ECMO技术发展中的专利概述

胡亚婷 李玲

摘 要：ECMO能够在不同模式下提供心脏和呼吸支持，可针对心力衰竭和呼吸衰竭患者进行有效抢救，在ICU病房中的应用地位也日益凸显。通过对ECMO相关专利的检索分析，对该产业的发展情况、国内外主要申请人分布情况进行了分析。

关键词：ECMO;体外膜肺氧和技术;专利分析

0 引言

2020年初始，一场突如其来的疫情牵动了全国上下千万人民的心，新冠病毒通过飞沫、接触以及其他尚未查明的途径在九省通衢武汉迅速蔓延开来，较高的病死率、多变的传播途径、无症状的潜伏期都无不使人谈之色变，人们期盼着特效药和疫苗的出现，也期待着各种有效治疗手段能够挽救更多病患的生命。2020年1月22日，武汉大学中南医院用移動心肺仪（ECMO）成功救治了一名新型冠状病毒患者。全国人民的目光都开始关注这一名词“ECMO”，那么到底什么是“ECMO”呢？

体外生命支持（ECLS）包括多种形式的体外抢救疗法，通常表示在患有急性、可逆性心力衰竭或呼吸衰竭的患者中使用延长的体外心肺旁路。随着技术的进步，ECL已经可以应用于诸如肺、肝、肾、心脏等多器官的体外支持。此外，ECL还可以用于延长器官用于移植的生存力，以及用于为等待这种移植的患者提供肺功能支持。较为常见的体外生命支持包括主动脉内球囊反搏（Intra-aortic Ballon Pump，IABP）、心室辅助装置（Ventricular Assist Device，VAD）、体外膜肺氧和技术（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）、连续性肾脏替代治疗（Continuous Renal Replacement Therapy，CRRT）以及人工肝技术（Molecular Adsorbentrecirculating System， MRAS）。其中ECMO能够在不同模式下提供心脏和呼吸支持，从而针对心力衰竭和呼吸衰竭患者进行有效抢救，在ICU病房中的应用地位也日益凸显。

ECMO是一台能够置入移动平台中的多部件协作的便携机器，通过一个或多个导管和泵系统将血液从患者体外抽离身体，然后将血液泵送通过气体氧合器，在气体氧合器中二氧化碳从血液中被去除，而氧气被注入到血液中，充氧的血液被泵送回患者的循环系统。根据所选血液管路的不同，ECMO又分为“静脉-静脉（VV）型ECMO”和“静脉-动脉（VA）型ECMO”，在“静脉-静脉（VV）型ECMO”系统中，血液从腔静脉或右心房提取并返回右心房，这样的循环回路使得系统只提供呼吸支持，患者需要依赖自身的血流动力学支持。而在“静脉-动脉（VA）型ECMO”系统中，血液从右心房抽出，绕过心脏和肺，返回动脉系统。这样的循环回路使得系统能同时提供呼吸和血流动力学支持。也就是说，通过建立体外回路，ECMO从功能上替代了人体的心脏和肺，从而使得心脏和肺能够被治疗或移植。基于这样的功能，2008年，台大医院柯文哲医生曾创造过使用ECMO 117天后撤机存活的纪录，同时柯文哲医生也创造过无心脏16天后进行心脏移植存活的奇迹。

1 技术发展情况

ECMO的发展能够追溯到20世纪30年代，Gibbon等人发明了体外循环机，ECMO从心脏领域转入呼吸领域源自1976年密歇根大学医学院的Bartlett，首次成功地将ECMO应用于新生儿呼吸衰竭。自1989年密歇根大学医学院正式成立体外循环生命支持组织（ELSO），到近年，在ELSO注册的医院和病例数正逐年增加。

ECMO的主要部件包括驱动泵和氧合器，前者提供血液循环的动力，后者进行气体交换，而其他配件能够提供相应使用支持。传统的ECMO采用液压泵形式（EP80610A1），通过滚动推动泵管中的血液运动，从而产生循环，虽然具有对血液破坏性小、血流无回流等优点，但预充量大、体积笨重。老式离心泵虽然减少了体积，但是驱动力小、血液损伤大，且容易产生血栓。新型的离心泵（JP05212110A）采用涡轮设计，增加了血液驱动力，对血液摩擦力小。而采用了血液监控的泵体（CN101663056A）能够更精准地控制流速，保证安全。ECMO的氧合器要求长时间的气体交换能力，硅胶膜氧合器（GB1061597A）其交换能力有限。有孔型膜式氧合器（US5277176） 微孔膜的气体交换能力强，但是如纤维膜表面的蛋白沉淀增加，可使气体弥散距离增加，从而引发气栓或血浆渗透。在无规则缝隙样微孔（WO8806898A1）代替了直通型微孔后，可有效减少以上情况的发生。而现在的涂层技术（JP3129469B2）可在不影响气体交换的情况下做到膜表面光滑，无微孔，具有更强大的抗血浆渗漏能力。同时，采用中空纤维外走血内走气的设计方案（EP376298A1）可以提高氧合可靠性。而在膜式氧合器中增加变温环境（CN103209722， CN100528252C，CN103458938A，CN103491992，CN106029118A），能够增强氧合效率，正是由于其高效性，中空纤维已经被越来越多的ECMO产品所采用。

2 申请人分布情况

通过国家药品监督管理局进口医疗器械产品目录查询可以看到，自2003年以来，通过进口方式进入我国的ECMO产品主要集中在Maquet，Terumo，Sorin这几家公司，同时我国也有多家企业注册或备案了ECMO相关产品，这些公司均对其产品进行了专利布局。现针对其中的几家公司具体分析如下：

2.1 泰尔茂（Terumo）

泰尔茂株式会社于1982年在世界范围内首先发售有孔纤维型人工肺脏，并于1999年接受美国3M公司的人工心肺事业转让，其在人工心肺方面也布局了多项专利，从1982年的柔性贮液器（EP80610A1），1988年的无规则孔状膜（WO8806898A1），1989年的中空纤维膜（EP376298A1），1992年的心肺仪泵体（JP05212110A）到近年的各种功能中空纤维膜（CN103458938B，CN103491993B，CN110099705A）。现在，它依然在推陈出新，且其涉及的领域深入到心肺仪的各个部件，这样的持续研发的态度，值得我国的厂家学习，而数据也显示，近十几年，中国市场也是泰尔茂公司密切关注的市场，其已在相关领域取得多项专利授权。

2.2 索林集团意大利有限公司

索林集团意大利有限公司（前身为Dideco）于1978年由当地企业家集团建立，该集团将其在透析领域的技术专长转移到使用相同技术进行血液过滤和氧合的领域。索林集团意大利有限公司的心肺产品应用在成人、儿童、新生儿开心手术的体外循环中。索林集团意大利有限公司是世界上第一家专为新生儿患者开发氧合系统的公司。其ECMO的专利主要集中于各种附加功能（CN100566766C，CN102131534B，CN103209722B，CN103635223B，CN103029118B，CN109310811A）。

2.3 东莞科威医疗器械有限公司

东莞科威医疗器械有限公司主营产品的体循产品包括体外循环条件下进行心脏直视手术时替代人体肺装置的膜式氧合器及配套氧合器使用的动脉和静脉插管、吸引管、动脉微栓过滤器、超滤器、心肌保护液灌注装置、贮血滤血器、体外循环管道、氧气过滤器等等。

由东莞科威医疗器械有限公司的部分授权和在审专利可以看到，该公司的涉案产品主要集中于氧合器领域，其中于2012年5月2日公开的授权专利CN101569766B现在还处于有效阶段，十年的坚持，蕴育了2017年一批系列申请（CN107485744B，CN107638601A，CN107432960A，CN107362399A）的产生，希望这样的研究投入能够持续下去，经过更多的十年，从而走得更高更远。

3 国内外申请人技术特点对比

自上世纪50年代ECMO诞生，国外相关厂家均经过了数十年的发展，其产品涉及ECMO的各个部分，产品整体协同性好，且经过这二十多年的不断应用和更新换代，在临床使用时更易被患者接受。而我国企业进入该领域较晚，其产品前期主要集中于耗材，针对ECMO整体的产品还缺少突破，且在临床上还缺少广泛应用，这需要后续加大研发投入以得到更多更好的产品面世。

4 新技术发展方向

根据近几年专利分析，各公司对ECMO的整体结构改进不大，但是都加快了在氧合器结构上的专利布局。多家国外公司开始研发具备加热功能的氧合器以提高氧合效率，国内多家公司也跟进了该热点，改进氧合器氧合效能使其能够更稳定地工作，使整体体外循环系统更智能且便携。

参考文献：

[1]侯晓彤.让体外生命支持在抗击新型冠状病毒肺炎的战役中发挥作用[J].中国体外循环杂志，2020，18（02）：65-66.

[2]张桂敏.心血管外科进展[J].昆明医学院学报，2011，32（03）：23-24.

[3]龍村，侯晓彤，赵举.ECMO·体外膜肺氧合（第2版）[M].北京：人民卫生出版社，2016.