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024体外循环方法

024.体外循环方法

《心血管麻醉及体外循环》胡小琴主编

发表日期:

2006-11-616:

43:

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第二十四章     体外循环方法

胡小琴

         体外循环方法有多种，根据病情，手术方式，手术目的以及具备的体外循环物品和技术条件来选择。

第一节     完全体外循环

         患者心脏及肺脏停止工作，生命完全由人工心及人工肺支持。

归纳有以下方法：

         一、常温体外循环

         体外循环中患者体温接近正常，要求人工心及人工肺能保证动、静脉血气及酸硷度维持正常水平，动脉血氧分压200－250mmHg左右，静脉血氧饱和度65％－75％左右，一般灌注流量2.4L/m2左右，灌注压50－80mmHg。

心肌保护可有多种方法如用温血停跳液或心脏局部低温，用冷血或冷晶体停跳液，灌注方法有主动脉正行灌注或冠状静脉窦逆行灌注，有间断灌注也有持续灌注，还有报告不阻断升主动脉，在心脏保持跳动下行心内手术。

         常温体外循环仅适用于病情轻，心内畸形较简单的患者，人工心及肺性能好，能满足较高流量的要求。

         关于常温体外循环目前尚有不同看法，在实践中发现它可带来中枢神经系统较大危害。

Martin报导观察1001例患者分为两组，术前病情，搭桥数，利用乳内动脉数，CPB时间，术后应用IABP及应用正性肌力药等方面情况均相似，常温组体温维持37℃左右，采用温血停跳液持续逆行灌注，阻断升主动脉46’，低温组体温维持25－28℃采用冷晶体充氧停跳液进行正行、桥及逆行灌注，阻断升主动脉40’，两组灌注流量2.2-2.5L/m2，灌注压50-70mmHg，手术后住院期间常温CPB温血停跳液组神经并发症为4.5%，而低温CPB冷晶体停跳液组为1.4%有明显差别。

常温体外循环下对机体各脏器，尤其对中枢神经的保护尚待改进和提高。

         二、中度低温体外循环

         体外循环中鼻咽温维持在26－28℃左右。

本法适用于病情中等，心内畸形不复杂的手术。

一般情况下成人灌注流量50－80ml/kg/min，灌注压力50－80mmHg，低温时血红蛋白浓度6－8g%。

儿童灌注流量一般维持在2.4-2.2L/m2/min，也可按体重计算：

10－15kg为125ml/kg/min，15-30kg为100ml/kg/min，35-50kg为75-80ml/kg/min。

由于小儿血管紧张度较低，顺应性高，灌注压力可低于成年患者，体外循环中维持Hct在25％左右，心内手术结束全身复温时Hct应逐渐增高，停机时体温已接近正常则患儿Hct应达30％左右。

         全身低温降低了机体代谢和氧耗量。

现已证实在中度低温时，脑血流量随代谢及压力自动调节的功能均存在，这是机体的自动保护适应功能。

动脉压力波动时，脑灌注压增加不超过30％－40％或下降17％以内，脑血流量均无明显变化，因此，在脑血管正常时，暂时的压力改变与流量改变不致导致脑严重缺血缺氧，可见中度低温既减少了氧需又保存了机体有利的自身调节，也就明显提高了体外循环的安全性。

中度低温酸碱度的调节，多数学者认为血pH值不进行温度矫正（α－Stat），也不必向体外循环血液中吹入CO2气体，这样机体血管尤其是脑血管不致发生过度扩张而有利于中枢神经系统的保护。

         在临床实践中以下情况需考虑，如在高血压或动脉粥样硬化患者，手术前血压阈值高于正常，体外循环中应维持较高灌注压力。

又如糖尿病患者，这种自动调节功能受损或不具备这种功能，体外循环中压力与灌注流量的调节应十分注意。

又如在儿童血液降温及复温过程中应保证充足的流量，尤其在复温过程中，有时需用高于全灌注流量的50％才能避免复温中氧债的发生。

虽然中度低温降低了氧耗量，但手术中不应轻易降低灌注流量，除非手术操作困难外科医生要求才用低流量，可降到全流量的1/2－3/4，时间要控制尽可能短，并严密监测静脉血氧分压和饱和度、血乳酸、PH等，以预防缺氧性酸中毒发生。

在降温或复温期注意变温水箱水温与鼻咽温差应<10℃。

复温时水箱水温最高不能超过41℃，如果复温后血红蛋白浓度成人低于8g%，小儿低于10g%则应用速尿、最好按装人工肾滤出多余水分，使停机时Hct达到满意水平。

体外循环中常规给抗菌素。

体外循环运转前加深麻醉或运转中将吸入麻醉剂吹入氧合器，也可从机器管路或病人静脉注入药物。

体外循环中如平均动脉压持续上升首先除外麻醉减浅，加深麻醉，如无效可采用血管扩张剂，常用有硝普钠、硝酸甘油、酚妥拉明等。

为减少手术中和手术后渗血或二次手术均可应用抑肽酶，体外循环中如应用硅藻土方法则ACT应维持在750"以上，否则应及时补充肝素以保证充分抗凝。

         动脉灌注管常规在升主动脉，静脉引流管常规用上、下腔静脉。

转流后如中心静脉压持续升高，尤其在先天性心脏病儿如插管无误应除外合并左上腔静脉，如左上腔静脉较粗，回流血量较多则应插入引流管预防脑组织阻性淤血。

中度低温下由于灌注流量较高，阻断升主动脉后如果心内回血异常增多首先应除外漏诊动脉导管未闭，否则发生灌注肺后果严重。

至于中度低温下心肌保护可根据手术种类，各医院条件选择，心内手术简单可采用冷含钾晶体停跳液，阻断心肌血流时间较长可选择含血停跳液，可采取升主动脉正行灌注和/或冠状静脉窦逆行灌注，冠心病搭桥术还可从桥灌注，间断灌注或持续灌注等等均可达到满意效果。

         三、深低温低流量体外循环

         有些心内畸形十分复杂，或婴幼儿心脏很小，或大血管病变，如果在中度低温下由于灌注流量较大难以进行手术，必需将灌流量减小才能完成，为避免低灌流量造成的全身缺血缺氧性损害，只有降低体温，减少氧耗量保护重要脏器。

脑组织氧储备少，最易受到损伤，Greeley根据温度和脑氧消耗指数关系计算最小泵流率，见下表：

24－1

         表24－1   脑氧消耗与最小泵流率

温度

 脑氧消耗率（ml/100g/min）

 预计最小泵流率（ml/kg/min）

37

 1.4

 100

32

 0.82

 56

30

 0.65

 44

28

 0.51

 34

25

 0.36

 24

20

 0.20

 14

18

 0.16

 11

15

 0.11

 8

可见随着温度下降，脑氧消耗明显减小，32℃时比常温时泵流量下降44％，28℃时下降66％，25℃时下降76％，20℃下降86％，15℃时下降92％。

灌注流量虽很小却很安全，为疑难手术创造了条件。

临床实践中鼻咽温20－25℃，流量可降至全流量的1/2，甚至短时间内降至1/4。

         由于代谢率低，低温下Hct可低达15％也不会造成缺氧。

但在复温后Hct应与体温平行增高，最有效是用人工肾滤水方法，恢复常温时成人Hct应达到24％，心功能差、老年及婴幼儿患者应达到30％左右。

在中度低温下脑组织对灌流量、压力、代谢尚保留自动调节功能，但在25℃以下这些功能丧失，脑血流直接与血压、灌流量、PH、CO2张力有关，多数医生皆采用α－Stat，如果采用PH－Stat，使血内CO2分压增高，血管扩张，血流量增加，灌注过度可能造成脑损伤。

降温及复温期水温与鼻咽温差控制<10℃，降温过程不宜过快，为使全身组织尤其脑组织温度能相应下降。

降温或复温时可用血管扩张药，开放微循环，改善灌注，加快机体变温。

复温时水箱水温最高不超过41℃。

动、静脉插管方法与常规相同。

         安全采用深低温低流量方法的关键在于低流量持续时间的长短，严密监测血内乳酸含量，PH，混合静脉氧分压与氧饱和度。

以判定灌注是否够，有无缺氧发生。

         深低温下心肌保护根据手术和各单位条件而定，与中度低温不同的是血液降温后，升主动脉阻断时心肌温度较低。

阻断心脏血流期间心肌保护方法很多，有的学者主张在深低温下婴幼儿心脏停跳液灌注次数可减少，停跳液种类和灌注方式各单位虽有不同都能取得满意效果。

         适应症：

         1、心功能差，心内畸形复杂

         2、侧枝循环丰富，心内手术时有大量回血

         3、合并动脉导管未闭，为预防灌注肺或空气栓塞

         4、升主动脉瘤或假性动脉瘤

         四、深低温停循环

         有的手术即使在低流量下也难以完成，必需循环完全停止，在无血流条件下进行，如：

⑴新生儿、婴幼儿心内手术，由于心脏很小或心内畸形复杂，停循环时心内无插管无血液十分有利于手术进行；⑵成人升主动脉及弓部动脉瘤手术。

（一）麻醉准备

         本法目的是创造循环停止条件以利于特殊情况下的手术，但循环停止对各脏器，首先对脑组织带来最大的威胁，因此从麻醉开始就实施保护脑措施，首先保证平稳的麻醉，从降低脑代谢角度可用异氟醚，尽早开始变温毯体表尤其头部冰袋降温，体外循环前鼻咽温达32－30℃，良好的全身循环和微循环及充足的降温时间，才能使脑组织温度逐渐均匀下降，否则完全依靠体外循环血液降温，又根据鼻咽或食道温度将会在脑组织温度尚未充分下降时停循环，定会带来严重脑并发症。

血气按照α－Stat，不予温度矫正，也不向体内及体外循环管路吹入CO2气体，只充分供应氧气。

（二）应用激素

糖皮质激素有抗炎、抗休克、抗过敏等作用，停循环中应用以保护中枢神经系统，糖皮质类固醇中，如以氢化考地松活性为100，则强地松为350，强地松龙为400，甲基强地松龙为500，氟美松为3000。

临床实践中我们发现用氟美松2－3mg/kg后，常规剂量肝素化ACT都不能达到400秒，大部分患者在300秒以下，有的病儿补加肝素总量高达800－1000u/kg，ACT仍不满意，但若用甲基强地松龙15mg/kg，常规肝素化剂量，ACT都在400秒以上，差别十分显著，为此我们进行动物实验，静脉注射氟美松3mg/kg后用常规肝素化剂量ACT为180－360秒，明显缩短，无一例达正常水平，与临床表现完全一致，即使加大肝素量也不能改变，有的实验将肝素用量加到2000u/kgACT仍达不到400秒，也发现向动物体内单纯注射氟美松3mg/kg可使ACT生理值明显缩短，最短仅为生理值的22.2%，经过一定时间后自行恢复，而给动物注射甲基强地松龙15mg/kg，常规肝素化剂量可使ACT在400秒以上无任何影响。

临床和动物实验说明：

⑴大剂量氟美松可明显缩短ACT；⑵应用氟美松后即使加大肝素剂量也难以改变这种作用；⑶甲基强地松龙15mg/kg不影响肝素化后ACT值。

基于以上发现深低温停循环时我们只选用甲基强地松龙，而不用氟美松，麻醉后静脉注射甲基强地松龙15mg/kg，体外循环血液复温后注入机器内15mg/kg。

此外临床上如进行大剂量激素治疗时选择氟美松应慎重，因可能引起凝血机制的改变，建议选用甲基强地松龙为宜。

         （三）停循环程序

         体表降温至鼻咽温32－30℃基础上再用体外循环血液降温，有人强调血液降温时间应在20'以上以保证脑均匀降温，小儿至鼻咽15℃，成人至鼻咽11－12℃，先阻断升主动脉，然后停止体外循环，钳夹动脉管路，同时自静脉引流管放出体内血液10－20ml/kg入体外循环机内，放血结束阻断腔静脉，拔除右心房插管，升主动脉灌注停跳液，切开心脏进行心内手术。

体外循环管路小流量自身循环。

婴幼儿鼻咽15℃停循环时间最长60'，成人鼻咽11－12℃，停循环最长45'。

停循环期间心肌保护与其他方法相同。

         （四）恢复循环程序

         心内手术完毕，插入右心房引流管，头低位（30。

±），开放上、下腔静脉，恢复全身循环，变温水箱水温调至>体温10℃以内。

水温最高不超过41℃。

变温毯体表复温。

心脏排气满意后开放升主动脉，心脏复苏后撤除头部冰袋，机器内加入甲基强地松龙15mg/kg，复温过程中调整Hct，如过度血液稀释可用人工肾滤出水份，使Hct成人达8g%以上，小儿达10g％以上。

并调整电解质及PH接近正常水平。

鼻咽36－37℃直肠34℃，心率、心律正常，减低灌流量血压仍维持满意，血容量补足，辅助循环时间足够，即可停止体外循环。

         （五）预防中枢神经并发症

         1、平稳的麻醉

         2、尽早体表，尤其头部确切而充分地物理降温，体外循环前鼻咽温达32－30℃

         3、尽早静脉注入甲基强地松龙15mg/kg

         4、停循环前机器内可加入硫喷妥钠15mg/kg

         5、严格停循环温度与时间：

小儿15℃60'，成人11－12℃45'

         6、血液复温时机器内加入甲基强地松龙15mg/kg，甘露醇0.3－0.5g/kg

         7、手术全程不用葡萄糖液，控制血糖在接近正常水平

         8、术后机械呼吸PaCO2维持在30mmHg左右

         9、成人手术后继续脱水治疗，直到精神状态完全正常。

         五、深低温停循环方法的改进

         停循环带来外科手术有利条件，但也同时存在脑缺氧危险，有的学者提出在停循环30'时恢复全身循环，5'－10'再停循环30'，这样要比持续停止血流60'安全。

         在主动脉瘤手术时停循环期间可采用脑顺灌注或脑逆灌注方法，前者在颈动脉或无名动脉插管用泵灌注，后者利用上腔静脉插管作为动脉管，主动脉插管作为引流管，用泵进行脑逆灌注，均取得满意结果，不但提供了充裕的手术时间更重要的是减少术后脑并发症。

         六、上、下身分别体外循环

（一）适应症

         1、主动脉或胸腹主动脉手术，这两部分牵涉到肋间动脉及腹腔脏器供血，手术时为减少脊髓和腹腔脏器并发症进行上、下身同时灌注。

         2、肾功能不全（血肌酸酐>2.5）患者，在体外循环中为加强肾灌流同时进行下半身灌注保证肾脏供血，减少术后肾功能恶化。

         3、主动脉中断矫正术，主动脉中断患者术前依靠开放的动脉导管供应下半身血流，体外循环中为保证下半身血液供应通过未闭动脉导管插入下半身灌注管进行远端灌注。

（二）插管方法

         上身灌注管可在升主动脉、无名动脉；下身灌注管可在股动脉、髂外动脉、降主动脉，在主动脉中断合并粗大动脉导管未闭时通过导管送入灌注管。

静脉引流管选择腔静脉，右房，股静脉。

         （三）灌注流量

         上、下半身总的灌注流量分配是上半身约占1/3，下半身约占2/3。

上身如在无名动脉插管实际主要灌注脑组织，灌流量一般250－300ml/min，灌注压控制在40－50mmHg左右。

如在升主动脉插灌注管，灌注量一般在15－20ml/kg/min，避免灌流量过大、血压过高造成颅脑并发症。

         体外循环中体温维持在25－28℃。

Hct维持在24％左右。

         （四）人工肺的选择

         上、下部分的灌注流量应确切，如用鼓泡式氧合器则在动脉血出口连三通接头和两套动脉管道分别连于两个动脉泵单独控制，如用膜肺只限于用泵前型膜肺，动脉管道连接方法同上，否则灌注流量不准而且易发生气栓意外。

         （五）体外循环中的监测

         由于是上、下身分别灌注，因此监测与常规稍有不同，首先上、下身都需要有动脉压的监测，上部动脉压可用常规桡动脉，但应根据手术中可能累及部位而选择左或右侧桡动脉测压。

下身可在足背动脉或股动脉置管测压。

体外循环中灌注流量与体温密切相关，应监测鼻咽、直肠温度。

术中定期查静脉血氧分压或饱和度、血乳酸含量、PH以判定灌注量是否合适，确认无灌注不足。

现多数医生采用α－稳态方法。

通过颈内静脉或锁骨下静脉置管测中心静脉压，尤其在头部灌注或上半身灌注时，中心静脉压可反应颅内压、引流是否通畅等重要状态。

         （六）心肌保护

         在上、下身灌注时心脏处于血流阻断状态，虽然不进行手术但仍需降温及定时灌注停跳液加以保护，可根据心肌温度采用各种不同停跳液及各种灌注方法。

第二节     部分体外循环

         一、并行循环

         此法主要用于重症或异位的未闭动脉导管手术，病人维持心跳，自身循环与体外循环同时并存而得此名。

本法优点：

         1、体外循环后平均动脉压下降，减低动脉导管的张力，便于游离和手术。

         2、手术中一旦导管破裂出血，体外循环可维持心排血量和循环血量，预防全身缺血缺氧。

         3、动脉导管关闭后一旦发生急性左心功能不全，体外循环可起到辅助循环作用减轻心脏负担，使心功能逐渐恢复。

         为维持良好心率、心律及排血量，体温应保持在32℃以上，常规动、静脉插管，动脉灌注流量30－40ml/kg/min，以能维持满意动脉血压（60－80mmHg）为标准。

并行循环中Hct维持在30％左右。

         二、左心转流

         适用于降主动脉或胸腹部主动脉手术。

         患者保持心跳及良好心脏排血功能，上半身血流靠患者心脏供应，下半身血流由体外循环人工心供应。

左房插管引流，经人工泵灌注入下半身动脉内，下半身动脉包括病变以下的降主动脉、髂外动脉、股动脉等。

人工泵可选用滚压泵或离心泵。

不需用氧合器。

为保持良好心律及心排血量应安装变温器以维持体温在32℃以上。

此外应安装动脉过滤器及回流室，其连接顺序为：

左房引流管→回流室→动脉泵→变温器→动脉过滤器→动脉。

为安全起见应全量肝素抗凝。

左房引流量以能维持满意桡动脉压（平均动脉压60－80mmHg）及足背动脉压（平均动脉压60mmHg）为准，一般可达2.0－2.2L/m2/min。

Hct维持30％左右。

本法优点是比较简单，并发症少，但要注意维护心功能和保持足够血容量，适当的左房引流以保证上、下半身血流供应。

         三、股－股转流

         股静脉－股动脉转流。

一般用特制长60cm导管，通过股静脉送到右心房内，动脉灌注管可放入股动脉、髂外动脉或病变远端的降主动脉。

如果静脉引流量不足可切开心包主肺动脉或右室再放入引流管，与原股静脉管相连。

需用氧合器、变温器、动脉过滤器等装置。

全量肝素抗凝，体温维持在32℃以上，流量可达1.5L/m2/min以上。

手术中Hct维持在30％左右，关键维持好心功能和血容量，不论患者自身动脉压或下半身灌注动脉压都应维持在满意水平。

第三节     各种体外循环方法综合使用

         有的患者病情危重，手术复杂，采用一种体外循环方法往往难以完成手术，需将多种方法互相结合，根据手术不同程序采用不同体外循环方法，现举例如下：

         原×× 男 37岁 62kg

         诊断 川畸病多发动脉瘤升弓部巨大瘤破裂左胸腔积血

         手术  升弓部主动脉瘤切除及壁修补，左颈动脉瘤壁折叠缝合术

         芬太尼及吸入麻醉，39＃双腔支气管插管，头部冰袋，体表变温毯降温，麻醉后静注甲基强地松龙1g。

         体外循环机Sarns7000，COBE膜肺，广州产动脉血滤器。

机器预充乳酸林格液1200ml，5％碳酸氢钠300ml，“706”500ml，15％氯化钾30ml，10％硫酸镁40ml，先锋霉素1g，体外循环运转中加入ACD血800ml，氯化钙0.5g，甘露醇150ml，复方乳酸山梨醇500ml，速尿15mg，硫喷妥钠0.5g。

         由于主动脉巨大瘤且与胸骨紧密粘连，为预防大出血先行左髂外静脉（28＃）及左髂外动脉（20＃）插管，并行循环，25'后鼻咽温32.5℃,在此期间谨慎劈开胸骨，见瘤体有成人拳大，左胸腔积血2500ml，右心房插管，开始全流量体外循环，经50'鼻咽达10.5℃，直肠达14.2℃，头低位，停全身循环，放出体内血液600ml贮于体外机器内。

行血管吻合术。

停循环34'，右无名动脉插管开始头部正行灌注共22'，灌流量200－250ml/min。

停循环58'开始髂动脉灌注，灌注流量500－800ml/min，上、下身同时分别灌注共11'，血管手术完成，开放阻断钳逐渐减少下半身引流量过渡到完全右房引流，血液复温，体表变温毯复温，复苏心脏，鼻咽24℃，15瓦秒除颤成功，体温、心律、血压满意、停止体外循环，脱机平稳。

手术历时6.5小时，转中尿100ml，体外循环224'，阻断心肌血流58'，最低Hb6.8g%。

停CPB后1.5小时左侧支气管腔内吸出黄色透明液体800ml，右侧乾澡无分泌物，带双腔支气管插管回ICU，用两个呼吸机分别控制两侧肺呼吸，左肺用EV－A呼吸机，呼吸频率60次/分，潮气量150ml，PEEP12－20CmH2O,右肺用熊Ⅱ呼吸机，潮气量500ml,频率12次/分，术后第1天左侧支气管腔内吸出黄色透明液体500ml，而右侧干燥无分泌物，多巴胺15μg/kg/min，SNP0.5μg/kg/min维持血压100－120/60－80mmHg，尿量130ml/hr。

术后第2天左侧支气管内无分泌物，换成单腔气管导管，一般状态平稳后拔除气管插管。

术后36天恢复出院。

         本例根据病情和手术进程在手术开始前就进行了并行循环，为预防开胸时大出血休克，在并行循环同时缓慢降温作深低温停循环前准备，待开胸成功后，进行右房插管，开始全流量灌注，血液降温一直降至鼻咽10.5℃，停止循环，提供手术最好条件，为预防脑并发症进行无名动脉正行脑灌注，为预防下半身脏器缺血缺氧又开始下半身灌注，上、下身同时分别灌注。

本例采用了多种体外循环方法，既为外科创造了良好的手术条件又预防各种并发症。

当然，除高质量的灌注工作水平外，高质量的麻醉管理、术后ICU治疗及满意的手术才能使病人顺利康复。

第四节     婴幼儿体外循环特点

         一、与体外循环有关的生理特点

         新生儿及婴幼儿心脏指数为2.8－3.2L/min/m2，比成人高25－50％。

血管顺应性高，因此血压偏低。

体表面积和体重的比例大。

体温中枢发育不成熟，易随外界温度而改变。

婴儿脑重占体重1/6，脑血流占心输出量的1/3，儿童期脑氧耗量占全身氧耗量50％，比例较成人为大。

表24－2、可看出年龄愈小上腔回血量愈多，脑氧代谢以Q10表示（温度改变10℃时脑氧代谢反应速度的比值），成人2.8，婴幼儿3.65，新生儿>3.7。

表24－2      不同年龄几种生理参数

年龄

 回血量（上腔/全身）

 O2消耗量（上腔/全身）

 CO2排出量（上腔/全身）

新生儿（0.5m2以下）

 0.66

 0.67

 0.58

婴儿（0.5－0.8m2）

 0.64

 0.57

 0.59

儿童（0.8－1.2m2）

 0.57

 0.53

 0.57

         年龄愈小体内含水量愈多，血容量亦愈高，计算公式如下：

         <10kg＝体重kg×85ml

         10-25kg=体重kg×75ml

         >25kg=体重kg×70ml

         体外循环对婴幼儿生理扰乱非常严重，首先要接受高于自身3