第五章体外循环的目的和方式.ppt
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体外循环的目的和方式
(一)体外循环的基本目的
通过有效的循环和呼吸支持，代替心肺功能，从而为外科医生创造良好的手术视野，或使心肺得以充分休息。
(二)正常的血液循环
未氧合的静脉血经过上下腔静脉流入右房，再至右室，通过心肌收缩使血液经肺动脉流入肺毛细血管；血液在肺内进行气体交换，即摄取O2，排出CO2，成为氧合血；氧合血通过四条肺静脉回流至左房，再到左室，然后泵入体循环；在机体毛细血管中，血液释放O2，吸收CO2，成为静脉血；静脉血再回到上下腔静脉，形成周而复始的循环。
(三)体外循环的实现
静脉血通过根或二根插管引流至体外，在血液氧合器内进行有效的气体交换，经机械泵(滚压泵或离心泵)通过动脉管注入机体；这种体外循环可分为完全性或部分性。完全性体外循环指心脏停止跳动，全部静脉血引流至体外氧合再注入体内，主要应用于心脏手术，目的是形成良好的手术视野；部分性体外循环指心脏跳动时，一部分血液引流至体外再注入体内，主要用于心肺支持，目的是减轻心肺负担，促进其功能恢复。
体外循环相关仪器设备
1)人工心肺机:主体部分由3-5个泵组成，血泵是体外循环的动力，用以代替心脏的排血功能。
2)氧合器(人工肺):在体外循环中代替肺的功能，使静脉血氧合并排出二氧化碳，我们采用的有鼓泡式和膜式两种氧合器。
3)变温器：是调节体外循环中血液温度的装置，可作单独部件存在，但多与氧合器组成一体。变温器的水温与血温差应小于10～15℃，水温最高不得超过42℃。
4)贮血室：是一容器，内含滤过网和去泡装置，用作贮存预充液，心内回血等。
5)滤过器：滤过体外循环过程中可能产生的气泡、血小板凝块、纤维素，脂肪粒，硅油栓以及病人体内脱落的微小组织块等，不同部位应用滤过器的网眼各异。
6)监测仪器:为了保证体外循环的安全和平稳，在体外循环过程中需要密切观察各项生命指标的变化，如动脉血压，心率，氧饱和度，冠状动脉灌注压力以及血气电解质等.
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。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
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。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。
5、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)，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。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。
2)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。
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
Rygg和Kyvsggard在1958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。
四、鼓泡式氧合器
(一)工作原理
气体经发泡装置后，和血液混合形成无数个微血泡，同时进行血液变温，再经祛泡装置成为含氧丰富的动脉血。普通的鼓泡式氧合器由氧合室、变温装置、祛泡室装置、储血室所组成。
五、膜式氧合器
(一)工作原理
以人工高分子半透膜模拟人体气血屏障，其特点为气体可因膜两侧分压的不同而自由通过膜，液体却不能通过。将硅胶膜制成中空纤维，纤维内走气外走血。
体外循环的目的和方式
(一)体外循环的基本目的
通过有效的循环和呼吸支持，代替心肺功能，从而为外科医生创造良好的手术视野，或使心肺得以充分休息。
(二)正常的血液循环
未氧合的静脉血经过上下腔静脉流入右房，再至右室，通过心肌收缩使血液经肺动脉流入肺毛细血管；血液在肺内进行气体交换，即摄取O2，排出CO2，成为氧合血；氧合血通过四条肺静脉回流至左房，再到左室，然后泵入体循环；在机体毛细血管中，血液释放O2，吸收CO2，成为静脉血；静脉血再回到上下腔静脉，形成周而复始的循环。
(三)体外循环的实现
静脉血通过根或二根插管引流至体外，在血液氧合器内进行有效的气体交换，经机械泵(滚压泵或离心泵)通过动脉管注入机体；这种体外循环可分为完全性或部分性。完全性体外循环指心脏停止跳动，全部静脉血引流至体外氧合再注入体内，主要应用于心脏手术，目的是形成良好的手术视野；部分性体外循环指心脏跳动时，一部分血液引流至体外再注入体内，主要用于心肺支持，目的是减轻心肺负担，促进其功能恢复。
体外循环相关仪器设备
1)人工心肺机:主体部分由3-5个泵组成，血泵是体外循环的动力，用以代替心脏的排血功能。
2)氧合器(人工肺):在体外循环中代替肺的功能，使静脉血氧合并排出二氧化碳，我们采用的有鼓泡式和膜式两种氧合器。
3)变温器：是调节体外循环中血液温度的装置，可作单独部件存在，但多与氧合器组成一体。变温器的水温与血温差应小于10～15℃，水温最高不得超过42℃。
4)贮血室：是一容器，内含滤过网和去泡装置，用作贮存预充液，心内回血等。
5)滤过器：滤过体外循环过程中可能产生的气泡、血小板凝块、纤维素，脂肪粒，硅油栓以及病人体内脱落的微小组织块等，不同部位应用滤过器的网眼各异。
6)监测仪器:为了保证体外循环的安全和平稳，在体外循环过程中需要密切观察各项生命指标的变化，如动脉血压，心率，氧饱和度，冠状动脉灌注压力以及血气电解质等.
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。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
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。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。
5、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)，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。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。
2)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。
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
Rygg和Kyvsggard在1958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。
四、鼓泡式氧合器
(一)工作原理
气体经发泡装置后，和血液混合形成无数个微血泡，同时进行血液变温，再经祛泡装置成为含氧丰富的动脉血。普通的鼓泡式氧合器由氧合室、变温装置、祛泡室装置、储血室所组成。
五、膜式氧合器
(一)工作原理
以人工高分子半透膜模拟人体气血屏障，其特点为气体可因膜两侧分压的不同而自由通过膜，液体却不能通过。将硅胶膜制成中空纤维，纤维内走气外走血。