体外式膜型人工肺

2020年2月初旬から、中国の医師たちは、人工呼吸器だけでは血中酸素濃度が低すぎて患者を維持できない場合、 SARS-CoV-2感染（COVID-19）に伴う急性ウイルス性肺炎の患者に対する補助療法としてECMOをますます使用するようになった。 ^{[ 8 ]}初期の報告では、ECMOが使用された重症例の約3%において、患者の血中酸素飽和度の回復と死亡率の低下に役立ったことが示された。^{[ 9 ]} 重篤な患者の場合、従来の治療法では死亡率が約59～71%であったのに対し、体外式膜型人工肺（ECMO）では約46%に低下した。^{[ 10 ]} 2021年3月のロサンゼルス・タイムズの表紙記事では、極めて困難なCOVID患者に対するECMOの有効性が紹介された。^{[ 11 ]} 2021年2月には、COVID-19の「非常に重篤な」症例のイスラエル人妊婦3人がECMO治療を受け、この治療選択肢は継続されるようであった。^{[ 12 ]}

初期の研究では、急性呼吸不全、特に急性呼吸窮迫症候群の状況下での患者に対するECMOの使用による生存上の利点が示されていました。^{[ 13 ] [ 14 ]} ELSOが管理する、ECMOを受けた約51,000人のレジストリでは、新生児呼吸不全で75%、小児呼吸不全で56%、成人呼吸不全で55%の生存率が報告されています。^{[ 15 ]}他の観察研究や非対照臨床試験では、50～70%の生存率が報告されています。^{[ 16 ] [ 17 ]}これらの報告された生​​存率は、過去の生存率よりも優れています。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} ECMOはさまざまな死亡率を伴うさまざまな疾患に使用されますが、悪化の進行を防ぎ、生存結果を向上させるには、早期発見が重要です。^{[ 21 ]}

証拠によれば、ECMOは従来の管理と比較して死亡率を低下させる。異なるタイプのECMO（VV、VA、またはECPR方式）間で転帰に明確な違いは観察されておらず、神経学的損傷や生活の質などの他の重要な転帰に関するデータは限られている。^{[ 22 ]}

英国では、静脈-静脈ECMOの導入は、ケアの質の向上とより良い治療結果の促進を目的として、指定されたECMOセンターに集中している。

ECMO治療を受けた成人によく見られる合併症は神経学的損傷であり、これには脳内出血、くも膜下出血、脳の感受性の高い領域における虚血性梗塞、低酸素性虚血性脳症、原因不明の昏睡、および脳死が含まれる可能性がある。^{[ 23 ]} ECMOを受けた患者の30～40%に出血が発生し、生命を脅かす可能性がある。これは、必要な持続的なヘパリン注入と血小板機能不全 の両方によるものである。綿密な外科的手技、100,000/ ^mm3を超える血小板数の維持、および目標活性化凝固時間の維持により、出血の可能性は減少する。

ECMOは、従来の管理と比較して、重篤な出血のリスク増加と関連しています。^{[ 22 ]}ヘパリン誘発性血小板減少症（HIT）は、ECMOを受けている人々の間でますます一般的になっています。HITが疑われる場合、ヘパリンの注入は通常、非ヘパリン抗凝固剤に置き換えられます。^{[ 24 ]}

VA（静脈動脈）ECMOに大腿動脈と大腿静脈を用いる場合、下行大動脈に逆行性の血流が生じる。左心室拍出量が維持されないと血液の停滞が生じ、血栓症を引き起こす可能性がある。

VA ECMOでは、心機能が十分に回復せずECMOからの離脱が困難な患者は、心室補助装置（VAD）または心臓移植への橋渡しとなる場合があります。カニューレ挿入時には、血管穿孔による出血、動脈解離、末梢虚血、カニューレ挿入位置の誤りなど、さまざまな合併症が発生する可能性があります。

心臓と肺の機能不全を抱える早産児は、在胎週数32週未満でECMOを実施すると、脳室内出血（IVH）のリスクが許容できないほど高くなる。 ^{[ 25 ]}

ECMO中の院内感染の発生率は10～12%（他の重症患者と比較して高い）です。コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、カンジダ属、腸内細菌科、緑膿菌が最も頻繁に関与する病原体です。ECMO患者は人工呼吸器関連肺炎の発生率が高く（ECMO 1000日あたり24.4例）、腸内細菌科が主な原因となっています。感染リスクはECMOの実施期間とともに増加することが示されており、これは感染症発症の最も重要な危険因子です。ECMO特有の感染症誘発因子としては、ECMO患者の重症度、腸管からの細菌移行リスクの高さ、ECMOに関連した免疫系の障害などが挙げられます。また、カテーテル、ECMOカニューレ、酸素供給器への微生物の定着も重要な問題です。^{[ 26 ]}

静脈動脈（VA）ECMOでは、通常、静脈カニューレは右または左の総大腿静脈に挿入して抽出を行い、動脈カニューレは通常、右または左の大腿動脈に挿入して注入を行います。^{[ 28 ]}大腿静脈カニューレの先端は下大静脈と右心房の接合部付近に維持し、大腿動脈カニューレの先端は腸骨動脈に維持します。^{[ 28 ]}成人では、挿入が簡単なため、大腿動脈へのアクセスが推奨されます。^{[ 28 ]}中心VA ECMOは、心肺バイパスがすでに確立されている場合、または緊急再開胸術が実施されている場合（右心房（または三尖弁修復の場合はSVC/IVC）および上行大動脈にカニューレを挿入）に使用できます。

VA ECMOは通常、大動脈カニューレによって送られる逆行性血流に逆らってポンプ作用を行うことで生じる心臓の拍出仕事量の増加を軽減するために、本来の心臓機能が最小限の場合に限定して用いられる。

静脈-静脈（VV）ECMOでは、通常、ドレナージ用に右総大腿静脈に、注入用に右内頸静脈にカニューレが挿入されます。 ^{[ 29 ]}あるいは、デュアルルーメンカテーテルが右内頸静脈に挿入され、上大静脈と下大静脈から血液を排出し、右心房に戻します。

カニューレは、血管へのアクセスを得るための比較的簡単で一般的な方法であるセルジンガー法によって経皮的に、または外科的切開によって挿入できます。血流を最大化し、せん断応力を最小限に抑えるために、血管内に挿入できる最大のカニューレが使用されます。しかし、四肢虚血は ECMO の悪名高い合併症の 1 つですが、適切な末梢四肢灌流法を使用することで回避できます。 ^{[ 30 ]}さらに、ECMO は肺移植中に手術中に使用して患者の状態を安定させ、優れた結果を得ることができます。^{[ 31 ] [ 32 ]}

心臓手術後の合併症に必要なECMOは、心臓の適切な腔または大血管に直接挿入することができます。末梢（大腿静脈または頸静脈）カニューレ挿入により、肺移植を待つ患者は意識を保ち、歩行することができ、移植後の転帰が改善されます。^{[ 33 ] [ 34 ]}

カニューレ挿入とECMO回路への接続後、血行動態パラメータと身体診察を用いて、ECMO回路を流れる適切な血流量を決定します。ECMO回路による末梢臓器灌流の維持という目標は、心臓への十分な生理的血流を確保し、血流停滞とその後の血栓形成を防止することとのバランスを取る必要があります。

VV ECMOは一般的に呼吸不全に、VA ECMOは心不全に用いられます。それぞれのECMOには特有の考慮事項があり、それが治療管理に影響を与えます。

VV ECMO試験は、酸素供給器を通る対向流掃気ガスをすべて除去することによって実施されます。体外血流量は一定に保たれますが、ガス交換は発生しません。その後、数時間にわたって観察を行い、その間に動脈血および静脈血ガス分析の結果に基づいて、ECMO非使用時に適切な酸素化と換気を維持するために必要な人工呼吸器の設定を決定します。

VA ECMO試験では、ECMO回路が動脈側と静脈側のブリッジを介して循環できるようにしながら、ドレナージラインと注入ラインの両方を一時的にクランプする必要があります。これにより、ECMO回路内の停滞した血液による血栓形成を防ぎます。さらに、動脈側と静脈側のラインは、ヘパリン加生理食塩水で連続的に、または回路からのヘパリン加血液で断続的にフラッシュする必要があります。一般的に、VA ECMO試験は血栓形成のリスクが高いため、VV ECMO試験よりも期間が短くなります。

呼吸不全患者におけるECMOの有効性を評価するために、4つのランダム化比較試験（RCT）が実施されました。Zapolら^{[ 63 ]}とMorrisら^{[ 64 ]}が実施した初期の試験は、1970年代と1990年代に利用可能だったECMO技術に関連する技術的な課題に悩まされました。CESAR ^{[ 65 ]}とEOLIA ^{[ 66 ]}の試験は最新のECMOシステムを使用しており、ECMOの中心的なRCTと考えられています。