以体外循环技术为指导，通过体外循环系统部分或完全替代心脏泵功能和肺气体交换功能的辅助治疗手段。是体外生命支持（extracorporeal life support; ECLS）技术的一种。
临床上主要用于心脏和/或肺严重功能不全的支持治疗，使病变器官得到充分休息，为心肺的康复赢得宝贵时间；降低机械通气条件，避免长期吸入高浓度氧气所致氧中毒、正压通气所致气道损伤，有效地改善低氧血症；增加心输出量，改善全身循环和冠脉灌注。ECMO在危急重症的临床治疗中发挥着核心作用，其内涵已远远大于“在体外将血液氧合”的发明初衷。
结构与原理
ECMO的基本结构包括：血管内插管、连接管、动力泵（驱动体外循环的动力装置）、膜式氧合器（进行体外气体交换的装置，又称膜肺）、供氧管、变温水箱、监测系统。其原理是将人体内的血液引流至体外，经过特殊材料的膜式氧合器充分氧合，再由动力泵驱动回流至患者体内。ECMO作为一种危重症的治疗手段主要用于循环支持、呼吸支持以及替代体外循环三个方面。循环支持主要用于急性心肌炎、急性心肌梗死、急性心力衰竭、暴发性心肌炎等导致的心源性休克，心脏术后支持治疗以及安装心室辅助装置、心脏移植前的过渡。呼吸支持包括呼吸衰竭、急性呼吸窘迫综合征的支持治疗。替代体外循环主要用于外科手术如肺移植、无心跳器官捐赠者的维持、急性肺栓塞的抢救等。
类型
根据连接循环系统的部位，通常ECMO有两种类型：
①从静脉系统引出又回流入静脉，为VV-ECMO（venous-venous ECMO）；
②从静脉引出再注入动脉为VA-ECMO（venous-artery ECMO）。另外还有一种特殊形式ECMO，即体外二氧化碳清除（extracorporeal carbon dioxide removal; ECCO2R）。
VV-ECMO
经股静脉或右颈内静脉插管，引流腔静脉血流至体外，经膜式氧合器进行气体交换后回输入静脉系统（经股静脉或颈内静脉插管）。也可以仅用一根双腔插管接入颈内静脉来完成。与VA-ECMO相比，VV-ECMO具有相对安全、并发症少、血流动力学稳定、不减少肺循环血流、间接改善冠脉循环与心功能等优点。
VA-ECMO
周围静脉-动脉转流：将静脉插管由股静脉置入并延伸至右心房，引流静脉血在膜式氧合器中气体交换，经动力泵从股动脉注入循环系统。此置管方式可将80%回心血量引至氧合器，降低肺动脉压和心脏前负荷。
中心静脉-动脉转流：这是小儿ECMO最常用的方法。一般通过颈内静脉插管自右心房引流血液至膜式氧合器，再通过颈动脉插管回流血液入主动脉弓。其主要特点是ECMO可替代衰竭的心、肺功能。
ECCO2R
在某些特定情况下，如严重呼吸道梗阻（严重哮喘）、胸内压力过高，患者氧合足够但CO2清除困难，可通过ECCO2R排出体内过多的CO2。经典的ECCO2R为VV-ECMO，多经颈静脉、股静脉插管，需要动力泵驱动，可提供中等流量（约30%心输出量）。而AVCO2R为无泵驱动型，一般经股动脉、股静脉插管，低流量（10%～15%心输出量）即足以清除体内多余的CO2。