脓毒症是由宿主对感染的反应失调导致的危及生命的器官功能障碍^[1]。是世界范围内ICU住院患者死亡的主要原因之一。据统计，全球每10万人中约有22例儿童脓毒症，每10万活产婴儿中有2202例新生儿脓毒症，这意味着每年约有120万例儿童脓毒症病例^[2]。即使在医疗资源丰富地区，18岁以下住院患者也有超过4%患有脓毒症，儿童重症监护病房（pediatric intensive care unit，PICU）的患者超过8%的诊断为脓毒症^[3]。根据患儿疾病的严重程度、危险因素及地理位置的不同，脓毒症儿童的病死率从4%到高达50%不等^[4-6]。大多数因脓毒症死亡的儿童都经历了难治性休克或多器官功能障碍综合征，死亡多发生在治疗开始后的最初48~72 h内^[7-8]。临床中需要一些治疗手段来延长患儿生命，为治疗提供足够的时间窗口。

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是通过改良的心肺旁路循环系统，为严重且可逆的呼吸或心脏衰竭提供长期支持。1972年，首次成功地在一名患有急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,  ARDS）的成人患者中应用了ECMO^[9]。随后ECMO被应用于不同年龄段的患者，1976年首次成功报道了新生儿使用ECMO的案例^[10]。目前脓毒症治疗以抗生素的使用和感染源的控制、液体管理和血流动力学监测、血管活性药物应用为主，近年来体外膜肺氧合技术也被应用于重症脓毒症的救治。拯救脓毒症运动（Surviving Sepsis Campaign, SSC）最新成人及儿童指南均建议在常规机械通气失败时，可应用VV-ECMO实施救治，儿童还建议在所有其他治疗方法均无效的情况下，可使用VA-ECMO作为脓毒性休克儿童的抢救疗法^[11-12]。

1 VV-ECMO在儿童脓毒症中的应用 1.1 儿童脓毒症治疗中VV-ECMO的临床应用场景

ARDS是儿童脓毒症中静脉-静脉（veno-venous，VV）-ECMO最主要的临床应用场景。ARDS最常见病因为脓毒症，脓毒症引起的多器官功能衰竭中，ARDS最为常见，包括原发病造成的损伤以及大剂量液体复苏引起的继发性损伤^[13-14]。ARDS病理生理机制包括炎症因子风暴、肺泡-毛细血管屏障破坏、肺水肿及微血栓形成等^[15]。儿童中的ARDS的流行病学发病率是(2.2~5.7)/10万，这些研究中的大多数儿童年龄小于5岁。ARDS在PICU入院患者中诊断率为2.3%~3.0%，病死率为17%~33%^[16-17]; 医疗资源丰富国家的病死率较低，但与年龄无关。尽管实施了“肺保护性”通气策略，接受侵入性机械通气的ARDS患者的院内病死率仍然居高不下^[18]。VV-ECMO越来越多地被用作对那些常规通气管理无法在不给肺部带来过度额外伤害的情况下维持足够的气体交换的ARDS患者的管理的一部分^[19-20]。

1.2 VV-ECMO治疗ARDS的机制

VV-ECMO通过供应氧气并从血液中去除二氧化碳来支持气体交换。在VV-ECMO运行期间，通常通过放置在股静脉或颈内静脉的导管抽出静脉血，然后经过体外膜肺氧合器后重新注入颈内静脉或对侧股静脉。血液与流经膜肺气体扩散直接为血液中提供氧合并去除二氧化碳。VV-ECMO在ARDS中应用使得受损伤的肺得到保护，创造条件实施更为严格的肺保护通气，从而减少额外的肺损伤和全身生物创伤^[21]。ARDS保留自主呼吸患者中，强烈的吸气努力导致跨肺压异常升高，进而加重肺损伤，这种现象被称为患者自身造成的肺损伤（patient-self inflicted lung injury, P-SILI）^[22]。VV-ECMO通过主要减少二氧化碳来降低呼吸驱动，可能会减轻这一效应^[23]。对于常规机械通气无效的难治性低氧血症或高碳酸血症患儿，VV-ECMO可显著改善氧合，降低呼吸机参数，减少进一步肺损伤风险，成为挽救生命的关键措施。

1.3 VV-ECMO治疗ARDS的循证医学证据

基于近10年国际体外生命支持组织（Extracorporeal Life Support Organization, ELSO）注册数据和多项临床研究，VV-ECMO在儿童脓毒症相关ARDS中的疗效得到充分验证^[24]。2020年一项国际多中心研究显示，儿童ARDS应用VV-ECMO组的住院存活率达到62%，较常规治疗组提高约15%^[25]。Dziorny等^[26]比较ECMO与非ECMO治疗的儿童ARDS患者预后，ECMO组60 d生存率63%，非ECMO组为47%。ECMO组约15%~20%出现显著神经功能缺陷，非ECMO组约10%~15%出现显著神经功能缺陷。一项荟萃分析发现，与常规机械通气相比，VV-ECMO减少了严重ARDS患者的病死率，然而，VV-ECMO也增加中度大出血风险^[27]。Gist等^[28]统计ARDS儿童患者行VV-ECMO治疗，发现急性肾损伤发生率明显高于非ECMO组。综上，ARDS患者行ECMO治疗可提供生存获益，但也可能增加了并发症的发生，需综合分析考量后决定治疗策略。近年来，随着技术进步和管理经验积累，ECMO相关并发症发生率显著下降，采用生物相容性更好的涂层管路、个体化抗凝策略以及多模态监测技术，可以进一步提高治疗安全性和有效性。

2 VA-ECMO在儿童脓毒症中的应用 2.1 脓毒性心肌病概述

脓毒性心肌病是脓毒症导致心功能抑制的核心病理生理改变，其发生机制涉及多重交互作用途径。当病原体相关分子模式和损伤相关分子模式激活全身炎症反应时，促炎细胞因子通过抑制心肌细胞β-肾上腺素受体信号转导，诱导线粒体功能障碍，促进钙调控蛋白异常表达，诱发微循环障碍等方式影响心功能。脓毒性心肌病组织学特征表现为心肌细胞水肿、收缩带坏死，但通常缺乏显著炎性浸润^[29]。在Boissier等^[30]的一项研究中，在24 h内使用超声心动图评估的脓毒症患者中，左心功能障碍的诊断率为22%，在25 h到72 h之间评估的患者中，还有另外9.8%的患者被诊断出左心室功能障碍。Vieillard-Baron等^[31]在6 h内评估的脓毒症患者中，有18%显示出左室功能障碍，72 h内有60%显示出左室功能障碍。在儿童脓毒症中，脓毒性心肌病的发病率约为9%~48%(随年龄和诊断标准而异)，其中暴发性心肌抑制(左室射血分数 < 45%合并心源性休克)约占7%~12%^[32]。虽然轻度心肌功能障碍在败血症患者中通常可以良好耐受，但严重的心肌功能障碍可能导致高达80%的患者死亡^[33]。值得注意的是，儿童因心脏储备有限更易发生急性失代偿，但心肌恢复潜力优于成人，这为机械支持提供了独特的治疗窗口。

2.2 VA-ECMO治疗脓毒性心肌病机制

VA-ECMO通过静脉（通常为股静脉或颈内静脉）引出静脉血，经离心泵驱动流经膜肺氧合，清除二氧化碳后，再将氧合血通过动脉（如股动脉或主动脉）回输体内。部分血液流向全身循环，部分可能逆向流入心脏，形成与自体循环的竞争性血流，从而暂时替代心肺功能，维持氧供和血流动力学稳定。VA-ECMO已成为儿童脓毒性心肌病导致难治性心源性休克的生命支持支柱。其治疗价值体现在3个方面：首先，VA-ECMO可以通过体外回路完全或部分替代心脏泵功能，保证终末器官灌注；其次，膜肺可以纠正低氧血症，打破组织缺氧-无氧代谢恶性循环；最后，血液的引流可以降低心室壁应力，为心肌恢复创造有利条件^[34]。

2.3 VA-ECMO治疗脓毒性心肌病循证医学证据

临床研究显示，脓毒症相关性心肌病通常是短暂的；幸存者通常在1至2周后恢复正常心肌功能^[35]。MacLaren等^[36]的多中心研究首次证实，VA-ECMO可将脓毒性心肌病患儿的28 d生存率从传统治疗的32%提升至54%。Nicolas等的研究，在纳入的 687例 脓毒症合并心源性休克（左室射血分数 < 30%）患者中，接受VA-ECMO治疗的 90 d生存率为47.2%，显著高于历史对照的28%~35%。其中儿童生存率为58.6%，明显高于成人43.1%，儿童年龄是预后的独立保护因素^[37]。Totapally等^[38]对2000年至2021年ELSO数据库进行回顾性分析，分析诊断脓毒症的儿童，发现ECMO开始的前4 h以较高的流量运行的患儿可以有更好的预后，中央插管的患者比外周插管生存率更高。这可能与脓毒症患者氧耗增加，ECMO流量要求较大，中心插管的ECMO引流更顺畅，可以到达很大流速，短时间内快速纠正休克，还避免了氧合血分部不均的问题相关。

3 ECMO在儿童脓毒症治疗中需注意的问题 3.1 启动时机

2020版儿童SSC指南建议在常规机械通气失败时，可应用VV-ECMO实施救治，建议在所有其他治疗方法均无效的情况下，可使用VA-ECMO作为脓毒性休克儿童的抢救疗法^[12]。2020年儿科呼吸ELSO指南建议对于已知或怀疑可逆病变的患者，应考虑体外膜肺氧合（ECMO）。对于所有急性严重呼吸衰竭患者，如果尽管优化了常规治疗，但仍表现出进行性持续性呼吸衰竭，则应提供ECMO支持。当死亡风险达到50%时，应考虑ECMO，当常规治疗的死亡风险接近80%时，强烈需要进行ECMO^[39]。我国专家共识建议在达到以下条件后可以启动VV-ECMO：（1）严重呼吸衰竭导致PaO₂/吸入氧体积分数（fraction of inspiration O₂，FiO₂） < 60~80 mmHg或氧合指数 > 40（儿童无持续时间推荐，参考成人标准PaO₂/FiO₂ < 60 mmHg持续 > 3 h或PaO₂/FiO₂ < 80 mmHg持续 > 6 h）；（2）常频机械通气和（或）其他形式的挽救性治疗（如高频振荡通气、吸入一氧化氮、俯卧位通气等）无效；（3）高呼吸机压力参数（如平均气道压常频通气时 > 20~25 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa）或高频通气时 > 30 cmH₂O或有医源性气压伤表现）；（4）通气衰竭，给予适当的通气治疗等综合管理，仍存在严重、持续的呼吸性酸中毒（如pH < 7.1），或同时存在缺氧。心源性休克对标准药物治疗无反应，并伴有持续性收缩压 < 50 mmHg，尿量 < 1 mL/（kg·h），乳酸性酸中毒，中心静脉血氧饱和度 < 0.60或发绀型先天性心脏病患儿动静脉血氧饱和度差 > 0.30，低心排血量引起的精神状态改变 ；以及难治性脓毒症休克，肾上腺素剂量 > 1μg/（kg·min）或血管活性药物指数 > 100，考虑ECMO支持 ^[40]。不同指南和临床实践中的标准可能存在差异，这主要源于患者病情的复杂性、医疗资源的可及性以及临床医生经验的差异。

3.2 流量

ECMO治疗中，流量调控至关重要。VV-ECMO模式下，动脉氧合取决于ECMO流量与心输出量的比值；VA-ECMO模式下，ECMO流量直接关系到组织的灌注效果。ECMO流量取决于机器泵转速及机体容量^[41]。确保理想的ECMO流量需要综合管理机械因素、血流动力学状态及患者个体化需求。首先，需根据患儿体重设定初始流量，并通过超声或近红外光谱监测组织灌注。其次，优化容量状态：维持中心静脉压（CVP）8~12 mmHg，避免低血容量或过负荷，必要时采用利尿剂或超滤。第三，减少血管阻力：确保插管位置正确，避免管路扭曲或血栓形成；若存在血管收缩，可谨慎使用血管扩张剂。第四，调节转速与后负荷：根据平均动脉压调整泵速，避免过高转速引发溶血。最后，动态评估：每4~6 h监测乳酸、混合静脉血氧及流量波形，及时处理异常^[42]。当流量流量不足且存在严重毛细血管渗漏时，大量补液会导致肺水肿，加重缺氧。此时，对于外周插管的VA-ECMO患者，采用“VAV-ECMO”可能奏效。研究表明，VAV-ECMO对于脓毒性休克同时存在严重呼吸和心力衰竭是可行的^[43]。目前大量证据表明高流量的中心插管ECMO可明显提高婴幼儿感染性休克的生存率。在一项45例难治性感染性休克患者的研究中发现，中心插管ECMO存活率为73%，而外周插管ECMO仅为38%^{[38, 44]}。

3.3 并发症 3.3.1 感染扩散

ECMO治疗显著增加脓毒症患儿院内感染风险，其机制主要包括: 体外循环管路作为异物表面促进生物膜形成，频繁的管路操作增加感染机会，以及免疫抑制状态下的易感性升高。血液接触到ECMO管路，补体系统、凝血级联反应和细胞免疫应答就会被激活。这些系统的激活会加重晚期败血症中可见的血管麻痹、毛细血管渗漏、免疫抑制、血栓形成和出血后遗症。此外，ECMO回路定植导致的持续菌血症或感染传播风险可能增加，从而导致炎症损伤放大^[45]。研究表明，ECMO治疗24 h后，患儿血浆IL-6、IL-8和TNF-α水平可升高2~3倍，与多器官功能障碍风险显著相关^[46]。多项研究显示，ECMO支持的脓毒症患儿院内感染发生率高达35%~45%，显著高于非ECMO治疗的脓毒症患儿（15%~25%）。其中，导管相关血流感染和呼吸机相关肺炎最为常见^[47]。ELSO注册数据显示，感染并发症可使ECMO患儿的病死率增加1.8~2.5倍^[38]。

3.3.2 出血与血栓

出血是ECMO治疗脓毒症患儿最常见的严重并发症，发生率约30%~50%，其中颅内出血最为凶险（发生率5%~10%，病死率 > 80%）。其危险因素包括：脓毒症相关的凝血功能障碍、肝素抗凝治疗、血小板减少和血管内皮损伤^[48]。ELSO指南建议维持血小板计数 > 80×10⁹/L，纤维蛋白原 > 150 mg/dL，并采用血栓弹力图或旋转血栓弹力测定法指导个体化抗凝^[49]。尽管抗凝治疗，ECMO患儿仍面临显著的血栓形成风险，可能导致氧合器功能障碍、栓塞事件或插管相关并发症。脓毒症患儿尤其高危，因其常合并抗凝血酶缺乏、蛋白C/S消耗和血小板活化^[50]。防控策略包括：常规监测抗凝血酶活性，维持 > 80%；对于抗凝血酶缺乏患儿，优先选择直接凝血酶抑制剂；采用肝素涂层管路结合较低剂量抗凝。此外，定期超声检查有助于早期发现环路或心腔内血栓。对于高危患儿，可考虑采用无抗凝策略，但需密切监测环路血栓形成。

3.3.3 远端肢体缺血的预防与管理

VA-ECMO治疗中，动脉插管（特别是股动脉）导致的远端肢体缺血发生率在儿童约为10%~15%，严重者可导致骨筋膜室综合征甚至截肢^[51]。有研究指出，儿童ECMO肢端缺血危险因素有：小年龄（< 1岁）、低体重（< 5 kg）、长时间ECMO支持（> 7 d）和外周血管插管^[52]。预防措施应包括：常规使用远端灌注导管，维持灌注压 > 40 mmHg；近红外光谱持续监测组织氧饱和度；每4 h评估肢体灌注情况。一项多中心研究表明，采用标准化肢体保护方案，可将严重肢体缺血发生率从12.5%降至4.3%。对于已经发生的缺血，应立即请血管外科会诊，考虑筋膜切开术或血管重建^[53]。

总之，脓毒症及脓毒性休克的救治需要建立在多模态综合治疗的基础上，其中早期精准抗感染治疗、及时彻底的感染源控制、基于血流动力学监测的液体复苏以及合理的血管活性药物应用构成了治疗的核心框架。当患者出现常规治疗难以纠正的顽固性呼吸或循环衰竭时，在具备成熟ECMO技术条件的医疗中心，体外膜肺氧合可作为一种潜在的生命支持手段。然而，当前该领域的临床决策仍面临重要挑战：一方面，缺乏高质量的前瞻性随机对照研究明确ECMO在此类患者中的确切价值；另一方面，现有观察性数据显示其疗效存在显著异质性，与患者选择、干预时机及团队经验密切相关。

利益冲突   所有作者声明无利益冲突