體外循環(huán)是指用一種特殊裝置暫時(shí)代替人的心臟和肺臟工作，進(jìn)行血液循環(huán)及氣體交換的技術(shù)。這一裝置分稱為人工心和人工肺，亦統(tǒng)稱人工心肺、人工心肺裝置或體外循環(huán)裝置。 體外循環(huán)時(shí)，靜脈血經(jīng)上、下腔靜脈引入人工肺進(jìn)行氧合并排出二氧化碳，氧合后的血液又經(jīng)人工心保持一定壓力泵入體內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)，從而既保證了手術(shù)時(shí)安靜，清晰的手術(shù)視野，又保證了心臟以外其他重要臟器的供血，是心臟大血管外科發(fā)展的重要保證措施，1953年Gibbon首例應(yīng)用于臨床。

體外循環(huán)基本裝置：包括血泵、氧合器、變溫器、貯血室和濾過器五部分。

1.人工肺

是血液經(jīng)過機(jī)器停留時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)血液產(chǎn)生影響較大的部分。人工肺通過血液與氣體直接接觸（鼓泡式、轉(zhuǎn)碟式、滾筒式及垂屏式），或通過半滲透性膜進(jìn)行氣體交換，使轉(zhuǎn)流后的血氧飽和度達(dá)到90%以上。人工肺有鼓泡型、血膜型及膜式肺三種類型。

（1）鼓泡型氧合器血液進(jìn)入經(jīng)篩板、細(xì)管吹氧及二氧化碳的容器內(nèi)，形成含氧血泡，進(jìn)行氧合，然后血液經(jīng)過不銹鋼絲、塑料絲或聚氨酯海綿，由內(nèi)含的硅油去泡劑清除氧合后血液中的氣泡，再經(jīng)過絳綸布濾網(wǎng)過濾后進(jìn)入貯血槽，經(jīng)動(dòng)脈泵驅(qū)血入機(jī)體主動(dòng)脈。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，氧合性能好，消毒可靠，操作方便。缺點(diǎn)是氧與血非生理性接觸，一般轉(zhuǎn)流時(shí)間不能過久。

（2）血膜型氧合器由血槽與轉(zhuǎn)動(dòng)的不銹鋼碟片或轉(zhuǎn)動(dòng)的塑料圓筒，或由血槽與多個(gè)垂直直立的不銹鋼絲屏幕組成。數(shù)十至百余碟片以軸貫串，碟間相隔一定距離，軸架于血槽，碟片一半浸沒血中，軸轉(zhuǎn)動(dòng)，血液形成膜狀附于碟兩面。血槽為半圓筒狀，上覆以透明塑料蓋，也為半圓筒狀，內(nèi)通氧氣及二氧化碳，使血膜進(jìn)行氣體交換。轉(zhuǎn)碟式、轉(zhuǎn)筒式及垂屏式均屬血膜型氧合器，氧合能力與血膜總面積、轉(zhuǎn)動(dòng)速度、血膜厚薄等因素有關(guān)。優(yōu)點(diǎn)是不需形成泡沫，血液破壞較少。缺點(diǎn)是每項(xiàng)工作后需人工清洗，清除碟筒表面附著的蛋白物質(zhì)，并需定期對(duì)碟片與滾筒進(jìn)行硅化，以增加表面的光潔程度。

（3）膜式肺型為避免血?dú)庵苯咏佑|，以半透膜將運(yùn)行的血液與氧分開，通過膜進(jìn)行氣體交換，近似生理狀態(tài)。半滲透性膜由硅橡膠、聚四氟乙烯或聚丙酮制成，構(gòu)造可以是卷筒膜式、折疊膜式、細(xì)微管式或中空纖維管式。膜式肺型優(yōu)點(diǎn)為對(duì)血液有形成分、纖維蛋白原等破壞少，目前多應(yīng)用于呼吸窘迫綜合征，嬰幼兒可轉(zhuǎn)流一周，缺點(diǎn)是排出二氧化碳稍差。

2.人工心

目前最多使用滾壓式泵，系中心柱連接順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的橫軸，軸外為半圓形凹槽，凹槽內(nèi)置入彈性管（泵管）。泵管最多使用的是硅膠管。橫軸長(zhǎng)短可以調(diào)節(jié)，使之能恰好壓緊泵管。當(dāng)橫軸順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擠壓泵管，使管內(nèi)血液?jiǎn)蜗蛳蚯傲鲃?dòng)。增減橫軸轉(zhuǎn)速，可以提高或降低流量。滾壓泵優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)造簡(jiǎn)單，效能可靠，無管內(nèi)瓣膜，血液破壞較少，轉(zhuǎn)流量范圍大。一般人工心肺裝有4個(gè)同樣的滾壓泵，分別用于排血入主動(dòng)脈，回收左心血，回收手術(shù)野及心包腔內(nèi)的血液，有時(shí)也可用于冠狀動(dòng)脈灌注。近年來，滾壓式泵多為搏動(dòng)型，更接近生理性。

3.變溫器

使在體外轉(zhuǎn)流的血液降溫，將低溫與人工心肺機(jī)合并使用。構(gòu)造多為套筒式。兩個(gè)直徑不同的不銹鋼圓筒，內(nèi)筒連接水泵箱，通過水流；外筒通過血液，受內(nèi)筒內(nèi)水流溫度的影響，可以降低或提高血液的溫度。變溫器內(nèi)血液的容量為60～200ml。有效的變溫器可以使成人體溫以每分鐘0.7℃～1.5℃的速度由37℃降至30℃；升溫較降溫慢，一般為每分鐘0.2℃～0.5℃。升溫時(shí)水溫不能超過40℃，過高會(huì)使血漿蛋白變性。水溫與血溫的差別不能>14℃，溫差過大會(huì)促使溶解的氣體釋放，形成微小氣泡。

4.濾器

過去人工心肺機(jī)使用不銹鋼絲網(wǎng)濾器，孔大，只能濾出大的血栓，而微小血栓可以造成肺部并發(fā)癥，如灌注肺等。近來已普遍采用微孔濾器，系由尼龍、絳綸、聚氨酯海綿片等制成。血流中的微小血栓主要來自血小板凝聚塊、纖維素凝集塊、游離的硅油、管壁脫屑、微小氣泡等。從手術(shù)野回收的血液中，此類微小血栓最多，要注意過濾。

5.管道部分

機(jī)體與血槽、血槽與氧合器、氧合器與動(dòng)脈血泵之間，均需以管道相連接。除插管部分外，一般靜脈重力虹吸引流使用內(nèi)徑12.7mm（1/2時(shí)）的管，向主動(dòng)脈供血使用內(nèi)徑9.5mm（3/8時(shí)）的管，心內(nèi)吸引回收血液使用內(nèi)徑6.4mm（1/4時(shí)）的聚氯乙烯管。要求管道內(nèi)壁光滑、硅化，口徑變換處要求逐漸變細(xì)，無楞角，無粗糙邊緣，以減少阻力、壓力差和渦流。小兒則相應(yīng)使用細(xì)管道。

6.電源

有安全保險(xiǎn)絲裝置。在突然電源中斷時(shí)，有的機(jī)器裝有手操縱的把手，可以暫時(shí)維持轉(zhuǎn)流，以待電源修復(fù)。

7.電子監(jiān)控部分

可以熒光數(shù)字連續(xù)顯示機(jī)器工作情況，如血流壓力、流量、氧濃度等，使灌注師易于了解掌握轉(zhuǎn)流工作情況。

1.轉(zhuǎn)流前準(zhǔn)備工作及管路的連接

灌注師應(yīng)提前參加術(shù)前討論，充分了解患者循環(huán)系統(tǒng)病理解剖和心功能狀態(tài)，了解外科醫(yī)生的手術(shù)方案和對(duì)體外循環(huán)關(guān)注的特殊要求。術(shù)前檢查體外循環(huán)設(shè)備，如電源、人工心肺機(jī)、變溫水箱等，確保其處于良好的工作狀態(tài)所有與手術(shù)野及患者血液接觸的物品應(yīng)經(jīng)過徹底滅菌處理，并在嚴(yán)格無菌條件下將管路、氧合器等進(jìn)行安裝連接。

2.人工心肺機(jī)的預(yù)充和血液稀釋

（1）體外循環(huán)裝置預(yù)充的目的①排出管道內(nèi)氣體，避免空氣栓塞；②進(jìn)行適當(dāng)?shù)难合♂專虎壅{(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿與水電解質(zhì)的失衡。

預(yù)充液包括：基礎(chǔ)液、電解質(zhì)、堿性液、膠體液、甘露醇和血液細(xì)胞保護(hù)劑。

（2）血液稀釋體外循環(huán)采用血液稀釋是為了降低血液黏稠度和血管阻力，改善微循環(huán)，減少血細(xì)胞破壞，減輕血液有形成分在毛細(xì)血管內(nèi)的淤積

3.體外循環(huán)患者生理指標(biāo)檢測(cè)

主要包括動(dòng)脈壓、中心靜脈壓、心電圖、鼻咽溫和直腸溫度、血?dú)夥治觥⒀娊赓|(zhì)、全血活化凝固時(shí)間和血細(xì)胞比容等。

4.抗凝

體外循環(huán)中應(yīng)用大劑量肝素抗凝，稱為肝素化，為了避免肝素劑量過大或者抗凝不足，轉(zhuǎn)流中應(yīng)密切檢測(cè)全血活化凝固時(shí)間，使之保持在480～600秒。

5.心肌保護(hù)

對(duì)于所有需要暫時(shí)阻斷冠狀動(dòng)脈循環(huán)的心臟直視手術(shù)，如何做好心肌保護(hù)，減輕心肌缺血、缺氧和再灌注損傷，是關(guān)系到手術(shù)成敗及患者預(yù)后的關(guān)鍵問題，也是心臟外科需要進(jìn)一步研究和解決的問題。

目前應(yīng)用最廣泛的心肌保護(hù)方法有：全身中低溫、心臟局部深低溫、升主動(dòng)脈鉗夾、心臟停搏液灌注冠狀動(dòng)脈等。

心臟停搏液促使心臟停搏，迅速停止心臟一切電機(jī)械活動(dòng)，有利于保存心臟能量?jī)?chǔ)備，輔以心臟局部深低溫，可進(jìn)一步減少心肌能量及氧的消耗，減少二氧化碳、氫離子和氧自由基等有害物質(zhì)的蓄積。

人工心肺機(jī)經(jīng)過數(shù)十年的臨床應(yīng)用和改進(jìn)，目前已能為外科醫(yī)師提供比較好的安全時(shí)間和安全程度，能夠用之進(jìn)行很多種心臟手術(shù)。但灌注對(duì)機(jī)體的影響仍為不可完全避免，主要有以下幾點(diǎn)：

1.代謝性酸中毒及呼吸性堿中毒

灌注時(shí)有一定程度的組織缺血、缺氧，乳酸增加，因而出現(xiàn)代謝性酸中毒。機(jī)器內(nèi)吹入高濃度氧，二氧化碳易于排出，造成過度換氣，因而出現(xiàn)呼吸性堿中毒。

2.血液有形成分破壞

灌注后血小板數(shù)量和功能均下降，纖維蛋白原下降，可以有血紅蛋白尿、溶血性黃疸及進(jìn)行性貧血。凝血功能障礙需1～7天才能恢復(fù)。

3.電解質(zhì)失衡

灌注使血鉀降低，毛細(xì)血管內(nèi)皮通透性增加，組織水腫。

4.腎功能下降

灌注時(shí)低血壓、腎血流減少、代謝性酸中毒和血管反應(yīng)等，均可導(dǎo)致腎功能下降，尿量、尿鈉減少，而尿鉀增加。

5.循環(huán)系統(tǒng)功能下降

灌注后周圍血管阻力增加，心肌創(chuàng)傷后排血量下降，導(dǎo)致低血壓、組織灌注下降。

6.呼吸功能損害

灌注后肺間質(zhì)水腫，肺順應(yīng)性下降，氣道阻力增加，肺實(shí)質(zhì)可有出血和肺泡蹋癟，可以導(dǎo)致灌注肺。

7.腦損害

顱內(nèi)水腫、出血等。

8.其他損害

經(jīng)灌注后，對(duì)內(nèi)分泌、補(bǔ)體等也有一定影響

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