VA-ECMO 血紅素輸血閾值：State-of-the-Art Review

摘要

靜脈-動脈體外膜氧合（VA-ECMO）因其獨特的競爭性循環、差異性氧合（Harlequin phenomenon）及迴路誘發之溶血，使得血紅素管理有別於傳統重症照護。儘管歷史上 ELSO 建議維持血比容 >40%，當代來自 PROTECMO 研究、OBLEX 目標試驗模擬及多篇系統性回顧的證據顯示，臨床實務已逐漸轉向較低閾值（Hb 7–8 g/dL）。然而，目前尚無任何隨機對照試驗（RCT）專門針對 VA-ECMO 患者。2024 年 ELSO 立場聲明承認 ECMO 患者可能需要高於一般 ICU 標準的輸血閾值，而進行中的試驗（TITRE、TREC、ROSETTA、ICONE）有望提供決定性的答案。本綜述整合現有證據，並提出以生理學為基礎的個人化輸血管理架構。

前言與範圍

體外膜氧合（ECMO）的使用在過去十年中急劇擴大，ELSO 登錄資料庫至 2022 年已記錄超過 100,000 名存活者。¹ VA-ECMO 主要應用於難治性心因性休克、心臟術後衰竭及心臟停止等情況，其循環生理學與傳統機械通氣甚至靜脈-靜脈（VV）ECMO 有根本性差異。體外迴路從靜脈端引流血液，經膜肺氧合後回輸至動脈系統，形成兩個競爭性心輸出來源——自體心臟與 ECMO 幫浦——且可能有不同的含氧量。

在此族群中，最佳血紅素（Hb）濃度與輸血閾值仍是 ECMO 管理中最具爭議的問題之一。歷史上，ELSO 指引建議維持血比容高於 40%（約 Hb >13 g/dL），² 這一目標需要大量輸注濃縮紅血球（pRBC）。然而，標誌性的重症醫學試驗（TRICC、TRISS、TRICS-III）已證明限制性輸血策略（Hb 觸發值 7 g/dL）在一般 ICU 患者中不劣於寬鬆策略，³ 促使臨床範式轉移並逐漸延伸至 ECMO 實務。

本綜述特別聚焦於VA-ECMO患者——其生理學考量與 VV-ECMO 有顯著差異。VV-ECMO 患者僅有單一循環，由自體心臟提供全部心輸出量；VA-ECMO 患者則有競爭性循環，混合帶（mixing zone）的位置取決於自體心輸出量與 ECMO 流量的平衡，這為氧氣輸送優化帶來了獨特挑戰，可能需要不同的輸血策略。

VA-ECMO 氧氣輸送生理學

2.1 競爭性循環中的氧氣輸送方程式

在 VA-ECMO 迴路中，全身性氧氣輸送（DO₂）是自體心臟與 ECMO 迴路所輸送氧氣的總和。血紅素是兩者的關鍵變數，因為在生理分壓下溶解氧的貢獻極少。經典關係式為：

DO₂ = (CO_native × CaO_2-native) + (Q_ECMO × CaO_2-ECMO)
其中 CaO₂ = (1.34 × Hb × SaO₂) + (0.003 × PaO₂)

在以股動脈插管的周邊 VA-ECMO 中，ECMO 回流（含氧血）在主動脈中逆行流動，與順行的自體心輸出在「混合帶」或分水嶺處相遇。混合帶以下的組織接收完全氧合的 ECMO 血液；混合帶以上的組織（包括冠狀動脈和腦循環）則接收來自自體心臟的血液，若肺功能受損，此血液可能氧合不良。^4,5

2.2 Harlequin 現象與差異性低氧

當自體心臟恢復、心輸出量增加時，混合帶向遠端移動，可能使上半身接收到去飽和的血液——即所謂的「Harlequin」或「North-South」症候群。在此情境下，血紅素濃度變得至關重要：較高的 Hb 使自體心臟的每單位血液在飽和度較低的情況下仍能攜帶更多氧氣，部分補償差異性氧合。⁵ 這是 VA-ECMO 相較於 VV-ECMO 和一般 ICU 患者可能需要更高 Hb 目標的獨特論據。

2.3 流變學、黏度與微循環

Fincher 與 Butt（2025）精闢描述了 VA-ECMO 中全身性氧氣輸送與組織氧合之間的「斷裂」。⁶ 心因性休克引發深層的微循環功能障礙——內皮活化、糖被層脫落、微血管流量異質性——這些可能無法僅靠輸注 pRBC 改善。此外，ECMO 迴路本身透過剪切力、補體活化及與人工表面的長時間接觸來損傷紅血球，損害一氧化氮的生物可用性並降低紅血球變形能力。⁶ 儲存紅血球則呈現「儲存損傷」——2,3-DPG 耗竭、變形能力下降、微粒體形成——可能進一步損害組織層面的氧釋放。

核心概念：在 VA-ECMO 中，血紅素濃度與組織氧合之間的關係是非線性的。單純透過輸血提高 Hb 並不保證改善組織的氧氣輸送，因為微循環功能障礙、儲存損傷效應及 ECMO 迴路誘發的紅血球損傷都會影響最終結果。

2.4 ECMO 流量、再循環與血紅素交互作用

PROTECMO 研究者指出，最佳輸血閾值可能在同一患者的不同日期有所變化，取決於 ECMO 血流量（Q_EC）和再循環程度。⁷ 當 Q_EC 足以滿足代謝需求時，Hb 目標可安全地與一般 ICU 患者相似。然而，當 Q_EC 減少（脫離過程中）或再循環降低效率時，維持較高 Hb 可能是確保充足 DO₂ 所必要的。這種動態交互作用反對一個固定、一體適用的閾值。

證據綜合分析

3.1 系統性回顧與統合分析

Abbasciano 等人（2021）⁸進行了首篇專門針對 ECMO 輸血閾值的系統性回顧與統合分析。涵蓋 10 篇觀察性研究、共 1,070 名患者（VA 與 VV-ECMO 混合），報告總體合併死亡率為 42%（95% CI 34–49%）。統合迴歸分析發現較低輸血閾值與較低死亡率之間存在統計顯著但中等程度的相關性。研究間輸血率為 86%（95% CI 72–94%）。值得注意的是，較高的輸血閾值與急性腎損傷（AKI）增加相關（p < 0.0001）。然而，未發現任何隨機試驗，且實質異質性限制了結論的強度。

Boscolo 等人（2025）⁹進行了一項網絡統合分析，涵蓋 5 篇回顧性研究（1,339 名患者），比較 ECMO 期間的限制性、目標導向及寬鬆輸血策略。關鍵發現：與寬鬆策略相比，7 g/dL 的閾值顯著減少了紅血球輸注量（均差 −5.75 單位，95% CI −10.90 至 −0.59，p = 0.029）。限制性閾值 7 g/dL 與改善的 28 天存活率相關。但作者告誡這些發現可能不適用於嚴重血小板減少、出血性疾病或潛在心臟疾病的患者——恰恰是 VA-ECMO 族群。

表一、ECMO 輸血閾值系統性回顧與統合分析摘要彙整自 Abbasciano 2021、Boscolo 2025 及 Tigano 2022
研究	設計	人數（研究數）	ECMO 類型	關鍵發現
Abbasciano 2021⁸	SR + MA	1,070（10）	VA + VV	較低閾值 ↔ 較低死亡率；較高閾值 → AKI 增加
Boscolo 2025⁹	網絡 MA	1,339（5）	VA + VV	Hb 7 g/dL：−5.75 RBC 單位 vs 寬鬆；28 天存活改善
Tigano 2022¹⁰	敘事性回顧	10 篇研究	VA + VV	無共識閾值；實務差異大（Hb 7–10 g/dL）

3.2 PROTECMO 研究：VV-ECMO 里程碑級數據

PROTECMO（Martucci 等人，2023）⁷仍是迄今最大規模的前瞻性多中心研究，探討 ECMO 期間的輸血實務。於 41 個歐洲、北美及亞洲中心進行，納入 604 名 VV-ECMO 患者（2018年12月至2021年2月）。雖聚焦於 VV-ECMO，其發現深刻影響了更廣泛的 ECMO 輸血論述。

PROTECMO 關鍵發現：
• 每日平均 Hb：9.0 g/dL（IQR 8.3–9.9）——遠低於歷史 ELSO 目標 Hct >40%
• 輸血前 Hb：7.9 g/dL（IQR 7.2–9.0）
• 31% 的 ECMO 日數有 pRBC 輸注
• Hb <7 g/dL → ICU 死亡率 HR 3.15（95% CI 2.01–4.93，p < 0.0001）
• Hb 7–8 g/dL → HR 1.29（95% CI 0.91–1.84，p = 0.16，無統計顯著）
• Hb ≥10 g/dL → HR 0.93（95% CI 0.64–1.40，p = 0.77，無統計顯著）
• pRBC 輸注僅在 Hb <7 g/dL 時與存活獲益相關
• 較高的液體平衡與輸血率增加及死亡率獨立相關

PROTECMO 研究者總結指出，輸血並無普遍接受的觸發值，且閾值似乎低於先前的 ELSO 建議。中心間存在顯著差異，北美中心傾向接受較低的 Hb 閾值，而高業務量中心較能容忍更大程度的貧血。

3.3 OBLEX 研究：VA-ECMO 目標試驗模擬

OBLEX 研究（Thao 等人，2025）¹¹是迄今在方法學上最嚴謹的嘗試，專門回答 VA-ECMO 的特定問題。使用目標試驗模擬方法（target trial emulation），結合序列試驗、人工審查逆機率加權（IPACW）及邊際結構模型（MSM），分析了法國多中心登錄資料中的 534 名 VA-ECMO 患者。

表二、OBLEX 研究：VA-ECMO 中寬鬆 vs 限制性輸血策略目標試驗模擬，序列試驗 + IPACW，534 名患者
參數	寬鬆（Hb ≥9 g/dL）	限制性（Hb ≤7 g/dL）	差異
定義	輸血維持 Hb ≥9 g/dL	僅在 Hb ≤7 g/dL 時輸血	—
整體 28 天死亡率	46%	46%	無顯著差異
第 2–3 天存活獲益	寬鬆策略：+12% 絕對存活獲益		NNT = 8
第 3 天後存活獲益	兩種策略均無顯著獲益		—

OBLEX 的發現相當細膩：雖未偵測到整體死亡率差異，但寬鬆策略似乎在 VA-ECMO 支持的前 2–3 天賦予短暫的存活優勢，NNT 為 8。此時間模式在生理學上是合理的——VA-ECMO 治療心因性休克的初始階段涉及最大程度的循環支持，此時自體心輸出量極低，DO₂ 幾乎完全依賴 ECMO。第 3 天後，隨著自體心臟恢復，維持高 Hb 的獲益可能消減。

然而，van der Meer 等人（2025）¹²提出了重要的方法學疑慮：OBLEX 分析未針對疾病嚴重度評分（SOFA、APACHE、SAPS）進行校正，造成潛在的適應症混淆（confounding by indication）。時變混淆因子如乳酸水平和升壓劑劑量未完全考量，且不朽時間偏差（immortal time bias）可能影響了早期獲益信號。他們亦指出寬鬆輸血獲益未在其他世代中重現，呼籲在等待 TREC 隨機試驗結果前謹慎臨床應用。

3.4 單中心研究

Balasubramanian 等人（2025）¹³報告了來自 Cleveland Clinic 的回顧性世代研究，涵蓋 306 名 ECMO 患者（VA 及 VV）。依 ECMO 期間平均 Hb 水平分為四組：7–7.9 g/dL（n=31）、8–8.9 g/dL（n=176）、9–9.9 g/dL（n=72）及 ≥10 g/dL（n=27）。

表三、Balasubramanian 等人：依血紅素分組之 ECMO 持續時間與死亡率 Cleveland Clinic，306 名患者（VA + VV），2016–2020
Hb 分組	人數	ECMO 持續時間（天）	院內死亡率	VA-ECMO（%）
7–7.9 g/dL	31	17.5 ± 19.8	61.3%	51.6%
8–8.9 g/dL	176	8.9 ± 11.9	58.5%	35.2%
9–9.9 g/dL	72	9.3 ± 12.5	62.5%	33.3%
≥10 g/dL	27	6.3 ± 3.1	63.0%	40.7%
ECMO 持續時間 p = 0.003；死亡率 p = 0.926

不同 Hb 組別之間死亡率無顯著差異（p = 0.926），但平均 Hb 7–7.9 g/dL 的患者 ECMO 持續時間顯著較長（17.5 vs 6.3–9.3 天，p = 0.003）。Cox 模型顯示僅 ECMO 配置（VA vs VV）與死亡率顯著相關（aHR 2.33，p = 0.001），Hb 組別則否。作者認為，將 Hb 目標設為 >8 g/dL 可能有助於縮短 ECMO 持續時間。

3.5 跨證據類型之綜合

圖一、ECMO 輸血閾值研究之證據格局。圓圈大小反映樣本數。X 軸位置反映各研究所辨識之主要 Hb 閾值或實務點。目前無已完成之 ECMO 輸血 RCT；進行中試驗（TREC、TITRE、ROSETTA）顯示於 RCT 層級。多數證據集中於 Hb 7–9 g/dL 閾值。MA, meta-analysis; NMA, network meta-analysis; VA, venoarterial; VV, venovenous。

指引與立場聲明

4.1 ELSO 立場聲明（2024）

2024 年 ELSO 血液輸注立場聲明¹是迄今最具權威性的指引。由 Ramanathan、Peek、Martucci 等人撰寫，承認一般 ICU 限制性輸血試驗證據與 ECMO 患者獨特生理學之間的根本張力。核心建議如下：

「ELSO 建議，特定 ECMO 患者可能需要輸注濃縮紅血球至高於一般重症患者所普遍接受的水平。目前尚無科學證據顯示常用的輸血觸發策略適用於 ECMO 患者。」

該聲明強調幾個要點：(1) 一般 ICU RCT 顯示寬鬆與限制性策略之間死亡率無差異，但未納入 ECMO 患者；(2) PROTECMO 證實 Hb <7 g/dL 與 3 倍死亡風險增加相關；(3) 對 Hb >7 g/dL 的患者，輸血決策不能僅依賴單一 Hb 數值；(4) ESICM 指引明確表示無法對 ECMO 患者做出建議，承認證據不足；(5) 最佳 Hb 水平應依個別患者量身定制。

4.2 ESICM 輸血指引

歐洲重症醫學會（ESICM）非出血重症成人輸血策略臨床實務指引明確聲明，無法建議 ECMO 患者採用限制性（7 g/dL）或寬鬆（9 g/dL）閾值，承認證據品質不足以做出建議。¹

4.3 ELSO 抗凝指引（2022）

2021 年 ELSO 成人及兒童抗凝指引（McMichael 等人，2022 年出版）¹⁴主要聚焦於 ECMO 期間的抗凝管理，包括凝血病變與溶血的處理。雖主要關注抗凝而非輸血閾值，這些指引承認迴路溶血和出血併發症會產生額外的輸血需求，必須權衡容量過載和輸血相關併發症的風險。

4.4 Guglin 等人 VA-ECMO 管理回顧（JACC, 2019）

Guglin 及其同僚⁵於 JACC 發表的 VA-ECMO 管理綜合回顧建議維持血紅素在 8–10 g/dL 範圍內。此建議嵌入於更廣泛的管理框架中，反映了當時的專家共識，平衡氧氣輸送需求與輸血風險。

進行中臨床試驗

目前最關鍵的證據缺口——缺乏任何已完成的 ECMO 輸血 RCT——正由數個進行中的試驗來彌補，如 Rajsic 等人（2025）所概述：⁴

表四、ECMO 輸血閾值進行中之隨機對照試驗
試驗	族群	比較組	主要結果	狀態
TREC	VV-ECMO / ARDS	Hb 7 g/dL vs 9 g/dL	90 天死亡率	招募中
TITRE (NCT05405426)	成人 ECMO（VA + VV）	適應症導向 vs 固定閾值	死亡 + 器官功能障礙複合	招募中
ROSETTA	ECMO 患者	限制性 vs 寬鬆	可行性 + 臨床結果	招募中
ICONE	ECMO 患者	個人化 vs 標準	臨床結果	計劃中

TITRE 試驗尤其值得關注，因其同時納入 VA 和 VV-ECMO 患者，並比較適應症導向輸血方法（考慮臨床情境、DO₂ 及生理觸發因素）與固定血紅素閾值。此實用設計可能更能反映臨床現實——ECMO 期間的最佳輸血管理需要考慮單一 Hb 值以外的多個變數。

關鍵缺口：目前無任何已完成的 RCT 專門納入 VA-ECMO 患者。TITRE 試驗可能是首個為此族群提供隨機證據的研究，但結果預計要到 2027–2028 年才會公布。在此之前，VA-ECMO 輸血實務仍由觀察性數據、生理學推理及專家意見指導。

個人化輸血架構

6.1 為何固定閾值不足

上述證據一致指向一個結論：固定的血紅素閾值對 VA-ECMO 患者而言是不足的。PROTECMO 研究顯示臨床實務已反映此點——輸血觸發值隨中心、臨床條件及個別患者軌跡而異。⁷ OBLEX 研究暗示時間上的變異——早期（第 1–3 天）寬鬆輸血可能有益，但之後則否。¹¹ 而關於競爭性循環、混合帶及微循環功能障礙的生理學考量均支持動態、個人化的方法。

6.2 建議之決策架構

圖二、VA-ECMO 患者個人化輸血決策架構建議，綜合自現有證據。Hb <7 g/dL 有強烈證據支持輸血（PROTECMO HR 3.15）。Hb >9 g/dL 通常不需輸血。Hb 7–9 g/dL 的「灰色地帶」需個人化評估，考量 ECMO 階段、氧氣輸送充足性、混合帶動態及液體平衡。

6.3 實務建議（待 RCT 證據確立前）

Hb <7 g/dL：輸血。PROTECMO（HR 3.15）及 Boscolo NMA（28 天存活改善）均提供強烈信號。此閾值與一般 ICU 證據一致，應為絕對底線。

Hb 7–9 g/dL：依以下因素個人化決定：(a) ECMO 階段——早期支持（第 1–3 天）依 OBLEX 可能受益於較高目標；(b) 組織缺氧證據（乳酸上升、SvO₂ 偏低）；(c) 混合帶顧慮（Harlequin 風險）；(d) 液體平衡軌跡；(e) 出血或溶血負擔。

Hb ≥9 g/dL：通常足夠。OBLEX 研究發現第 3 天後維持 Hb ≥9 g/dL 無額外獲益。PROTECMO 顯示 Hb ≥10 g/dL 無死亡率獲益。保留輸血用於有組織氧債證據時。

結論與展望

VA-ECMO 患者的血紅素與紅血球輸注管理仍是 ECMO 實務中最後幾個重大未解問題之一。證據基礎已從專家導向的歷史目標（Hct >40%）快速演變為觀察性數據支持的較低閾值，但關鍵一步——VA-ECMO 的隨機對照試驗——尚未完成。

現有證據一致支持三個結論。第一，危險閾值為 Hb <7 g/dL，PROTECMO 和 Boscolo 網絡統合分析均顯示其與死亡率的強烈關聯。第二，Hb 7–9 g/dL 的灰色地帶需要動態、個人化的決策，考量 ECMO 階段、氧氣輸送充足性及患者特異性因素。第三，常規維持 Hb >10 g/dL 依現有數據似無必要，且使患者暴露於容量過載及輸血相關併發症的風險中。

VA-ECMO 獨特的挑戰在於競爭性循環生理學、Harlequin 現象及迴路誘發的紅血球損傷——這些因素在 VV-ECMO 和一般 ICU 族群中均不存在。這些考量為 ELSO 2024 立場——ECMO 患者可能需要高於一般 ICU 患者的閾值——提供了生理學依據，即使精確的最佳目標仍未定義。

進行中的試驗（TREC、TITRE、ROSETTA、ICONE）有望轉變此局面。TITRE 試驗同時納入 VA 和 VV-ECMO 患者，採適應症導向方法，可能提供首個指導 VA-ECMO 特異性實務的隨機證據。在結果出爐前，臨床醫師應採個人化方法，將血紅素作為數個生理變數之一——結合乳酸、混合靜脈飽和度、ECMO 流量動態及臨床軌跡——來指導輸血決策。

參考文獻

Ramanathan K, Peek G, Martucci G, et al. Blood Transfusion During Extracorporeal Membrane Oxygenation: An ELSO Position Statement. ASAIO J. 2024;70(9):719-720.
Extracorporeal Life Support Organization. ELSO Guidelines for Cardiopulmonary Extracorporeal Life Support. Version 1.4. ELSO, Ann Arbor, MI; 2017.
Hébert PC, Wells G, Blajchman MA, et al. A multicenter, randomized, controlled clinical trial of transfusion requirements in critical care. N Engl J Med. 1999;340(6):409-417.
Rajsic S, Tonna JE, Shekar K. Crossing the line: blood transfusion thresholds in ECMO. Crit Care. 2025;29(1):516.
Guglin M, Zucker MJ, Bazan VM, et al. Venoarterial ECMO for Adults: JACC Scientific Expert Panel. J Am Coll Cardiol. 2019;73(6):698-716.
Fincher SH, Butt W. Red blood cell transfusion in veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation — the disconnect between oxygen delivery and tissue oxygenation. Perfusion. 2025;40(1 Suppl):15S-28S.
Martucci G, Schmidt M, Agerstrand C, et al. Transfusion practice in patients receiving VV ECMO (PROTECMO): a prospective, multicentre, observational study. Lancet Respir Med. 2023;11(3):245-255.
Abbasciano RG, Yusuff H, Vlaar APJ, Lai F, Murphy GJ. Blood Transfusion Threshold in Patients Receiving ECMO Support — A Systematic Review and Meta-Analysis. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2021;35(4):1192-1202.
Boscolo A, Sella N, Pettenuzzo T, et al. Thresholds for Transfusion Practice During ECMO Support. A Systematic Review and Network Meta-Analysis. Artif Organs. 2025;49(10):1501-1511.
Tigano S, Caruso S, Caramazza D, et al. Transfusion management during extracorporeal membrane oxygenation for extended indications: a narrative review. Ann Blood. 2022;7:30.
Thao TTN, Levy B, Merdji H, et al. Liberal or restrictive transfusion for veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation patients: a target trial emulation using the OBLEX study data. Crit Care. 2025;29(1).
van der Meer TA, Raasveld SJ, Müller MCA, Vlaar APJ, Schenk J. Letter to the editor regarding OBLEX study. Crit Care. 2025;29(1):525.
Balasubramanian S, Alwakeel M, Sadana D, et al. Red blood cell transfusion practices in extracorporeal membrane oxygenation: A single-center study. Transfus Med. 2025;35(4):337-345.
McMichael ABV, Ryerson LM, Ratano D, Fan E, Faraoni D, Annich GM. 2021 ELSO Adult and Pediatric Anticoagulation Guidelines. ASAIO J. 2022;68(3):303-310.

本綜述由憤怒鳥（Angry Bird）醫學文獻工作流產出。所有引用均來自經同儕審查之文獻來源，透過花蓮慈濟醫院圖書館電子資源系統存取。原創圖表係基於數據綜合繪製，非複製自原始文獻。