便携式ECMO的研究进展及未来发展方向

体外膜肺氧合（ECMO）主要用于严重心肺衰竭患者的支持治疗。

随着ECMO技术的不断发展，应用场景也延伸到院前急救和院间转运。为了满足社区、灾区和战场的紧急救治、医院间转运的需要，小型化、便携式以及穿戴式ECMO已成为当前设备研发的重点。

便携式ECMO研发进展

近年来，随着技术的不断进步，ECMO组件的集成度进一步提高，便携式ECMO技术发展迅速。许多研究机构和企业对便携式ECMO进行了相关研究，并取得了一定的成果。

LIFEBRIDGE B2T （图1a）是一种微型心肺支持系统，其设计与传统ECMO系统相似，总重量约为20 kg，内置电池可使用2小时。该系统是一种便携式盒子结构（图1a），可用于医院外急救和患者转运，特点是具有防空气栓塞功能，可自动去除气泡。缺点是尺寸相对较大，更适合救护车或医院间转运，而不是单人运输。

Cardiohelp系统（图1b）是一种便携式心肺支持系统，是第一个将氧合器、离心泵、动静脉压力传感器和血液温度传感器集成在内置一次性袋中的系统。整机重量约为10 kg，包括一个备用电源，该电源至少可持续90分钟。它还配备了固定的运输保护装置，用于各种转移模式，如救护车或直升机。目前，该系统已在许多国家的医疗机构中应用于医院和院前急救。

Lifebox系统 （图1c）是一种便携式ECMO系统，适用于患者转移。控制器重量约为9.7kg，并配备了可持续240分钟的备用电源。

Deltastream DP3 系统（图1e）是一种采用磁悬浮原理的对角线泵头，具有良好的血液相容性。更重要的是，它可以提供脉动流而不回流。由该泵组成的便携式ECMO系统已成功用于医院间转移。

日本率先研发出小型、轻量、可长时间使用的超级紧凑型（ultra-compact）人工心肺系统（图1g），能在4分钟内快速启动，在没有电源和供氧设备的地方，利用内置电池和拆卸式氧气瓶单元也可以连续运行1个小时。

广东丁沃生医疗器械公司为院前急救和转运设计了便携式ECMO（图1h），包括集成控制主机、屏幕、电池和监控系统，整机重量约为9 kg。设备采用抗血栓涂层技术，改善系统的血液相容性，同时配备一个全面的监测系统。

江苏赛腾医疗科技有限公司研发的 OASSIST ECMO系统 （图1i，j）是一种新型便携式ECMO系统， 兼顾床旁及转运等多种使用场景，创新设计的便携式泵头驱动器，是一款可长时间独立工作的驱动器，为ECMO技术开展提供更多可能。 该产品已在我国获批上市。

图1. 便携式ECMO研究现状

2022年10月份意大利企业Eurosets推出其最为轻便的ECMO——COLIBRÌ，并获得CE批准。COLIBRÌ设计小巧，重量轻（<9 kg），采用全磁悬浮离心泵，可覆盖成人、儿童和新生儿患者。

可穿戴式ECMO

2011年，美国马里兰大学研究团队首次提出了可穿戴人工心肺（APL）。APL可以为走动的患者提供呼吸支持，其集成设备仅需一个拉杆箱的大小。

美国匹兹堡大学研究团队于2017年发表了其研发的外置可移动式辅助肺（PAAL）。PAAL将血泵和氧合器结合在一个装置中。

2021，Orizondo等人开发了模块化体外肺辅助系统（MODELAS），集成了定制离心泵和中空纤维膜，可配置不同尺寸的中空纤维膜以满足不同的需求。

ECMO技术的发展方向

便携式ECMO，是一种满足院外急救和长期院外ECMO支持的特殊需求的设备。它在血泵等ECMO组件中具有巨大的发展潜力，综合监测系统的设计和结构优化是减小ECMO尺寸和增强其适用性的重要研究方向。此外，智能ECMO系统的开发还可以降低使用ECMO的难度，并方便在缺乏完整监测设备的院外环境中使用ECMO。

全面的监测系统 ：便携式ECMO需要比常规ECMO更全面的监测系统。除了必要的流量传感器、压力传感器和温度传感器外，便携式ECMO还需要对一系列的血液参数（如HCT、血红蛋白和氧饱和度等）进行监测。

智能ECMO ：智能ECMO的发展可以减少院前急救环境中对专业医护人员的需求。例如，可以通过ECMO电路中的多个传感器建立智能控制算法，以自动调整患者的ECMO参数、根据患者活动水平提供ECMO支持，实现ECMO的智能管理。

总结

本文回顾了近年来国际便携式ECMO的发展现状，在ECMO设备的小型化、传感器集成和结构简化方面取得了重大进展。然而，作为一种新的生命支持技术，ECMO在实施过程中仍面临许多挑战，包括系统性炎症和出血等并发症等。针对院外心脏骤停患者和其他急需ECMO复苏治疗的患者，便携式ECMO研究非常重要，仍有很大的发展空间。

参考资料：

1. Yuansen Chen, Duo Li, Ziquan Liu, Yanqing Liu, Haojun Fan & Shike Hou(2023): Research progress of portable extracorporeal membrane oxygenation, Expert Review of Medical Devices, DOI: 10.1080/17434440.2023.2185136

2. COLIBRÌ：已上市最为轻便的便携式ECMO. MedTF, 2022-12-15

编辑/排版：医心编辑部