ECMO又称体外维生系统,现在已成为重症心肺疾患患者一种有效的治疗手段。其原理为通过插管引流患者的静脉血至体外,经气体交换后,再通过动脉或静脉将氧合血送回患者体内,应用体外循环技术,对因心脏和肺病变或创伤导致呼吸或循环衰竭的患者进行有效支持,使心肺得以充分休息,为心功能和肺功能的恢复赢得宝贵的时间。
ECMO系统通常由多个组件构成,包括控制台、泵驱动器、传感器盒等,其中传感器盒内包含了多种传感器,如流量传感器、压力传感器、温度传感器等,以确保对患者的生理参数进行全面监测3。这些传感器的使用,使得ECMO成为重症心肺功能衰竭患者的重要治疗手段,通过提供持续的体外呼吸与循环支持,帮助患者度过危险期。
ECMO的核心组成部件
一、离心泵 ECMO系统可以视为一个流体控制系统。那么离心泵就是这个流体控制系统的动力源部分,也就是心脏的功能。其主要功能是连续抽取病人静脉血 , 利用离心力将血液泵入外循环管道。简单说一下离心泵的原理:离心泵是依靠泵头作高速旋转运动,通过旋转的叶轮或者黏性剪切力将动能传输给液体,使泵内侧壁形成高压区,而中央形成低压区,离心泵中心部位是入口,周边部位是出口,这样在压力差的作用下,液体从中心往周边单向运动。ECMO设备,目前大多采用离心泵作为流体动力源,离心泵对红细胞、血小板等血液有形成分的破坏较轻。传统的挤压式蠕动泵,因为挤压管路的原理,容易损伤红细胞。在离心泵的控制方面,ECMO系统中,需要配合流量传感器,控制离心泵的转速,从而做到闭环控制流量的目的。这个流量传感器一般采用超声波流量传感器。
二、氧合器 氧合器,就是肺的功能。进行氧气和二氧化碳交换。目前ECMO系统中,氧合器采用的是膜式氧合器。更具体说,采用的是中空纤维膜式氧合器。目前的中空纤维模式氧合器,纤维管内是气体,纤维管外是血液流动。气体和血液在膜的两侧通过扩散作用进行氧气与二氧化碳的交换。但目前的膜材料相比人体肺,实际气体传输能力还是偏小,同时受容器体积和膜面积的影响,目前氧合器在临床中,只能满足成人呼吸需求的50%。另外,膜材料在在长时间工作后,氧合性能会下降,纤维润湿过程中,会产生血浆渗漏的现象。再加上血浆易堵塞和血液成分易沉积等问题,导致了氧合器临床使用时间较短。限制了ECMO的临床试验时间,使得ECMO一般只是作为急救过程中临时性呼吸系统维持手段。