第一章体外循环装置

好课件体外循环手册第一章体外循环装置第一节血泵第二节氧合器第三节管道和插管第四节滤器第五节辅助装置第一节血泵一、滚压泵（一）原理1、泵管主要有硅胶、硅塑和塑料三种管道。硅胶管弹性好、耐压耐磨性强，但在滚压时易产生微栓脱落；塑料管不易产生微栓脱落，但弹性差、耐磨性差；硅塑管介于两者之间。2、泵头分滚压轴和泵槽二大部分（图1-1-1）。泵管置于泵槽中，通过滚压轴对泵管外壁的滚动方向挤压，推动管内的液体向一定的方向流动，要求泵管有很好的弹性和抗挤压能力。在灌注过程中滚压轴有可调性，即快速可达每分钟250转，慢则每分钟一转。3、泵的流量和泵的转速呈正比，转速太高时泵管不能恢复弹性则无此正比关系；泵槽半径越大，泵管内径越大，每圈滚压灌注的流量越多。（二）操作要点目前Sarns和Stockert-shiley为国内的主流泵，下面主要针对这二种机型论述。1、在泵接通电源后如果状态正常，指示灯持续发亮，如有异常会闪亮或报警。2、在灌注的过程中要备好摇把，以防泵头突然停止。如果泵头突然停止，立即使用摇把，此时应注意摇的方向。Sarns摇把有防止反转的装置。摇泵时要注意转速，避免流量过低或过高。3、停电时应注意将流量旋钮回零，否则在电源恢复时泵突然启动，一些泵（如Jostra）在这方面有安全装置。4、泵管内径对流量有明显影响。一般说来大口径泵管适用于成人，小口径泵管适用于小儿。、泵每分钟流量是泵管在滚压轴滚压一圈排出的血量乘以每分钟的转速，由于泵管内径不一样，在更换新的泵管时，需对流量进行校正。6、泵管在泵槽内放置应舒展，在泵槽进出口两端应固定牢靠，一般用专用垫片和特定锁装置固定。7、泵管的安装时须注意方向，如果装反会产生严重后果。如主动脉泵管装反将使血液回抽，心内吸引泵装反将使气体输入心腔内。8、灌注中应注意避免流量突然的增减，因各泵在流量显示时有一定的延迟。9、滚动轴对泵管挤压的松紧度非常重要，过紧过松都可加重血液破坏，增加泵管微栓脱落，且泵管过松可使血液倒流。最佳挤压度是将泵管液平面调至距泵1米高，液平面下降速率为每分钟1厘米。10、泵的盖子在泵运转当中不要开启，以免异物进入泵槽，发生意外。现在新型体外循环机如Sarns8000和Stocker-ShileyⅢ等在盖子掀开时泵自动停止。11、一些泵还装有一些辅助装置，如气泡监测、液平面监测、压力监测等，它们可以和主泵相连接。事先设定报警限，超过范围即报警，主泵停止转动。12、一些体外循环机为特殊灌注方法设计了特殊的转流方式，如搏动灌注（见有关章节），停跳液灌注（灌注量、转速、压力报警可预先放置），主副泵灌注等。13、一些体外循环机还附有静脉回流控制设备，温度控制系统，计时系统等。14、随着计算机技术的普及，新型体外循环机要求体外循环医师有良好的计算机知识，这样才能充分发挥其先进工能。它可帮助体外循环医师制定预充计划、自动记录灌注中的数据，通过各种传感器监测灌注中各种情况，保证体外循环的安全进行。二、离心泵（一）原理和结构1、原理物体在作同心圆运动时产生一向外的力，即离心力，其大小与转速和质量成正比，离心泵即是根据此原理设计的。在密闭圆形容器（即泵头）的圆心和圆周部各开一孔，当其内圆锥部高速转动时，圆心部为负压，可将血液吸入，而圆周部为正压，可将血液泵出。2、结构1）驱动部分由电机和泵头组成。电机具有体积小、重量轻、噪音小、磨损小等优点。电机带动磁性转子高速旋转，转子磁力带动密封泵头内的磁性轴承及其上的圆锥部旋转产生离心力。较为早期的泵头为涡流剪切力式，分层塔状锥体形设计，利用液体剪切应力使其产生流动。为了增加液体运动，减弱转速，减少产热，新型的离心泵头内设计有转子叶片，泵效高（图1-1-2）。离心泵的转子与电机用导线连接，增加了活动性，可进行远距离操作。泵头内采用了肝素结合技术，生物相容性好，可不用或少用肝素，更增加了离心泵的安全性。）控制部分要求操作简便、调节精确、观察全面。所有的离心泵均采用计算机技术以达到上述要求，可对自身状态进行自检，一但出现问题，及时报警并出现提示符以利调整，且所有离心泵都有流量、转速二窗同时显示。为了预防意外断电，有些离心泵还备有内部电池，断交流电时能在5.0L/min流量下工作近1小时。为了使灌注更接近生理，靠微处理机控制电机在高速和低速交替运转而使血流形成脉冲，离心泵还可进行搏动灌注。每个离心泵配有一个流量传感器，分为电磁传感和超声多普勒两种类型。电磁流量传感器精确度高，干扰因素小，但需要一次性消毒特制探头；超声多普勒传感器不需要探头，可反复使用，但当血液稀释、用不同管道或温度变化时，测定的流量有变异，在转流开始时管道内流动的是晶体液，超声探头不敏感，此时要根据氧合器内液平面判断流量。3）目前市场上主要有三种离心泵，Lifestream、Sarns和Bioamedicus，表1概列其性能和特点。表-1：三种离心泵性能的比较LifestreamBiomedicusSarns预充容量（ml）转子类型流量测定自动校正搏动灌注压力监测温度监测时钟显示内部电源泵头兼容60弯曲叶片电磁可以否有有有有可以50、80、154分层锥体电磁否否有有有有否48直线叶片超声否可以无无无无否（二）离心泵和滚压泵的性能比较表-2离心泵与滚压泵的基本性能比较离心泵滚压泵流量和转速、压力非线性正相关和转速呈线性正相关好课件类型血液破坏微栓产生意外排空远端阻塞长期灌注机动性能血流倒流开放、限压较轻不易不能管道压力增高有限适合良好转速不够时可发生闭合、限量较重可以可以泵管压力增高至崩裂不合适较差不会发生1、血液损伤小尤其适用于需要长时间灌注的病人，如心脏辅助支持。2、压力缓冲大离心泵可视无瓣膜开放泵，泵的转速越高，产生压力越大，泵输出量就越高，而泵后阻力升高，流量会相应减少，即“转速-阻力依赖性”；如果泵后管道扭折闭合，因离心泵是开放性的，故不会在接头处崩脱。滚压泵可视为带瓣膜闭式泵，其流量和转速、泵管内径成线性正相关，即“容量依赖性”；如泵后管道扭折闭合，管内压力会急据增高至崩脱。3、安全性高1）离心泵因中心为负压且气体质量小，转流时泵头出口在最低处，故不易将进入泵头内的气体泵入体内；而滚压泵无此特点。2）离心泵表面光滑、结构坚硬，很少产生固体微栓，而滚压泵的泵管在滚轴的挤压时产生较大的摩擦，泵管内可有微栓脱落。3）泵后管道不会因扭折而破裂或崩脱。（三）离心泵操作时的注意事项1、由于它是开放性，要求在CPB开始和停止前维持一定的转速（1500RPM），不能用滚压泵逐渐的加速和减速，否则外周阻力高于泵压力，易形成血液倒流。2、在灌注过程中，外周阻力（主要是MAP）不断变化，转速相同时流量却会不断变化，这就需要随时调整流量；为防止意外和停机后能精确地输血，应在离心泵泵后管道串联一滚压泵泵管，需要时应用。、小体重病儿、深低温低流量的病人不宜使用离心泵，因为它需要小流量的精细调节，但有的体外循环医师在这方面提出不同的看法。（四）临床应用1、心血管常规体外循环离心泵因安全性高、无阻塞、血液损伤轻、流量稳定等优点，目前已广泛用于临床体外循环心脏手术。2、辅助循环支持离心泵体积小、易操作、血液破坏小、适于长时间灌注，尤其是其射血的压力依赖特性更适合于心室辅助。3、主动脉手术用离心泵将左房的血液吸出，从动脉阻断的远端注入，保证机体的血流灌注，避免腹腔脏器缺血和脊髓损伤，和单纯阻断或深低温停循环相比，它可减少死亡率和术后并发症。4、其它：1）肝脏移植手术；2）PTCA中高危患者的辅助支持。第二节氧合器一、氧合器的历史心脏直视手术中体外循环任务之一就是将静脉血氧合成动脉血。这一过程是靠氧合器（人工肺）来完成。氧合器的发展经历了生物肺氧合，血膜式氧合，鼓泡式氧合，膜式氧合这四个发展阶段。（一）生物肺氧合在心血管手术中利用生物自体或异体的肺进行血液氧合，因操作复杂，安全系数差，从50年代末期就日趋淘汰。（二）血膜式氧合将静脉血吹至金属网上形成薄血膜，然后对血膜吹纯氧，因操作复杂，预充量大，重复使用需反复清洗，60年代末期就被鼓泡式氧合器取代。（三）鼓泡式氧合器年将氧合、祛泡、变温集中于一体，为鼓泡式氧合器的发展奠定了基础，其具有操作简单，气体交换能力强，预充量少，价格便宜，一次性使用等优点，为广大医院所采用。目前，仍然是第三世界国家医院应用的主要产品。（四）膜式氧合器自体外循环开展以来，人们一直力图使氧合器的功能接近于生理，膜式氧合器就是努力方向之一。其氧合方式与生物肺的呼吸方式相似，于1965年开始大量应用于临床，现已发展了许多品种，具有气体交换性能好、操作简单、血液破坏轻、可进行较长时间灌注等特点，成为当今世界最有发展前途和使用最广的氧合器。二、气体交换和运输生理（一）呼吸气体的交换肺泡和血液间气体交换以及血液与组织间的气体交换均遵循气体分压差原理，即单一气体从浓度较高一侧向浓度较低一侧扩散。由于CO2和O2的分压不同，流经肺毛细血管的血液从肺泡内获得O2并释放出CO2成为动脉血，而血液流经组织毛细血管时O2被组织摄取利用，并从组织取得CO2成为静脉血。表1：动脉、静脉、组织气体分压（mmHg）PO2PCO2动脉血10040静脉血4046组织3050影响气体扩散因素除上述的分压差，还和其它因素有关，具体公式如下：扩散速度∝＝分压差×扩散面积×温度×气体溶解度扩散距离×分子量气体交换与肺泡的膜面积成正比。正常成年人肺泡约3亿多个，总面积达60～100M2，安静时肺泡扩散面积约40M2。气体扩散和肺泡通气膜厚度成反比，肺泡膜虽有六层结构，但总膜厚度不超过1um。正常成人安静时右心每搏输出量为60ml，分布于肺泡膜广大面积上，通过肺泡的速度虽为0.75秒，但在0.3秒内可完成气体交换过程。气体交换还依赖于肺泡通气量和肺血量两者间的协调配合，通常安静时通气/血流比值0.85。三、气体在血液中的运输（一）氧的运输，可忽略不计，血液中运输的O2主要是与血红蛋白以结合形式存在于红细胞内，每克血红蛋白可结合1.34mlO2。1、血红蛋白和O2结合的特征1）反应可逆，不需要任何酶的帮助。2）O2是结合在血红蛋白的铁离子上，铁离子必须是亚铁状态（Fe2＋）。3）血红蛋白的珠蛋白是由两条α和β两条肽链构成，每条肽链有一个含Fe2＋的血红素分子。4）α和β肽链和O2结合是相互作用，其中任何一条肽链和O2结合或解离，都将促进其它三条肽链与O2的结合或解离，这是全血氧合血红蛋白解离曲线的物质基础。2、氧离曲线其上段相当于60～100mmHg之间，O2饱和度变化小，下段PO2对O2饱和度影响较大。pH降低和PCO2增高使氧离曲线右移，这种影响称之为Bohr效应；温度增高可使氧离曲线右移，如血温降低10℃，PO2只要30mmHg就可使血液到达完全饱和程度；2，3－DPG可与脱氧血红蛋白β链结合，使之失去氧合能力，使氧离曲线右移。（二）二氧化碳的运输1、血中CO2的物理溶解形式占6％，约为3.1ml，化学形式占94％，其中碳酸盐形式为87％，氨甲基血红蛋白为7％，碳酸盐形成主要在红细胞内进行，是一个酶促反应过程，具体反应式为：CO2＋H2O←碳酸酐酶→H2CO3←→H＋＋HCO3－KHb＋H2CO3←→KHCO3＋HHbKHCO3←→K＋HCO3－2、生成的HCO3－向低浓度血浆内扩散，同时血浆Cl－则向红细胞内转移。CO2能直接与血红蛋白氨基结合形成氨甲基血红蛋白，这是无需酶催化的可逆性反应。具体