人工肺

英文：

oxygenator

又称：

血气氧合器、氧合器、血气交换器

概述

是一种模拟肺部功能的医疗器械，能帮助患者进行氧气和二氧化碳交换

集氧合、变温、储血、过滤、回收血液等功能于一体

将含氧量低的静脉血变为含氧量高的动脉血，为人体供氧

胸心外科手术的体外循环、呼吸功能衰竭病人的呼吸辅助

定义

人工肺是一种辅助或暂时代替肺发挥气体交换功能的器械，具有与正常呼吸类似的作用，可排出二氧化碳、摄取氧气，被形象地命名为人工肺，是体外生命支持技术的重要组成部分。

人工肺也被称为血气氧合器、氧合器、血气交换器。

功能

临床上，人工肺发挥气体交换功能时，不单独使用，而是需要配合血泵（人工心脏）使用，二者共同组成人工心肺机，人工心肺机目前主要用于体外循环及体外膜肺氧合（ECMO）中。

利用特殊人工装置将回心静脉血引出体外，模拟肺的生理功能，能帮助患者进行氧气和二氧化碳交换，使血液含氧量升高，并调节温度和过滤后输回体内动脉或静脉，进行生命支持。

分类

人工肺的发展经历了垂屏式、转碟式、鼓泡式、膜式4个阶段^[1]，目前临床上使用的基本上为膜式人工肺，所以后续描述也围绕膜式人工肺进行书写。

垂屏式、转碟式人工肺

氧合性能有限、操作复杂、安全性低，已被淘汰。

鼓泡式人工肺

将氧气与引出的静脉血直接接触，形成血气泡，进行氧合并排出二氧化碳，目前很少采用。

膜式人工肺

用高分子渗透膜制成，血液和气体通过半透膜进行气体交换，仿生性能好，使用最广泛。

价格

用于体外循环的一次性膜式氧合器，不同厂家价格不同，有些国外品牌的人工肺价格在3000元左右。

但使用ECMO治疗时，需要的费用并不仅仅只有人工肺的耗材，综合费用一天可高达数万元。

原理

膜式人工肺主要由壳体、变温室和氧合室构成^[2]。

壳体

材料一般为聚氨酯，主要用于固定和保护内部结构。

变温室

内含热交换膜丝，主要用于热交换。

温水和血液从不同的入口进入，通过控制进入温水的温度，利用膜丝两侧的温度差，进行热量的传递，血液实现降温或升温，同时避免血液与温水直接接触。

氧合室

腔体内含气体交换膜丝，膜上有较多的小孔，供气体通过。

氧气与血液在膜丝两侧分开流动，膜丝内的氧气与膜丝外的血液在膜丝表面进行气交换，避免了氧气和血液直接接触。

标准

参照《医疗器械分类目录》，氧合器属于子目录“10-输血、透析和体外循环器械”中的“一级产品类别05-心肺转流设备”，须遵照中华人民共和国医药行业标准 YY 0604—2016进行生产^[3]。

总体要求：保证其安全性能及功能。

包含了用于评价人工肺的各项步骤，叙述了测定气体转换、血细胞破坏及热交换器等器件性能所进行的各种试验。

你可能关注的问题

人工肺能用于治疗新冠吗？

人工肺可以用于治疗新冠引起重度肺炎的患者，并且不单独使用，而是以ECMO的形式使用。

人工肺是仅局限于能进行血气交换的器件，即氧合器，是体外膜肺氧合（ECMO）的核心组成部件，ECMO对于改善患者呼吸有较好作用，但ECMO不能救活所有的新冠患者。

目前，关于ECMO治疗新冠的报道越来越多。有文献统计，其治疗新冠引起的重度肺炎，死亡率约在35%左右^[4]，与治疗其他原因导致的急性呼吸窘迫综合征相当。且随着年龄的增长，死亡率越高。

对比选择

很多人关心人工肺与呼吸机的对比与选择，实际使用时，人工肺并不单独使用，而是作为体外膜肺氧合（ECMO）的核心部分，发挥重要作用，但其实施难度大、要求高、并发症多，且费用高昂，只有极少数医院能开展该技术。实际使用与选择应该遵循医生的建议。

下面对二者的功能和特点进行简单介绍。

	区别	建议使用情况	类型	执行标准
人工肺	实现通气和换气功能，暂时性替代肺脏的全部功能。	一般治疗方法无效的各种急性循环和/或呼吸衰竭	第三类医疗器械	YY 0604-2016
呼吸机	仅能通气，不能换气，暂时性替代肺脏的部分功能。	各种原因造成的呼吸困难或呼吸衰竭	第三类医疗器械	GB 9706.28-2006

适用情况

适用范围

人工肺的使用必须经过医生评估，并由专门医生操作使用，主要用于下列情况。

体外循环

主要用于各种心血管直视手术^[5]。

先天性心脏病。

心脏瓣膜疾病。

冠状动脉旁路移植手术。

大血管疾病。

ECMO（体外膜肺氧合）

用于各种原因引起的呼吸和/或循环衰竭^[6-7]。

心脏骤停。

急性严重心功能衰竭，例如爆发性心肌炎、急性心肌梗死。

急性严重呼吸功能衰竭，例如新冠重症肺炎、新生儿呼吸衰竭、成人急性呼吸窘迫综合征。

其他严重威胁呼吸循环功能的疾病，例如百草枯中毒。

器官移植支持

可植入式人工肺

适用于慢性呼吸功能衰竭患者，尚在研发中。

特殊人群

人工肺一般用于手术或重症患者，为抢救生命使用，使用中会有风险，所以当孕妇、哺乳期妇女、儿童、老年人等特殊人群需要使用时，医生会根据病情综合评估，根据各自病情进行适当调整。

使用方法

操作说明

人工肺用于体外循环或ECMO中，均需在医院内使用，操作流程可简单描述为以下步骤，实际操作较为复杂，需要专业医生进行操作。

建立管道通路，连接人工心肺机的各个组成部分。

预充满液体，将管道内空气排空。

由操作医生将管道通路与患者血管相连。

开机运行，并实时监测中心静脉压、体温与血液温度、尿量、血气分析等。

治疗完成，达到撤机标准后撤机。

维修保养

医院负责人工肺的定期维护。

人工肺的耗材（主要为氧合器套包）均为一次性使用，无需维护。

注意事项

使用建议

人工肺用于体外循环或ECMO中，均具有一定的风险，患者及家属应在了解病情的基础上，充分考虑医生的建议，而不是自行要求使用人工肺或者停用人工肺。

仪器的操作都是由专业人员操作，患者及家属在治疗期间，不要擅自调整或者损坏仪器。

患者在使用人工肺过程中，应该严格遵循医嘱。

使用过程中，若出现明显身体不适，患者或者家属应该及时呼叫医护人员。

使用风险

与器械、耗材相关的风险

相关风险比较多，下面是相对常见的一些风险^[8]。

氧合器的渗漏与破裂。

内部压力大，影响血液的流通。

内部中空纤维膜出现问题，导致气体交换障碍。

发出异响、溶血、灌注时接触过敏、意外通气。

患者相关风险

患者在使用人工肺的过程中，有可能出现下列风险^[9-10]。

出血：最常见，如插管部位出血、胃肠道出血、脑出血等。

血栓及栓塞：需要注意抗凝管理。

感染、脓毒症。

肾损伤、脑损伤等。

其他

人工肺并不是人造肺，人造肺是通过一些新技术培育出肺，并用于器官移植的人造器官，目前并未实现临床应用。

人工肺仍有很大的应用前景，目前研究热点在于其用于气体交换的材料，希望能获得更好的生物性能，减少并发症。

随着科技与研制的不断进步，人工氧合器的氧合性能，安全性与生物相容性会不断提高，更注重便携式和操作简单灵活，也会越来越经济适用^[4]。

参考文献

[1]

范立冬，肖南，张治刚，等.膜式人工肺的研究进展和展望[J].医疗卫生装备,2008,29(12):28-30.

[2]

张智鑫，李冬梅，张瑞，等. 膜式氧合器的内部流场分析[J]. 机械设计,2022,39(07):17-24.

[3]

国家食品药品监督管理总局. 心肺转流系统-血气交换器（氧合器）：YY 0604-2016. 中国标准出版社，2016.

[4]

Ramanathan K, Shekar, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for COVID-19:a systematic review and meta-analysis[J].Crit Care. 2021 Jun 14;25(1):211.

[5]

中国生物医学工程学会体外循环分会，赵举，黑飞龙，等. 2021年中国心外科手术和体外循环数据白皮书[J].中国体外循环杂志,2022,20(04):196-199.

[6]

范立冬，肖南，张治刚，等.膜式人工肺的研究进展和展望[J].医疗卫生装备,2008,29(12):28-30.

[7]

Quintel M, Bartlett RH, et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation for Respiratory Failure[J]. Anesthesiology. 2020 May;132(5):1257-1276.

[8]

樊嘉，诸杜明，钟鸣，等译.ECMO-成人体外生命支持[M]. 中南大学出版社，2020.

[9]

刘小瑜，汪署，吴建茹.MAUDE数据库中膜式氧合器相关不良事件分析[J].中国医疗器械信息，2020,26(23):10-11+16.

[10]

张磊.体外循环心肺复苏的并发症与处理策略[J].中国临床医生杂志，2019，47(01):14-15.