ECMO是体外膜式氧合器氧合（extracorporeal membrane oxygenation）的英文缩写。ECMO是以体外循环系统为其基本设备，采用体外循环技术进行操作和管理的一种辅助治疗手段。ECMO是将静脉血从体内引流到体外，经膜式氧合器氧合后再用血泵将血液灌入体内。临床上主要用于呼吸功能不全和（或）心脏功能不全的支持。ECMO能使心脏和肺脏得到充分休息，有效地改善低氧血症，避免了长期高氧吸入所致的氧中毒，避免了机械通气所致的气道损伤，心脏功能得到暂时的辅助支持，增加心输出量，改善全身循环灌注，保证了循环的稳定，为心肺功能的恢复赢得了时间。

早在20世纪30年代，Gibbon等人发明了体外循环机并在50年代应用于临床而开创了心脏外科，但是，由于那时的体外循环机和氧合器对血细胞和蛋白质产生严重影响，使用时间被限制在1～2小时内。1956年，第一个膜式氧合器诞生并在临床上应用，使长时间ECMO成为可能。随后，以硅橡胶作为气体交换薄膜的膜式氧合器在长时间心肺转流（cardiopulmonary bypass，CPB）中得到应用。随着ECMO的发展和演变，ECMO使用的时间由最初的几个小时到能支持几天甚至几个星期。应用范围从最初的心脏手术后的循环支持，发展到对新生儿先天性肺部疾病以及急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的支持。体外循环应用于新生儿呼吸衰竭支持的设想最早是在19世纪60年代早期，60年代末期有人用ECMO治疗呼吸衰竭，不幸的是这些患者颅内出血发生率高。19世纪70年代早期Bartlett等开始进行临床试验。1972年Hill首先报道了1例成人呼吸衰竭患者用长时间体外循环支持的成功经验（图1-1）。紧接着一些医院用同样的方法治疗严重的心功能不全和呼吸功能不全。1975年美国国立卫生研究院对此进行调查，将成人ARDS用常规方法治疗的生存率和用ECMO治疗的生存率对比发现，两种疗法效果无明显差异。Zapol仔细分析发现有以下主要因素导致ECMO的疗效较低：①这些患者的肺大多为不可逆的器质性改变或治疗时机太晚。②在ECMO期间，呼吸机还继续应用高氧浓度（FiO ₂），导致肺组织纤维化；呼吸机继续应用高压力高容量将导致肺进行性的气压伤。③病因学上这些ECMO患者的呼吸衰竭为病毒和细菌感染所致，而ECMO对损伤、栓塞所致ARDS疗效较佳。④当时对ECMO中的一些病理生理的理解有局限，如抗凝方法采用体外循环中活化凝血时间（actived clotting time，ACT）的相同标准，很多ECMO患者因出血并发症而死亡。⑤当时ECMO中使用的器械难以满足临床要求，如膜肺、插管等。

1976年Bartlett首次成功将ECMO应用于新生儿呼吸衰竭。因为此ECMO患儿为弃婴，Bartlett等为她起名为Esperanza，西班牙语是希望的意思。此例患者极大地鼓舞了从事ECMO工作者的信心。Bartlett团队对ECMO进行了大的战略调整：①将ECMO主要对象从成人转移至新生儿，因为新生儿再生能力强，易于恢复。诊断有胎粪吸入（MAS）、持续新生儿肺高压（PPHN）和先天性膈疝（CDH）的新生儿严重呼吸衰竭，以往传统治疗手段基本存活无望，通过ECMO支持有机会存活。这些疾患通常在ECMO支持几天后危重病情即可逆转。1982年，Bartlett报告了45例新生儿的ECMO经验。在这组患儿不仅传统治疗方法完全无效，且由级别为主治医师以上的新生儿医生确定其濒临死亡才接受ECMO，但抢救效果是在这些预期死亡率90%的患儿中取得了超过50%的存活率。②将ECMO患者从手术室转移到ICU。因为在ICU这些患者可获得更好的医护治疗，对减少ECMO并发症有极为重要的作用，进而提高ECMO的生存率。③将散在ECMO临床实践转化为随机化研究。总结以往多中心的病例证明了ECMO安全性和有效性。ECMO可挽救一些生命垂危的患者，但如何进行临床研究难住了很多研究者。为了满足随机化研究的要求，Bartlett等采用了一种称为“Play the winner”的策略，比较ECMO与传统方法的差异。在这种策略下，随机化环境中可发现更成功的治疗手段。1例应用传统治疗手段失败，患儿死亡，12例患者经过ECMO治疗成功。尽管面对诸多争议，Bartlett坚持对严重呼吸衰竭的患者进行了经典的一对一随机化研究，比较ECMO和传统治疗措施的区别。Bartlett等在1982年总结45例新生儿ECMO病例，其生存率为55%。1988年Gomell等发表一篇临床报告，12例呼吸衰竭患儿用ECMO，其中有11例存活，而用常规呼吸支持疗法的患儿无一例存活。Bartlett在上述基础上在全世界进行了ECMO的推广工作，如办ECMO学习班，制定ECMO常规。所有的这些努力都极大地促进了ECMO走向成功。

随着对ECMO兴趣的增长，几家在该技术研究和应用方面兴趣较大的医院组成了一个自发的组织，来进行数据总结、信息比较和观点交流。1989年在密歇根大学医学院正式成立体外循环生命支持组织（ELSO）。自从ELSO和其数据库建立后，有关ECMO的安全性和有效性的文献得以不断在医学文献上发表。根据ELSO的数据库资料：Stolar等报告3500例新生儿呼吸病例，预期死亡率为80%，而实际存活率为83%；Zwischenberger等报告553例心脏外科术后低心排出量需要ECMO，存活率为46%。1991年，美国国立卫生研究院（NIH）的一次会议专门讨论了ECMO的扩大应用问题，并取得共识，即ECMO技术应该继续应用于临床。

20世纪对严重呼吸功能不全的治疗仍缺乏满意而有效的手段，ECMO作为一种较新的疗法在国外发展迅速。ECMO逐渐被人们认识，相应的方法和器械也在不断完善。经皮插管方法使ECMO可在短时间内建立，同时避免开胸和损伤大血管。在新生儿呼吸衰竭的治疗中，一些医院采用经脐带血管建立ECMO，增加静脉回流。ECMO最常见的并发症为出血，其中以颅内出血最为严重，长期应用肝素和凝血因子消耗是主要原因。1988年Bindslev等报告用肝素涂抹新型膜肺建立ECMO，可减少肝素用量和出血。Cottrell等在ECMO治疗中应用抑肽酶保护血小板。一些医疗中心已组织专门的ECMO医疗队伍。1993年Zwischenberger等对5000例ECMO治疗的呼吸衰竭患儿调查表明，其生存率为82%，而常规治疗死亡率为80%。ECMO在新生儿呼吸衰竭的急救中发展迅速，目前已成为对机械通气和药物治疗无效的新生儿呼吸衰竭的标准治疗方法，平均存活率由早期的20%提高到目前的82%。ECMO治疗儿童呼吸衰竭的效果也显著提高，平均存活率由早期的10%提高到目前的39%～66%，与常规机械通气相比有显著差异。目前认为ECMO对儿童特别是新生儿有很好的疗效，对成人呼吸衰竭的治疗效果不断提高，对感染和心衰的效果较差。Vats等分析表明ECMO治疗中平均时间为9天，在ICU时间为19.5天，整个住院时间为23.5天，其费用为20万美元。美国加州洛杉矶医学院1例小儿进行ECMO 100天后成功出院，费用达100万美元。

1996年英国学者对5个地区55家医院的新生儿ECMO进行随机研究表明，ECMO患儿的生存率在60%以上，而常规呼吸机治疗的患儿生存率在40%以下。2009年Peek等对成人ECMO进行的前瞻性、多中心、随机化研究表明，ECMO患者的200天生存率在50%以上。

目前在ELSO注册开展ECMO的医院有120家左右，每年开展ECMO约2000例，总例数大约为3.7万人，具体见图1-2和表1-1。

中国体外循环在苏鸿熙教授的领导下，于1958年成功实施。它推动了中国体外循环和心脏直视手术的发展。1964年至1974年正值“文化大革命”时期，体外循环工作处于停滞状态。以后的改革开放政策，又使中国体外循环进入了新的发展时期，但ECMO在中国还未真正开展。在1993年，由杨天宇等医生首次发表了有关ECMO的文章，对1例心脏手术后急性呼吸衰竭的老年患者成功进行了3天救治，但细读文献，此患者的救治不是真正意义上的ECMO。此患者采用的开放式膜肺进行转流；患者在ECMO期间全程采用全肝素抗凝，ACT>480秒，ECMO的主要过程在手术室进行。2003年非典型肺炎在全国暴发，大批患者发展为ARDS，常规治疗无效。此类患者是ECMO的最佳适应证，但当时国内一无技术，二无设备，很多患者因得不到有效的治疗而失去生命或遗留严重的并发症。

2001年，广东省中山市人民医院李斌飞医生成功地在临床上开展ECMO，抢救了很多濒临死亡的极重症急性呼吸衰竭和心力衰竭患者。但在中国开展ECMO数量只能用“零星”来形容，分析其原因有：①广东省中山市人民医院影响力不大；②当时中国经济不发达，ECMO费用昂贵，为天文数字，让人不能接受；③人员未能得到相应培训，未能掌握相应技术。21世纪初，台大的柯文哲教授多次来大陆传授ECMO经验和知识。一些大医院，如北京阜外医院、北京安贞医院、上海胸科医院等开展ECMO工作，对近年来ECMO在全国的推广起到了非常重要的作用。统计资料显示，这些ECMO的患者主要为心脏术后的循环辅助。2009年306医院的1例患者ECMO呼吸支持长达174天，患者成功出院。这一ECMO辅助时间目前仍为世界的最长纪录。

中国生物医学工程学会体外循环分会和阜外医院的专家对ECMO在全国的推广发挥着积极作用。主要表现在：①通过ECMO学习班系统普及ECMO技术；②加入ELSO数据库，通过数据的对比适时全面反映中国ECMO开展的情况；③积极开展国际交流，2003年首届亚太ELSO会议在北京成功举行。通过上述努力，中国ECMO取得了很大进步。从统计资料显示，主要表现为如下特点：①开展ECMO的医院和患者数量逐年增加（图1-3）。2008年有43家医院可开展ECMO，总例数为185例。②ECMO临床效果显著提高（表1-2）。③中国ECMO主要为循环支持，而国际ECMO主要为呼吸支持。中国ECMO主要人群为成人患者，而国际ECMO主要人群为新生儿患者。④开展医院技术水平参差不齐，有些医院成功率欠佳，极少数医院效果显著，如阜外医院ECMO的循环支持的出院率为60%。此结果在目前属于国际领先水平。⑤开展ECMO的地区不均衡。目前ECMO工作主要集中在沿海经济发达地区。

ECMO是一项综合系统的工作，反映国家和医院的整体水平。开展ECMO工作必须具备一定的条件，除了患者要承担昂贵的医疗费用以外，开展该项工作的单位还需拥有完备的医疗设施和由专业技术人员组成的团队。我国严重呼吸功能不全的发病率及死亡率较高，但由于技术人员缺乏，对ECMO的认识不足或存在不同看法以及经济条件的限制，我国开展ECMO的工作大大落后于国外。随着我国医疗卫生条件的改善，经济水平的提高，开展ECMO工作的条件日趋成熟，今后应加强这方面的研究和临床实践。