ECMO的管路由PVC管组成。管道的尺寸从新生儿用的内径1/4英寸到儿童和成人用的3/8英寸。每个ECMO中心会设计一种最符合本单位需求的ECMO管路。监测探头和注射孔可以放置在不同的位置。ECMO管路设计应符合以下几条基本原则。

管路中的阻力与长度成正比。而且ECMO管路越长，将增加血液与异物表面接触的表面积、增加预充液体总量和热量损失。管路长度应刚好够从泵到患者，并能保证患者安全运送。其次，接头越少越好。管路中每一个接头都增加了湍流的可能。这些湍流的部位就是血栓形成的部位，并且会使红细胞被破坏。另外，制造商应尽可能完善每一个接头。厂商制造的接头用化学方法密封，减少高压状态下接头脱落的可能性。

人体将ECMO管路及其他组成部件视为异物，血液接触异物表面启动血小板、补体及其他炎性介质。补体系统启动和炎症介质的释放造成急性呼吸窘迫症状和其他器官功能不全的发生。

1963年Gott等首次应用肝素涂层，其抗凝特性得到肯定。肝素涂层技术的发明最初仅是为了改善体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）引起的凝血反应，但随着研究的进展，人们发现肝素涂层还具有抑制血液成分激活，减少炎性因子释放等特性，能显著缓解CPB后的炎性反应，涂层技术因而成为减少心脏术后炎性反应的一项热点。目前市场上已有多种肝素涂层产品，其成分和原理不尽相同。

目前的ECMO管路产品大致分为肝素涂层和非肝素涂层技术两大类。

（1）DurafloⅡ涂层（Baxter Inc.）：主要成分为肝素-苄烷胺-氯化物复合物，系离子键结合方式。DurafloⅡ涂层能减少纤维蛋白原的吸附，继而避免血小板激活、黏附和清除；与抗凝血酶Ⅲ相互作用，阻止Ⅻa因子及激肽释放酶启动血液接触反应，抑制凝血、纤溶与补体系统活化，最终缓解机体炎性反应；在CPB环路中与血液接触，形成稳定的双层生物相容性表面，结构与人体内皮表面相似。

主要成分为肝素分子和亲水性基质层，系“端点附着”的共价键结合方式。CBAS涂层的肝素成分具有抗凝特性和生物相容性，并与血管内皮细胞一样带负电荷；“端点附着”的结合方式保证肝素分子的活性位点能自由参与生物反应；亲水性基质层与材料表面连接紧密，避免肝素分子从表面脱落。

主要成分为高分子量肝素Liquemin（Hoffman La-Roche）和固化多肽分子（Safeline涂层），结合方式为共价键和离子键结合。Bioline涂层将固化多肽分子均匀覆盖在材料表面，支持肝素分子发挥生理效应，并作为肝素分子与材料表面相连的“桥梁”；肝素和多肽之间同时存在共价键和离子键，既保证了肝素分子连接的稳定性，又保护了肝素分子的活性基序；固化多肽创造出连续性表面，接近天然内皮表面。

主要成分为大分子肝素共轭体和一种特殊的连接分子，结合方式为共价键结合。Corline涂层中的大分子肝素共轭体是由70个肝素分子连接而成的一条输送链，含有大量的阴离子基团，能与任何阳离子材料表面紧密结合；线性的聚胺分子为肝素共轭体的稀释液，保证了肝素共轭体与材料表面的平整结合，使得多数肝素分子链朝向血液界面，在血液中自由发挥抗凝效应。

主要成分为肝素分子，硫酸盐/磺酸盐基团，聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）和亲水性基质层，结合方式为共价键结合。TBS涂层中肝素分子的活性结合位点能自由参与生物反应；硫酸盐/磺酸盐基团与功能层合为一体，类似带负电的血管内皮系统；PEO链具有极强的亲水性，能在血液与材料表面之间建立起一层绝缘水层，阻止细胞和蛋白质附着；亲水性基质层与材料结合紧密，避免涂层脱落。

又称 PMEA 涂层。主要成分为聚2-甲氧基丙烯酸（PMEA）。PMEA是无肝素成分的生物相容性聚合物涂层，同时具有亲水性和疏水性双重特性，因而既能结合各种材料形成新的表面，又能减少蛋白质变性及血小板黏附。PMEA与材料的接触面呈疏水性，与血液的接触面呈亲水性，血液中的水分子在涂层的亲水界面中聚集，形成结晶结合水层，从而抑制血液成分的激活。

主要成分为磷酸胆碱（PC）、甲基丙烯酸、月桂基链。Mimesys涂层的设计灵感来自Zwaal等人的发现，即红细胞膜的双层脂质呈极性分布，外层脂质呈电中性，含有磷酸胆碱，具有抗凝特性。Chapman等人首次成功将甲基丙烯酸-磷酸胆碱/月桂基-甲基丙烯酸共聚物与合成材料结合，模拟了细胞膜外层，阻止了蛋白质黏附以及黏附的蛋白质（主要是白蛋白）不发生变性。

主要成分为硅 /己内酰胺共聚物。SMARxT涂层的作用原理可能与改变蛋白质的结合位点有关。纤维蛋白原含6个血小板激活位点，纤维蛋白原接触疏水性材料后，其中3个位点与材料表面结合，其余位点表达并激活血小板；纤维蛋白原接触改良的亲水性材料后，黏附减少，但较弱的激活位点与材料表面结合，较强的激活位点表达，更强烈地激活了血小板。SMARxT涂层结构为亲水域和疏水域相嵌合的微域结构，可与纤维蛋白原的所有激活位点结合，从而避免血小板及蛋白质的活化。

主要成分为固化白蛋白，通过范德华力与材料表面结合。Safeline涂层具有生物惰性，范德华力结合使涂层表面光滑平整，并呈亲水性，抑制了血浆蛋白质黏附，阻止血液级联反应进行。

Softline涂层是将Safeline和Bioline两项技术相结合的一种新型生物惰性涂层，能有效降低材料与血液接触时的表面张力，减少细胞黏附和活化。

体外生命支持（extracorporeal life support，ECLS）的建立，必须先根据患者年龄、体重、临床情况等决定应用VV-ECMO还是VA-ECMO，再决定插管的位置，以便顺利进行ECLS。

在加护病房、急诊室或手术室都可进行ECMO，在进行ECLS前对于患者的处理，是非常有挑战性的。患者必须要有监视器及护士看护；必须考虑患者转床移动时血流动力学如血压、心排出量是否稳定；呼吸机的使用在转床移动时是否方便；必须考虑地点是否适当；ECMO所使用的管路、动静脉导管及手术器械是否准备齐全；手术室护士与操作ECMO的人员必须能够到场。

当患者需要紧急使用ECMO时，必须向家属解释清楚并取得知情同意后才能进行。另外必须联系血库紧急备血，需要浓缩红细胞、血浆或血小板。患者在麻醉下安全有效地进行气管插管。为避免患者不舒服及焦虑，一般联合应用麻醉剂（芬太尼）和肌肉松弛剂。为了避免血栓形成，插管前先给予肝素100IU/kg，3分钟后才插入动静脉导管。

ECMO插管是提供理想的ECMO流量的主要限制因素之一。因为血流阻力随插管内径减小而增加，所以为了确保足够的血流量，要放置尽可能粗的插管。通常，泵的流量应保持在60～120ml/（kg·min）。插管太小则不能提供足够的支持。因为动脉插管端的血流是ECMO泵所驱动的，所以动脉端阻力不如静脉端阻力来得关键，但还是要尽量减小阻力以减少溶血和管路破裂的发生，并降低ECMO系统的后负荷，后者在使用离心泵时尤其重要。

插管规格以法制单位（F）来表示，表明了插管的外径；管壁厚度和插管的长度也必须考虑。不同厂家生产的相同规格的插管，内径可能并不相同。M系数（M-number）根据长度、内径和侧孔位置来描述插管的流量-压力特性，可测定各种规格插管的阻力。

静脉插管一般末端和侧面都有孔，即使末端堵塞血流也可通过。单管双腔VV插管为VVECMO支持提供了一个简便的方法。早期这种技术主要用于小儿，近期通过改进，成人也可以采用此方法。这种插管在上下腔静脉开口处分别有开口将静脉血引出，同时将氧合血经插管的另一通道射入右心房。由于动脉开口正对三尖瓣，有效地减少了血液在右心房内的无效循环。目前最大的双腔插管是18F，更大的插管正在研发中，其位置一般在颈内静脉、上下腔静脉、右心房与股静脉。

动脉插管一般只有末端孔以防止动脉损伤。虽然插管需要薄壁、可弯曲以尽可能减少阻力，但应不会扭折。带金属丝的插管如Bio-Medicus（Medtronic，Minneapolis，MN）非常有弹性，不易扭折；薄壁双腔插管比较容易扭折。其位置一般在颈动脉、升主动脉、股动脉、锁骨下动脉与腋下动脉等。

其辅助模式有两类：静脉-静脉（VV）模式与静脉-动脉（VA）模式。VV模式，将患者缺氧血液利用静脉导管引流到体外，经血泵注入气体交换装置，氧合并排出二氧化碳后，再利用导管将氧合血液注入腔静脉，以达到辅助或支持人体肺脏的功能。VA摸式，是将患者缺氧血液由静脉导管引流到体外，经由血泵注入氧合器，氧合并清除二氧化碳后，再通过动脉导管将氧合血注入人体大动脉，以达到辅助或支持人体心脏与肺脏功能。

VA模式需要动脉结扎以防止血管切开引起的插管周围渗血，以及血液从插管旁流过引起的远端栓塞。在婴幼儿中，颈动脉一般可以安全地在远端结扎，不会留下严重后遗症。在英国Collaborative ECMO Trial中，颈动脉结扎后，经ECMO治疗存活患儿的神经系统损伤发生率与常规治疗患儿的相似。Schumacher等发现颈动脉结扎后出现脑部损害较常累及右半球。但在另一项74例颈动脉结扎婴儿的研究中没有发现这种偏向性。VV模式既可以使用静脉结扎技术也可通过经皮或半开放技术而避免血管结扎。虽然颈静脉结扎一般耐受良好，但有证据表明静脉结扎会使静脉压升高，可导致脑缺血。婴幼儿经皮置管使用Seldinger技术，有血管破裂的危险，因此推荐使用半开放技术。该技术通过一个小切口看到静脉尺寸，帮助选择正确的插管型号，也可以通过切口看到置管过程，且不做血管结扎。这有几个优点：插管中的头向血流使进入旁路循环的未氧合血液的量增加；血管在拔管后保持开放（如有需要可再置管）；插管扭折的风险降低，因为插管和血管没有靠结扎固定在一起，插管没有扭转的支点；调整插管的深度也容易得多。超声技术可帮助插管的定位。

新生儿ECLS的血管置管特别有挑战性，因为他们的血管很细小。置管的入路依采用的方法而定。如同时需要心肺支持或VV模式无法置管（例如静脉太过细小），则适用VA模式。在VA模式中，静脉引流的推荐位置是经右颈内静脉至右心房，动脉回输的推荐位置是经右颈总动脉至主动脉弓。颈内静脉和颈动脉是新生儿较粗大的血管，一般容易置管。在VV模式中，经右颈内静脉放置双腔导管至右心房，该方法受静脉尺寸的限制，因为目前最小号的插管是12F。

在新生儿ICU中，给予适当的镇静和神经肌肉阻滞后实施血管置管和拔管。神经肌肉阻滞对于预防静脉置管过程中可能并发的致命性空气栓塞特别重要。器械和消毒措施与手术室所用的相同。普通肝素（100IU/kg）备用。1%利多卡因局部麻醉。

患儿仰卧位，头偏向左侧。肩下横置一个布卷。需特别注意气管插管的位置，以防在操作过程中插管在铺巾下扭折。将一段吸引管纵向剖开，在接头处包在气管插管上可防止扭折。胸部、颈部和右侧面部消毒铺巾。

在锁骨上一横指处、右胸锁乳突肌下部的表面做一个长2～3cm的横切口。

用电刀分开颈阔肌和皮下组织、暴露胸锁乳突肌。钝性分离胸锁乳突肌的胸骨头和锁骨头。上方可见肩胛舌骨肌。可能需要切开肩胛舌骨肌的肌腱，暴露颈血管鞘。使用两个交叉放置的自动拉钩。

打开颈血管鞘，分离颈内静脉、颈总动脉和迷走神经。沿血管分离近端和远端。先分离静脉，分离时要特别小心，避免血管痉挛，如发生痉挛会给下一步置入粗大的静脉插管带来困难。必须尽量减少对静脉的操作。在颈内静脉的内侧面常有一个分支，一定要结扎。在颈内静脉的近端和远端放置2-0的结扎丝线。颈总动脉在颈内静脉的内后方，没有分支，可以安全地分离其近端和远端。围绕动脉也放置2-0的结扎丝线。一旦血管分离完成，静脉给予肝素（100IU/kg）并等待3分钟。在此期间，在切口内注入罂粟碱以促进静脉扩张。必须识别迷走神经，以免损伤。

VA模式时，选好动脉插管（最常用10F），1根2-0的丝线作为深度标记，使插管的顶端正好位于头臂干的开口处（约2.5cm），且不要剪断。静脉插管（常用12～14F）同样做好标记，使深度等于静脉切开处到右心房的距离（约6cm）。静脉插管中放入管芯防止置管过程中血液从侧孔流出。结扎颈总动脉的远端，近端用弯头血管钳阻断。在靠近远端结扎处横向切开动脉。近侧切缘以6-0的聚丙烯缝线穿过全层、留置，防止插管过程中内膜分离。动脉置管后，用同样的方法切开静脉。轻柔地收紧静脉的近端结扎线，使静脉切开和置管的过程不需要使用血管钳。

将插管小心置入动脉和静脉，用两道2-0丝线结扎确保固定。可在结扎线内垫一小片硅胶血管环，防止在拔管过程中剪断结扎线时造成血管损伤。用于标记的结扎线与远端的结扎线系住以进一步确保固定。通过回血将插管仔细排气，并注入肝素化生理盐水。在VV模式中，静脉切开置入双腔导管，顶端到达右心房中部。极为重要的是在固定插管时要保持动脉血回输管（红色）在前，以减少血液再循环。

切口以生理盐水冲洗并止血。连续单股线缝合皮肤，纱布覆盖。以数根2-0丝线将插管缝在皮肤上。需特别注意，要将插管安全地固定在床上。

在右胸锁乳突肌的两个头之间、锁骨上2cm处做一个1.5～2.0cm长的横切口。用电刀切开颈阔肌，尽量少做分离，暴露出颈内静脉的前壁。观察血管，选择12F或15F OriGen VV-ECMO插管。

插管的皮肤进口位置已选定，当头转回中位时插管将位于右耳后面。穿刺针在切口上方2cm处穿过皮肤进入颈内静脉，进入点可以在皮瓣下也可以在切口内。去除针芯，插入直径为0.035英寸的导丝，退出穿刺针。在导丝外套上特富龙导引管芯插入血管和右心房。用手术刀稍稍扩大皮肤进口。

给予肝素（100IU/kg），等待 3 分钟。在特富龙管芯外面套上选好的插管，在直视下确保其插入静脉内。插管的动脉管（红色）必须位于前面，以使动脉血直接流向三尖瓣，减少重复循环。插管顶端离皮肤切口6～9cm。

静脉压力较低，静脉切开处不需要结扎即可止血。这防止了薄壁插管的扭折，如果在血管外结扎，该处常发生扭折。插管重新定位只需剪掉皮肤缝线，复位后再与皮肤缝住即可。用数根2-0丝线将插管固定在皮肤上。单股线缝合切口。

脱机并决定结束ECLS后，剪掉皮肤缝线、拔出插管、按压穿刺点5分钟或直至出血停止。必须注意要快速拔出整根插管，以防止插管末端还在血管内时空气从侧孔进入。

>10kg的患儿对旁路循环的要求与成人相同。他们的血管较粗大，可选的置管方式更多。推荐使用VV模式给予呼吸支持、VA模式用于心脏支持，包括心脏手术后不能脱离CPB的患儿。还不会行走的幼儿股动、静脉非常细小，不适于置管。因此，<10kg的患儿VV模式必须使用颈静脉双腔插管，VA模式必须使用颈静脉和颈动脉的单腔插管。偶尔，有呼吸衰竭的幼儿颈静脉太细，不能置入VV模式所需的双腔插管，则必须代之以VA模式。

如上所述，<10kg患儿的VV模式可采用改良的Seldinger技术，如判断静脉适于置管也可采用完全经皮穿刺；>10kg的患儿一般静脉够粗，可以采用双管技术，将插管置于股静脉和颈静脉内。插管的选择也有两条标准：静脉中能置入的最粗的插管；根据M-number估算引血血管能提供足够的流量〔100ml/（kg·min）〕。选择引血和回输的血管有两种考虑：①颈静脉插管一般引血较多。如果插管的顶端在心房内且前负荷足够，它能一直引血直到心房陷闭，泵内的血流靠随动调节来终止。这种情况下流量较高，因为与圆柱形的股静脉或髂静脉相比，心房的形状是球形的，但是如果泵内的血液回输入股静脉，常有较明显的重复循环。这可能是因为从下腔静脉流入右心房的血液在混合前优先进入了颈静脉插管。Rich等发现从股静脉引血、从颈静脉回输能使动脉血氧饱和度较高（即氧供较多）。尽管总的流量较低，但重复循环最少，故推荐使用这种方法。并且推荐股静脉插管到达肝区的下腔静脉，此处血管粗大不会陷闭。

心力衰竭的患儿大部分使用颈静脉和颈动脉切开置管的方法，详见前述的新生儿ECLS VA模式的开放置管技术。对于心脏手术后的患儿，医生可以使用胸部的CPB插管部位。

成人VV模式使用两根插管置入颈静脉和股静脉。都可以用经皮穿刺的方法安全置管。应使用大插管（23～29F）引血，用较小的插管（21～23F）静脉回输。特别重要的是引流管除顶端开孔外还要有侧孔以增加流量，这样在顶端孔堵塞时，由于有侧孔，血流也不会中断。正在研发成人规格的双腔插管，不久可投入应用。重复循环的问题可以解决，如儿童置管一节中所述，从股静脉引血、通过颈静脉回输入右心房。

成人VA模式可使用几种不同的插管方式。颈静脉到颈动脉旁路效果良好，尤其在同时心肺支持时。它能为主动脉弓和远端主动脉的所有分支提供良好灌注，但它升高了主动脉压，因而增加了后负荷。颈静脉到股动脉旁路能提供充分的远端灌注，但如果原本心功能好就不能灌注主动脉弓。如果肺功能差，左心室射出的血液没有氧合，主动脉弓不能得到充分氧合血供应，会导致身体的上半部分低氧气。可以另加一根回输管到静脉循环（颈静脉）产生静脉-动脉-静脉（VAV）旁路来解决这个问题。这像VV模式一样增加了右心室血液的氧合，又能提供VA模式的血流动力学支持。VA模式中后负荷增加，使衰竭的左室不能射血，导致左房压升高和肺水肿。可胸部切开直接在左心房置管或用球囊导管房间隔造口，将左房血液引流出，使心脏得到充分休息。

可经皮穿刺或直接血管切开来完成动脉置管。无论哪种方法，如果插管较粗易阻断血流，可能导致远端缺血。有几种方法可以解决这个问题：切开置管时，在插管侧壁用接头连一根远端灌注导管，在切口处将导管插入远端的血管；经皮穿刺时，可将一根动脉导管切开，置入足背动脉或胫后动脉并测量远端压力；如果压力<50mmHg，管路的侧支向肢体远端灌注血液。

静脉拔管可用如前所述的办法（经皮穿刺则直接按压，也可切开修复）。动脉拔管较复杂。经皮穿刺的动脉插管可以直接按压。动脉插管越粗大，越可能引起假性动脉瘤或动脉狭窄。另一种方法是静脉补片血管成形术，用于切开置入的动脉插管的拔管。在这种方法中，用血管钳阻断血管后拔出插管，将一片钻石形的静脉补片缝在缺口上，既关闭了破口又防止了修复部位的狭窄。

有些情况下，VA模式的经颈部或股部置管不可能或不现实，尤其是不能脱离CPB的患者或胸骨切开后进行复苏的患者。此时，使用CPB的标准技术直接动静脉置管。在升主动脉和右心房上做荷包缝合，通过圈套器使缝线紧绕插管并固定，防止插管周围漏血，在静脉侧则是防止空气进入循环系统。

在手术室置放的插管常常随便地固定在床单上或拖在地上，如较长时间的体外支持一定要确保插管更稳固，特别是运送时的安全。通常将插管缝在胸壁上，用敷料覆盖切口。当患者清醒开始活动或试图呼吸、咳嗽时，胸骨的边缘会分离并对插管施压。可通过持续神经肌肉阻滞或用1～2根粗缝线或胸骨金属丝绑住胸骨两边来防止这个问题。后一种方法能给体外支持装置提供足够的稳定性，常优于神经肌肉阻滞。

在ECLS时，很重要的一点是尽可能使用管腔最大、长度最短的引流（静脉）管，因为静脉引血靠重力或虹吸作用实现。在这种系统中，如前负荷适当，最大流量的决定因素是插管的阻力，其与长度成正比、与管腔半径成反比。但如果插管的形状不标准，这种简单的关系会变得比较复杂。一定型号的插管因管壁厚度不同而内径各异。已建立了一种简单的方法来确定插管的压力-流量特性。检测插管的压力-流量关系并确定一个“M-number”来代表阻抗因素，用于估算某一压力时的预计流量。不同厂商所制造的插管也有一些差异存在。

插管选择根据Egleston的Atlanta儿童医院的使用选择，表10-3仅供参考。双腔插管同时提供引流和供血。头侧插管置于右颈内静脉。动脉插管类型为头侧使用。

ECMO患者的置管颇有挑战性，经常遇到问题，预先准备充分常可避免并发症的发生。对操作的外科医生给予适当的培训和技术支持可使大多数问题得以解决而避免发生不良的后果。

静脉插管有可能插不进，因为静脉太细、插管太粗或者只有一根左侧的上腔静脉而没有无名静脉。如果患者头部过伸或过旋，有时锁骨或第一肋骨会阻挡插管，因此需要重新摆放头部的位置。也可能有严重的纵隔摆动、膈疝、气胸或胸腔积液。

在新生儿中，静脉插管很困难。在此过程中静脉可能破裂，使插管更加困难。首先要控制出血，最好的办法是用血管钳。一旦控制住，在导丝的帮助下置入插管。在置管过程中使用牵引缝线。在静脉外周结扎系住插管。在拔管时可做一个荷包缝合以止血。

当静脉置管比较困难时，如果阻力突然消失可能是静脉断裂缩入纵隔。可直接指压控制出血。如果可以用镊子重新找到静脉断裂端，可用上述静脉破裂时用的方法置管。如果找不到其他合适的血管，可能需要行胸骨正中切开经胸插管。如果能找到其他血管，可以缝合筋膜补住静脉断端并直接按压控制出血。

如果置管后没有回血，应该检查插管和回路有无扭折。胸片和透视可用来估计静脉插管的位置，如有需要则调整位置或重新插管。

可能是因为胸腔内血管穿孔。这需要立即行胸骨正中切开、血管修复，随后切开置管。

成人周围动静脉插管肢体远端并发症大致包括动脉缺血以及静脉回流障碍两种情况。

早期动脉缺血多数由动脉插管方式决定，插管远端肢体可能存在缺血。动脉系统压力高，通常采用股动脉插管外置阻断带方式固定插管以及局部止血。动脉供血管路带有侧孔，侧孔直径3mm，肢体远端由侧孔接小辫供血。该插管方式目前得到广泛认可。患者自体侧支循环也参与肢体远端供血。侧孔小辫供血管远细于该部位股动脉，所以该供血方式理论上存在肢体远端供血不足。如果患者自体侧支血管的发育情况好，可能不会发生严重供血不足，患者不会出现临床缺血体征。动脉供血不足的临床表现多为下肢皮温低，足背动脉搏动减弱或者消失，缺血区域皮肤出现淡紫色花斑，甲床苍白，严重缺血时肢体肿胀，筋膜张力增高。

静脉回流障碍可能的原因：静脉插管本身过粗；缝制的荷包过大；冠脉搭桥（CABG）术后取静脉侧肢体插管行ECMO辅助，致使静脉血流减少，血流变慢；在抗凝不足的情况下静脉血栓形成，导致静脉回流障碍。静脉回流受阻多表现为与对侧肢体比较皮温稍低，可见暗紫色瘀斑，下肢肿胀，甲床发绀，随着肿胀加重皮肤可能出现水疱。