體外循環(huán)技術(shù)

1930年10月，一位女性患者行膽囊切除術(shù)后兩周突發(fā)肺動(dòng)脈栓塞，Churchill教授對(duì)其進(jìn)行了肺動(dòng)脈栓塞摘除術(shù)（當(dāng)時(shí)該術(shù)式并無(wú)存活案例），術(shù)后由后Gibbon醫(yī)生對(duì)其進(jìn)行了臨終照顧，一個(gè)設(shè)想在他的腦海里逐漸形成，Gibbon教授記錄了當(dāng)時(shí)的情景：

在那漫長(zhǎng)的夜里，當(dāng)患者的靜脈越來(lái)越充盈，血的顏色越來(lái)越黑的時(shí)候，我卻無(wú)助地望著患者苦苦掙扎。于是一個(gè)念頭自然而然的產(chǎn)生了，那就是如果有一種機(jī)器能夠把患者充盈的靜脈血持續(xù)不斷的引流出來(lái)，經(jīng)過(guò)和氧氣混合并排出二氧化碳，再持續(xù)注入患者的動(dòng)脈，那患者將可能得救。我們將使血液繞過(guò)梗阻的血管，并在體外行駛心肺的部分功能。自此之后Gibbon一直致力于研究這一技術(shù)，并于23年后的1953年5月6日在世界上首次使用體外循環(huán)技術(shù)成功地完成一例房間隔缺損心臟直視手術(shù)。

體外循環(huán)是利用特殊的人工裝置將回心靜脈血①引出體外，②進(jìn)行氣體交換、③調(diào)節(jié)溫度和④過(guò)濾后，⑤輸回體內(nèi)動(dòng)脈的生命支持技術(shù)。體外循環(huán)的目的是暫時(shí)取代心肺功能，維持全身組織器官的血液供應(yīng)和氣體交換，為心內(nèi)直視手術(shù)提供無(wú)血或少血的手術(shù)視野。（外科學(xué)第六版）A：全身肝素化健康的血管內(nèi)皮是生物相容性最好的接觸表面，血液一旦離開(kāi)身體進(jìn)入管道，都將不可避免的激活和觸發(fā)人體防御機(jī)制，包括凝血、纖溶、補(bǔ)體、激肽等。體外的凝血會(huì)造成大量血栓，嚴(yán)重者造成肺栓塞和腦栓塞。因此體外循環(huán)前進(jìn)行全身抗凝是必要的，而肝素是在體外循環(huán)中抗凝的較理想藥品，它起效迅速，容易被魚精蛋白中和，而且用ACT監(jiān)測(cè)方便，ACT延長(zhǎng)與肝素劑量呈線性關(guān)系。B:肝素的使用與監(jiān)測(cè)過(guò)少的使用肝素會(huì)造成血栓的發(fā)生，過(guò)多的使用肝素又會(huì)造成術(shù)后出血和止血困難，但肝素本身的個(gè)體差異很大，如何和正確使用和監(jiān)測(cè)呢？ACT（激活全血凝固時(shí)間測(cè)定）為我們提供了參考依據(jù)：肝素化前ACT的參考范圍是90-130s肝素照片靜脈給予肝素化：標(biāo)準(zhǔn)肝素3-4mg/kg

靜脈給藥后5分鐘抽取動(dòng)脈血檢測(cè)ACT值不低于480秒

建立體外循環(huán)后每20-30分鐘復(fù)測(cè)

術(shù)后魚精蛋白中和后再次測(cè)定ACT

B:肝素的使用與監(jiān)測(cè)ACT機(jī)器的原理與使用方法試管內(nèi)置磁鐵和磁鐵檢測(cè)槽，將2ml全血注入含有活化劑（硅藻土或白陶土）的試管，混勻后將試管放入檢測(cè)槽，試管將被加溫及旋轉(zhuǎn)，血凝塊形成后，磁鐵就會(huì)隨著試管的旋轉(zhuǎn)而停止移動(dòng)，探測(cè)器感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化就會(huì)停止計(jì)時(shí)并顯示時(shí)間C：肝素化管道的使用將管道內(nèi)膜進(jìn)行肝素化可以模擬血管內(nèi)皮的特性，從而達(dá)到抑制凝血和減輕體外循環(huán)副作用，以美敦力公司肝素化管道為例，其優(yōu)點(diǎn)有：與管道內(nèi)表面共價(jià)結(jié)合的肝素與內(nèi)皮產(chǎn)生的肝素硫酸鹽一樣可以產(chǎn)生天然抗凝作用。由于硫酸鹽帶有大量的負(fù)電荷，所以它像血管內(nèi)皮一樣可以排斥帶負(fù)電荷的血小板。聚環(huán)氧乙烷有非常強(qiáng)的親水性，它可以形成一層穩(wěn)定的水層來(lái)供細(xì)胞附著和蛋白沉積。

引出體外的靜脈血需要與氧氣結(jié)合，形成動(dòng)脈血再回輸回動(dòng)脈。那應(yīng)該怎么做呢？把大象放入冰箱需要幾步？開(kāi)門放大象關(guān)門給靜脈血加入氧氣需要幾步？引流出靜脈血找一個(gè)氧氣瓶接上氧氣管把氧氣管放進(jìn)靜脈血

鼓泡型氧合器血液被動(dòng)進(jìn)入一個(gè)混合腔，這里的氧氣通過(guò)多孔發(fā)泡板流向血流，這樣形成含氧血泡，進(jìn)行氧合，然后血液經(jīng)過(guò)硅油去泡劑清除氧合后血液中的氣泡，再經(jīng)過(guò)絳綸布濾網(wǎng)過(guò)濾后進(jìn)入貯血槽，經(jīng)血泵泵入主動(dòng)脈。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，氧合性能好，消毒可靠，操作方便。缺點(diǎn)是發(fā)泡和去泡的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致明顯的溶血，去泡不完全會(huì)導(dǎo)致氣栓，而且氧與血非生理性接觸，一般轉(zhuǎn)流時(shí)間不能過(guò)久。膜式氧合器：各種各樣的膜式氧合器設(shè)備在上世紀(jì)五十年代中期就被廣泛應(yīng)用，但是直到80年代才解決降低預(yù)充量的問(wèn)題，因簡(jiǎn)單易行的使用才形成廣泛的商業(yè)化。不同于鼓泡式氧合器，在膜式氧合器中通血和氧氣是相互獨(dú)立的。通過(guò)利用聚丙烯半透膜或者硅樹(shù)脂膜等，氣體和血液之間沒(méi)有直接接觸。氣體交換是通過(guò)擴(kuò)散的方式進(jìn)行的，由膜兩側(cè)的血?dú)夥謮翰铗?qū)動(dòng)。這和人體肺呼吸的機(jī)制相同，因此膜式氧合器通氣方式更接近于生理過(guò)程。由于沒(méi)有發(fā)泡和去泡的過(guò)程，可明顯減少氣栓的產(chǎn)生，而且還可以單獨(dú)控制PO2和PCO2。膜式氧合器的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)血小板的影響較小，鼓泡式氧合器2h后血小板僅為術(shù)前的35%，4h后就全部消失了，而膜式氧合器24h后血小板為術(shù)前的39%，這使得術(shù)后滲血明顯減少，這使得膜式氧合器深受外科醫(yī)生的喜愛(ài)。氧合器性能的綜合評(píng)價(jià)一、基本性能氧合性能，二氧化碳交換能力。變溫能力預(yù)充量二、組織相容性聚丙烯聚乙烯等多聚物生物相容性高，肝素涂抹技術(shù)的應(yīng)用。三、安全性避免漏水，打空等。四、穩(wěn)定性和簡(jiǎn)易性鼓泡式氧合器使用2-3小時(shí)，膜式氧合器使用4-6小時(shí)。：

20世紀(jì)50年代是外科手術(shù)取得重大發(fā)展的年代，很多標(biāo)志性的手術(shù)在此時(shí)期開(kāi)展，外科醫(yī)生對(duì)很多未知的領(lǐng)域開(kāi)始了探索，其中l(wèi)illehei教授在氧合器性能還不能完全滿足心外科手術(shù)的情況下獨(dú)辟蹊徑，創(chuàng)造性的使用了控制性交叉循環(huán)技術(shù)，其過(guò)程在倫理道德上受到很多人的反對(duì)，其手術(shù)方式也不具備可推廣性，但給大家提供了一些思考，讓我們了解一下這個(gè)駭人聽(tīng)聞的控制性交叉循環(huán)技術(shù)吧。這個(gè)手術(shù)是個(gè)大膽而新穎的設(shè)想，理論上的死亡率是200%。但實(shí)際上手術(shù)是在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)取得滿意（早在1890年就開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)有人進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)且lillehei教授自己也進(jìn)行了大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，手術(shù)共進(jìn)行了45例且供體無(wú)一死亡，無(wú)一有后遺癥，手術(shù)病人28（62%）例存活且長(zhǎng)期生存，30年后的隨訪中還有22例（49%）健在。

無(wú)論是生存率還是手術(shù)效果在當(dāng)時(shí)也是很滿意的，如今來(lái)看成功的原因有：當(dāng)時(shí)的體外循環(huán)的還沒(méi)有條件對(duì)生理變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，更不能對(duì)缺陷及時(shí)糾正，而交叉循環(huán)卻類似一個(gè)人工的胎兒和母體循環(huán)，有供體隨時(shí)自動(dòng)糾正受體的生理變化，使病人術(shù)后順利康復(fù)。一年后的1955年，比較成熟的鼓泡式氧合器問(wèn)世，心外科手術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新階段。

溫度的調(diào)節(jié)主要是為了配合外科手術(shù)，在阻斷主動(dòng)脈手術(shù)中，降溫尤其重要，低溫可以在體外循環(huán)期間全身及臟器需氧量降低，從而產(chǎn)生保護(hù)作用，研究顯示，溫度每降低10度，全身氧耗降低50%。

降溫及復(fù)溫的過(guò)程必須緩慢，復(fù)溫過(guò)快（尤其是目標(biāo)溫度與體內(nèi)溫度溫差超過(guò)10度）容易產(chǎn)生微氣栓，快速?gòu)?fù)溫時(shí)設(shè)定溫度過(guò)高，會(huì)造成主動(dòng)脈高溫血流直接灌注大腦，造成氧耗增加，損傷腦功能。還易造成體內(nèi)形成溫度階梯，核心溫度與體表溫度不匹配，影響復(fù)溫過(guò)程的判斷。

還有部分不需阻斷主動(dòng)脈的手術(shù)，需要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)體溫及保溫，避免體溫下降，造成心室顫動(dòng)。A、體外循環(huán)下溫度調(diào)節(jié)的類型：

保溫保持體溫在37度體外循環(huán)輔助不停跳手術(shù)（opcabg等）降溫淺低溫32-35度房間隔缺損單瓣膜置換等手術(shù)中度低溫26-31度多瓣膜置換法洛氏四聯(lián)癥等復(fù)雜手術(shù)深低溫20-25度大血管手術(shù)，需要停循環(huán)或者低流量灌注等復(fù)雜手術(shù)超深低溫15-20度較少采用B、溫度檢測(cè)的方法正常人的溫度自內(nèi)而外存在一個(gè)溫度階梯，核心溫度（36.9-37.9）通常比表層溫度高2-3度，監(jiān)測(cè)時(shí)不同方式有不同的標(biāo)準(zhǔn)：常用的鼻咽溫和耳道溫度接近腦溫、食管溫度接近心臟溫度、膀胱溫度、直腸溫度接近機(jī)體深部溫度。C、體外循環(huán)本身對(duì)溫度的影響（降溫）轉(zhuǎn)流過(guò)程中自然降溫低溫預(yù)沖液引起體內(nèi)熱量的丟失灌注心臟停搏液（冷晶體溫度4-8度、冷氧合血溫度8-10度）術(shù)野沖洗等D、降溫通過(guò)變溫水箱對(duì)氧合器進(jìn)行降溫通過(guò)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度降溫通過(guò)制冰機(jī)制造冰泥放在心臟表面進(jìn)行局部降溫冰帽對(duì)腦局部降溫保護(hù)E、復(fù)溫通過(guò)變溫水箱對(duì)氧合器進(jìn)行升溫通過(guò)室溫調(diào)節(jié)升高溫度通過(guò)輸液系統(tǒng)進(jìn)行加溫通過(guò)溫毯進(jìn)行加溫體外循環(huán)過(guò)程中有微栓產(chǎn)生，這些微栓會(huì)直接阻塞微血管，對(duì)組織器官產(chǎn)生損傷，特別是腦和肺。體外循環(huán)中微栓來(lái)源固體栓子：預(yù)沖庫(kù)血中有大量的變性血小板和白細(xì)胞，泵管在滾壓摩擦中脫落的微栓，心內(nèi)的贅生物、組織碎片，血液在體外循環(huán)的異物表面接觸中產(chǎn)生的微栓，氣體栓子：微氣栓是體外循環(huán)中常見(jiàn)的栓子，包括氧合過(guò)程中產(chǎn)生的微氣栓和和復(fù)溫過(guò)程中溫差過(guò)大產(chǎn)生的氣栓，還包括血流在管道中湍流形成的微氣栓。越來(lái)越多的研究證明了微栓對(duì)于腦的損傷和對(duì)于精神癥狀的影響，而濾器的有效利用極大的減少了此類癥狀，濾器的種類多種多樣，可以裝在體外循環(huán)裝置的很多地方，從而有效的祛除栓子。最重要的是動(dòng)脈微栓，它是體外血進(jìn)入人體的最后一個(gè)關(guān)口。

引言：在體外循環(huán)中氧合器代替了肺的通氣功能，而血泵則替代了心臟的功能。

血液在體外完成氧合后必須有動(dòng)力把它輸回體內(nèi)的動(dòng)脈，因此，血泵的重要作用不言而喻，同時(shí)，它還需要滿足以下苛刻的條件：必須在克服500mghg的阻力的同時(shí)提供7l/min的流量泵的運(yùn)轉(zhuǎn)要盡可能少的損害血液細(xì)胞，減少溶血所有與血液接觸的部分應(yīng)該是沒(méi)有任何死腔的光滑表面，防止血液停滯和湍流設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用安全，測(cè)量血流量準(zhǔn)確一旦發(fā)生斷電情況，可手動(dòng)操作

滾壓泵是由一個(gè)內(nèi)置轉(zhuǎn)子的半圓形槽組成，兩個(gè)泵頭呈180度放置，推動(dòng)血液在槽和轉(zhuǎn)子之間流動(dòng)。其中一個(gè)滾軸離開(kāi)泵槽時(shí)，另外一個(gè)滾軸恰好進(jìn)入泵槽，血液?jiǎn)雾?xiàng)流動(dòng)。滾壓泵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用方便，為各醫(yī)院使用的最主要的血泵。離心泵內(nèi)置磁鐵在電機(jī)的帶動(dòng)下，使錐形葉輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)液體流動(dòng)液體在離心力的作用下在離心杯側(cè)壁形成壓力，由側(cè)壁開(kāi)口流出在離心杯中央形成低壓區(qū)液體即可隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入離心杯，從而產(chǎn)生有效的血液灌流葉輪旋轉(zhuǎn)速度越快，液體產(chǎn)生的離心力越大離心泵和滾壓泵特點(diǎn)：

離心泵最大的優(yōu)點(diǎn)是血液成分破壞少，相比較滾壓泵有較長(zhǎng)的使用時(shí)間（一般最長(zhǎng)可達(dá)1-2周）。而且對(duì)于前負(fù)荷和后負(fù)荷敏感，能在一定程度內(nèi)自身調(diào)節(jié)，還有靈活性，離心泵馬達(dá)小，可通過(guò)導(dǎo)線連接在一定范圍內(nèi)移動(dòng)，這些都在ECMO中有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。滾壓泵流量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用成本較低，因此在外科手術(shù)中占據(jù)了半數(shù)以上的份額，但是因?yàn)闈L壓過(guò)程中易對(duì)血液產(chǎn)生剪切力，血液破壞多。據(jù)文獻(xiàn)顯示，離心泵能有效縮短病人在ICU停留時(shí)間，減少花費(fèi)，從而抵消較貴的泵頭支出，還有待以后再探討。ECMO區(qū)別于傳統(tǒng)的體外循環(huán)：ECMO是密閉性管路無(wú)體外循環(huán)過(guò)程中的儲(chǔ)血瓶裝置，體外循環(huán)則有儲(chǔ)血瓶作為排氣裝置，是開(kāi)放式管路；ECMO由