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体外循环技术的新进展

日期:2013-08-29  
体外循环技术的新进展

  自从1953年Gibbon在世界上首次使用体外循环技术成功 地完成一例心脏直视手术,至今已经近五十年了,随着国民经济的发展和医疗卫生事业的进步,我国心血管外科得到迅速发展,全国各省市直至县区能开展体外循环心脏手术的医院,从二十年前的34所增加到今天近800所,每年完成的心脏直视手术从1700例增加到30000例左右,而广东省就有近40家医院开展了体外循环心脏手术。心脏外科与体外循环是不可分割的一个整体,心脏外科的发展无疑也促进了体外循环技术的发展。近年来,体外循环无论从理论还是从设备的先进性、技术的革新上都取得了令人瞩目的进展,这些进步又促进了心血管外科以及其他学科的发展。

  一、体外循环概念的更新

 体外循环从一开始就与心脏手术紧紧地联系在一起,四十多年来,随着医学科学日新月异的发展,仪器设备的更新换代,体外循环的原理不变,概念却在不断更新,其含义已远远超出了心脏手术这一固定的内涵,体外循环已不再是心脏手术的专有名词,凡是需要心肺支持、血液暂时的旁路循环,都可使用体外循环技术。体外循环临床应用的范围已涉及许多领域。目前,体外循环除了应用于日益增多的心内直视手术外,心、肺移植术,大血管(胸/腹 主动脉瘤)手术,肾癌切除及下腔静脉癌栓摘除术,肝移植(静脉-静脉转流)手术,气管手术,纤支镜下肺灌洗(肺蛋白沉着症)术等都使用了体外循环技术;在体外生命支持(extracorp oreal life support)这一新的领域里,如心脏术后严重低心排综合征、左心/右心/全心衰 的辅助循环,急性呼吸功能衰竭(ARDS)的体外膜肺支持疗法(ECMO),有机磷中毒的超滤排毒以及在紧急心肺复苏中发挥着越来越重要的作用。同时,一些更新的领域正在不断开发,如利用高温体外循环的方法杀伤体内的艾滋病病毒;利用体外循环超滤的方法进行戒毒等。

  二、体外循环设备的发展

  体外循环设备的发展是促进体外循环技术发展的动力。

  (一)新型人工心肺机(体外循环机)

  体外循环机的三大主要系统是血泵、监测和变温系统。

  1.血泵 血泵是体外循环的心脏,是血液循环的动力,目前临床上常用的血泵只有滚压泵( roller pump)和离心泵(centrifugal pump)。滚压泵由泵管和泵头组成,泵头对泵管挤压,推动管内液体流动,滚压泵的主要缺点是滚压时泵管易产生微栓脱落(硅胶管),弹性差(塑料管),长时间转流血液破坏明显增加,并有泵管破裂的危险。尽管如此,由于操作简单,费用低,滚压泵仍然是国内外使用最广泛的血泵。

   目前国内使用较多的进口体外循环机有德国产的Stockert、Jostra体外循环机,美国产的Sa rns、Cob e体外循环机,较新的型号是StockertⅢ型、SC型,Sarns 8000型、9000型,Jostra HL-20 型,泵头运转的稳定性、对泵管挤压的精确度是衡量血泵质量的一个主要标准,美国的血泵都有产生搏动血液灌注的功能,德国的血泵设计了特殊的双头泵,可用于婴幼儿或低流量灌注,也可作为停跳液灌注泵、左右心吸引泵以及改良超滤泵。

   离心泵是一种较新型的血泵,近年来使用越来越多。离心泵是根据液体在作同心圆高速运转时产生离心力的原理而设计的,它由驱动部分和控制部分组成,使用一次性的泵头。目前主要有四种离心泵—Sarns、Lifestream、Bio-Medicus和Jostra。与滚压式血泵比较,离心泵的主要优点是:血液损伤小,压力缓冲大,安全性高,有的可产生搏动性血液。由于离心泵 体积小,便于移动,除用于常规体外循环心脏手术外,更适合用于长时间灌注,如术后不能脱机的左心、右心、全心辅助循环,心脏移植前的过渡,呼吸功能衰竭的ECMO,主动脉手术的 CPB或左心转流,肝移植的静脉-静脉转流等。

  2.监测系统

  体外循环技术的提高和质量的保证,对心脏手术的成功起很重要的作用,而体外循环的效果 和安全性与监测系统的完善密不可分。现代电脑化的体外循环机使灌注师通过机器上配备的各种监测装置就能随时了解转流中各种数据的变化,能够及时、准确地进行管理和处理。这些监测系统包括压力(动脉灌注压、停跳液灌注压)监测,温度(鼻咽温、肛温、动脉/静脉血温、水温、心肌温、停跳液温)监测,氧合器血平面监测,动脉灌注血气泡监测,多个时间显示,气体流量、氧浓度监测,动脉/静脉血SAT/HCT(HB)连续监测,血气连续监测,血K+连续监测(CDI500),ACT监测。这些监测不但可以报警,有的还会自动停机。尽管以上的监测系统增加了操作的工作量,但却显著地增加了体外循环的安全性,这也是提高心脏手术成功率的一个重 要因素。

  3.变温系统 

 电脑化的冷热水循环水箱(变温水箱)使灌注师操作更方便、更简单,无须天天加水、放水、加冰,只要设定水温,按动开关,水箱就会按你的要求自动降温、升温。

  (二)膜肺

  作为体外循环中进行气体交换的装置——氧合器,已经从最早期的转碟式(rotating disc o xygenator)发展到鼓泡式(bubble oxygenator),从鼓泡式又发展到膜式(membrane oxygena to r),膜式氧合器的发展使其具有更多的功能和更多的类型。膜肺的制作材料主要有两大类,即硅胶膜类和中空纤维类,中空纤维又从管内走血发展到管外走血,从泵后型发展到泵前型。90年代初,又成功地研制出肝素涂抹膜肺。氧合器的发展旨在不断提高气体交换能力,更好的保护血液,减少栓塞的发生,改善脏器的功能。进口膜肺的种类较多,主要有Medtroni c、Affinity、Terumo、Baxter、Jostra、Dideco、Minntech等。我国直到80年代,上海复旦大学研制出第一个国产膜肺,近几年,西京、西安、新会膜肺也先后进入市场。

  膜肺与鼓泡肺的最大区别在于血液在氧合过程中,气血不直接接触,氧和二氧化碳不是通过鼓泡而是通过膜的弥散作用进行气体交换。因此,膜肺具有更良好的气体交换能力和变温性能,对血液有较好的保护作用,血液破坏少,生物相容性好,补体、白细胞、血小板激活程度轻,微栓尤其是气栓发生率减少,微循环灌注得到改善,提高了组织的氧供。膜肺的安全性和稳定性较高,在长时间转流中,膜肺的优势可充分体现出来,膜肺还适用于ECMO等长时间的转流。目前,欧美等国膜肺的应用已基本取代了鼓泡肺,在我国,由于国情不同,现仍 以鼓泡肺应用为主,但膜肺取代鼓泡肺是历史发展的必然趋势。