體外循環(huán)發(fā)展史

1、體外循環(huán)發(fā)展史 一、體外循環(huán)的定義體外循環(huán)（Extracorporeal circulation, ECC）是指通過(guò)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(shí)完全或部分代替心、肺功能的一種專業(yè)技術(shù)，也稱心肺轉(zhuǎn)流（Cardiopulmonary bypass, CPB）。體外循環(huán)技術(shù)使常規(guī)條件下難以進(jìn)行的心內(nèi)畸形、高難大動(dòng)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)。上海仁濟(jì)醫(yī)院心胸外科薛松 二、體外循環(huán)的發(fā)展簡(jiǎn)史 （一）組織灌注       1812

2、年，Le Gallois死亡動(dòng)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，Brown-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?jǐn)?shù)小時(shí)。血液灌注的意義：向組織器官提供氧氣及其他營(yíng)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。研究證明：保持含氧血液的灌注能維持組織器官的功能。 （

3、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(guó)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(dòng)其監(jiān)護(hù)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(dòng)脈血后再輸入其動(dòng)脈內(nèi)，也許能救活此病人。       1953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 b

4、avolek 成功進(jìn)行了世界首例于體外循環(huán)心內(nèi)直視下房缺修補(bǔ)術(shù)。（三）進(jìn)行體外循環(huán)三個(gè)基本條件：足夠的血流動(dòng)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(gè)基本條件的實(shí)現(xiàn)1.血泵：注射器、活塞泵、隔膜泵、螺旋推進(jìn)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(dòng)力、精確控制流量、使用方便等特點(diǎn)。           轉(zhuǎn)子泵     

5、60;                       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(dòng)物的肺（危險(xiǎn)性大、操作困難、供體難找）            1890年，F(xiàn)redericq用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)   

6、60;        1919年，Quimby用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)            1931年，F(xiàn)iror用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)            1953年，Mastard用猴肺對(duì)5例法四患者進(jìn)行手術(shù)，全部死亡。        

7、0;   1954年，Lillehei以成人供小兒患者交叉循環(huán)進(jìn)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(yán)重、氣血接觸面小、氣體交換效率有限）。            1885年，F(xiàn)rey 和 Gruber將血液沿轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁注入，形成薄血膜，筒內(nèi)氧氣與薄血膜進(jìn)行血?dú)饨粨Q。鼓泡式氧合：大量血?dú)馀菰黾恿藲怏w交換面積，但仍有血液明顯破壞。      

8、      1882年，Schroder將氧氣自盛裝靜脈血的容器底部吹入來(lái)氧合血液，此為鼓泡式氧合其原型。            1950年，Clark使用硅油祛除血?dú)馀?，使鼓泡式氧合器真正安全大量被用于臨床。使其成為20世紀(jì)60-70年代主要產(chǎn)品，至今在經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)仍在使用。膜式氧合：避免血?dú)庵苯咏佑|破壞污染，更接近人肺生理。       

9、60;  1944年，Kolff 和 Berk發(fā)現(xiàn)血液經(jīng)過(guò)人工透析器時(shí)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）其他主要技術(shù)的形成1.安全灌注流量奇靜脈現(xiàn)象1952年，Cohen、Anderson和Watson于常溫下阻斷上下腔靜脈，只保留奇靜脈回信血液，結(jié)

10、果30min內(nèi)心腦功能被保持正常，證明只需8-14ml/kg/min流量即可保證重要臟器的安全灌注。此實(shí)驗(yàn)意義在于排除了高流量灌注帶來(lái)的嚴(yán)重并發(fā)癥，同時(shí)，又可創(chuàng)造安靜無(wú)血的手術(shù)視野。2.低溫        低溫可降低組織代謝率，減少氧需，提高體外循環(huán)時(shí)機(jī)體的安全性。Kirklin等測(cè)定了犬在不同溫度時(shí)的氧耗。3.血液稀釋       早期，體外循環(huán)時(shí)使用全血預(yù)充，既造成血源緊張，又帶來(lái)嚴(yán)重并發(fā)癥。      

11、; 1961年，Zuhdi用5%來(lái)代替部分血液預(yù)充，稀釋血液，證明安全、省血，又利于微循環(huán)灌注。4.心肌保護(hù)      1955年，Melrose等就首次提出化學(xué)性心臟停跳，向主動(dòng)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(xiàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)證明這種技術(shù)對(duì)心肌保護(hù)的不足性，

12、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(qiáng)調(diào)低鉀能避免直接損傷心肌。這一報(bào)告使得使用含鉀停跳液致電化學(xué)停跳流行起來(lái)。       1976年，倫敦Thomas'醫(yī)院的Hearse等在«Circulation»雜志上介紹了以鈉為主要成分的細(xì)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(hù)領(lǐng)域的主要進(jìn)步。     

13、  20世紀(jì)70年代后期，F(xiàn)ollette等介紹了冷高鉀含血停跳液的概念，大量研究結(jié)果證明其有血液強(qiáng)大的緩沖作用及攜氧能力，從而被廣泛接受。       隨著研究進(jìn)一步深入，揭示心肌保護(hù)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(jī)械活動(dòng)停止及心肌處于無(wú)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(shí)施       在建立體外循環(huán)前，必須在人工管道、人工肺、微栓過(guò)濾器等與病人循環(huán)系

14、統(tǒng)連接的裝置預(yù)先充滿等滲平衡液、人工膠體或血液，并排盡氣體，此過(guò)程稱為預(yù)充。心臟手術(shù)時(shí)，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(cè)定活化全血凝固時(shí)間（Activated Coagulation Time 或Activated Clotting Time，ACT）350秒后，自升主動(dòng)脈插入動(dòng)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。ACT480秒后方可開始體外循環(huán)轉(zhuǎn)流，靜脈血在血泵驅(qū)動(dòng)下經(jīng)人工肺氣體交換后自升主動(dòng)脈注入。也可經(jīng)外周血管（股、動(dòng)靜脈）建立體外循環(huán)。體外循環(huán)開始后，即可進(jìn)

15、行血液降溫。灌注流量可按體重或體表面積計(jì)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(jī)械性破壞。平均動(dòng)脈壓即灌注壓一般維持在50-80mmHg。小兒代謝率較高、基礎(chǔ)血壓較低，故其需要較高流量，而灌注壓可稍低?？赏ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)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(lái)判斷組織灌注充分與否，維持SvO270%，尿量0.5ml/kg/h，酸堿平衡及乳酸水平正常。灌注不足時(shí)，可通過(guò)提高灌注流量、血紅蛋白濃度、擴(kuò)張小血管等措施來(lái)改善。阻斷升主動(dòng)脈后，自阻斷近段升

16、主動(dòng)脈或冠狀動(dòng)脈竇灌注心臟停搏液，使心臟迅速停跳以保護(hù)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(hù)。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?dú)?、電解質(zhì)、酸堿平衡滿意后，逐步降低流量至停機(jī)。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(jìn)行呼吸輔助。       普外科：如布加綜合癥手術(shù)。       泌尿外科：下腔靜脈巨大癌栓摘除術(shù)等。