Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно-сосудистой хирургии (стр. 1 )

Научный центр хирургии Российской Академии Медицинских Наук

Л. С.ЛОКШИН, Г. О.ЛУРЬЕ, И. И.ДЕМЕНТЬЕВА.

ИСКУССТВЕННОЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

Практическое пособие

Москва 1998

Оглавление

1. УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННЫХ АППАРАТОВ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ.. 3

2.РЕГУЛЯЦИЯ СВЕРТЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КРОВИ ВО ВРЕМЯ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ.. 21

3. КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ СОСТОЯНИЕ И ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ БАЛАНС КРОВИ.. 28

4.ГЕМОДИЛЮЦИЯ И ЗАПРАВОЧНЫЕ РАСТВОРЫ... 39

5.ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПЕРФУЗИИ.. 43

6.УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ КРОВИ ПРИ ОПЕРАЦИЯХ С ИСКУССТВЕННЫМ КРОВООБРАЩЕНИЕМ... 45

7. ЗАЩИТА МИОКАРДА ПРИ ОПЕРАЦИЯХ НА ОТКРЫТОМ СЕРДЦЕ.. 50

8. ИСКУССТВЕННОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ С ПУЛЬСИРУЮЩИМ ПОТОКОМ КРОВИ. 56

9.ОБЪЕМНАЯ СКОРОСТЬ ПЕРФУЗИИ И ЕЕ АДЕКВАТНОСТЬ. 58

10. МОНИТОРИНГ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ.. 61

11. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ.. 63

12. ИСКУССТВЕННОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ У ДЕТЕЙ.. 68

13.ИСКУССТВЕННОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ ОПЕРАЦИЯХ НА АОРТЕ.. 73

14.ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ.. 76

1. УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННЫХ АППАРАТОВ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Оксигенаторы

Оксигенатор - газообменное устройство, предна­значенное для насыщения крови кислородом и удале­ния из нее углекислоты. По сути дела оксигенатор это искусственное легкое, которое, являясь биологиче­ским блоком аппарата искусственного кровообраще­ния, превращает венозную кровь в артериальную.

Не вдаваясь в исторические аспекты создания и развития оксигенаторов, можно констатировать, что современный рынок предлагает. одноразовые пузырь­ковые и мембранные оксигенаторы. Принципиальное отличие первых от вторых - это то, что газообмен в пузырьковых оксигенаторах происходит при прямом контакте крови с газом, в так называемой «интерфазе кровь - газ», которая травмирует клетки и белки кро­ви. Пузырьковые оксигенаторы не рассчитаны на длительное использование. По нашему мнению, их не стоит ставить на операции, где планируется искус­ственное кровообращение более 1,5 - 2,0 часов. В мембранных оксигенаторах кровь отделена от газа мембраной, что исключает образование интерфазы кровь-газ, а, следовательно, и повреждение элементов крови (тромбоциты, эритроциты и т. д.) и ее белков (фибриноген, ферменты). Необходимо отметить, что существуют истинные мембранные оксигенаторы, предназначенные для длительной поддержки утра­ченной функции легких на протяжении нескольких суток и даже недель (реанимационный аспект). Это катушечный спиральный силиконовый оксигенатор Avecor - Ultrox I (в прошлом Sci-Med Kolobow).

В неистинных мембранных оксигенаторах, предна­значенных для искусственного кровообращения дли­тельностью до 7 часов (анестезиологический аспект), в мембране существуют отверстия различного диа­метра, через которые и происходит поступление ки­слорода в кровь, а углекислоты из крови. На совре­менном рынке различные фирмы предлагают боль­шое разнообразие этих оксигенаторов. Основной потребитель оксигенаторов это кардиохирургия, ис­пользующая только на североамериканском конти­ненте более 600000 штук в год.

На представленных в конце книги таблицах рас­смотрен далеко не полный перечень пузырьковых и мембранных оксигенаторов с их техническими харак­теристиками.

Прежде чем углубляться в сравнительные характеристики различных оксигенаторов, хотелось бы оста­новиться на конструктивных особенностях пузырько­вых и мембранных оксигенаторов.

Пузырьковые оксигенаторы Современные пу­зырьковые оксигенаторы по сути дела состоят из трех камер: 1- газообменной, где происходит газообмен, то есть превращение венозной крови в артериальную, 2-пеногасящей, где кровь освобождается от мелких и крупных пузырьков и 3-отстойной или артериально-резервуарной, откуда артериальная кровь насосом забирается и направляется к пациенту через систему артериального фильтра.

В газообменной камере, как видно из названия, венозная кровь встречается с газом (кислород, иногда с углекислотой), поступающим снизу через диффузор, который, как правило, находится на дне оксигенато­ра. В результате образуется пена с большой поверх­ностью, где и происходит газообмен и превращение венозной крови в артериальную. Затем кровь под давлением газов проникает в пеногасящую камеру, которая представляет систему различных фильтров, покрытых пеногасящим веществом - антифомом, уничтожающим мелкие пузырьки; крупные пузырьки разрушаются механически при прохождении пены через экранные и глубинные фильтры. Далее кровь пропотевает и выдавливается в артериальную камеру, которую перфузиолог видит перед собой. Здесь кровь отстаивается, теряет оставшиеся пузырьки и забира­ется насосом. Очень важно иметь в виду, чтобы уро­вень крови в этой камере был не меньше, чем указано в инструкции к конкретному оксигенатору. При той или иной объемной скорости уровень различен и не­обходим для более полного освобождения крови от пузырьков.

Корпус оксигенатора, как правило, изготовлен из поликарбоната, а фильтрующая часть - из полиэстера, нейлона и других синтетических материалов. Перед сборкой экстракорпорального контура необходимо внимательно прочесть инструкцию и иногда воздер­жаться от смачивания коннекторов оксигенатора эти­ловым спиртом (для облегчения соединения с труб-кой) так как последний может являться растворите­лем того или иного пластика. По нашим наблюдени­ям, оксигенаторы бразильского и мексиканского про­изводства не выдерживают спирт, и их штуцеры и коннекторы часто остаются в руках, а оксигенаторы выкидываются на доперфузионном периоде, не вы­полнив свою основную функцию газообмена.

Современные пузырьковые оксигенаторы вы­пускаются со встроенным в них теплообменником. который может сочетаться с газообменной камерож В этом случае газообмен происходит одновременно с согреванием или охлаждением крови. Ярким пред­ставителем этой группы является оксигенатор Harvey -1700.

У другой группы оксигенаторов теплообменник на­ходится после газообменной камеры, как правило, в артериальном отстойном отсеке (оксигенаторы Bently -5,Bently -10, Bently -10 Plus).

Перфузиолог должен учитывать конструктивные особенности оксигенаторов, так как во время смены температурного режима имеются различия в насыще­нии крови кислородом и элиминации углекислоты при подаче одной и той же пропорции газов (кисло­рода и углекислоты).

Еще одна особенность пузырьковых оксигенато­ров - недопустимость подачи воздуха с газовой сме­сью. Нарушение этого правила приведет к воздушной эмболии и смерти пациента.

Положительным качеством пузырьковых окси­генаторов является их местонахождение в экстракор­поральном контуре аппарата искусственного крово­обращения. Они всегда находятся перед артериаль­ным насосом, который может работать эффективно в пульсирующем режиме, чего не удается достичь при использовании мембранного оксигенатора, который всегда стоит после насоса и демпфирует пульсовую волну за счет своего сопротивления.

Мембранные оксигенаторы по конструктивному признаку разделяются на три вида: 1 - катушечные, 2 - пластинчатые и 3 - капиллярные. Ярким представи­телем катушечного оксигенатора является мембран­ный оксигенатор Sci-Med Kolobow, в котором рукав из силикона с арматурной сеткой внутри завернут в • катушку. Кислород подается во внутрь рукава, а кровь циркулирует снаружи.

Пластинчатые оксигенаторы представляют собой пакет пластин из того или иного синтетического ма­териала, в частности из полиэтилена, который вы­полняет роль каркаса, покрытого силиконовой мембраной (оксигенатор Lande-Edwards), через которую и происходит газообмен.

Современные мембранные оксигенаторы, применяе­мые в кардиохирургии, относятся к капиллярному типу - и имеют в основе полое волокно, по которому движется кровь или газ, а по другую сторону, соот­ветственно, газ или кровь. Последняя комбинация считается наиболее эффективной. Яркими представи­телями этой группы оксигенаторов являются: Maxima, Cobe-Optima, Baxter-Univox, Bard -5700, Dideco D-703, Avecor-Affinity.

Внешне эти оксигенаторы выглядят как вертикально или горизонтально расположенные цилиндры, в ко­торые упакованы капилляры с суммарной поверхно­стью до 4м2 , обеспечивающих транспорт кислорода до 260 мл/мин и элиминацию углекислоты до 280 мл/мин при кровотоке 4 л/мин. Встроенный тепло­обменник с площадью теплообмена до 2200см2 обес­печивает быстрое охлаждение и согревание пациен­тов. В последнее время теплообменник изготавлива­ют не из металла, а из пластика и размещают не после газообменной камеры, а тут же, обеспечивая одно­временный газообмен и теплообмен.

Входной, венозный штуцер оксигенатора, как пра­вило, располагается в нижней его части, то есть на входе в теплообменник, а выходной, артериальный, в верхней части оксигенатора, чем достигается эффек­тивное заполнение его кровезаменителями и кровью во время его заправки.

Правда, есть исключения из правил. Так в оксигена­торе Cobe - CMS, входной венозный штуцер распо­ложён сверху, а выходной артериальный - снизу. Это имеет свой смысл в плане безопасности пациента при ситуации резкого сокращения притока крови в аппа - . part искусственного кровообращения и попадания воздуха в газо-обменную камеру оксигенатора. Его, воздух, невозможно выгнать в артериальную магист­раль даже на больших оборотах артериального насо­са.

Кровяные штуцеры имеют диаметр 3/8", водяные штуцеры - 1/2". Рециркуляционный штуцер имеет диаметр 1/4 ". Газовый входной штуцер имеет диа­метр 1/4, а выходной - 1/2".

Капиллярный мембранный оксигенатор в контуре аппарата искусственного кровообращения располо­жен после артериального насоса. Он осуществляет газообмен при повышенном давлении, которое созда - ет насос, в отличие от прежних пластинчатых оксиге­наторов (Lande-Edwards), которые находились до на­соса, заполнялись кровью силой тяжести и не были приспособлены для высокого давления и характери­зовались низкой эффективностью и громоздкостью.

Как уже было сказано, капиллярные мембран­ные оксигенаторы могут работать до 7 часов с произ­водительностью до 7,5 литров в минуту. Ограничи­тельным временным фактором является набухание мембраны в силу пропотевания плазмы через газо­обменные отверстия мембраны. Существует прямая зависимость между величиной отверстий и количест­вом прошедшей в газовый отсек плазмы. С 1995 года фирма Medtronic выпускает оксигенатор Maxima - PRF, у которого мембрана пронизана очень мелкими отверстиями, за счет чего снижено пропотевание плазмы и увеличен срок эффективного газообмена.