1、體外循環技術的臨床應用周治明中南大學第三附屬醫院麻醉科體外循環技術 體外循環就是應用人工管道將機體大血管與心肺機連接,從大靜脈(或右心)引出靜脈血在體外氧合,再經血泵將氧合血注入動脈系統,又稱心肺轉流(cardiopulmonarybypass,CPB),它是為了便于心臟!大血管外科手術而設計的體外循環技術 40多年來,心臟直視手術的發展推動了體外循環技術的進步,而體外循環技術的提高又促進心血管外科向更高深的領域開拓,通過體外循環,不僅使大量的先天性和后天性心血管病得以經過手術治療痊愈,而且更進一步向輔助循環!人工心臟發展,以及利用體外循環技術進行血液凈化!血漿置換,以便救治瀕于衰竭的心臟!肝

2、臟!腎臟和呼吸性疾病及搶救各種急、慢性中毒的患者體外循環技術 隨著醫學科學日新月異的發展,儀器設備的不斷研發和更新換代,通過大量的基礎理論研究和臨床實踐,體外循環的基本原理不變,概念卻在不斷地更新,其含義已遠遠超出了心血管手術這一固定的內涵體外循環技術 體外循環技術已不再是心血管手術的專有名詞,凡是需要心肺支持!血液暫時的旁路循環,都可使用體外循環技術,體外循環作為暫時性的循環支持,無論在心臟手術或非心臟手術領域以及內科系統都發揮了越來越重要的作用,其應用范圍幾乎滲透發展到臨床各科體外循環技術1 體外循環的歷史回顧 早在1812年,法國醫生Julien-Jean和Cearlelallois 就

3、提出了人工循環的概念,既心臟可以被向動脈內供血的血泵所替代,并能維持離體器官存活一定的時間體外循環技術 1 體外循環的歷史回顧 通過向靜脈血內充氣鼓泡使之氧合是最初的人工肺的設想,VonSchroeder于1882年,介紹了第一個鼓泡式人工肺,3年后VonFrey和Gruber發明了第一臺人工心肺機,即血液在不斷轉動的中空金屬圓筒內表面形成血膜而進行氧合體外循環技術1 體外循環的歷史回顧 20世紀30年代初,美國醫生JohnGib2bon就設想中斷肺循環并取出血栓從而救治術后肺梗死的病人,從1934年起,他就致力于艱苦的體外循環的實驗研究,于1937年和1939年發表了應用體外循環方法使貓的生

4、存率明顯提高的論文,并取得了可喜的成果體外循環技術1 體外循環的歷史回顧 終于在1953年5月6日，ohnGibbon第一次用泵:人工體外循環為一18歲的女孩成功的修補了房間隔缺損;從那以后,心內直視手術如雨后春筍,在世界范圍內開展,體外循環技術在臨床上也開始應用,與此同時,體外循環的實驗和臨床研究也應運而生。體外循環技術1 體外循環的歷史回顧 近年來,體外循環無論從理論,臨床應用,還是從設備的先進性,技術的革新上都取得了令人矚目的進展,這些進步又促進了心血管外科的發展和在其他臨床各科的廣泛應用體外循環技術2 體外循環設備的發展和應用 體外循環的設備主要是人工心肺機,隨著科學技術的進步和發展,

5、細胞及組織工程的基礎研究,高分子生物材料的應用,以及對體外循環機制的進一步的了解,其設備也不斷地在研發、改進和發展,同時也促進了體外循環技術的進一步發展和在其他臨床學科的應用。其設備的組成有體外循環機和人工肺。體外循環技術2.1 體外循環機的三大主要系統是血泵、監測和變溫系統2.1.1 血泵 血泵是體外循環的心臟,是血液循環的動力,血泵運轉的穩定性、安全性以及對血液損傷的程度是衡量血泵質量的一個主要標準;因而,眾多科研工作者也一直追求；研發更完美的血泵。體外循環技術2.1 體外循環機的三大主要系統是血泵!監測和變溫系統2.1.1 血泵 目前,臨床上常用的血泵有滾壓泵和離心泵。而滾壓泵在滾壓時,

6、易產生微栓脫落(硅膠管),如為塑料管則彈性差,長時間轉流血液破壞明顯增加,并有泵管破裂的危險,因此,滾壓泵被一種新型的血泵所代替是一種必然趨勢;體外循環技術2.1 體外循環機的三大主要系統是血泵!監測和變溫系統2.1.1 血泵 離心泵是科學工作者近年研制和開發的一種新型血泵,投入臨床使用后效果良好,因而使用的越來越多,其臨床應用范圍也逐步擴大體外循環技術離心泵 是根據液體在作同心圓高速運轉時產生離心力的原理而設計的,與滾壓式血泵比較,離心泵的主要優點是:血液損傷小,壓力緩沖大,安全性高,有的可產生搏動性血液；加上離心泵體積小,便于移動,除用于常規體外循環心臟手術外,更適合用于長時間灌注,如術后

7、不能脫機的左心、右心衰竭。體外循環技術 全心輔助循環,心臟移植前的過渡,呼吸功能衰竭的ECMO,主動脈手術的CPB或左心轉流,肝移植的靜脈-靜脈轉流等,在內科系統的血液凈化、血漿置換等方面也開始廣泛應用。，體外循環技術監測系統 體外循環技術的提高和質量的保證,對心臟手術的成功起很重要的作用,而體外循環的效果和安全性與監測系統的完善密不可分體外循環技術監測系統 隨著現代電子技術的發展而不斷完善,現代電腦化的體外循環機使灌注師通過機器上配備的各種監測裝置就能隨時了解轉流中各種數據變化,能夠及時、準確地進行管理和處理,其監測不但可以報警,有的還會自動停機。體外循環技術 盡管監測系統增加了操作的工作量

8、,但卻顯著地增加了體外循環的安全性,這也是提高心臟手術成功率的一個重要因素。體外循環技術2.1.3 變溫系統 電腦化的冷熱水循環水箱(變溫水箱)使灌注師操作更方便、更簡單,無需天天加水、放水、加冰,只要設定水溫,按動開關,水箱就會按你的要求自動降溫、升溫。體外循環技術2.2 人工肺 人工肺是體外循環中進行氣體交換的裝置,即氧合器,氧合器的發展旨在不斷提高氣體交換能力,更好地保護血液,減少栓塞的發生,改善臟器的功能;體外循環技術2.2 人工肺 它已經從最早期的轉碟式發展到鼓泡式,從鼓泡式發展到膜式,膜式氧合器具有更良好的氣體交換能力和變溫性能,對血液有較好的保護作用,血液破壞少,生物相容性好體外

9、循環技術2.2 人工肺 補體、白細胞、血小板激活程度輕,微栓尤其是氣栓發生率減少,微循環灌注能得到更好地改善,可以提高組織的氧供,其安全性和穩定性較高“由于其眾多的優越性,膜式氧合器取代鼓泡式氧合器是歷史發展的必然趨勢。體外循環技術2.2 人工肺 隨著生物醫學科技的發展,膜式氧合器也朝著具有更多的功能和更多的類型的方向發展；除了應用心內直視手術外,體外膜肺(ECMO)支持在搶救呼吸系統疾病中如急性呼吸衰竭、嚴重低氧血癥、二氧化碳潴留、急性肺損傷等方面發揮了越來越重要的作用。 體外循環技術在非心臟手術中的應用 40多年的臨床實踐,體外循環技術不僅在心臟外科廣泛應用并日趨成熟,其應用范圍也擴大到一

10、些非心臟手術領域,通過應用體外循環技術擴大了手術治療的范圍,同時也提高了手術切除的成功率,到目前為止,體外循環技術在外科領域的應用主要包括以下幾個方面:體外循環技術在非心臟手術中的應用(1)神經外科領域 國內!外許多專家學者采用體外循環技術致全身深低溫停循環成功地切除了許多被視為手術禁忌的腦部腫瘤,特別是腦部的血管瘤；在未施行心肺轉流技術時,一些腦部的腫瘤勉強施行手術后死亡率高達30%50%體外循環技術在非心臟手術中的應用(1)神經外科領域 而采用體外循環技術,經外周血管插管進行心肺轉流后至全身深低溫停循環,由于供血停止使局部腫瘤縮小,手術野無血,顯露清楚,手術切除的成功率明顯地提高體外循環技

11、術在非心臟手術中的應用(2)大氣管、肺、縱膈手術 國內有報道對于某些大氣管隆突部位腫瘤的手術,由于氣管完全阻塞而不能按常規插入氣管插管,在麻醉誘導期間應用心肺轉流技術用人工肺氧合支持呼吸功能,順利進行了手術治療巨大縱膈腫瘤所致氣管、上腔靜脈受壓,按常規不能完成的手術,采用體外循環技術進行股靜脈-股動脈轉流后成功地切除了腫瘤體外循環技術在非心臟手術中的應用(2)大氣管、肺、縱膈手術 某些肺部的腫瘤由于與心臟、大血管粘連嚴重,難以在常規下完成的手術,通過體外循環技術也能成功的切除體外循環技術在非心臟手術中的應用(3)利用部分性體外循環技術進行的手術 在某些特定部位的手術,可以不必使心肺供血完全停止

12、,只要使手術部位的血流暫時阻斷,一部分血液被引流出來,其余的血液仍沿著正常的途徑循環,便可實施外科手術操作；通常在下列部位的手術采用體外循環技術在非心臟手術中的應用(3)利用部分性體外循環技術進行的手術粗大的動脈導管未閉,無其他并存的心內畸形;降主動脈瘤;急慢性降主動脈夾層動脈瘤;胸腰段動脈瘤體外循環技術在非心臟手術中的應用(3)利用部分性體外循環技術進行的手術肝臟外科手術治療,肝移植或肝葉部分切除;體外循環技術在非心臟手術中的應用(3)利用部分性體外循環技術進行的手術下腔靜脈外科手術;其他累及上!下腔靜脈或右房的手術;體外循環技術在非心臟手術中的應用(3)利用部分性體外循環技術進行的手術此外

13、,對我國較為高發的疾病如布加綜合征的手術治療;布加綜合征也可以采用深低溫停循環技術進行根治性的手術體外循環技術在搶救危、急、重癥等方面的應用在搶救危!急!重癥等方面,隨著體外循環的參與,搶救成功率也穩步上升,體外循環已經發揮了不可替代的作用,特別是對于一些意外性心臟停搏(心源性或非心源性)的病人!急性呼吸衰竭,及時建立體外循環可使搶救成功率大大增加體外循環技術在搶救危、急、重癥等方面的應用目前介入性心臟內科治療技術的發展使一些病人避免了外科手術,但在進行介入治療時,不時有意外發生,這時通常由心胸外科醫生和灌注師待命,如有意外時可迅速采用股動脈-靜脈轉流,建立體外循環搶救病人的生命體外循環技術在

14、搶救危、急、重癥等方面的應用臨床實踐經驗證明:在短于30min內建立體外循環,搶救成功率較高體外循環技術在搶救危、急、重癥等方面的應用在重癥病人尤其是心源性休克病人!心臟直視手術后不能脫離人工心肺機及術后發生低心排出量綜合征病人!以及發生在心導管室的檢查!造影和經皮腔內冠狀動脈成形術(PTCA)等手術的意外時,通常采用輔助循環搶救病人,體外循環技術在搶救危、急、重癥等方面的應用它在應用藥物治療無效下,最后救治方法對于心功能難以恢復,但可行心臟移植需要等待供體心臟的病人9,用搏動性輔助循環支持過渡到心臟移植不僅能作長期輔助,而且還能改善臟器(肝!腎)功能,使病人的狀態較之直接行心臟移植更好體外循

15、環技術在搶救危、急、重癥等方面的應用有些急診如農藥中毒!CO中毒!毒蛇咬傷,如急癥建立體外循環不僅能進行循環!呼吸支持,而且還能進行血液凈化!清除體內毒素!減少毒素對其他臟器的損害,可以明顯提高搶救病人的成功率 體外循環技術在內科系統的應用在體外循環的應用上,內科系統是從19世紀的放血療法開始探索,且逐漸發展,到今天能完整地利用體外循環技術,而形成了種類齊全的血液凈化技術,也就是所謂的人工肝10和人工腎11體外循環技術在內科系統的應用其基本原理就是利用體外循環技術,借助體外機械!化學或生物裝置,暫時及部分替代肝臟和腎臟功能,從而協助治療肝功能不全!肝衰竭和腎功能不全!腎衰或相關疾病主要包括血漿

16、置換,全血或血漿膽紅素!氨及藥物灌流吸附12,血液濾過體外循環技術在內科系統的應用目前認為血漿置換也即血液凈化技術是繼藥物治療!手術治療之外的第三種治療方法,通過血液凈化!血漿置換,使許多瀕于死亡的病人得以重生,使許多難治性疾病!復雜性疾病得以康復體外循環技術在內科系統的應用其應用范圍幾乎深透發展到臨床各個領域目前報道12采用血漿置換可以治療的疾病有神經系統疾病!結締組織病!血液病!腎臟疾病!肝臟疾病!急性中毒及移植等領域,大約有200多種疾病體外循環技術在內科系統的應用隨著醫學和科學技術的發展,其治療領域還將進一步擴大,如肢體的惡性腫瘤如黑色素瘤!骨肉瘤等采用肢體局部化療藥物灌注,這種方法可

17、把局部化療藥物與全身隔開,既提高了局部藥物濃度(可達10倍以上),又避免了化療藥物對全身的毒性反應體外循環技術在內科系統的應用在搶救CO中毒!蛇咬傷和農藥中毒時13-14,采用心肺轉流既可進行心肺支持,也可進行血液凈化治療,收到了較好的效果體外循環技術在內科系統的應用還有一些少見疾病如肺泡蛋白變性,矽肺等需進行肺灌洗治療,但又難于置入雙槍氣管插管,特別是一些小兒病例,可以在心肺轉流支持下進行治療,并可在術后短期進行呼吸輔助治療體外循環技術在臨床應用的展望目前,體外循環除了應用于日益增多的心內直視手術外,心!肺移植術,大血管(胸/腹主動脈瘤)手術,腎癌切除及下腔靜脈癌栓摘除術,肝移植(靜脈-靜脈

18、轉流)手術,氣管及縱膈手術,纖支鏡下肺灌洗(肺蛋白沉著癥)術,顱內腫瘤切除等都使用了體外循環技術體外循環技術在臨床應用的展望在體外生命支持這一新的領域里,即輔助循環,如心臟術后嚴重低心排綜合征!左心/右心/全心衰的輔助循環,急性呼吸功能衰竭的體外膜肺支持療法,以及在緊急心肺復蘇中發揮著越來越重要的作用體外循環技術在臨床應用的展望作為長時間輔助循環的動力,為了能進行長時間輔助循環,把輔助循環從體外向體內過渡,科研工作者進行了大量的實驗研究體外循環技術在臨床應用的展望將全置入式的左心輔助裝置植入牛的體內,牛可存活數日之久體外循環技術在臨床應用的展望靜脈內氧合裝置在動物體內植入的實驗也取得了令人鼓舞的結果,永久性全置入式人工心臟比同種供體心臟移植的觀念更具吸引力隨著現在納米科技的興起和發展,在解決了機械!電子!流體力學設計的難題之后,如果能獲得較好的生物相容性材料,或經過納米技術處理的生物材料,可置入式的輔助循環裝置用于臨床將會成為現實,體外循環技術在臨床應用的展望體外循環將會逐步從體外向體內過渡同時