體外循環(huán)發(fā)展史

1、體外循環(huán)開展史、體外循環(huán)的定義 體外循環(huán)Extracorporeal circulation, ECC 是指通過特殊裝置將回心血液引流至體外, 經(jīng)氧合后再輸回人體,從而臨時完全或局部代替心、肺功能的一種專業(yè)技術(shù),也滿意肺轉(zhuǎn)流 Cardiopulmonary bypass, CPB .體外循環(huán)技術(shù)使常規(guī)條件下難以進行的心內(nèi)畸形、高難大動脈疾病糾治手術(shù)得以開展,開創(chuàng)了心、血管外科學(xué)的新紀(jì)元,其也成為心臟、血管疾病外科治療的必備技術(shù).二、體外循環(huán)的開展簡史一組織灌注1812年,Le Gallois 死亡動物的組織器官以血灌注后出現(xiàn)短暫生命恢復(fù)現(xiàn) 象.建立體外模型,以保證器官的存活.19世紀(jì)中葉,Br

2、own-Sequard以血液灌注死刑犯尸體,尸僵消失.1929年,Brukhonenko和Tchetchuline 以血灌注斷頭犬的頭或全身,頭及其它組織器官功能能維持數(shù)小時.血液灌注的意義：向組織器官提供氧氣及其他營養(yǎng)物質(zhì),并帶走代謝廢物,保持生命內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定.研究證實：保持含氧血液的灌注能維持組織器官的功能.二醫(yī)療要求呼喚體外循環(huán)技術(shù)的誕生先天性心臟畸形、大血管等疾病治療的需要1930年10月,美國波士頓麻省總院外科,一女病人行膽囊切除術(shù)后兩周出 現(xiàn)肺大塊栓塞死亡,促動其監(jiān)護醫(yī)師、剛畢業(yè)的 Gibbon產(chǎn)生設(shè)想：如果將此病人的靜脈血 氧合變成動脈血后再輸入其動脈內(nèi),也許能救活此病人.195

3、3年5月,Gibbon用其自制的體外循環(huán)裝置為一18歲患有先天性房間隔缺損女孩cecelia bavolek成功進行了世界首例于體外循環(huán)心內(nèi)直視下房缺修補術(shù).三進行體外循環(huán)三個根本條件：足夠的血流動力人工心或血泵充分的血液氣體交換人工肺滿意的血液抗凝四三個根本條件的實現(xiàn)1 .血泵：注射器、活塞泵、隔膜泵、螺旋推進泵、指壓泵、單滾壓泵、多滾壓泵、錐面滾壓泵、離心泵、渦流泵、重力皮囊滾壓泵等.目前臨床體外循環(huán)中最常用的 為滾壓泵和離心泵,其具有足夠的驅(qū)動力、精確限制流量、使用方便等特點. 轉(zhuǎn)子泵離心泵2 .人工肺氧合器：生物肺氧合：又稱交叉循環(huán).人或動物的肺危險性大、操作困難、供體難找1890年,

4、Fredericq 用于動物實驗1919年,Quimby用于動物實驗1931年,Firor用于動物實驗1953年,Mastard用猴肺對5例法四患者進行手術(shù),全部死亡.1954年,Lillehei以成人供小兒患者交叉循環(huán)進行45例心臟手術(shù),28例存活62% .血膜式氧合：靜立垂屏式、滾筒式、碟片式血液破壞嚴重、氣血接觸面小、 氣體交換效率有限.1885年,Frey和Gruber將血液沿轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁注入,形成薄血膜,筒內(nèi)氧氣與薄血膜進行血氣交換.鼓泡式氧合：大量血氣泡增加了氣體交換面積,但仍有血液明顯破壞.1882年,Schroder將氧氣自盛裝靜脈血的容器底部吹入來氧合 血液,此為鼓泡式氧合

5、其原型.1950年,Clark使用硅油祛除血氣泡, 使鼓泡式氧合器真正平安大量被用于臨床.使其成為 20世紀(jì)60-70年代主要產(chǎn)品,至今在經(jīng)濟落后地區(qū)仍在使用.膜式氧合：防止血氣直接接觸破壞污染,更接近人肺生理.1944年,Kolff和Berk發(fā)現(xiàn)血液經(jīng)過人工透析器時能被氧合,產(chǎn)生膜式氧合器.成為20世紀(jì)80年代至今主要設(shè)備.3 .血液抗凝：1916年,Jay Mclean于在心臟和肝臟勻漿中發(fā)現(xiàn)了肝素1924年,經(jīng)提純的天然肝素首次用于輸血中的抗凝1936年,成功地將從牛肺和豬腸粘膜中提取到的肝素用于人體1937年,Chargaff和Olson發(fā)現(xiàn)魚精蛋白能戲劇性地中和肝素的抗凝作用五其他主

6、要技術(shù)的形成1 .平安灌注流量一一奇靜脈現(xiàn)象1952年,Cohen、Anderson和Watson于常溫下阻斷上下腔靜脈,只保存奇靜脈回信血液,結(jié)果30min內(nèi)心腦功能被保持正常, 證實只需8-14ml/kg/min 流量即可保證重要臟器的平安 灌注.此實驗意義在于排除了高流量灌注帶來的嚴重并發(fā)癥,同時,又可創(chuàng)造安靜無血的手術(shù)視野.2 .低溫低溫可降低組織代謝率,減少氧需,提升體外循環(huán)時機體的平安性.Kirklin等測定了犬在不同溫度時的氧耗. 3.血液稀釋早期,體外循環(huán)時使用全血預(yù)充,既造成血源緊張,又帶來嚴重并發(fā)癥.1961年,Zuhdi用5啾代替局部血液預(yù)充,稀釋血液,證實平安、省血,又

7、 利于微循環(huán)灌注.4 .心肌保護1955年,Melrose等就首次提出化學(xué)性心臟停跳,向主動脈阻斷近端注射2.5%檸檬酸鉀致心臟舒張,但產(chǎn)生直接心肌損傷.1959年,Shun wa及同事們介紹了局部心臟低溫技術(shù),但在心肌內(nèi)存在溫度梯度.20世紀(jì)60年代后期,大量文獻報道了局部低溫技術(shù)引起彌散性心肌和心內(nèi)膜下壞死,實驗證實這種技術(shù)對心肌保護的缺乏性,并導(dǎo)致術(shù)后心臟功能的抑制.1973年,Gay和Ebert再次介紹了含鉀停跳液的概念,并強調(diào)低鉀能防止直接 損傷心肌.這一報告使得使用含鉀停跳液致電化學(xué)停跳流行起來.1976年,倫敦 Thomas'醫(yī)院的Hearse等在Circulation?

8、 雜志上介紹了以鈉 為主要成分的細胞外液型停跳液, 使心臟停跳并保持柔軟狀態(tài).他們的這種液體逐步變得非 常流行,并代表了心肌保護領(lǐng)域的主要進步.20世紀(jì)70年代后期,Follette 等介紹了冷高鉀含血停跳液的概念,大量研 究結(jié)果證實其有血液強大的緩沖作用及攜氧水平,從而被廣泛接受.隨著研究進一步深入,揭示心肌保護在于減少氧耗,在使用停跳合并低溫降 低氧耗的技術(shù)中,心肌電機械活動停止及心肌處于無張力舒張狀態(tài)所降低的氧耗占所有降低 氧耗的90%而低溫所起作用只占 10%從而導(dǎo)致溫血停跳液的流行.三、體外循環(huán)的建立與實施在建立體外循環(huán)前,必須在人工管道、人工肺、微栓過濾器等與病人循環(huán)系統(tǒng)連接的裝置

9、預(yù)先充滿等滲平衡液、人工膠體或血液,并排盡氣體,此過程稱為預(yù)充.心臟手術(shù)時,通常經(jīng)胸骨正中劈開切口顯露心臟,游離上、下腔靜脈并分別套繞阻斷帶.靜脈注射抗凝藥物肝素 300u/Kg ,測定活化全血凝固時間 Activated Coagulation Time 或Acti vated Clotting Time , ACT ?350秒后,自升主動脈插入動脈插管并與體外裝置供血管連 接；自右心房插入上、下腔靜脈插管或單根心房管與體外靜脈血引流管連接.ACT> 480秒前方可開始體外循環(huán)轉(zhuǎn)流,靜脈血在血泵驅(qū)動下經(jīng)人工肺氣體交換后自升主動脈注入.也可經(jīng)外周血管股、動靜脈建立體外循環(huán).體外循環(huán)開始后

10、,即可進行血液降溫.灌注流量可按體重或體外表積計算,一般維持50-80ml/kg/min或1.8-2.4L/m2/min ,低溫可降低代謝,隨溫度降低可減小流量,從而減少手術(shù) 視野的回血,也可減少血成份的機械性破壞.平均動脈壓即灌注壓一般維持在50-80mmHg小兒代謝率較高、根底血壓較低,故其需要較高流量,而灌注壓可稍低.可通過監(jiān)測混合靜 脈血氧飽和度SvO2、病人血壓、尿量、體溫變化速度、酸堿平衡及乳酸水平等來判斷組 織灌注充分與否,維持 SvO2> 70%尿量>0.5ml/kg/h ,酸堿平衡及乳酸水平正常.灌注不足時,可通過提升灌注流量、血紅蛋白濃度、擴張小血管等舉措來改善.阻斷升主動脈后, 自阻斷近段升主動脈或冠狀動脈竇灌注心臟停搏液,使心臟迅速停跳以保護心肌.阻斷前, 經(jīng)右上肺靜脈插管作左心引流減壓也有利于心肌保護.待心內(nèi)操作完畢,經(jīng)心內(nèi)排氣后開放阻斷鉗、恢復(fù)心臟循環(huán)和節(jié)律.當(dāng)病人體溫恢復(fù)正常,血壓、血氣、電解質(zhì)、酸堿平衡滿意 后,逐步降低流量至停機.注射魚精蛋白中和肝素后,病人平穩(wěn)即可拔除插管.四、體外循環(huán)在非心臟外科領(lǐng)域的應(yīng)用神經(jīng)外科：某些顱腦病變的外科手術(shù).胸外科：侵及主氣管、肺門及胸部大血管的手術(shù),或?qū)粑δ懿蝗∪诉M 行呼吸輔助.普外科：如布加綜合癥手