一、什么是ECMO
ECMO的英文全稱是Extracorporeal Membrane Oxygenation，中文翻譯是體外膜肺氧和。字面意思，就是在體外進行氣體交換，所以也叫做人工肺。但實際上呢，更準確的叫法我認為應該叫做人工心肺機。也就是ECMO可以代替心臟和肺的功能，是一種生命維持設備。從設備的定位，主要是以下三點：
- ECMO是一種生命維持設備。注意，是維持設備，不是治療設備。
- ECMO是一種急救的手段，是臨時性的心肺輔助維持系統。
- ECMO只是治療系統中的一個環節。使用該設備需要一個醫療團隊的緊密配合。
二、ECMO的構成
從上圖看，ECMO有很多的器件，但ECMO的核心組件就是兩個：氧合器、離心泵。
- 離心泵
ECMO系統可以視為一個流體控制系統。那么離心泵就是這個流體控制系統的動力源部分，也就是心臟的功能。其主要功能是連續抽取病人靜脈血 , 利用離心力將血液泵入外循環管道。簡單說一下離心泵的原理。
離心泵是依靠泵頭作高速旋轉運動，通過旋轉的葉輪或者黏性剪切力將動能傳輸給液體，使泵內側壁形成高壓區，而中央形成低壓區，離心泵中心部位是入口，周邊部位是出口，這樣在壓力差的作用下，液體從中心往周邊單向運動。
ECMO設備，目前大多采用離心泵作為流體動力源，離心泵對紅細胞、血小板等血液有形成分的破壞較輕。傳統的擠壓式蠕動泵，因為擠壓管路的原理，容易損傷紅細胞。
在離心泵的控制方面，ECMO系統中，需要配合流量傳感器，控制離心泵的轉速，從而做到閉環控制流量的目的。這個流量傳感器一般采用超聲波流量傳感器。
2. 氧合器
氧合器，就是肺的功能。進行氧氣和二氧化碳交換。目前ECMO系統中，氧合器采用的是膜式氧合器。更具體說，采用的是中空纖維膜式氧合器。什么意思呢，就是這個膜是有非常多的纖維絲構成的，而這個纖維絲又是中空的?？梢岳斫鉃楹芏鄻O細的管子。這個管子有多細呢？一般孔徑大小在0.1um~5um左右。目前的中空纖維模式氧合器，纖維管內是氣體，纖維管外是血液流動。氣體和血液在膜的兩側通過擴散作用進行氧氣與二氧化碳的交換。
上圖就是這種模式氧合器的結構示意圖。這個氧合的原理和肺的氣體交換原理類似，二氧化碳和氧氣通過膜的彌散進行交換。但目前的膜材料相比人體肺，實際氣體傳輸能力還是偏小，同時受容器體積和膜面積的影響，目前氧合器在臨床中，只能滿足成人呼吸需求的50%。另外，膜材料在在長時間工作后，氧合性能會下降，纖維潤濕過程中，會產生血漿滲漏的現象。再加上血漿易堵塞和血液成分易沉積等問題，導致了氧合器臨床使用時間較短。限制了ECMO的臨床試驗時間，使得ECMO一般只是作為急救過程中臨時性呼吸系統維持手段。
三. ECMO的工作原理
在了解了ECMO的兩大核心組件后。ECMO的工作原理就很清楚了。通俗來說就是離心泵把靜脈血抽出來（心臟功能），通過氧合器把血液中的二氧化碳排出，氧氣吸收（肺功能），再輸回人體。按照工作模式，主要還可以分為兩種模式，稱為VV轉流和VA轉流。
V-V轉流：將靜脈血引出，氧合后，再泵入另一靜脈。這種模式用在單純肺功能受損，但心臟功能正常的情況下。
V-A轉流：將靜脈血引出，氧合后，再泵入動脈。這種模式同時代替心肺功能。所以用在心臟和肺功能同時衰竭的情況下。
參考文獻：
[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
[2]紀振華，武婷，離心泵體外循環的應用進展，天津醫藥 2019 年10月第47卷第10 期
[3]饒華新，新型中空纖維模式人工肺的設計與研究，暨南大學，博士論文，2008年5月5日
[4] 陽建勛，介紹體外膜肺氧合（ECMO）技術, 醫療裝備，2002，15（10）