体外循环简介
体外循环
3. 1937年Gibbon开始研究血膜式氧合器，此种氧合器应用于20世纪 五、 六十年代。
4. 1953年，世界上第一次将人工心肺机用于临床。 5. 1953年5月6日，美国Gibbon为1例18岁女孩Cecelia Bavolek行房
体外循环
天津医科大学总医院心血管外科 李全正
什么叫体外循环？
• Extracorporeal circulation（ECC，体外循 环）；cardiopulmonary bypass（CPB，心 肺旁路术）
• 顾名思义，就是在机体外通过某种设备建 立临时的血液循环以代替全部或部分自身 的血液循环。
药物浓度与时间呈线性关系 灌停：200ml自体血冲洗减轻毒性
其它
• 肝移植 • 布加综合征手术 • 一氧化碳中毒 • 急性药物中毒 • 呼吸道严重阻塞 • 全身热疗 • 低温、高温抢救 • 下肢恶性肿瘤
静脉现象：8~14ml/(kg·min)流量或10%心排量维 持常温下30min心脑肝肾功能不受损害。 • 控制性交叉循环技术：1954年Lillehei成功进行第 一例控制性交叉循环下室缺修补术。 • 低温与体外循环技术：1952年Lewis在低温麻醉 下为1例5岁女孩进行室缺修补术成功。 • 血液稀释：1961年Zuhdi用5%葡萄糖液代替部分 血液预充心肺机成功。
管道连接
连接好的体外循环管路
体外循环中
Jostra Rotaflow离心泵
Jostra离心泵
Medtronic离心泵
Medtronic离心泵
心脏停搏液的种类
• 晶体停搏液
– 仿细胞外液停搏液 – 仿细胞内液停搏液
(整理)077章体外循环.
第77章体外循环第1节体外循环原理和用品一、外循环概况和原理（一）体外循环概况体外循环临床实践从开始至今近50年历史，当回顾Lillehei首次描述人体交叉循环（图77-1）和Gibbon首次将体外循环成功应用于患者的经历时，我们很难想象老一代学者面临的困难。
再看看当今体外循环的发展，我想老一代学者亦同样难以估计当今体外循环在理论、设备、实践所发生的巨大变化和进步。
目前全世界每天开展2000例体外循环手术。
体外循环已广泛地用于心脏外科、胸部肿瘤手术、肾脏肿瘤的切除、复苏术、创伤、介入治疗支持、肝移植、中毒抢救等方面。
体外循环是指将血液从左心房或右心房引出，经泵氧合注入动脉，从而为外科或其他的治疗方法提供有利条件。
另外体外循环中还可进行有效的温度调控，心肌保护液的灌注，手术野的血液回收、超滤等。
由于篇幅有限，本章体外循环主要介绍三大部分：第一，机械性装置，如泵、氧合器、滤器、超滤器等；第二，体外循环的管理，如血液抗凝和拮抗、流量和压力调节等（作为体外循环医务工作者应在这二方面均有良好知识和技能）；第三，体外循环在非心脏手术中的应用。
体外循环工作的开展尚需和外科医生及麻醉医生的充分配合，并需要良好的监测手段。
虽然体外循环有很大的发展，但很多问题尚需不断地完善和探索。
（二）体外循环基本原理我们用一张示意图（图77-2）简述体外循环的基本原理。
未氧合的血液通过静脉管（O）从右心房（或上下腔静脉）以重力引流的方式至氧合器（H）的静脉回流室。
在静脉引流管和动脉输入管道上有血气监测装置（J），可连续监测和判断机体的氧供和氧耗的平衡情况。
在静脉引流管有一流量调控装置（K），可控制静脉回流量或心脏充盈情况。
静脉回流室同时接受心外吸引（B）和心内吸引（C）的血液（或液体）。
心外吸引或俗称右心吸引，一般通过吸引头（L）和滚压泵（B）将心腔外或可见视野的血液（或液体）吸至回流室。
心内吸引（俗称左心吸引）一般以一特制导管（M）置于心腔内，通过滚压泵（C）将心内非可见血液吸至回流室，它可防止左心膨胀。
第二章 体外循环的设备和原理
第二章体外循环的设备和原理要点：●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V on 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4000ml1956 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-GE1971 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 J&J Cardiopulmonary 最早的中空纤维氧合器二、鼓泡式氧合器鼓泡式氧合器是最早被应用于商业的，使用时间超过了46年。
体外循环名词解释外科护理学
一、体外循环解释：
1、体外循环是利用一系列特殊人工装置将回心静脉血引流到体外，经人工方法进行气体交换，调节温度和过滤后，输回体内动脉系统的生命支持技术。
2、在体外循环过程中，由于人工装置取代了人体功能，因此也称心肺转流，体外循环机也称为人工心肺机。
3、进行体外循环的目的是在实施心脏直视手术时，维持全身组织器官的血液供应。
随着临床医学的发展，体外循环应用范围不断扩展，不仅在心脏肝肾肺等大血管手术中获得应用，在肿瘤治疗的患者的生命支持方面也取得令人瞩目的成绩，成为临床医学的一门重要技术。
二、体外循环实施：
1、灌注师应提前参加术前讨论，充分了解患者循环系统病理解剖和心功能状态，了解外科医生的手术方案和对体外循环关注的特殊要求。
2、术前检查体外循环设备，如电源，人工心肺机，变温水箱等，确保其处于良好的工作状态所有与手术野及患者血液接触的物品应经过彻底灭菌处理，并在严格无菌条件下将管路氧合器等进行安装连接。
体外循环简介
体外循环的实施
1、切开、暴露、建立体外循环； 切开、暴露、建立体外循环； 2、肝素化：2~3mg/kg体重,使ACT(全血活化凝血时间) 肝素化：2~3mg/kg体重, ACT(全血活化凝血时间) 延长至480~600秒 延长至480~600秒. 3、转机开始： 转机开始： 4、阻断：上下腔静脉和主动脉。 阻断：上下腔静脉和主动脉。 5、降温：使机体代谢率降低，保证机体有氧代谢，降低灌 流量，避免 降温：使机体代谢率降低，保证机体有氧代谢，降低灌 左心回血量增多、血液成分破坏和心肌损伤。 6、复温：主要操作完成。 复温：主要操作完成。 7、辅助循环：>主动脉阻断时间的1/3。 辅助循环： 主动脉阻断时间的1/3。 8、停机： 停机： 9、中和肝素：鱼精蛋白。 中和肝素：鱼精蛋白。 10、撤机： 10、撤机：
基本灌注技术
5、深低温停循环体外循环： 深低温停循环体外循环： 用于婴幼儿心脏直视手术、成人部分 大血管和少数操作非常困难的手术。 头部控制在32℃以上，鼻咽温15℃ 头部控制在32℃以上，鼻咽温15℃左 右，肛温20℃ 右，肛温20℃左右。中深度血液稀释， HGB 6~7g/dl。 6~7g/dl。
体外循环的准备
1、详细了解患者病情、身高、体重、体表面积、血细 胞比容和血浆蛋白浓度等情况。制定个体化方案。 2、体外循环机的准备： 3、预充: 预充液能排除体外循环装置内气体，维进行适当的血 液稀释。 液稀释。 预充液：胶体液、晶体液、渗透性利尿剂、肝素、 预充液：胶体液、晶体液、渗透性利尿剂、肝素、 血液保护剂、细胞膜保护剂、小苏打等。 其电解质的浓度应接近细胞外液，渗透压略高于 血浆，并呈弱碱性。 血液稀释:(1）减少使用库血、避免输血并发症； 血液稀释:(1）减少使用库血、避免输血并发症； （2）降 低血液粘稠度、改善微循环灌注； （3）减轻血液成分破坏和凝血机制紊乱； (4) 防止肺、脑、肾等重要器官并发症。
体外循环的概念
体外循环的概念
体外循环是指在程序中使用循环结构时，循环条件的判断不是在循环体内部进行，而是在循环体外部的控制结构内进行判断。
具体来说，体外循环通常在循环结构的外部使用条件语句判断循环是否继续执行。
只有当条件满足时，循环才会执行，否则循环将被跳过。
这种循环结构常用于需要先判断条件再执行的情况，例如先读取一个值，再根据这个值来决定是否执行循环。
体外循环的一个常见示例是do-while循环，它的循环体会先执行一次，然后在循环结尾进行条件判断，如果条件满足，则继续执行循环体，否则结束循环。
另一个常见的体外循环是for循环，其中的循环条件通常在循环的第三个部分进行判断。
它首先执行循环的初始化语句，然后在每次循环结束时执行循环的迭代部分，再在控制结构内部判断循环条件是否满足，根据结果决定是否继续执行循环。
总而言之，体外循环是一种在循环结构外部进行条件判断的方式，用于控制循环是否执行和何时终止循环的流程。
体外循环的原理
体外循环的原理
体外循环是一种医疗技术，可用于维持患者的生命体征并支持其循环系统的功能。
该技术利用一台体外循环机，通过将患者的血液引流至机器中，进行氧合和输送后重新返回患者体内，以替代心脏和肺部的功能。
体外循环的原理是将患者的血液引流至体外循环机器中，机器通过泵将血液重复循环，使血液得以氧合和除氧化碳，并恢复正常的温度，并通过滤器去除血液中的代谢产物和其他废物。
同时，体外循环机器还能维持合适的血液压力和循环速度。
为了进行体外循环，医生需要在患者身上进行手术，将血管导管插入主动脉和静脉中，以便有效地引流和输送血液。
麻醉师会给予患者全身麻醉，确保患者在手术过程中不会感受到疼痛。
体外循环的应用范围很广，例如心脏手术、肺移植、体外循环辅助膜肺氧合等。
在心脏手术中，当医生需要进行冠脉搭桥手术或心脏瓣膜替换手术时，体外循环可以暂时维持患者的血液循环，使医生可以安全地进行手术操作。
尽管体外循环是一项重要的医疗技术，但它也存在一些潜在的风险和并发症。
例如，体外循环可能导致血小板功能异常、凝血功能异常或血栓形成等问题。
此外，体外循环还可能引起过度出血、低血压以及肾脏功能障碍等。
总而言之，体外循环是一种可以维持患者生命体征和循环功能的医疗技术。
它通过将患者的血液引流至机器中进行氧合和输
送后再返回体内，起到替代心脏和肺部功能的作用。
尽管存在风险，但在某些需要手术的情况下，体外循环可以为患者提供必要的支持。
体外循环
体外循环体外循环是指应用人工管道将人体大血管与人工心肺机连接，从静脉系统引出静脉血，并在体外氧合，再经血泵将氧合血输回动脉系统的全过程，又称心肺转流，主要应用于心脏、大血管手术。
体外循环是将体内静脉血引至体外进行氧合，然后再输回体内，如此血液可以不经过心脏和肺而进行周身循环。
心脏内因血液流动，为外科医师提供了切开心脏进行直视手术的条件，这种方法可使心内操作时间大为延长。
使一些复杂的心脏畸形的手术成为可能，但是必须具备一套性能良好、安全可靠的人工心肺装置。
Extracorporeal circulation: The technique of mechanically circulating the blood so the heart doesn't have to. The device used for ECC is called the heart-lung machine or the cardiopulmonary bypass circuit. This device drains the blue blood from the patient, placesoxygen in the blood, and returns (or pumps) the red blood back into the aorta for distribution to the whole body. To prevent clotting in the heart-lung circuit, strong anticoagulation with heparin is needed.体外循环是心脏外科的一项重要手段，自1953年美国外科医生Gibbon发明了人工心肺机，才使外科医生能够矫正心内的畸形。
体外循环由血泵和人工肺构成，血泵的功能是在心脏停止跳动的时候，替代心脏泵的功能，能够维持血液的循环，将血从静脉引流回来再将血泵入动脉。
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经特制的祛泡装置后成为含氧丰富的动脉 血流入储血室
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操作注意事项（一）
初次使用以前认真阅读说明书 根据患者的实际情况选择氧合器 使用前试水，确保变温装置无渗漏 注意发泡情况，不均匀，更换氧合器 血液滞留发泡板，又无气体通过，易造成
发泡板筛孔的堵塞 使用的安全时限为3小时
个开口的透明塑料室 三者依靠特殊技术紧密结合
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Medtronic Biomedicus
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离心泵的工作原理
内置磁铁在电机的带动下，使锥形叶轮高速旋转 ，带动液体流动
液体在离心力的作用下在离心杯侧壁形成压力， 由侧壁开口流出
在离心杯中央形成低压区 液体即可随叶轮转动进入离心杯，从而产生有效
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体外循环中的管理工作——氧合器的使用
1.膜式氧合器：
先开机后开气；先停气后停机。根据温度和血PaO2 调节氧浓度； 根据PaCO2调节通气量。停循环或低 流量时， 停止通气/减低通气量。停机后不可在动 脉路抽血。
2.鼓泡式氧合器： 氧浓度100％，根据血气PaCO2、PaO2调节氧流量。
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毒。
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预充液管理及血液稀释
控制性血液稀释方法：
转中预计HCT=(转前 HCTx血容量+库血HCTx库血量） /（血容量+预充总量）
HCT过高：通过静脉或体外循环管路放血；加入无血 晶体或胶体液进一步稀释。
HCT偏低：应用利尿剂或人工肾滤水；补充红细胞悬 液。
原则：手术病种；患者年龄；手术时间。
侧路 闭式回流室调整回流可通过调整高低来实
现
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膜肺操作注意事项（三）
膜式氧合器的安全使用时限是6-8小时 无孔型膜肺更适用于长时间灌注 一旦发现膜肺气体交换能力下降应及时更
换 串联鼓泡式氧合器或并联膜式氧合器
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理想的体外循环管道
良好的透明度、弹性及可弯曲性、不易扭 结和压扁
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转流前的检查核对工作
1.管道有无扭曲打折及气栓；气血及变温管道的进出方向， 左右心吸引方向。动脉管路各接口处匝带。 2.电源、泵、摇把、流量调节。 3.气源的检查：报警否；氧气管安装到位，排气孔开放，氧 气瓶到位。 4.变温水箱工作状态是否正常。 5.预充液中加肝素。 6.ACT值在正常范围。 7.记录转前的MAP、CVP、temp.等参数。 8.与外科医生核对管道。
体外循环中的管理——温度的控制
1.掌握降温时机，需要保温的手术要及时保温 。有些手术需要在安放左心引流管后才能降 温。 2.根据病情、手术难易程度、氧合器性能等 来确定血液降温的温度。
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体外循环中的管理——温度的控制
根据病种及手术方法可将温度控制在下面几 个阶段：
1.浅低温：35～32℃ 一般适用于VSD、ASD、CABG； 2.中低温：32 ～ 28 ℃ 一般适用于VSD合并畸 形、BVR、AVR、MVR/MVP、CABG+换瓣； 3.深低温：24 ～ 20 ℃ 适合大血管手术、复杂先
的血液灌流 叶轮旋转速度越快，液体产生的离心力也越大
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滚压泵与离心泵应用比较 优点
滚压泵
可重复使用 可弃部分价格便宜 流量易于表示 可根据病人体重大小 选择管道
离心泵
非阻闭型 创伤小可长时间辅助循环 气栓可能性小 减少预充量
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滚压泵与离心泵应用比较 缺点
滚压泵
血液损伤与时间相关 泵管破裂可能脱颗粒 泵前负压，泵后正压 空气栓塞 避免长时间转流
3.根据手术术式决定体外循环的温度，稀释 度，灌注流量及灌注方法。
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体外循环物品的安装
尽量减少接头的使用，避免加重血液破坏。
充CO2利于排除气体。 排气时泵转速大于100转/分。
对连接管道进行压力测试，观察有无渗漏。
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预充液管理及血液稀释——基础知识
基础知识： 1.预充及预充量：预充是指体外循环前，所有 管道、氧合器、动脉滤器等物品充盈液体排 除气体的过程。所需液体量为预充量。 2.静态预充和动态预充：在转流前，静止在储 血室内的最低液面——静态预充；转流中不 同的动脉流量维持动态平衡的液面于最低点 时的预充量——动态预充。
体外循环
北京阜外心血管病医院 李景文
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体外循环概念：
把充分氧合过的血液切实的 输送到---全身（局部）循环停止 或灌注不足的组织器官，以确保受 累组织和器官足够的能量供给。
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常规CPB
动脉路 静脉路 静脉储血罐 动脉滤器
膜肺 A
停跳液 变温器
左心 右心 停跳液泵
主泵/血泵 变温水箱 气源 4
特别是在终止体外循环前可能影响患者血 流动力学的稳定而出现“低心排”假象
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动脉插管
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静脉插管注意事项
插静脉插管不宜过深 将插管送入腔静脉后应尽快建立体外循环
，因为静脉插管使血液回流受阻，时间过 长将使血液动力学难以维持 左上腔静脉
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腔静脉插管
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右心房/下腔静脉二级管
注意不宜过深 亦可引起上腔静脉回流受阻
良好的韧性、散裂率低 （内表面颗粒脱落少）
热力消毒耐受性好 良好的血液相容性
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体外循环的基本管道
动脉泵管 静脉引流管 心外吸引管 心内吸引管
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动脉插管
部位：升主动脉、股动脉及腋动脉等 升主动脉插管是最常用的 口径过细，灌注阻力增高，组织灌注不足
口径过粗，在升主动脉内占有位置过多， 影响心脏收缩时血液的输出
1.动脉插管易出现的问题： ①型号选择不当，过粗或过细，影响血压或泵压过高； ②插管位置、方向不当，管道扭曲，造成灌注压低，泵压高。 预防及处理：选择弹性好、内径合适的插管，插管和动脉供 血管道连接后，注意管道的位置，以防扭曲、打折。若转中 出现问题应及时纠正并给予脑保护措施。 2.静脉插管易出现的问题： 型号选择不当； 位置不当，过深，脱出。 转中测静脉压应为负值或零，若发现引流不畅或病人颜面发 绀应及时告知外科医生调整。
围绕固定点做圆周运动的物体受离心力的 作用有向圆的切线方向运动的倾向。
正是根据离心力原理设计了离心泵。 离心泵设计为非闭塞型和后负荷依赖性
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离心泵
1976年市场化 几种不同设计
*叶片形 *圆锥形 *直槽式
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离心泵的结构
离心泵驱动泵头、离心杯 离心杯包括内置磁铁、锥体形叶轮和有两
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辅助装置
氧饱和度仪 空气氧气混合器 液面报警装置 气泡报警装置 压力报警装置
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氧饱和度仪
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空气氧气混合器
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液面及压力报警
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二、体外循环管理
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术前准备
1.了解病情：访视病人，阅读病例。 2.了解手术术式。 3.物品准备:根据手术需要准备体外循环
用品；预充液；药品等。
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病情评估
危险因素包括：
1.左心功能不全，LVEF<30％; 2.心衰; 3.年龄>65岁; 4.急诊； 5.再次手术； 6.肺高压，严重心率失常，脏器功能不全，恶液
质； 7.复杂畸形
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根据病情制定转流计划
1.物品准备：氧合器，循环管路，微栓滤器， 插管。
2.预充液及药品的准备：血、血浆、白蛋白、 甘露醇、甲基等。
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操作注意事项（二）
体外循环不同阶段维持不同的血氧比 鼓泡肺必须用纯氧氧合 最大特点是血液和气体直接接触 麻醉药容易挥发，容易导致麻醉变浅
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膜式氧合器
血液和气体不直接接触，通过特制的薄膜 完成气体交换的人工氧合装置，亦称膜肺
与鼓泡式氧合器比较具有以下优点：
*良好的气体交换能力 *对血液的损害小 *减少栓塞的发生 *长时间循环支持
一、体外循环装置
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滚压泵
滚压泵需要将一段泵管置于弧形泵槽内， 泵旋转臂的设计要求在任何时候总有一个 滚压头挤压泵管。
通过挤压充满血液的泵管，血液随泵头的 运动向前推进，从而形成持续血流。
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理想血泵
可对抗高阻力，并能满足极低流量需求 对血液成份破坏尽可能小
血液接触面光滑、连续、无死腔、不污染 泵的永久部分
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预充液管理及血液稀释——预充液
预充液的种类： 复方乳酸钠林格氏液； 复方氯化钠； 勃脉力； 代血浆类； 全血；血浆；红细胞悬液；白蛋白等。
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预充液管理及血液稀释——血液稀释
血液稀释：是指外源性无血液体输入血管内 或因组织间液向血管内转移，使血容量增加， 血液中细胞浓度下降的状态。 血液稀释分类：轻度稀释HCT>30%；
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膜肺的氧合结构
中空纤维增加了气体交换能力、减少了交 换面积
内走血外走气 ，不利于气体交换。血液属 于非牛顿流体 ，膜表面流动时会产生层流
外走血内走气 可解决层流问题，减少预充 量，充分氧合
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膜肺的降温系统
绝大多数膜式氧合器采用血液先变温后氧 合的排列方法
也有变温氧合同时进行的膜肺在临床大量 应用
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膜肺操作注意事项（一）
选择适当的膜式氧合器 使用前试水 调节通气量及氧浓度
通过氧浓度调节血液氧分压即氧合程度， 依靠气体流量调节二氧化碳分压