本文根据近畿大学成果发布编译整理而成
日本近畿大学生物理工学部医用工学科副教授福田诚等人组成的研究团队，成功开发出了全球最小的体外膜肺氧合（ECMO，俗称“人工肺”），还能用于新冠病毒感染症（COVID-19）引起的重度急性呼吸窘迫综合征的治疗。开发该产品主要打算用于儿童和低体重患者，预定从2021年开始由综合医疗设备制造商JMS公司进行销售。
全球最小的体外膜肺氧合（ECMO）
ECMO是一种可以通过膜分离法为患者的血液供氧的医疗设备。分离膜（中空纤维膜、平板膜）为多孔结构，是由高分子形成的颗粒物的三维层压结构。因此，重要的是要观察和分析膜上的三维细孔结构，测量气体、溶质和溶液的膜渗透系数，并解析三维细孔结构与膜渗透现象之间的关系。在此基础上，为了最大限度发挥膜的功能，内置膜的器件和工艺的设计也很重要。在此次的研究中，ECMO的器件设计也非常重要。
ECMO的血液流路与人体的血管等相比非常复杂，因此血液以湍流而非层流状态进行灌注。血液以湍流状态灌注时，气体渗透系数比较高，可以降低压力损失，因此，设计什么样的血液流路能形成湍流状态就非常重要。
另一方面，ECMO最严重的功能障碍（副作用）是在血液流路发生的流路堵塞。血液流路发生凝血或血栓会导致流路堵塞，压力损失增大的话，血液将难以靠泵压灌注到ECMO中，氧合能力也会大大降低。遇到这种情况时，需要将最初使用的ECMO紧急换成其他未使用的ECMO。在此过程中，就要中断心脏血管外科手术或ECMO治疗，存在危及患者生命的风险。国外的报告显示，过度压力损失的发生率为0.4～2.5％，而在日本国内，据日本心脏血管外科学会工作组报告，过度压力损失导致的ECMO更换频率为成年人1/3,578例（0.03％）、儿童1/576例（0.17％）（2016年）。儿童的更换频率为成年人的6倍，因此，降低儿童患者使用时的更换频率成为紧迫课题。
在此次的研究中，为了对由多种材料构成的ECMO内部血液流路进行无损成像，研究团队首先利用和歌山县工业技术中心的430kV高功率X射线CT装置代替普通的医用X射线CT装置，观察了流体灌注过程中的X射线造影剂和空气的滞留情况，明确了造影剂和空气在ECMO血液流路的局部区域的滞留情况。最终制定了通过抑制血液和空气的滞留来降低过度压力损失的ECMO设计方案，并成功开发出全球最小的ECMO。
论文信息
题目：Newly developed pediatric membrane oxygenator which suppresses excessive pressure drop in cardiopulmonary bypass and extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)
期刊：Membranes
URL：mdpi.com/2077-0375/10/11/362
日语发布资料
编译：JST客观日本编辑部
