體外循環(huán)技術(shù)的新進展
日期：2013-08-29
自從1953年Gibbon在世界上首次使用體外循環(huán)技術(shù)成功 地完成一例心臟直視手術(shù)，至今已經(jīng)近五十年了，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的進步，我國心血管外科得到迅速發(fā)展，全國各省市直至縣區(qū)能開展體外循環(huán)心臟手術(shù)的醫(yī)院，從二十年前的34所增加到今天近800所，每年完成的心臟直視手術(shù)從1700例增加到30000例左右，而廣東省就有近40家醫(yī)院開展了體外循環(huán)心臟手術(shù)。心臟外科與體外循環(huán)是不可分割的一個整體，心臟外科的發(fā)展無疑也促進了體外循環(huán)技術(shù)的發(fā)展。近年來，體外循環(huán)無論從理論還是從設(shè)備的先進性、技術(shù)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以及其他學(xué)科的發(fā)展。
一、體外循環(huán)概念的更新
體外循環(huán)從一開始就與心臟手術(shù)緊緊地聯(lián)系在一起，四十多年來，隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)日新月異的發(fā)展，儀器設(shè)備的更新?lián)Q代，體外循環(huán)的原理不變，概念卻在不斷更新，其含義已遠遠超出了心臟手術(shù)這一固定的內(nèi)涵，體外循環(huán)已不再是心臟手術(shù)的專有名詞，凡是需要心肺支持、血液暫時的旁路循環(huán)，都可使用體外循環(huán)技術(shù)。體外循環(huán)臨床應(yīng)用的范圍已涉及許多領(lǐng)域。目前，體外循環(huán)除了應(yīng)用于日益增多的心內(nèi)直視手術(shù)外，心、肺移植術(shù)，大血管(胸/腹 主動脈瘤)手術(shù)，腎癌切除及下腔靜脈癌栓摘除術(shù)，肝移植(靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流)手術(shù)，氣管手術(shù)，纖支鏡下肺灌洗(肺蛋白沉著癥)術(shù)等都使用了體外循環(huán)技術(shù);在體外生命支持(extracorp oreal life support)這一新的領(lǐng)域里，如心臟術(shù)后嚴重低心排綜合征、左心/右心/全心衰 的輔助循環(huán)，急性呼吸功能衰竭(ARDS)的體外膜肺支持療法(ECMO)，有機磷中毒的超濾排毒以及在緊急心肺復(fù)蘇中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時，一些更新的領(lǐng)域正在不斷開發(fā)，如利用高溫體外循環(huán)的方法殺傷體內(nèi)的艾滋病病毒;利用體外循環(huán)超濾的方法進行戒毒等。
二、體外循環(huán)設(shè)備的發(fā)展
體外循環(huán)設(shè)備的發(fā)展是促進體外循環(huán)技術(shù)發(fā)展的動力。
(一)新型人工心肺機(體外循環(huán)機)
體外循環(huán)機的三大主要系統(tǒng)是血泵、監(jiān)測和變溫系統(tǒng)。
1.血泵 血泵是體外循環(huán)的心臟，是血液循環(huán)的動力，目前臨床上常用的血泵只有滾壓泵( roller pump)和離心泵(centrifugal pump)。滾壓泵由泵管和泵頭組成，泵頭對泵管擠壓，推動管內(nèi)液體流動，滾壓泵的主要缺點是滾壓時泵管易產(chǎn)生微栓脫落(硅膠管)，彈性差(塑料管)，長時間轉(zhuǎn)流血液破壞明顯增加，并有泵管破裂的危險。盡管如此，由于操作簡單，費用低，滾壓泵仍然是國內(nèi)外使用最廣泛的血泵。
目前國內(nèi)使用較多的進口體外循環(huán)機有德國產(chǎn)的Stockert、Jostra體外循環(huán)機，美國產(chǎn)的Sa rns、Cob e體外循環(huán)機，較新的型號是StockertⅢ型、SC型，Sarns 8000型、9000型，Jostra HL-20 型，泵頭運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、對泵管擠壓的精確度是衡量血泵質(zhì)量的一個主要標準，美國的血泵都有產(chǎn)生搏動血液灌注的功能，德國的血泵設(shè)計了特殊的雙頭泵，可用于嬰幼兒或低流量灌注，也可作為停跳液灌注泵、左右心吸引泵以及改良超濾泵。
離心泵是一種較新型的血泵，近年來使用越來越多。離心泵是根據(jù)液體在作同心圓高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力的原理而設(shè)計的，它由驅(qū)動部分和控制部分組成，使用一次性的泵頭。目前主要有四種離心泵—Sarns、Lifestream、Bio-Medicus和Jostra。與滾壓式血泵比較，離心泵的主要優(yōu)點是：血液損傷小，壓力緩沖大，安全性高，有的可產(chǎn)生搏動性血液。由于離心泵 體積小，便于移動，除用于常規(guī)體外循環(huán)心臟手術(shù)外，更適合用于長時間灌注，如術(shù)后不能脫機的左心、右心、全心輔助循環(huán)，心臟移植前的過渡，呼吸功能衰竭的ECMO，主動脈手術(shù)的 CPB或左心轉(zhuǎn)流，肝移植的靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流等。
2.監(jiān)測系統(tǒng)
體外循環(huán)技術(shù)的提高和質(zhì)量的保證，對心臟手術(shù)的成功起很重要的作用，而體外循環(huán)的效果 和安全性與監(jiān)測系統(tǒng)的完善密不可分。現(xiàn)代電腦化的體外循環(huán)機使灌注師通過機器上配備的各種監(jiān)測裝置就能隨時了解轉(zhuǎn)流中各種數(shù)據(jù)的變化，能夠及時、準確地進行管理和處理。這些監(jiān)測系統(tǒng)包括壓力(動脈灌注壓、停跳液灌注壓)監(jiān)測，溫度(鼻咽溫、肛溫、動脈/靜脈血溫、水溫、心肌溫、停跳液溫)監(jiān)測，氧合器血平面監(jiān)測，動脈灌注血氣泡監(jiān)測，多個時間顯示，氣體流量、氧濃度監(jiān)測，動脈/靜脈血SAT/HCT(HB)連續(xù)監(jiān)測，血氣連續(xù)監(jiān)測，血K+連續(xù)監(jiān)測(CDI500)，ACT監(jiān)測。這些監(jiān)測不但可以報警，有的還會自動停機。盡管以上的監(jiān)測系統(tǒng)增加了操作的工作量，但卻顯著地增加了體外循環(huán)的安全性，這也是提高心臟手術(shù)成功率的一個重 要因素。
3.變溫系統(tǒng)
電腦化的冷熱水循環(huán)水箱(變溫水箱)使灌注師操作更方便、更簡單，無須天天加水、放水、加冰，只要設(shè)定水溫，按動開關(guān)，水箱就會按你的要求自動降溫、升溫。
(二)膜肺
作為體外循環(huán)中進行氣體交換的裝置——氧合器，已經(jīng)從最早期的轉(zhuǎn)碟式(rotating disc o xygenator)發(fā)展到鼓泡式(bubble oxygenator)，從鼓泡式又發(fā)展到膜式(membrane oxygena to r)，膜式氧合器的發(fā)展使其具有更多的功能和更多的類型。膜肺的制作材料主要有兩大類，即硅膠膜類和中空纖維類，中空纖維又從管內(nèi)走血發(fā)展到管外走血，從泵后型發(fā)展到泵前型。90年代初，又成功地研制出肝素涂抹膜肺。氧合器的發(fā)展旨在不斷提高氣體交換能力，更好的保護血液，減少栓塞的發(fā)生，改善臟器的功能。進口膜肺的種類較多，主要有Medtroni c、Affinity、Terumo、Baxter、Jostra、Dideco、Minntech等。我國直到80年代，上海復(fù)旦大學(xué)研制出第一個國產(chǎn)膜肺，近幾年，西京、西安、新會膜肺也先后進入市場。
膜肺與鼓泡肺的最大區(qū)別在于血液在氧合過程中，氣血不直接接觸，氧和二氧化碳不是通過鼓泡而是通過膜的彌散作用進行氣體交換。因此，膜肺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，補體、白細胞、血小板激活程度輕，微栓尤其是氣栓發(fā)生率減少，微循環(huán)灌注得到改善，提高了組織的氧供。膜肺的安全性和穩(wěn)定性較高，在長時間轉(zhuǎn)流中，膜肺的優(yōu)勢可充分體現(xiàn)出來，膜肺還適用于ECMO等長時間的轉(zhuǎn)流。目前，歐美等國膜肺的應(yīng)用已基本取代了鼓泡肺，在我國，由于國情不同，現(xiàn)仍 以鼓泡肺應(yīng)用為主，但膜肺取代鼓泡肺是歷史發(fā)展的必然趨勢。
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