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首頁本會期刊台灣急診醫學通訊第二卷第四期 ECMO 在急診應用(文獻回顧) 本會期刊台灣急診醫學通訊台灣急診醫學通訊第二卷第四期刊登日期：2019/08/30 Taiwan Emergency Medicine Bulletin 2(4) : e2019020401回上頁 ECMO 在急診應用(文獻回顧) 何政軒三軍總醫院急診醫學部引言體外氧合方式extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)，俗稱葉克膜。是一種以體外機器方式完成氧合循環的人工設備。透過管路設施從靜脈將血引流至氧合機(oxygenator, gas exchange device) 提高血中氧氣濃度，同時移除血中二氧化碳，再送回病患體內。簡單想像，葉克膜可以扮演體外心和肺的腳色。1954年Dr. John Gibbon 發明葉克膜的雛形並使用在心臟手術的病人¹。 1968年Kolobow and Zapol製作氧合機提供長時間的體外循環。1970年葉克膜開始出現並蓬勃成長，葉克膜的成功應用在成人最早是在1971年，而新生兒是在1975年。分類葉克膜分為部分支持(Veno-Venous ECMO, VV-ECMO)與全部支持(Veno-Arterial ECMO, VA-ECMO)。兩者都可以提供呼吸的支持，但是只有VA-ECMO可以完成血液循環的穩定。部分支持: Veno-Venous ECMO (VV ECMO) VV-ECMO部分支持指的是機器扮演肺部的功能，氧氣氧合以及移除二氧化碳。血管常選擇為兩側股靜脈或股靜脈加內頸靜脈。最常應用在ARDS (Acute respiratory distress syndrome)和在移植過渡的階段。病患缺氧時，會將呼吸器的設定增加(如PEEP) 此時可能會造成肺損傷，然而使用葉克膜利用體外氧合方式，則可以使肺部”休息”以提供肺部保護的功能。全部支持: Veno-Arterial ECMO, VA-ECMO VA-ECMO提供心與肺的功能。管路經常是選擇股動脈與內頸靜脈。急診應用葉克膜在急診的應用，常用於三大方面，(1) 嚴重呼吸衰竭 (2) 心臟停止，此時又稱extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (ECPR) (3) 嚴重休克嚴重呼吸衰竭 2009年第一次的急性呼吸窘迫症(Acute Respiratory Distress Syndrome)的隨機性臨床實驗，(The Conventional ventilatory support versus Extracorporeal membrane oxygenation for Severe Acute Respiratory failure, the CESAR trial)納入180位急性呼吸衰竭的病人，比較傳統治療以及使用葉克膜治療兩個族群的預後²。雖然任何時間點，兩族群的死亡率無差別，但是六個月的存活率，在接受葉克膜治療的族群有顯著提升。該試驗結論建議急性呼吸窘迫的病人應送有能力建立葉克膜的醫院，以評估是否進行葉克膜放置。2018年Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome(EOLIA)臨床試驗，納入249位急性呼吸衰竭的病患(PF 比值小於50mmHg超過3小時，或是小於80mmHg超過6小時)隨機接受傳統低潮氣容積的保護治療或是接受呼吸器七天內就接受veno-venous ECMO，比較兩者差異³。試驗結論是60天內死亡率，兩者並無差別。雖然如此，病患急性呼吸衰竭時，當使用呼吸器的設定調整依舊無法改善時，葉克膜的介入應該是搶救病患的另一種替代選擇。心臟停止心臟停止患者經傳統CPR搶救回復自發性心律的成功率，約8-10%^4,5越長時間的復甦，可能會有越差的預後。因此心臟停止後的復甦間，盡早使用veno-arterial ECMO，也許可以更快回復腦血管的灌流進而改善意識狀況，甚至提高存活率^6,7,8。復甦期使用葉克膜，又稱為ECPR。 ECPR應用於院內心臟停止(in-hospital cardiac arrest)可以提高復甦率以及有更好的意識狀況(Cerebral Performance Category, CPC 分數進步1-2分)^{6, 7}病人接受ECPR的受益點取決在心臟停止後至葉克膜回復血流循環的時間，因此ECPR也許可以應用在某些特定的到院前無生命徵象族群，藉以改善神經學預後。特定族群包含(1)心臟停止到接受CPR的時間短暫(2)已接受適當的復甦術，但仍持續心臟停止(3)小於75 歲患者^{9, 10}這樣的病人族群相對是比較少的，而且ECPR有相當的併發症。臨床醫師在將要使用ECPR時，應仔細思量。嚴重休克心因性休克或是敗血性休克，甚至外傷，毒藥物中毒以及甲狀腺風暴，葉克膜同樣有其角色。休克併多重器官衰竭，急性心肌梗塞，大範圍肺栓塞，以及心肌炎也許都可以藉由Veno-Arterial葉克膜穩定血流動力學。然而在這個情境，臨床醫師須認知此時葉克膜是一座讓病患由不穩定過渡到穩定的橋樑，臨床醫師仍需要著眼於疾病根本原因的治療。禁忌症病患無法自葉克膜而獲益，就是使用葉克膜的禁忌症。比如說顱內出血，明顯不良神經學反應，免疫功能低下，無法治癒的癌症，無法挽回的多種器官衰竭等。另外葉克膜也不適合使用在主動脈剝離與嚴重主動脈瓣逆流，因為可能在置放過程產生更大的傷害。其他比如說急性呼吸窘迫症病人已經接受長時間的呼吸器治療，也許已造成呼吸道受傷；長時間的心臟停止；預期無法挽回心臟功能時；缺乏可以移植或是心室輔助設施(Ventricular assist device)，這些狀況可能都不適合建議病患使用葉克膜¹¹。併發症葉克膜的併發症在放置管路(cannulation)和機器運行(ongoing)的時候都可能會出現。併發症包含出血，血栓形成，腦血管阻塞，肢體缺血，以及管路的感染^12,13,14。出血最常發生在放置管路的時候，尤其使用veno-arterial ECMO因為同時使用預防動脈血栓的抗凝血藥，會讓出血情形更嚴重。因動脈流向被動脈導管取代，會出現其他併發症如溶血，肺水腫，以及肢體缺血。結論葉克膜已經不只是心臟血管手術時的利器，葉克膜已進入急診急救穩定病人的領域。在特定的急性病人，(1)嚴重呼吸窘迫(2)心臟停止(3)嚴重休克，經臨床醫師衡量可能的併發症以及醫療成本，葉克膜是一座讓病人由不穩定前往穩定的橋樑，臨床醫師爭取到較多的時間治療疾病。然而對於特定時機與病患，葉克膜是否有更好的幫助，仍待相關深入的研究。參考文獻 1. Gibbon JH Jr. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med 1954;37(3):171-85; passim. 2. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009;374(9698):1351-1363. 3. Combes,A, Hajage D, Capellier G, et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med 2018;378(21):1965-1975. 4. Peberdy MA, Kaye W, Ornato JP, et al., Cardiopulmonary resuscitation of adults in the hospital: a report of 14720 cardiac arrests from the National Registry of Cardiopulmonary Resuscitation. Resuscitation 2003;58(3):297-308. 5. McNally B, Robb R, Mehta M, et al. Out-of-hospital cardiac arrest surveillance --- Cardiac Arrest Registry to Enhance Survival (CARES), United States, October 1, 2005--December 31, 2010. MMWR Surveill Summ 2011;60(8):1-19. 6. Bednarczyk JM, White CW, Ducas RA, et al. Resuscitative extracorporeal membrane oxygenation for in hospital cardiac arrest: a Canadian observational experience. Resuscitation 2014;85(12):1713-1719. 7. Shin TG, Choi JH, Jo IJ, et al. Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation in patients with inhospital cardiac arrest: A comparison with conventional cardiopulmonary resuscitation. Crit Care Med 2011;39(1):1-7. 8. Cardarelli MG, Young AJ, Griffith B. Use of extracorporeal membrane oxygenation for adults in cardiac arrest (E-CPR): a meta-analysis of observational studies. Asaio j 2009;55(6):581-586. 9. Poppea M, Weisera C, Holzera M, et al. The incidence of "load&go" out-of-hospital cardiac arrest candidates for emergency department utilization of emergency extracorporeal life support: A one-year review. Resuscitation 2015;91:131-136. 10. Patel JK, Schoenfeld E, Parnia S, Singer AJ, Edelman N. Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adults With Cardiac Arrest. J Intensive Care Med 2016;31(6):359-368. 11. Mosier JM, Kelsey M, Raz Y5, et al., Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) for critically ill adults in the emergency department: history, current applications, and future directions. Crit Care, 2015. 19: p. 431. 12. Cheng R, Hachamovitch R, Kittleson M, et al. Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest: a meta-analysis of 1,866 adult patients. Ann Thorac Surg 2014;97(2):610-616. 13. Combes A, Leprince P, Luyt CE, et al. Outcomes and long-term quality-of-life of patients supported by extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiogenic shock. Crit Care Med 2008;36(5):1404-1411. 14. Zangrillo A, Landoni G, Biondi-Zoccai G, et al. A meta-analysis of complications and mortality of extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care Resusc 2013;15(3):172-178. 回上頁

第二卷第四期
刊登日期：2019/08/30
Taiwan Emergency Medicine Bulletin 2(4) : e2019020401回上頁

ECMO 在急診應用(文獻回顧)

何政軒

三軍總醫院急診醫學部

引言

體外氧合方式extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)，俗稱葉克膜。是一種以體外機器方式完成氧合循環的人工設備。透過管路設施從靜脈將血引流至氧合機(oxygenator, gas exchange device) 提高血中氧氣濃度，同時移除血中二氧化碳，再送回病患體內。簡單想像，葉克膜可以扮演體外心和肺的腳色。1954年Dr. John Gibbon 發明葉克膜的雛形並使用在心臟手術的病人¹。 1968年Kolobow and Zapol製作氧合機提供長時間的體外循環。1970年葉克膜開始出現並蓬勃成長，葉克膜的成功應用在成人最早是在1971年，而新生兒是在1975年。

分類

葉克膜分為部分支持(Veno-Venous ECMO, VV-ECMO)與全部支持(Veno-Arterial ECMO, VA-ECMO)。兩者都可以提供呼吸的支持，但是只有VA-ECMO可以完成血液循環的穩定。

部分支持: Veno-Venous ECMO (VV ECMO)

VV-ECMO部分支持指的是機器扮演肺部的功能，氧氣氧合以及移除二氧化碳。血管常選擇為兩側股靜脈或股靜脈加內頸靜脈。最常應用在ARDS (Acute respiratory distress syndrome)和在移植過渡的階段。病患缺氧時，會將呼吸器的設定增加(如PEEP) 此時可能會造成肺損傷，然而使用葉克膜利用體外氧合方式，則可以使肺部”休息”以提供肺部保護的功能。

全部支持: Veno-Arterial ECMO, VA-ECMO

VA-ECMO提供心與肺的功能。管路經常是選擇股動脈與內頸靜脈。

急診應用

葉克膜在急診的應用，常用於三大方面，(1) 嚴重呼吸衰竭 (2) 心臟停止，此時又稱extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (ECPR) (3) 嚴重休克

嚴重呼吸衰竭

2009年第一次的急性呼吸窘迫症(Acute Respiratory Distress Syndrome)的隨機性臨床實驗，(The Conventional ventilatory support versus Extracorporeal membrane oxygenation for Severe Acute Respiratory failure, the CESAR trial)納入180位急性呼吸衰竭的病人，比較傳統治療以及使用葉克膜治療兩個族群的預後²。雖然任何時間點，兩族群的死亡率無差別，但是六個月的存活率，在接受葉克膜治療的族群有顯著提升。該試驗結論建議急性呼吸窘迫的病人應送有能力建立葉克膜的醫院，以評估是否進行葉克膜放置。2018年Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome(EOLIA)臨床試驗，納入249位急性呼吸衰竭的病患(PF 比值小於50mmHg超過3小時，或是小於80mmHg超過6小時)隨機接受傳統低潮氣容積的保護治療或是接受呼吸器七天內就接受veno-venous ECMO，比較兩者差異³。試驗結論是60天內死亡率，兩者並無差別。雖然如此，病患急性呼吸衰竭時，當使用呼吸器的設定調整依舊無法改善時，葉克膜的介入應該是搶救病患的另一種替代選擇。

心臟停止

心臟停止患者經傳統CPR搶救回復自發性心律的成功率，約8-10%^4,5越長時間的復甦，可能會有越差的預後。因此心臟停止後的復甦間，盡早使用veno-arterial ECMO，也許可以更快回復腦血管的灌流進而改善意識狀況，甚至提高存活率^6,7,8。復甦期使用葉克膜，又稱為ECPR。 ECPR應用於院內心臟停止(in-hospital cardiac arrest)可以提高復甦率以及有更好的意識狀況(Cerebral Performance Category, CPC 分數進步1-2分)^{6, 7}病人接受ECPR的受益點取決在心臟停止後至葉克膜回復血流循環的時間，因此ECPR也許可以應用在某些特定的到院前無生命徵象族群，藉以改善神經學預後。特定族群包含(1)心臟停止到接受CPR的時間短暫(2)已接受適當的復甦術，但仍持續心臟停止(3)小於75 歲患者^{9, 10}這樣的病人族群相對是比較少的，而且ECPR有相當的併發症。臨床醫師在將要使用ECPR時，應仔細思量。

嚴重休克

心因性休克或是敗血性休克，甚至外傷，毒藥物中毒以及甲狀腺風暴，葉克膜同樣有其角色。休克併多重器官衰竭，急性心肌梗塞，大範圍肺栓塞，以及心肌炎也許都可以藉由Veno-Arterial葉克膜穩定血流動力學。然而在這個情境，臨床醫師須認知此時葉克膜是一座讓病患由不穩定過渡到穩定的橋樑，臨床醫師仍需要著眼於疾病根本原因的治療。

禁忌症

病患無法自葉克膜而獲益，就是使用葉克膜的禁忌症。比如說顱內出血，明顯不良神經學反應，免疫功能低下，無法治癒的癌症，無法挽回的多種器官衰竭等。另外葉克膜也不適合使用在主動脈剝離與嚴重主動脈瓣逆流，因為可能在置放過程產生更大的傷害。其他比如說急性呼吸窘迫症病人已經接受長時間的呼吸器治療，也許已造成呼吸道受傷；長時間的心臟停止；預期無法挽回心臟功能時；缺乏可以移植或是心室輔助設施(Ventricular assist device)，這些狀況可能都不適合建議病患使用葉克膜¹¹。

併發症

葉克膜的併發症在放置管路(cannulation)和機器運行(ongoing)的時候都可能會出現。併發症包含出血，血栓形成，腦血管阻塞，肢體缺血，以及管路的感染^12,13,14。出血最常發生在放置管路的時候，尤其使用veno-arterial ECMO因為同時使用預防動脈血栓的抗凝血藥，會讓出血情形更嚴重。因動脈流向被動脈導管取代，會出現其他併發症如溶血，肺水腫，以及肢體缺血。

結論

葉克膜已經不只是心臟血管手術時的利器，葉克膜已進入急診急救穩定病人的領域。在特定的急性病人，(1)嚴重呼吸窘迫(2)心臟停止(3)嚴重休克，經臨床醫師衡量可能的併發症以及醫療成本，葉克膜是一座讓病人由不穩定前往穩定的橋樑，臨床醫師爭取到較多的時間治療疾病。然而對於特定時機與病患，葉克膜是否有更好的幫助，仍待相關深入的研究。

參考文獻

1. Gibbon JH Jr. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med 1954;37(3):171-85; passim.

2. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009;374(9698):1351-1363.

3. Combes,A, Hajage D, Capellier G, et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med 2018;378(21):1965-1975.

4. Peberdy MA, Kaye W, Ornato JP, et al., Cardiopulmonary resuscitation of adults in the hospital: a report of 14720 cardiac arrests from the National Registry of Cardiopulmonary Resuscitation. Resuscitation 2003;58(3):297-308.

5. McNally B, Robb R, Mehta M, et al. Out-of-hospital cardiac arrest surveillance --- Cardiac Arrest Registry to Enhance Survival (CARES), United States, October 1, 2005--December 31, 2010. MMWR Surveill Summ 2011;60(8):1-19.

6. Bednarczyk JM, White CW, Ducas RA, et al. Resuscitative extracorporeal membrane oxygenation for in hospital cardiac arrest: a Canadian observational experience. Resuscitation 2014;85(12):1713-1719.

7. Shin TG, Choi JH, Jo IJ, et al. Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation in patients with inhospital cardiac arrest: A comparison with conventional cardiopulmonary resuscitation. Crit Care Med 2011;39(1):1-7.

8. Cardarelli MG, Young AJ, Griffith B. Use of extracorporeal membrane oxygenation for adults in cardiac arrest (E-CPR): a meta-analysis of observational studies. Asaio j 2009;55(6):581-586.

9. Poppea M, Weisera C, Holzera M, et al. The incidence of "load&go" out-of-hospital cardiac arrest candidates for emergency department utilization of emergency extracorporeal life support: A one-year review. Resuscitation 2015;91:131-136.

10. Patel JK, Schoenfeld E, Parnia S, Singer AJ, Edelman N. Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adults With Cardiac Arrest. J Intensive Care Med 2016;31(6):359-368.

11. Mosier JM, Kelsey M, Raz Y5, et al., Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) for critically ill adults in the emergency department: history, current applications, and future directions. Crit Care, 2015. 19: p. 431.

12. Cheng R, Hachamovitch R, Kittleson M, et al. Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest: a meta-analysis of 1,866 adult patients. Ann Thorac Surg 2014;97(2):610-616.

13. Combes A, Leprince P, Luyt CE, et al. Outcomes and long-term quality-of-life of patients supported by extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiogenic shock. Crit Care Med 2008;36(5):1404-1411.

14. Zangrillo A, Landoni G, Biondi-Zoccai G, et al. A meta-analysis of complications and mortality of extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care Resusc 2013;15(3):172-178.