胸外科学/体外循环的基本概念

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体外循环是指用一种特殊装置暂时代替人的心脏和肺脏工作,进行血液循环气体交换的技术。这一装置分称为人工心和人工肺,亦统称人工心肺、人工心肺装置或体外循环装置。

体外循环时,静脉血经上、下腔静脉引入人工肺进行氧合并排出二氧化碳,氧合后的血液又经人工心保持一定压力泵入体内动脉系统,从而既保证了手术时安静,清晰的手术野,又保证了心脏以外其他重要脏器的供血,是心脏大血管外科发展的重要保证措施,1953年Gibbon首例应用于临床。

体外循环基本装置:包括血泵、氧合器、变温器、贮血室和滤过器五部分(图6-20)。

体外循环装置示意图


图5-20 体外循环装置示意图

血泵,即人工心,是代替心脏排出血液,供应全身血循环的装置。根据排血方式分为无搏动泵和搏动泵两种。目前仍以无搏动泵应用较广泛,射出血液为平流,以滚压式泵为主,靠调节泵头转动挤压泵管排出血液。搏动泵排出血液为搏动性可分为与心脏同步和非同步两种。

氧合器:即人工肺。代替肺脏使静脉血氧合并排出二氧化碳。目前使用的有三种类型:①血膜式,血液散布在平面上形成血液薄膜,与氧气接触并进行气体交换,转碟式为其代表,可重复使用,但费时费力,目前国内已极少应用;②鼓泡式,血液被氧气(或氧与二氧合碳混合气)吹散过程中进行气体交换,血液中形成的气泡用硅类除泡剂消除,根据形态有筒式和袋式,是目前应用最广的,第四军医大学西京医院研制并生产的西京-87型氧合器,其主要部件性能达国际水平,为国内各医院欢迎;③膜式,用高分子渗透膜制成,血液和气体通过半透膜进行气体交换,血、气互相不直接接触,血液有形成分破坏少,其外形有平膜式和中空纤维式。

变温器:是调节体外循环中血液温度的装置,可作单独部件存在,但多与氧合器组成一体。变温器的水温与血温差应小于10~15℃,水温最高不得超过42℃。

贮血室:是一容器,内含滤过网和去泡装置,用作贮存预充液,心内回血等。

滤过器:滤过体外循环过程中可能产生的气泡、血小板凝块、纤维素,脂肪粒,硅油栓以及病人体内脱落的微小组织块等,不同部位应用滤过器的网眼各异。

体外循环心内直视手术,一般采用纵劈胸骨入路,纵行切开心包显露心脏,从心内注射肝素2~3mg/kg,经检测血液不凝后,顺序插升主动脉灌注管和下腔静脉,上腔静脉引流管,分别与已预充好的人工心肺机相应管道连接,即可开始外循环转流。体外循环预充,现在常规采用血液稀释法,预充液应考虑渗透压、电解质含量和血液稀释度三方面。血液稀释程度,各家掌握不一,血红蛋白5~10g%之间,血球压积10~30%不等。预充用的晶体液通常有乳酸林格氏液,生理盐水,50%葡萄糖液等,胶体液可选用ACD血、血浆白蛋白等,还需加入钾、镁、碳酸氢钠以及抗菌素等。

体外循环方法,根据手术需要,可分为①常温体外循环,用于心内操作简单,时间短者。要求体外循环氧合性能好,能满足高流量灌注需要;②浅低温体外循环:采用体外循环血流降温,心内操作期间鼻咽温维持在28℃左右。心内操作即将结束时开始血液复温,鼻咽温至35~36℃时停止复温;③深低温微流量体外循环:多在心功能差,心内畸形复杂,侧技循环丰富的患者应用。鼻咽温降至20℃左右,心内操作关键步骤可将灌注流量降低,最低可达5~10ml/kg/分。既保持手术野清晰又防止空气进入体循环发生气栓。微量灌注实际上对机体是停止循环,要尽量缩短时间;④深低温停循环,主要用于婴幼儿心内直视手术和成人主动脉瘤手术。术中将体温降至20℃以下,停止血液循环,可提供良好的手术野,但需具备良好条件和熟练的灌注技术。

心内手术期间,为了便于精细操作,获得无血手术野,必须将升主动脉钳闭,阻断冠状动脉血液循环,这就使心肌处于缺血缺氧状态。早期手术死亡率高的主要原因之一就是心肌缺血坏死。为此,多年来许多学者致力于心肌保护的研究,以期在获得无血手术野的同时,又能使心肌得到妥善保护,术后恢复良好功能,目前应用最广的是全身中度低温,心脏局部深低温,主动脉内灌注冷停跳液法,全身温度维持在28℃左右。心肌温度维持在15~20℃,其方法是升主动脉阻闭后,由主动脉根部灌注配好的4℃冷停跳液,使心肌迅速停止活动,减少能量消耗,并每20分钟灌注一次,同时心包内以冰泥包裹,或4℃生理盐水循环灌注。因心内膜温度偏高,必要时行心腔内降温。

心内操作结束后,心脏复苏,停止体外循环,待循环稳定后,拔除心内插管,用鱼精蛋白中和肝素。

32 介绍心脏大血管外科的成就、动态和发展方向 | 常见心血管疾病外科治疗适应症和方法 32
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