Л. С. Локшин, Г. О. Лурье, И. И. Дементьева. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечнососудистой
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
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 ки- слорода 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 конти- ненте 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 поверх- ностью, 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 про- изводства 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 пред- ставителем этой группы является оксигенатор Harvey -1700. У другой группы оксигенаторов теплообменник находится после газообменной камеры, как правило, в артериальном отстойном отсеке (оксигенаторыBently -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-MedKolobow, 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 расположѐн 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 оксиге- наторов (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 газо- обменные 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. С 1991 года фирма Medtronic стала производить мембранные оксигенаторы с биосовместимьш покрытием шведского производства Carmeda. Оно снижает травму форменных элементов крови за счет уменьшенного введения свободного гепарина, как в больного, так и в экстракорпоральный контур и пре- пятствует тромбообразованию. Химический смысл этого покрытия заключается в фиксации молекулы гепарина к инородной поверхности мембраны с помощью ковалентной связи в нескольких точках, что значительно прочнее ионной связи, которую используют с 1994 в биосовместимом покрытии Duraflow-2 на мембранных оксигенаторах фирмы Baxter. В заключение, хотелось бы подчеркнуть, что сейчас у перфузиологов появилась возможность работать на любых оксигенаторах, которые представляют различные фирмы, но, несомненно, преобладает тенденция приобретения мембранных оксигенаторов, как наиболее физиологичных, хотя и более дорогих. При покупке оксигенаторов, во-первых, необходимо обращать внимание на заправочный объем при равных или почти равных газо-обменных характеристиках, во вторых, - на вид теплообменника: металлический или пластиковый. Последний предпочтителен при равных коэффициентах теплообмена. Особое внимание необходимо уделить целям и задачам, которые вы хотите решить с помощью того или иного оксигенатора: использовать ли его в кардиохирургии взрослых, детей, или новорожденных, или использовать его в реанимационных целях для длительной поддержки дыхания. Наконец, надо отнестись со вниманием к комплек-. тации экстракорпорального контура: его размерам, количеству соединительных трубок, катетеров, канюль, фильтров, переходников, тройников и т.д. Насосы Насос - механическое устройство, предназначенное для перекачивания жидкости, в нашем случае, крови и кровезаменителей. В аппарате искусственного кровообращения артериальный насос исполняет роль искусственного сердца, которое во время основного этапа кардиохирургической операции обеспечивает адекватный возврат крови пациенту для питания его органов и тканей. На сегодняшний день существует три типа насосов, применяемых в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения. Это насосы роликовые, центрифужные и желудочковые. Наиболее распространенным видом насосов, применяемых в последние тридцать лет, являются роликовые насосы, которые и составляют основу современных аппа- ратов искусственного кровообращения (ДИК). АИК обычно оснащены 3-5 насосами. Основной насос - артериальный, который должен перекачивать не менее 6 литров в минуту, чтобы обеспечить пациентам различного веса необходимый минутный объем кровообращения. Второй насос необходим для дренажа левого желудочка, третий, а в некоторых клиниках, и четвертый - коронарный, предназначен для забора крови из раны и обеспечения «сухого поля», позволяющего хирургу работать не в луже крови и видеть структуры сердца для их коррекции. Пятый, а иногда и шестой насосы нужны для проведения кардиоплегии. В последние годы в позицию артериального насоса АИКа все чаще устанавливают центрифужный насос в силу тех преимуществ, о которых мы поговорим позже. Все же остальные насосы на АИКе оста- ются роликовыми. Что же касается насосов желудочкового типа, то их поле деятельности не искусственное, а вспомогательное кровообращение, где требуется поддержка кровообращения в течение длительного времени, суток, недель, месяцев. Роликовые насосы представляют механическое устройство, в котором вращение ротора электродвигателя через систему редукторов (ременная или зубчатая передача) передается на головку насоса, представляющую горизонтальную штангу, на концах которой располагаются два движущихся по радиусу ролика, В этой" же штанге имеется механизм фиксации роликов. Помимо движущейся части головки насоса имеется и стационарная часть, которая представлена ложем, в которое укладывается насосная трубка одноразовой системы. При вращении ротора насоса ролик прижимает сегмент трубки и толкает впереди себя кровь, выдавливая ее. Количество выдавливаемой крови, то есть производительность насоса напрямую зависит от диаметра трубки, длины сегмента трубки, то есть от диаметра ложа головки насоса и скорости вращения головки. Немаловажное значение имеет и величина окклюзии трубки роликами, чем больше она приближается к полной, тем больше производительность. Таким образом, гипоокклюзия ведет к снижению производительности насоса, а гиперокклюзия опасна механическим повреждением трубки вплоть до полного разрыва ее Существует много способов выставления окклюзии трубки роликами насоса. Мы предлагаем два. Первый - после наложения зажимов на артериальную магистраль включаем насос на малых оборотах (10-20 мл/мин) добиваясь подъема перфузионного давления до рабочего уровня. Во время полного искусственного кровообращения оно равно 250-ЗООмм рт.ст на объемной скорости 4,5-5,0 л/мин. Останавливаем ролики в горизонтальном положении таким образом, чтобы оба ролика пережимали трубку. Затем винтом фиксации роликов постепенно уменьшаем окклюзию и следим за падением давления. Как только отмечено его медленное падение 1-3мм рт.ст. за 10 секунд мы прекращаем снижать окклюзию, и фиксируем ролики в этом положении. Второй - это гравитационный метод. После выставленной заранее полной окклюзии трубки роликами и пережатия артериальной магистрали после места ее разгерметизации мы отсоединяем трубку сброса крови из фильтра в кардиотомический резервуар. Таким образом, создается водяной столб в 60-80 см. Это расстояние от мениска жидкости в трубке до артери- альной трубки в насосе, пережатой роликами. Постепенно уменьшая окклюзию, мы смотрим за мениском жидкости в верхней трубке. Как только он начинает двигаться вниз со скоростью 1-3 см в минуту, мы прекращаем снижать окклюзию, и фиксируем ролики в этом положении. Таким образом, мы считаем оптимальным незначительную гнпоокклюзию насосной трубки роликами. Центрифужный насос. В последние время в качестве артериального насоса АИКа в крупных клиниках используют центрифужные насосы. Наибольшую популярность приобрели насосы Biopump фирмы Bio-Medicus и Delphin фирмы Saras, которые действуют по единому принципу, но имеют конструктивные различия, позволяющие менять функциональные свойства исполнителных устройств. Как показано на рисунке, одноразовая часть насоса Biopump представляет собой конусообразное устройство с двумя штуцерами для входа в центре й для выхода крови по касательной. Внутри этого конуса находится конусовидный ротор, в основании которого расположен магнитный диск. Последний вращается индуктивно с Металлического диска исполнительного устройства консоли насоса. Скорость ротора насоса может достигать 5000 оборотов в минуту, что позволяет перекачивать кровь с объемной скоростью до 10 литров в минуту. Емкость одноразового конуса фирмы Bto*Medicus равна 80 мл, емкость конуса фирмы Sams равна 48 мл, емкость конуса фирмы Jostra равна 32 мл. В отличие от роликовых центрифужные насосы зависимы от преднагрузки и при одних и тех же оборотах в минуту могут давать различную производительность, которую измеряют встроенным в консоль флоуметром. Это считается основным положительным качеством центрифужных насосов, позволяющим им автоматически подстраиваться^ под. приток крови. При этом значительно снижается вероятность присасывания венозной канюли, попадания воздуха извне в экстракорпоральный контур, исключается образование мельчайших пузырьков кавитаци-онного происхождения, уменьшается повреждение элементов крови (эритроцитов, тромбоцитов и т.д.). Центрифужные насосы зависимы и от постнагрузки: чем она больше, тем меньше их производительность при тех же оборотах. При этом происходит автоматическое снижение производительности до нуля. При пережатии выходной магистрали экстракорпорального контура никогда не произойдет ее разрыв и разгерметизация контура, что чревато ката- строфой при использовании роликовых насосов. Еще .одно преимущество центрифужных насосов перед роликовыми в плане их безопасности заключается в отсутствии возможности массивной воздушной эмболии при резком снижении притока крови в венозный резервуар. Как только попадает 32 мл воздуха в систему Saras и 52мл в систему Bio-Medicus, насос перестает функционировать как перекачивающее устройство, потому что не способен качать воздух. При всех вышеперечисленных достоинствах, которые приобретают огромное значение при длительных перфузиях, не столько при искусственном, сколько при вспомогательном кровообращении, надо отметить и недостатки центрифужных насосов: это -их дороговизна, сложность заправки системы, непредсказуемость объемной скорости, сложность или невозможность генерации хорошего пульсового потока |