ECMO流路系統(tǒng)中的3個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題 及 超聲波流量傳感器的作用

在ECMO(體外膜肺氧合)設(shè)備的運(yùn)行中，管路血液的正常輸送是重要必備前提。如果有異常情況發(fā)生，或許會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此，對(duì)于ECMO管路中血液的流速變動(dòng)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，是ECMO器械設(shè)計(jì)者需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
  以下為ECMO管路中的3個(gè)常見(jiàn)的流路相關(guān)問(wèn)題及在應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題時(shí)，超聲波流量傳感器可發(fā)揮的作用：
 
1.泵故障
 
所謂泵故障，即驅(qū)動(dòng)控制臺(tái)或泵頭無(wú)法驅(qū)動(dòng)離心泵產(chǎn)生正向回路血流。此時(shí)ECMO/體外膜肺氧合支持會(huì)中斷。
 
泵故障的潛在后果：
 
VA ECMO：如果循環(huán)主要由 ECMO 流量支持，很可能導(dǎo)致血液動(dòng)力崩潰和逆行回路流量。 如果患者自身仍有一定的心臟功能，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的低血壓和心源性休克。
VV ECMO：如果患者高度依賴 ECMO 血流，可能會(huì)在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重缺氧和心臟驟停
 
泵故障有多種類型：
 
電池故障（并且沒(méi)有連接交流電源），電機(jī)故障（控制臺(tái)或泵頭）、泵頭脫離或爆發(fā)性血栓形成。部分泵故障的發(fā)生相對(duì)突然且很難預(yù)測(cè)，例如來(lái)自電源的故障。但也存在相對(duì)可防可控的故障，例如由于血栓被卡在泵頭而導(dǎo)致的泵頭故障。在這類故障造成嚴(yán)重后果之前，通常存在一定的早期跡象，例如泵頭噪音、溶血、振動(dòng)、血流量下降。
 
泵頭噪音和溶血的發(fā)現(xiàn)需要依靠醫(yī)護(hù)工作人員的人力投入，如保持對(duì)磨損刮擦類機(jī)械噪音的警覺(jué)，用手電筒光照檢查管路系統(tǒng)中的血栓；但考慮到醫(yī)護(hù)人員需要時(shí)常面對(duì)具有極具挑戰(zhàn)的工作環(huán)境及工作強(qiáng)度，ECMO/體外膜肺氧合機(jī)器研發(fā)時(shí)需要針對(duì)這些跡象設(shè)計(jì)相對(duì)更加全面的智能預(yù)警功能。在監(jiān)測(cè)血流量變動(dòng)時(shí)，準(zhǔn)確、可靠的流量傳感器是ECMO預(yù)警智能化、自動(dòng)化的必備組件。
 
2. 流速過(guò)低
 
在ECMO/體外膜肺氧合系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，血液流速必須高于某個(gè)特定數(shù)值，否則容易造成低灌注壓、靶器官低灌注、低血氧癥、高碳血酸癥、休克惡化等后果。體外生命支持組織（ELSO）2017年的指導(dǎo)文件表明，為了維持充足的氧氣供應(yīng)及有效去除二氧化碳，一個(gè)用于成人的ECMO流路系統(tǒng)的流速通常應(yīng)保持在4-6升/分鐘。美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI） 2016年發(fā)表的臨床經(jīng)驗(yàn)指出，血流流速必須始終高于在2升/分的水平，若低于此速度，有返流生成的風(fēng)險(xiǎn)，并會(huì)因此產(chǎn)生低效的 ECMO 運(yùn)行；血液流速過(guò)低時(shí)，醫(yī)護(hù)人員需要立刻排查原因，例如患者是否已經(jīng)移動(dòng)身體并導(dǎo)致了部分管路的扭結(jié)、又如患者身上是否發(fā)生了出血、滲血等情況。
 
如何實(shí)現(xiàn)ECMO系統(tǒng)的最低流量要求?
 
ECMO研發(fā)者無(wú)需進(jìn)行額外的開(kāi)發(fā)工作,可以直接使用超聲波傳感器/流量計(jì)的流量開(kāi)關(guān)功能來(lái)滿足ECMO系統(tǒng)的最低流速要求。流量開(kāi)關(guān)功能允許開(kāi)發(fā)者設(shè)置一個(gè)最低流量值，當(dāng)管路中血液的流速低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出自動(dòng)警報(bào)。
 
3. 返流
 
當(dāng)ECMO系統(tǒng)中的血液流速小于2升/分鐘時(shí)，返流產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)急劇增大。超聲波流量傳感器/流量計(jì)具有雙向測(cè)量功能，可鑒別來(lái)自正、反兩個(gè)方向的液體流動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自相反方向的液體時(shí)，系統(tǒng)中的流速顯示會(huì)被以“—”標(biāo)識(shí)。
 
下圖為超聲波流量傳感器。
 
下圖為5個(gè)不同尺寸的超聲波流量傳感器/超聲波流量計(jì)所夾持的管路大小對(duì)比圖。
 
除了ECMO/體外膜肺氧合系統(tǒng)，超聲波流量傳感器/流量計(jì)亦可以用在多種醫(yī)療器械中，例如血液透析機(jī)、人工心肺機(jī)、手術(shù)灌注系統(tǒng)、器官移植系統(tǒng)等。