第二章 体外循环的设备和原理

第二章第二章 体外循环的设备和原理体外循环的设备和原理 要点：要点： 体外循环是由滚压泵（人工心脏） 、氧合器（人工肺） 、储血装置和管道组成，尽管 传统的储血装置在逐渐消失。 附加的装置还有热交换器、心肌保护装置、气体和微栓滤器。还有用于回收术野血 液以及用于心脏排气作用的左右心吸引。 目前使用的膜式氧合器是集储血和热交换为一体的，使用安全简单有效。 与滚压泵相比，离心泵的血液破坏小而且安装简便，但其费用高一些。它可以缩短 病人 ICU 的带管时间以及总的住院时间。 大量的经验表明在体外循环期间使用肝素涂层的耗材可增加生物相容性，减少病人 的全身炎性反应。 灌注师可以通过持续的流量监测，灌注压监测，酸碱平衡，氧合功能，肾功能，凝 血功能监测来确保机体各个脏器都能得到充分的灌注。 一、体外循环的历史一、体外循环的历史 最初的人工循环是 1812 年 Le Gallois 从兔颈动脉灌注兔脑。自 1848 年到 1853 年 Brown Sequard 发现将黑的静脉血暴露于空气中并震荡可以变成红色的动脉血，于是进 一步用它来灌注独立的大脑标本。最早的鼓泡式氧合器就是 Shroder 在 1882 年同样利用 空气与血液混合的原理来制作的。而两年以后 Von Frey 和 Gruber 则发明了膜式氧合器， 它避免了空气和血液在气泡的表面相接触。 1900 年，Howell 和他的同事们发现了肝素可以抗凝的特性，于是体外循环过程中 就没有了凝血的风险。 最早在临床上应用体外循环是在 1953 年由 Massachusetts 医院的 John Gibbon 医生 进行的，他们成功的修补了一例房间隔缺损的女性病人。1955 年明尼苏达大学的 C Walton Lillehei 医生和其他人在经历了多次失败后仍然坚持发展这项技术和设备。 鼓泡式氧合器最早是在 1956 年被 Rygg 引入商业化生产。经过这些年的改进和发展 早已不像最早的设备了，他们可以用完就扔掉了。整个氧合器的发展简史见表 2.1。 表 2.1 氧合器的历史 非膜式氧合器 1937 Gibbon 肺滤过氧合 1951 Dennis/Bjork 旋转屏或碟式氧合器 1955 Lillehei/Dewall 最早的鼓泡式氧合器 1956 Kay/Cross 将屏式氧合器的预冲降低到 4000ml 1956 Pygg/Kyvsgaard 最早塑料的氧合器 1962 Cooley/Beall 最早商业化的鼓泡 1966 Dewall/Najafe/Roden 最早带热交换的鼓泡氧合器 膜式氧合器 1955 Kolff/Balzfer 采用动物膜的膜式氧合器 1956 Kolff 卷筒膜式氧合器 1958 Clowes 最早使用特富龙 1968 Lande 甲基聚酯折叠式氧合器 1969 Pierce 碳聚合体作为主要材料 1969 Pierce Pierce-GE 1971 Kolobow 硅树脂聚合物的氧合器 1972 Eiseman/Spencer 延展了特富龙的氧合器 1975 Travenol Labs 以聚丙烯为材料 1985 Jcharef et al.,1996） 。磺酸盐聚合物的复合物与纤维蛋白单体相互作用，阻止纤维原变成纤维后形 成血栓（Silver et al.,1992）磺酸盐聚合物可以破坏纤维蛋白原而不能参与附着于蛋白， 所以破坏血栓形成（Santerre et al.,1992） 。同时负电荷的磺酸盐聚合物也排斥带负电荷 的血小板（Lelah et al.,1985;Grasel and Cooper,1989;Okkema et al.,1991） 。 PEO 聚合物是亲水性非常强的，所以它的表面很光滑。防止细胞和蛋白聚集（Lee et al.,1995） 。人工管道与血液接触的最初几分钟里蛋白被人工管道吸附，之后就导致血 小板的附着并激活凝血途径产生血栓(Lee and Oh,2002)。PEO 在血液和人工管道之间形 成水合氯醛的隔离带。PEO-水层只有很低的自由能，极少有蛋白和血小板黏附（Lee et al.,1995，2000） 。PEO 链不停的移动以保持其分子结构。其动态表面也可阻止蛋白和血 小板的黏附（Lee et al.,1995，2000） 。 临床工作者和科学家的研究指出 Trillium 公司的涂层可对血小板起保护作用 （Baksaas et al.,1999;Palanzo et al.,1999;Tevaearai et al.,1999;Cazzaniga et al.,2000; Palanzo et al.,2001） ，AFFINITY NT 氧合器同样可以保护循环中血小板的数量。减少术后血液制 品的使用（Dickinson et al.,2002） ，减少白细胞增多症的发生（Cazzaniga et al.,2000） ，减 少粒细胞和血小板的激活（Baksaas et al.,1999）以及减少凝块的产生（Tevaearai et al.,1999） 。 肝素涂层的管道有大量的文献证实了它