科学前沿：人工肺，一根神奇的“救命稻草”

川报观察记者 李寰

日前，一场惊心动魄的手术在西安交通大学第一附属医院进行。

一只比格犬（专门用于实验的动物）因“心肺功能衰竭”，已经无法自主完成体内血液的氧合。参与此次手术的四川大学科学家将含二氧化碳代谢产物的血液引出体外，通过血泵和氧合器，一方面清除二氧化碳，另一方面则往血液中注入氧气，随后将干净的血液输回到动物体内，为其肺功能和心功能的恢复赢得了宝贵时间。

随着手术的顺利进行，医生和科学家鼓掌祝贺，这标志着他们5年多的心血有了初步成果。更重要的是，这标志着我国对长期被欧美国家垄断的ECMO核心技术，取得突破。

7月17日，记者走进四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心，了解ECMO的国产化之路。

四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心科学家和西安交通大学第一附属医院医生共同为比格犬实施手术。 （四川大学供图）

目前全国的ECMO设备仅有500台左右。其中我省华西医院一共有8台，省人民医院共有2台。推广使用量尚不及美国、日本等发达国家患者人均使用量的10%

ECMO被人们认识，源于今年暴发的新冠疫情。

今年2月26日，国家卫健委紧急从四川大学华西医院调用了3台ECMO设备驰援武汉，为武汉抢救新冠重症患者提供了极其重要的帮助。

心肺功能衰竭患者，无法实现血液中正常的二氧化碳和氧气的交换功能。而ECMO的作用，则是通过血泵将含二氧化碳的血液引入到体外，通过氧合器将二氧化碳置换出来，最终把干净的血液再输回患者体内。四川大学华西医院呼吸内科副主任刘丹介绍，除了重症肺炎，在肺移植手术等治疗中，ECMO也可以发挥巨大作用。“肺的作用是为人体提供氧气，但是当呼吸出现衰竭的时候，肺部需要休息，医生也要争取这段时间为患者实施外科手术、呼吸介入或者药物治疗。这时，让血液氧合在体外完成，然后将血液输回患者体内，能够减轻已经衰竭的肺的负担，为抢救争取宝贵时间。”

ECMO也是目前针对严重心肺功能衰竭最核心的支持技术，被誉为这类患者“最后一根救命稻草”。

然而，根据相关统计，即使加上疫情期间从国外紧急采购的ECMO，目前全国的ECMO设备也仅有500台左右。其中我省华西医院一共有8台，省人民医院共有2台。国内众多三甲医院并没有这一设备。中国ECMO的推广使用量尚不及美国、日本等发达国家患者人均使用量的10%。

如此重要的抢救设备，为何拥有的医疗机构却是寥寥？

华西医院一名长期从事急诊抢救的医生介绍，ECMO的使用成本非常高。一次性的耗材需要4万元到8万元，这还仅仅是“起步价”，不包括治疗费、药费等。“而且耗材的费用没有纳入社保，这对绝大多数患者及其家庭来说难以承受。”除了使用成本高，ECMO对医生的技术要求也非常高，需要呼吸、心脏、ICU等多学科配合，很多医院还达不到这样的技术要求。

四川大学国家生物材料中心和西安交通大学第一附属医院联合研制的ECMO离心泵系统。

今年年底，这项技术有望进入临床实验阶段，未来两到三年时间，有望进入临床使用。届时，ECMO耗材费用至少能够降低50%以上

ECMO系统上世纪80年代就在国外获得广泛应用，从那时开始，中国科学家就在进行国产化探索，但在长效抗凝技术方面一直没有取得突破性进展。

“之所以费用昂贵，其重要原因就是ECMO系统一直未能实现国产化，长期被国外垄断，中国只能以高昂的价格采购设备、耗材。此外，ECMO系统中最关键的核心抗凝技术一直被国外封锁。”四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心主任王云兵介绍。

目前，在中国有4家医疗器械厂家可以生产短效“心肺机”，但是只能维持血液抗凝时间不超过6小时。而这个时间对于心肺功能衰竭的患者抢救是远远不够，在这类抢救中，有的患者甚至需要用ECMO支持一个月以上。“如果这一难题无法解决，血液很容易凝固，形成血栓，这对患者来说是致命的。”王云兵说，要达到长效抗凝的效果，材料需要满足很多条件，比如需要优异的抗凝血性能，牢固的界面结合力，优良的柔韧性等等。

大约5年前，四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心携手西安交大等单位也开始了突破ECMO核心技术的探索。他们先后尝试了几十种材料，做了上万次实验，但始终无法满足长时间抗凝血的要求。

不过终于等到了好消息。日前，王云兵团队在某三甲医院进行了又一次动物实验。科学家对大型动物进行了仿真心肺衰竭模拟，并用研发的机器进行了长达两个星期的实验，最终达到了减少血液凝结反应、保护血小板、减少纤维蛋白附着等特点。实验取得的多项指标甚至优于国外同类产品。

王云兵教授预测，今年年底，这项技术就有望进入临床实验阶段，未来两到三年时间，有望进入临床使用。届时，ECMO耗材费用至少能够降低50%以上。

比格犬“复活”记

7月初，西安交通大学第一附属医院，手术室里弥漫着消毒水的味道。无影灯下，数十名医生护士忙碌着。

这是一次特殊的手术。“患者”是一只25公斤的比格犬，它因肺功能衰竭，已经在死亡线上徘徊。这时，拯救比格犬的唯一方式，就是利用“人工心”“人工肺”替代其已经衰竭的心肺工作，为抢救赢得时间。

这是一次手术，也是一次实验。科学家和医生让比格犬自身的肺暂停工作，并为其建立了一条体外循环通道，代替原有的肺工作。在10个小时的手术中，持续利用血泵和氧合器为比格犬输送血液，并随时监控生命体征。幸运的是，在“人工心”和“人工肺”的支持下，比格犬生命体征平稳。经过两个星期的治疗，比格犬的心肺功能逐渐好转。

“神器”ECMO

ECMO，体外膜肺氧合的英文简称，是心肺系统重症治疗的一种设备，俗称“人工肺”，广泛应用于危重病人的急救

概况

●基本结构

包括血管内插管、连接管路、离心泵（人工心脏）、氧合器膜肺（人工肺）、传感监测系统等

核心部分是氧合器和离心泵，分别起人工肺和人工心脏的作用，也是当前国产化的难点

●工作原理

将体内的静脉血引出体外经过特殊材质人工心肺旁路氧合后注入病人动脉或静脉系统

起到部分心肺替代作用，维持人体脏器组织氧合血供

●适用场景

适用于各种原因引起的严重急慢性心功能衰竭，如心源性休克、心脏手术后低心排、心肌梗死、心肌病、心肌炎、心跳骤停以及心脏移植术前等

适用于各种原因引起的严重急慢性呼吸衰竭，如暴发性病毒性肺炎、暴发性细菌性肺炎、急性呼吸窘迫综合征、肺栓塞以及肺移植术前等

现状

●普及不够

中国生物医学工程学会体外循环分会2018年的统计数据显示，我国有260家医院可以做ECMO

目前全国仅有500台左右ECMO，相当于平均每280万人拥有一台

推广使用量尚不及美国、日本等发达国家患者人均使用量的10%

●成本高昂

一次性耗材需要4万到8万元，这还仅仅是“起步价”，且耗材费用不纳入社保

对医生的技术要求也非常高，需要呼吸、心脏、ICU等多学科配合

●突破在即

四川科学家团队实验取得多项指标优于国外同类产品

今年底有望进入临床实验阶段，未来两到三年时间，有望进入临床使用

届时ECMO耗材费用至少能够降低50%以上

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