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心脏外科手术探秘之体外循环
发布时间:2013/9/9 10:34:36 被阅览数:2104次

体外循环基本设备和原理

体外循环系统由氧合器和供血液循环的装置组成,暂时取代心肺功能,其主要组成部分有:血泵(人工心脏)、氧合器(人工肺)、储血室、变温器、心肌保护装置、气栓滤器以及连接管道。典型的辅助循环有左、右心吸引系统,用于回收、排放术野中的血液,防止左室扩张。在体外循环过程中,体外循环机由灌注师负责,通过持续监测酸碱平衡、血流量、氧供需平衡、外周血管阻力、肾功能及凝血功能等,保证全身各个脏器有充足的氧合血灌注。

手术过程中,心脏外科医生通过在升主动脉(由心脏发出的大血管,为心脏本身及全身供应氧合血)和腔静脉(收集全身回流的非氧合血)插管,将非氧合血通过管道收集到储血室,经过人工肺氧合后,由人工心脏将氧合血泵入主动脉,为全身供血,同时左心及右心系统辅助回收心内的回流血液,让外科医生能够清楚的看到心脏内部的解剖结构,从而更好地进行心脏修复。

附:体外循环的发展历程——从“不可能”到“可能”

心脏外科的“魔咒”

1880年,被后世尊为“外科之父”的Billroth为心脏外科下过这样一个“魔咒”:任何一个试图缝合心脏的人都会在同行中声誉扫地,因为这是对外科艺术的亵渎。

对于心脏外科医生而言,这个学科发展的历史赋予了他们神圣的使命感,因为即使是在今天看来再简单不过的房间隔缺损修补术,也是经历了无数次的失败、无数次的探索才得以挽救如此多患者的生命。

20年的付出换来的“擦肩而过”

说到体外循环,就不得不提到一位心脏外科的先驱——约翰·希舍姆·吉本(John Heysham Gibbon)。他之所以想到“体外循环”这一概念,是因为他曾经目睹了一位女性患者行胆囊切除术后15天突发肺动脉栓塞,尽管她立即接受了肺栓子摘除术,但是当时的美国还没有人接受这一手术后存活下来。吉本记录了当时该患者弥留阶段的情景:

当患者的静脉越来越充盈,血的颜色越来越黑的时候,患者苦苦挣扎,如果有一种机器能够把患者充盈的静脉血持续不断的引流出来,排除二氧化碳,加入氧气,再持续的注入患者的动脉,那么患者将可能得救。我们将使血液绕过梗阻的血管,并在体外行驶心肺的部分功能。

于是在1934年,吉本成为马萨诸塞州总医院的住院医师,获得研制人工心肺机的准许。此后的20年里,吉本教授与他的妻子一起开始潜心设计体外循环机。1953年,吉本教授在它的帮助下完成了世界首例临床体外循环下心内直视手术。事情发展到这里,似乎前途一片光明,但事实却并非如此。原因之一,早在1952年,明尼苏达大学的约翰·刘易斯(John F. Lewis)就采用低温下阻断血流的方式完成了心内直视下手术,同样修补了房间隔缺损,所以吉本教授本来具有划时代意义的工作并没有得到世人的更多关注;原因之二,吉本教授随后进行的4例手术,全部以失败告终,于是他开始重新审视这项技术,并对自己的手术能力产生了怀疑,完全放弃了继续尝试。

令人惊叹的“交叉循环”

吉本教授的后来的失败与许多因素有关,如术前诊断的不明确,低龄低体重的婴儿手术耐受能力弱,当然最主要的原因还是在于体外循环技术的不成熟,但人工心肺机遇到的瓶颈并没有阻碍一位伟大的探索者前进的步伐,他就是交叉循环的创始人,明尼苏达大学医学院的克拉伦斯·沃尔顿·李拉海(Clarence Walton Lillehei)。

李拉海的交叉循环原理是:在同样的时间里使病人和正常的供体之间交换等量的血流,通过精确的流量泵来控制流量,而病人心脏的静脉流入则完全阻断,以保证可直视下切开心脏,进行手术。在人工心肺机被打入冷宫的那段日子里,李拉海的团队在交叉循环的条件下,为45位复杂心脏畸形的患儿实施了心脏手术,其中28人得到了治愈。

人工心肺机的“第二春”

虽然交叉循环开创了心脏外科崭新的局面,但是李拉海清醒的认识到,供体的自我平衡机制将自动纠正无数不知名的、由于全身灌注引起的生理学紊乱,这对于供体的健康存在威胁,为了病人和供体的安全,必须发展新技术。

让人欣慰的是,吉本将他的体外循环技术毫无保留的交给了梅奥诊所的约翰·韦伯斯特·柯克林(John Webster Kirklin),后者所在的团队改进了吉本设计的体外循环机,并将其应用了临床,取得了令人惊叹的成绩。从那以后,体外循环技术成为了心脏外科医生施展才华的基础,让一代又一代的医生充满信心的挑战一个又一个医学难题。

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参考资料:

1Philip Kay, Christopher M. 2004. Munsch. Techniques in Extracorporeal Circulation (4th Revised edition)[M]. Hodder Arnold, 1-16.

2】李清晨. 2012. 心外传奇[M]. 北京:清华大学出版社,41-51.

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???????????????????????????????????????????? □心脏中心 董博

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