机械灌注与器官移植

器官移植被誉为21世纪“医学之巅”，不仅在生命科学领域取得了巨大成就，更因其涉及人文、法律、伦理、制度与社会文明，其成就举世瞩目。

为了更好地发展我国器官移植事业，也为了解决好我国移植器官来源问题，黄洁夫教授开始推动并领导我国器官移植法制化建设与改革。2009年启动了我国捐献与移植体系建设工作。2011年发布了公民逝世器官捐献分类标准。体系建设不断推进和捐献分类标准被广泛认可，极大地推动了公民自愿器官捐献工作。2015年公民自愿器官捐献成为移植器官*来源。据统计，我国器官捐献与移植数量自开展器官捐献试点工作以来，每百万人口捐献率从0.03上升到了2018年的4.53。目前年捐献数量超过5000例，成为世界第二大器官捐献国。

器官捐献类型不仅对供体器官利用率有着显著影响，更对移植受者预后有着重要意义。据英国国家医疗服务体系（NHS）器官捐献与移植报告，2005年至2018年脑死亡供体（DBD）的供肝利用率为81%～87%，而心死亡供体（DCD）的供肝利用率仅为22%～36%。中国器官分配与共享计算机系统（COTRS）数据，2015—2018年中国Ⅰ类（DBD）占23%，中国Ⅱ类（DCD）占42%，中国Ⅲ类（脑心双死亡器官捐献，DBCD）占35%。相比较西方发达国家，我国DBD占比较低，DCD和DBCD占比较高。由于DCD和DBCD存在不同程度的热缺血损伤，可能影响捐献器官的质量。如何提高捐献器官的利用率，能否在器官获取与保存过程改善捐献器官质量，不仅是我国更是国际移植学界迫切需要研究的内容。

传统供体器官保存方法是静态冷保存（static cold storage，SCS）。SCS方法简便，安全实用，费用低廉，基本上能满足大多数器官保存需求，但该方法也存在不少问题。例如，SCS过程不能改善器官质量，无法实时了解供体器官活力；SCS时间延长将会加重移植术后移植物缺血再灌注损伤，增加早期移植物功能障碍（EAD）风险等。临床上，公民逝世器官捐献者可能存在血流动力学不稳定、应用大剂量血管活性药物、内环境紊乱和器官功能异常、器官获取过程经历程度不同的热缺血损伤，加上供体年龄限制不断扩大、供体器官存在一定病理改变（脂肪肝）等，这些扩大标准的供体器官（ECD）相比标准供体器官对缺血再灌注损伤耐受性更差，供体器官废弃和移植术后移植物功能不良（delayed graft function, DGF）概率更大，更容易发生术后原发性移植物无功（primary nonfunction，PNF）、急性排斥反应、胆道并发症等问题，显著延长患者住院时间，影响了移植受者的安全性。

随着移植需求的日益增加，为了增加供体器官来源，ECD供体的使用已愈加频繁，对这些ECD供体器官而言，SCS保存器官作用明显不足。近年来，随着科技快速发展，机械灌注设备也不断发展，通过机械灌注方式保存供体器官研究取得了重大突破。机械灌注（machine perfusion，MP）的概念*初由Lidergh与Carrel于20世纪30年代提出，后Starzl等运用含有稀释的有氧血液机械灌注预处理肝脏，首次成功地进行了肝移植。1968年在Belzer 等推动下，临床上出现利用血浆和带有红细胞循环液在8～12℃脉冲式灌注保存犬肾脏72小时之久的低温机械灌注实验，是低温灌注技术里程碑式的实验。机械灌注不仅可以解决静态冷保存的缺点，而且存在不少优点：能够在器官转运和器官保存的过程中持续对器官进行循环灌注，保护器官的微循环；提供体外器官氧气，灌注液中提供营养物质，清除代谢废物，达到保存和修复器官的目的；延长保存时间，并减少器官损伤；甚至能检测被灌注的体外器官生化指标等。使用机械灌注能更好地保存器官，甚至利用标准外的器官，从而增加供体器官的数量，提高器官的利用率。2009年我们团队在国内首次将体外膜肺氧合（ECMO）用于脑心双死亡供体器官保护，通过体内机械灌注方法避免了这类供体在器官获取过程的热缺血损伤。

随着我国器官移植改革不断深化、公民逝世器官捐献不断增加，DCD、DBCD和ECD等供体评估、维护以及供体器官的评价、保存和修复等问题也日益突出。临床上，利用机械灌注技术解决这些问题，我国相比欧美国家还处于起步阶段。为了更好地引导和帮助我国学者在该领域的研究与应用，我们组织国内器官捐献和移植领域的知名专家编写《机械灌注与器官移植》一书，旨在尝试解决以下问题：系统介绍国内外器官移植的发展历史，介绍机械灌注的概念、原理、技术特点和市场上常见的灌注设备，机械灌注的方法和途径以及在各器官保护中的临床应用进展，以及与之相关的器官保护液和机械灌注液的特点。因为上述因素，直接影响到器官捐献和移植工作的长远发展。由于编者对这一领域的理论水平和临床实践水平均有限，其中难免存在疏漏，深望读者不吝惠赐批评。

本书编写过程中得到我们尊敬的国内移植界前辈，中国捐献与移植委员会主任委员黄洁夫教授的指导和审阅。同时，感谢广东省佛山市顺德区“常温下离体肝脏机械灌注设备研发项目”专项基金对本书出版的支持。在此，我们以真挚的心情，向所有参加本书编写的同道，向给予编写工作大力支持的各级领导和出版社同仁表示衷心的感谢。

编者

2020年4月

机械灌注是一种新型的器官保存和转运方式。器官获取后将自身血管连接至机械灌注系统，在器官保存、转运阶段以灌流液持续灌注体外器官，同时供给体外器官氧气、营养物质等。与传统静态冷保存相比，机械灌注能更好地保存体外器官，甚至挽救标准外器官，为解决器官短缺提供了新思路，有望进一步扩展供器官来源。

本书对国内外器官移植的发展历史，机械灌注的概念、原理、技术特点和市场上常见的灌注设备，机械灌注的方法和途径以及在各器官保护中的临床应用进展，以及与之相关的器官保护液和机械灌注液的特点等进行了十分系统的介绍。尤为可贵的是，绝大多数的内容来自写作单位的临床经验和研究成果，对我国开展机械灌注和器官移植是非常有益的。

本书适合器官移植内外科医师、科研教学工作者及医学院校师生阅读。

霍枫，中国人民解放军南部战区总医院（原广州军区广州总医院）主任医师，曾任广州军区广州总医院肝胆外科、肝脏移植中心主任。

在肝胆胰外科和肝脏移植领域有丰富的临床和科研经验。霍枫教授成立了国内首家器官获取组织，建立并推广了相关制度和管理规定，主持或参与制定并发表了中国公民逝世器官捐献流程与规范、体外膜肺氧合（ECMO）保护供体器官流程与规范等多项流程、规范、指南、共识。

兼任中国捐献与移植委员会委员，中央军委保健委员会会诊专家，中国器官移植发展基金会移植健康管理专项基金管委会主任，全军肝胆外科专委会副主任委员等职务。

*章器官移植简史

*节发达国家器官捐献与移植简史001

参考文献003

第二节中国器官捐献与移植简史004

一、我国内地器官移植与捐献现状004

二、香港器官移植与捐献现状006

参考文献006

第二章机械灌注技术总论

*节机械灌注技术在器官保护中的应用008

一、影响供体器官质量的因素008

二、机械灌注提高供体器官质量015

三、机械灌注在各种器官保存与修复中的应用031

参考文献039

第二节机械灌注技术与设备044

一、体外膜肺氧合技术与设备044

二、器官机械灌注技术与设备053

三、机械灌注液与灌注模式057

参考文献058

第三节边缘供体器官与机械灌注059

一、边缘供体器官的现状059

二、LifePort Kidney Transporter肾脏低温机械灌注转运器060

三、LifePort Liver Transporter肝脏低温机械灌注转运器063

四、OrganOx metra肝脏常温体外机械灌注仪064

五、Organ Assist肝脏辅助器067

六、TransMedics器官低温机械灌注维护系统067

七、XPS肺脏灌注系统068

八、其他在研机械灌注设备070

参考文献071

第三章供肝机械灌注

*节肝脏低温机械灌注073

一、背景简介073

二、灌注方法和途径074

三、临床应用进展079

参考文献084

第二节肝脏的亚常温机械灌注086

一、背景简介086

二、灌注方法和途径087

三、临床应用进展090

参考文献094

第三节肝脏的常温机械灌注095

一、背景简介095

二、灌注方法和途径098

三、临床应用进展102

参考文献105

第四章供肾机械灌注

*节肾脏的低温机械灌注108

一、背景简介108

二、灌注方法和途径109

三、动物实验进展115

四、临床应用进展116

参考文献122

第二节肾脏的亚常温机械灌注128

一、背景简介128

二、灌注方法和途径128

三、动物实验进展130

四、临床应用进展131

参考文献132

第三节肾脏的常温机械灌注134

一、背景简介134

二、灌注方法和途径134

三、动物实验进展137

四、临床应用进展140

参考文献142

第五章供心机械灌注

*节心脏机械灌注的背景145

一、心脏生理145

二、心脏移植的背景153

三、机械灌注的分类与意义154

第二节停搏供心灌注保存155

一、灌注的方法与途径155

二、动物实验进展157

三、临床应用进展158

第三节持续灌注搏动供心保存158

一、灌注的方法与途径158

二、动物实验进展162

三、临床应用进展166

参考文献166

第六章供肺机械灌注

*节肺移植的背景169

一、肺移植的发展169

二、肺移植的供求现状173

三、肺移植中心和移植数量175

四、肺移植手术适应证及禁忌证177

五、肺移植术后生存率180

六、急性和慢性排斥反应及其他移植相关并发症182

七、移植肺缺血时间184

参考文献186

第二节肺脏保存与机械灌注189

一、肺脏静态冷保存及保存液189

二、肺脏机械灌注191

参考文献202

第三节动物实验进展205

参考文献208

第四节EVLP临床应用进展210

参考文献211

第七章ECMO在供体器官维护中的应用

*节ECMO维护供体器官的机制研究213

一、ECMO与器官捐献213

二、ECMO维护供体器官伦理学问题214

三、ECMO维护供体器官机制215

参考文献226

第二节ECMO操作流程228

一、应用场景228

二、体内灌注的方式229

三、临床操作流程229

四、ECMO的操作流程231

五、临床ECMO应用进展242

参考文献245

第八章器官保存与灌注液的研究发展

*节器官保存与灌注液应用现状249

第二节器官保存与灌注液的介绍及其特点249

一、Collins液和Euro-Collins液249

二、UW液250

三、HTK液和Custodiol-N液251

四、Celsior液252

五、IGL-1液253

六、Polysol液253

七、SCOT液254

八、Kyoto液254

九、Lifor液254

十、HCA液和HCA-Ⅱ液255

十一、KPS-1液255

十二、Vasosol液256

第三节器官保存与灌注液的临床应用256

一、供肝保存256

二、供肾保存256

三、胰腺保存257

四、小肠保存257

五、供心保存257

六、供肺保存258

第四节探讨灌注技术的未来研究方向258

一、器官移植术后并发症258

二、缺血再灌注损伤259

三、保持供体器官的稳定260

四、优化灌注参数260

参考文献261

 器官移植作为治疗各种终末期器官功能衰竭的重要手段，被称为“现代医学之巅”，在全世界范围内已经成功挽救了数以百万计患者的生命。

 机械灌注技术是国际器官移植界的研发热点，是一种新型的器官保存、转运甚至修复的方式，可以在器官获取前、器官获取时或器官获取后使用，不仅可以延长器官保存时间，而且甚至可以达到器官修复和体外评估的作用，提高捐献器官的利用率。 

 近几年来，离体器官机械灌注技术在器官移植手术中不断完善和发展。但国内专门针对机械灌注技术的书籍比较少。本书是我国机械灌注与器官移植类型专著，绝大多数的内容来自写作单位的临床经验和研究成果，对我国开展机械灌注和器官移植是非常有益的。