變為氧合血，同時排出二氧化碳，故而又叫人工肺。體外膜氧合氧合器有矽膠膜型與中空纖維型兩種。矽膠膜型膜肺組織相容性好，少有血漿滲漏，血液成分破壞小，適合長時間輔助。常用於等待移植、感染所致呼吸衰竭的治療。缺點是排氣困難，價格昂貴。中空纖維型膜肺，2～3天可見血漿滲漏，血液成分破壞相對大，但由於排氣容易、安裝簡便，仍首選為急救套包。如需要，穩定病情後可於一至兩日內更換合適的氧合器。
（3）連接管路 為連接血管內導管和氧合器、離心泵之間的管道，現多為肝素塗層技術管路，可以減少抗凝劑的使用，減少並發症。
（4）動力泵 動力泵的作用是形成動力，驅使血液從體內引出並在管道內流動。臨床上主要有滾軸泵和離心泵兩種類型的動力泵。由於滾軸泵不易移動，管理困難，對血液損傷大，體外膜氧合治療首選離心泵作為動力泵，其優勢是安裝移動和管理方便，血液破壞小；在合理的負壓範圍內有抽吸作用，新一代的離心泵對小兒低流量也易操控。
（5）供氧管路 包括空氧混合器及氣源、連接管，可以根據需要調節氧濃度和氣體流量。
（6）恒溫水箱 體外膜氧合過程中引流出體外的血液可丟失大量的熱量，恒溫水箱主要用於維持引流出體外的血液溫度，避免出現低體溫。
4.什麼是肝素塗層技術？
肝素塗層（heparin coated surfaces）技術是在管路和膜肺內壁材料上通過離子鍵或共價鍵結合肝素形成聚合物，極少被血液流動洗脫，可減少血液在體外循環中由於與人造材料表麵接觸而發生的凝集，可減輕體外膜氧合中由於全身肝素化而產生的出血及其並發症[4，33]。肝素塗層技術的成功對體外膜氧合發展有強大的促進作用，在體外膜氧合過程中，全身肝素化雖然可以防止凝血，但是不能避免纖維蛋白係統、血小板、補體係統、血漿激肽釋放酶激肽係統的激活。使用肝素塗層技術可以減少肝素用量，使血液在低激活全血凝血時間水平不在管路產生血栓，並減少炎症反應、保護血小板及凝血因子，因此肝素塗層可減少體外膜氧合並發症，延長體外循環支持時間。
5.體外膜氧合對炎症介質和凝血功能有什麼影響？
體外循環可導致白細胞、血小板、補體係統、凝血係統、緩激肽係統的激活，釋放炎症介質。體外膜氧合管路和膜肺在和血液接觸過程中也會導致炎症介質的釋放，導致全身炎症反應。體外膜氧合過程中炎性介質的增加和體外膜氧合患者的心、肺、腎衰竭有密切關係。Plotz等發現，體外膜氧合開始時即有補體係統激活和炎症介質釋放，表現為C3a、C5a、彈性蛋白酶、腫瘤壞死因子增加，白細胞減少，24小時後補體激活和炎症介質逐漸下降，但可維持72小時以上[34，35]。應用皮質激素後，可緩解補體激活，並能減少體外膜氧合和呼吸支持治療的時間。另外，體外膜氧合還會激活凝血係統，導致XIa因子脂酶抑製物複合體增加、凝血酶抗凝血酶Ⅲ複合物的形成、纖維蛋白降解產物增加，72小時後凝血時間繼續延長，纖溶係統激活進一步加重。在體外膜氧合過程中應定期監測凝血功能，指導抗凝藥物使用和劑量調整。
6.體外膜氧合同傳統的體外循環有何區別？
體外膜氧合來源於傳統的體外循環，但兩者存在明顯區別。體外膜氧合是密閉性管路，無體外循環過程中的儲血瓶裝置，體外循環則有儲血瓶作為排氣裝置，是開放式管路；體外膜氧合采用肝素塗層材質、密閉係統管路，因而無相對靜止的血液。體外膜氧合有肝素塗層，僅需要維持激活全血凝血時間120～180秒，體外循環則要求激活全血凝血時間＞480秒；體外膜氧合治療維持時間可達1～2周甚至更長時間，體外循環一般不超過8小時；體外循環服務於開胸手術，條件要求高，實施難度大。體外膜氧合多數無需開胸手術，通過外周血管置入導管進行，操作相對簡便快速。
以上特點使體外膜氧合可以走出手術室成為生命支持技術。肝素塗層技術明顯縮短激活全血凝血時間水平（120～180秒），顯著減少出血並發症，尤其對有出血傾向的病人有重要意義。較低的激活全血凝血時間水平可在不加重原發病的基礎上支持呼吸功能，為患者呼吸功能的恢複贏得時間。僅需要外周血管內置管、簡便快速的操作使得體外膜氧合可在手術室外的條件下以極快的速度建立循環，從而使體外膜氧合可廣泛應用於臨床急救。
7.體外膜氧合有哪幾種轉流方式？
體外膜氧合基本轉流方式主要有：V-V轉流與V-A轉流兩種，另外還有V-A-V轉流，A-A-A轉流，A-V轉流（無泵的二氧化碳清除）等。
（1）V-V轉流 即將靜脈血在體外經氧合器氧合、二氧化碳排出後通過另一靜脈回輸體內。通常選擇股靜脈引出靜脈血，氧合後的血液經頸內靜脈輸入，也可根據病人情況選擇雙側股靜脈。V-V轉流適合單純呼吸功能受損，無循環功能障礙、無心髒停跳危險的病例。在體外膜氧合支持可下調呼吸機支持參數至氧濃度＜60%、氣道壓＜30cm H2O，僅僅給予小潮氣量和維持肺膨脹的呼氣末正壓，從而避免為維持氧合而進行高條件呼吸支持治療。需要強調的是，V-V轉流是隻可部分代替肺功能。
（2）V-A轉流 即將靜脈血引出經氧合器氧合並排出二氧化碳後回輸入動脈。成人通常選擇股動、靜脈；新生兒及幼兒由於股動、靜脈偏細而選擇頸動、靜脈；也可開胸手術行動、靜脈置管。V-A轉流是可同時支持心肺功能的連接方式，適用於心衰竭或心肺衰竭的病例。V-A轉流方式時，未完全氧合的混合血流經過肺後灌注冠狀動脈、右上肢和頭部，與股動脈灌注氧合血流在主動脈弓水平混合，形成壓力平衡界麵，導致右上肢和頭部血流由未完全氧合的血流供應。由於V-A轉流體外膜氧合管路是與心肺並聯的管路，可將80%回心血流引至氧合器，流經肺的血量減少，降低肺動脈壓和心髒前負荷，但運轉過程會增加心髒後負荷。此法缺點是股動脈低部位灌注使上半身的冠狀動脈和腦組織得不到充分的灌注。有人將動脈導管延伸至主動脈根部以緩解這一難題，但這增加了血栓形成的危險，並有可能造成動脈機械性損傷。另外肺循環血流驟然減少，使肺的血液淤滯，增加了肺部炎症和血栓形成的危險性。目前認為在體外膜氧合治療中維持一定的肺血流和肺動脈壓力，有利於肺功能和結構的恢複。
（3）V-A-V轉流 V-A轉流方式時，未氧合的上腔靜脈血流經過肺後灌注冠狀動脈、右上肢和頭部，在呼吸功能障礙的情況下，這部分靜脈血得不到充分的氧合，因此導致右上肢和頭部血流氧供減少。V-A轉流時將膜肺後的氧合血分成兩部分，一部分通過動脈回輸，另一部分通過上腔靜脈回輸到右心，形成V-A-V的轉流方式，增加經肺血流的氧合程度，達到改善右上肢和頭部氧供的目的。
（4）A-V轉流 A-V轉流也被稱為無泵的二氧化碳清除係統（extra corporeal CO2 removal），是通過股動、靜脈插管，依靠動靜脈壓力梯度，驅動血流流經氧合器，流量由動、靜脈壓力差和膜肺及管路的阻力決定，平均動脈壓＞70mmHg可保證血流量以清除二氧化碳，但是並不能完全支持氧合。A-V轉流為搏動性血流，不需要泵的驅動，可降低血栓形成以及避免機械性血液損傷，但動、靜脈分流對患者血流動力學和組織灌注會造成一定影響。
（5）A-A-A轉流 當心髒完全停止跳動，V-A模式下易產生部分血液滯留，從而導致血栓形成、產生不可逆損害。此時，需要開胸手術置管，將血液分別從左、右心房引出經氧合器氧合並排出二氧化碳後泵入動脈。該轉流方式可防止心肺內血栓形成並防止肺水腫發生。如果超聲診斷下心髒完全停止跳動＞3小時則應立即開胸手術置管轉換成A-A-A模式。
8.V-V和V-A轉流體外膜氧合有何不同？
V-V和V-A轉流體外膜氧合明顯不同，各自具有優缺點。
與V-A相比，V-V轉流體外膜氧合可避免肺血流減少引起的缺血性肺損傷；由於直接提供氧合血進入肺循環，有利於減少肺的炎性反應；血液經靜脈回流，血由心髒射血維持組織灌注，因而保留了生理性的搏動灌注，有利於降低血管阻力和心髒後負荷，改善器官灌注，尤其優於V-A模式下腦灌注。