一、什么是ECMO
ECMO的英文全称是Extracorporeal Membrane Oxygenation，中文翻译是体外膜肺氧和。字面意思，就是在体外进行气体交换，所以也叫做人工肺。但实际上呢，更准确的叫法我认为应该叫做人工心肺机。也就是ECMO可以代替心脏和肺的功能，是一种生命维持设备。从设备的定位，主要是以下三点：
- ECMO是一种生命维持设备。注意，是维持设备，不是治疗设备。
- ECMO是一种急救的手段，是临时性的心肺辅助维持系统。
- ECMO只是治疗系统中的一个环节。使用该设备需要一个医疗团队的紧密配合。
二、ECMO的构成
从上图看，ECMO有很多的器件，但ECMO的核心组件就是两个：氧合器、离心泵。
- 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。
2. 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。什么意思呢，就是这个膜是有非常多的纤维丝构成的，而这个纤维丝又是中空的。可以理解为很多极细的管子。这个管子有多细呢？一般孔径大小在0.1um~5um左右。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。
上图就是这种模式氧合器的结构示意图。这个氧合的原理和肺的气体交换原理类似，二氧化碳和氧气通过膜的弥散进行交换。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。
三. ECMO的工作原理
在了解了ECMO的两大核心组件后。ECMO的工作原理就很清楚了。通俗来说就是离心泵把静脉血抽出来（心脏功能），通过氧合器把血液中的二氧化碳排出，氧气吸收（肺功能），再输回人体。按照工作模式，主要还可以分为两种模式，称为VV转流和VA转流。
V-V转流：将静脉血引出，氧合后，再泵入另一静脉。这种模式用在单纯肺功能受损，但心脏功能正常的情况下。
V-A转流：将静脉血引出，氧合后，再泵入动脉。这种模式同时代替心肺功能。所以用在心脏和肺功能同时衰竭的情况下。
参考文献：
[1] Mary E.Keebler MD，Elias V.Haddad MD,Chun W.Choi MD,Stuart McGrane MBChB...Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation in Cardiogenic Shock.JACC: Heart Failure, Volume 6, Issue 6, June 2018, Pages 503-516
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[3]饶华新，新型中空纤维模式人工肺的设计与研究，暨南大学，博士论文，2008年5月5日
[4] 阳建勋，介绍体外膜肺氧合（ECMO）技术, 医疗装备，2002，15（10）