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葉克膜是什麼?ECMO的原理、用途、風險、費用

葉克膜是什麼?ECMO的原理、用途、風險、費用

葉克膜可能是台灣人特別熟悉的一種醫療設備,最早由時任台大醫院外科醫師柯文哲引入台灣,由於其經常應用在生死交關的醫療狀況,有些人可能因此產生迷思,認為用葉克膜就可續命,然而其實有許多條件與風險需要釐清。

《Hello醫師》將會透過本文介紹葉克膜的作用機制、風險、使用方式,以及健保給付條件。

什麼是葉克膜?

葉克膜最早引入台灣時,主要用於支持換心患者在接受心臟移植前的過渡期,亦或是在心臟移植術後沒有立即恢復,便可利用葉克膜暫時取代心臟的功能。然而隨著技術熟練和普及,目前葉克膜已經廣泛用於需要短期心肺功能支持的病患身上。

葉克膜(Extracorporeal Membrane Oxygenation, ECMO,又稱體外膜氧合、體外循環膜肺維生系統)。主要功用是利用人工心臟(幫浦)將患者的血液從靜脈引出,接著透過人工肺臟(氧合器)讓缺氧血中的二氧化碳移除,加入氧氣以轉換為充氧血,再將血液輸回患者的動脈或靜脈內。(延伸閱讀:維持心臟健康:心臟保健與功能介紹

葉克膜與人工心肺機的差異

聰明的你是不是已經聯想到,在進行心臟停跳手術(Cardiopulmonary bypass)時,負責代替心臟功能的機器(人工心肺機)其實和葉克膜有關係?

沒錯,它們的原理大致相同,心臟停跳手術所用的人工心肺機一般只會持續數小時,直到手術結束,而葉克膜則是用於數天甚至數週的心肺功能維持。

此外,人工心肺機和葉克膜最大的差別在於血液有無停滯。人工心肺機屬開放系統,容易在手術中吸入許多空氣,因此需要將血液排到體外的貯血槽中,以便排除空氣,但是為了避免貯血槽中的血液凝固,必須使用大量抗凝血劑,避免產生血栓。

葉克膜則不需要貯血槽,讓血液處於封閉循環,加上病患的心肺系統並未完全失能,因此血液不會有持續停滯在一處的情況發生,也就不需要使用太多的抗凝血劑,從而提高葉克膜的可使用時間,讓體外循環也能應用於手術室之外。

如何安裝葉克膜?

葉克膜需要透過手術進行安裝,其主要組成有塑膠導管、人工肺臟(氧合器)、人工心臟(幫浦),醫療人員會在患者的靜脈或動脈切開小口以便插入導管,並透過X光確認導管位置正確,同時,患者也會連接呼吸器,因此會使用靜脈注射或鼻胃管的方式,維持患者的營養供給。(延伸閱讀:心臟病治療:心臟手術一覽

另外,醫療人員也會注射抗凝血劑,以避免導出的血液凝固,注射預防性抗生素,以及注射鎮靜劑,以避免患者躁動。或者也可能使用利尿劑來幫助腎臟排出水分。

安裝完成後,體外循環師會透過螢幕監測患者的心率、血液壓力、氧氣含量,以確保患者在使用葉克膜期間的健康狀況。

葉克膜構造

葉克膜的連接方式

視患者的症狀差異,葉克膜主要可以分為以下兩種應用模式:

  • 靜脈至靜脈(Veno-Venous, VV):輸出端由腹股溝將導管插入股靜脈,輸出端則位於頸部靜脈。主要用於肺功能受損,但心臟無停跳風險的患者。
  • 靜脈至動脈(Veno-Arterial, VA):輸出端由腹股溝將導管插入股靜脈,輸出端則位於股動脈。主要用於肺功能受損,且心臟有停跳風險的患者。

哪些人需要使用葉克膜?

真正需要用葉克膜的人,必須先經過專業醫師診斷,判斷的原則有以下3點:

  • 在給予額外氧氣支持下,肺部的氧氣供給仍不足
  • 即便有呼吸器的輔助,肺部仍無法妥善排除二氧化碳。
  • 心臟無法泵送足夠的血液。

很多疾病可能造成以上情況,比如嚴重的肺部感染或心肌梗塞(Myocardial infarction)等,根據衛生福利部健保署的規範,以下情形屬於葉克膜的適應症:

一、心因性休克

二、呼吸衰竭

  • FiO2:1.0, PaO2<60 mmHg,已排除可逆轉之原因。
  • 二氧化碳滯留(CO2 retention)造成血行動力學不穩,已排除可逆轉之原因。
  • 作為肺臟移植時,暫時替代肺臟功能而用。

三、小兒及新生兒

  • 吸入性胎便肺炎症候群(Meconium aspiration syndrome)
  • 呼吸窘迫症候群(Hyaline membrane disease)
  • 先天性橫膈膜疝氣(Congenital diaphragm hernia, CDH)
  • 新生兒頑固性肺高壓(Persistent pulmonary hypertension of neonate, PPHN)
  • 上述疾病經傳統治療(含呼吸器),並合乎下列呼吸衰竭指數:
    氧合指數(Oxygenation Index, OI)≧ 40 OI=MAPxFiO2x100/PaO2
    平均氣道壓(Mean Airway Pressure, MAP)
    AaDO2=(Patm–47) x FiO2–PaO2–PaCO2>610 for 8Hrs or >600 for 12Hrs
    PaO2< 40 mmHg for 2hrs

四、其他

  • 氣道外傷
  • 極低體溫(核心體溫≤30℃)

葉克膜健保給付條件

葉克膜的費用與健保給付

相信許多人都想了解葉克膜有無健保給付,其實只要符合上述的適應症,健保皆有給付,那麼有哪些情況是葉克膜無法獲得健保給付呢?請看以下:

一、絕對禁忌症(健保不給付)

  • 不可逆之腦病變
  • 惡性腫瘤末期
  • 不可逆之心、肺疾患且不適合做臟器移植者
  • 不可逆之多重器官衰竭

二、相對禁忌症(需逐案審查之個案)

  • 持續進展之退化性全身性疾病
  • 不可控制之感染
  • 不可控制之出血
  • 重度免疫不全之患者

※若想進一步了解健保給付項目,可利用健保署的醫療服務給付項目及支付標準網路查詢服務

葉克膜非萬能 主要用於維持心肺功能

受媒體宣傳的影響,葉克膜在某些人觀念裡已經成為緊要關頭一定可以派上用場的醫療設備,然而葉克膜本身並不具「治癒」的效果,而是「暫時維持患者的心肺功能」。

如果患者病況嚴重,已經屬於無法治療的狀態,使用葉克膜也只能稍微延長患者的存活時間,並不能逆轉病情,這也是為什麼要訂出禁忌症以減少無謂的健保資源浪費。

總而言之,醫師判斷需要使用葉克膜的狀況,大都符合健保給付條例,不過仍有部分項目需要民眾自行負擔。

使用葉克膜的5大風險

即便葉克膜能夠為心肺失能的患者提供相當大的助益,在使用葉克膜上也有許多不便存在,像是安裝葉克膜的患者就不能隨意亂動,因為隨便一個翻身都可能使導管鬆脫導致大量出血,因此可能需要注射鎮定劑並固定手腳,不過也可能提高肺炎的風險。

葉克膜的其他使用風險如下:

  • 出血:為了避免血液凝固,患者可能需要注射肝素(Heparin),但葉克膜使用時間愈久,血液凝固等問題發生機會也會提高。然而,長時間使用葉克膜與血液抗凝固劑也可能讓增加患者出血,或者破壞血球導致溶血反應。
  • 腎衰竭:有些使用葉克膜的患者的腎臟因為缺乏血液循環,可能引發腎衰竭,這時可能需要透過機器替代腎臟功能,也就是所謂的血液透析(Hemodialysis)。(推薦閱讀:什麼是洗腎?認識血液透析的優缺點和併發症
  • 感染:插管提高了細菌進入血液,導致患者感染的風險,在患者本身已經相當虛弱的情況下,感染可能會導致患者的器官衰竭,提高致死率,因此醫師可能會使用抗生素,進行預防性投藥。
  • 腿部缺乏血液供給:末端血液循環極差,尤其在大腿處,因為血液由股靜脈引出至葉克膜,因此插管處的大腿容易由腳趾處因為缺乏血液供給開始發黑,逐漸向上擴散,情況嚴重甚至需要截肢。
  • 中風:患者可能會因空氣或血塊進入血管,導致栓塞。如果這個血塊出現在腦內血管,使得患者腦部血液供給量不足,便可能引發中風。

(圖片授權:達志影像)

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BMI 計算器:計算 BMI 指數、評估體重是否標準

BMI(Body Mass Index)身體質量指數,是身高與體重的比值,BMI 主要用來評估你現在的體重屬於正常、過輕或肥胖。根據衛福部國健署的標準,成人的 BMI 標準為18.5~24。計算結果頁面也會建議你透過 TDEE 計算器。來計算每日應攝取的熱量,幫助你達到並維持標準體重。

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Hello 醫師並不提供醫療建議、診斷或治療。

參考資料

Applied Uses of Extracorporeal Membrane Oxygenation Therapy. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6639062/ Accessed February 25, 2020

「葉醫師」的美麗與哀愁(台北市醫師公會會刊)http://www.tma.org.tw/ftproot/2014/20140917_11_45_06.pdf Accessed December 27, 2021

ECMO體外膜肺使用適應症(衛福部健保署)https://www.tma.tw/doc/ECMO%E4%BD%BF%E7%94%A8%E9%81%A9%E6%87%89%E7%97%87(%E5%8F%B0%E7%81%A3%E5%81%A5%E4%BF%9D%E5%B1%80%E8%A6%8F%E7%AF%84)-20120611.doc Accessed December 27, 2021

What is ECMO? https://www.thoracic.org/patients/patient-resources/resources/what-is-ecmo.pdf Accessed December 27, 2021

Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) https://www.ucsfhealth.org/treatments/extracorporeal-membrane-oxygenation Accessed December 27, 2021

臺大醫院的葉克膜(臺大醫院健康電子報)https://epaper.ntuh.gov.tw/health/200805/teams.html Accessed December 27, 2021

體外膜氧合(人工心肺機) https://www.ekg.org.hk/pilic/public/icu_PILIC/ICU_ExtracorporealMembraneOxygenation_0246_chi.pdf?time=1532494940208 Accessed December 27, 2021

葉克膜應用於小兒院內心跳停止之急救(台北市醫師公會會刊)http://www.tma.org.tw/ftproot%5C2012%5C20120808_10_24_22.pdf Accessed December 27, 2021

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文:于承宇, 最後更新於24/03/2022
醫學審稿:賴建翰醫師