体外循环

日期：2013-08-29

　 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。

　　体外循环

　　历史

　　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。人工肺是替代肺的功能，在心脏停跳时，血液不流经肺脏，起到气体交换的功能，排出二氧化碳，吸入氧气。现代的人工心肺机已具有非常高的技术标准和部分人工智能化的功能，具有精确的流量控制功能和数字化的运转监测功能，血液破坏的程度已减少到尽可能低的程度。

　　体外循环应用于人体，是50年代初才发展起来的，国内在60年代初开始试制人工心肺机，体外循环现在国内心脏专科医院及大中城市综合医院心脏外科已普遍应用。

　　体外循环手术

　　术前准备

　　1。消除一切感染病灶。

　　2。纠正营养不良、贫血以及肝、肾和其他脏器功能障碍。

　　体外循环原理

　　3。纠正心力衰竭，或使病人处于可能的最佳状态。

　　4。术前48小时停用毛地黄类药及利尿药。

　　5。术前1周用普通饮食，以利调整电解质平衡，如病人长期服用利尿药，则术前1周将口服氯化钾适量增加，以利克服体内钾的不足。

　　6。术前3日开始用抗生素预防感染，手术当日术前用药时，给一个剂量抗生素。

　　7。重症病人术前1周起静脉点滴葡萄糖、胰岛素和氯化钾溶液（gik），以保护心肌。

　　8。术前应对病人进行心理治疗，消除顾虑，增强医患合作。让病人了解手术过程可能出现的各种情况，以利病人主动配合。

　　麻醉　静脉复合麻醉、芬太尼麻醉和低温麻醉是目前体外循环心内直视手术最常用的麻醉方法。

　　建立动脉和静脉通道　桡动脉测压、中心静脉测压以及静脉输液通道的建立，可依据具体情况于麻醉前或麻醉后进行。

　　手术步骤

　　1。切口　胸骨正中切口是标准的体外循环心脏直视手术切口，它显露好，适合任何部位的心脏手术。切口起自胸骨切迹稍下，达剑突下约5cm。

　　2。锯开胸骨　沿正中用电刀切开胸骨骨膜，分离胸骨切迹达胸骨后；然后解剖剑突及分离胸骨后间隙。切除剑突后，用风（电）动锯沿中线将胸骨纵行锯开。骨膜用电凝止血，胸骨用骨蜡

　　体外循环手术

　　止血。

　　3。切开心包　纵行正中切开心包，上达升主动脉反折部，下达膈肌，切口下段向两侧各切一侧口以利显露。之后将心包切缘缝合于双侧胸骨外的软组织，用撑开器撑开胸骨，显露心脏。

　　4。心外探查　探查主动脉、肺动脉、左右心房、左右心室、上下腔静脉和肺静脉的大小、张力以及是否有震颤，还要检查是否存在左上腔静脉及其他心外可以发现的畸形。

　　5。建立体外循环

　　⑴腔静脉套带：先将主动脉和肺动脉间的间隙分开，行升主动脉套带，牵拉升主动脉上的带向左，显露上腔静脉内侧，用直角钳沿上腔静脉内侧绕过其后套带。用同样方法用下腔套带钳绕下腔静脉套带备用。

　　⑵动脉插管：在升主动脉的远端，用7号线作两个同心荷包缝合，均不穿透血管，缝于主动脉的外膜，荷包线的开口左右各一。将荷包线套入止血器，以备插管时止血和固定。将荷包中央部分的外膜切除。向右心耳注入肝素（3mg/kg）后用小圆（尖）刃刀在荷包中央切一略小于动脉插管口径的切口，退出刀刃的同时将动脉插管送入升主动脉切口内，立即收紧两个荷包线的止血器，并用粗丝线将动脉插管与止血器固定在一起。最后将动脉插管固定在切口边缘或撑开器的叶柄上，将插管与人工心肺机连接。

　　⑶腔静脉插管：于右心耳和右心房各缝一荷包线，套以止血器，然后切口，插入上下腔静脉插管（一般先插经心耳上腔管），收紧止血器。用粗丝线围绕插管结扎切口以下2～3mm的心耳和心房壁，并用此结扎线固定上下腔插管以防滑脱。将上下腔插管与人工心肺机连接。

　　⑷冷心停搏液灌注插管：在升主动脉根部前侧外膜作一褥式缝合，将其套入止血器。将冷心停搏液灌注针头排尽气体后刺入褥式缝合线的中央部位进入升主动脉内，抽紧止血器，将插管和止血器用粗线固定在一起。将插管与灌注装置连接。

　　⑸左心引流插管：可选用下列二者之一：

　　左房引流　于右上肺静脉根部与左房的连接部作一大的褥式缝合，套以止血器，

　　体外循环手术

　　在褥式缝线圈内切一小口后，将左房引流管插入左心房，收紧止血器，并用粗丝线结扎，把引流管与止血器固定在一起。将引流管与人工心肺机连接。

　　左室引流　某些病人应用左室引流效果更佳，在左室近心尖无血管区作一褥式缝合，套上止血器，在褥式缝合圈中央作一小切口，自小切口置入左心室引流管，收紧止血器，将引流管与止血器固定在一起。将引流管连接于人工心肺机系统。

　　检查所有管道及其连接均无错误，肯定各通道没有任何障碍，即可开始体外循环，并行循环数分钟后，阻断上、下腔静脉，进入完全体外循环，此时上、下腔静脉血液完全经插管流入人工心肺机，不流入右房。同时进行血液降温。

　　⑹阻断升主动脉：在全身温度降到30℃左右时，提起升主动脉套带，用主动脉阻断钳，阻断升主动脉。立即由主动脉根部的灌注管灌入4℃冷心停搏液（10～15ml/kg），同时心脏表面用4℃冰盐水或冰屑降温，以使心脏迅速停搏[图1-4]。

　　体外循环的运转指标如下：

　　平均动脉压　5。33～9。33kpa（60～90mmhg）。

　　中心静脉压　0。59～1。18kpa（6～12cmh2o）

　　体温　一般手术28℃左右；复杂心脏手术可用深低温20℃～25℃。

　　心肌温度　保持在15℃～20℃。

　　流量　50～60ml/kg为中流量；70～80ml/kg为高流量，临床常用高流量。儿童与婴幼儿流量应高于成人。

　　稀释度　细胞压积一般在25%～30%左右。

　　血气分析　pao2　13。3～26。6kpa（100～200mmhg）。

　　pvo2　3。3～5。3kpa（25～40mmhg）。

　　ph　7。35～7。45。

　　paco2　4。6～6。0kpa（35～45mmhg）。

　　尿量　2～10ml/kg/小时。

　　血钾　在体外循环运转过程中k+保持在4～6mmol/l，每小时应给氯化钾1～2mmol/kg。

　　肝素化　人体按3mg/kg；预充液1mg/100ml；运转1小时后，经人工心肺机补充肝素半量。运转过程中act应保持在600秒左右。

　　6。终止体外循环

　　⑴复温：心内主要操作完成后，可开始复温，但心脏局部仍需要低温保护。

　　⑵排气：心脏切口缝合完毕即可进行心尖插针排气，主动脉根部插针排气，或将灌注针拔掉，通过主动脉壁上的针孔排气。排气前将心包内冰屑或冰盐水清除。

　　⑶开放主动脉：开放升主动脉阻断钳，此时应保证左心引流通畅，防止左心膨胀。

　　⑷去颤：开放升主动脉阻断钳后，如条件合适，心脏多能自动复跳，如不复跳，可用电击去颤，一般用直流电5～50瓦稍。去颤前应查血气及离子，如不正常，应立即给以纠正，保证在生理条件下复苏成功。复跳后应保持一段时间心脏处于无负荷跳动，以利心肌功能恢复。

　　⑸辅助循环：复苏后开放上、下腔阻断带，使完全体外循环转变成为并行循环，以辅助心脏搏动，降低心脏负担。心内操作时间越长，需要辅助循环的时间也越长，以利心脏代谢及功能的恢复。

　　⑹停止体外循环：体外循环停机的条件是：①体温达36℃；②平均动脉压8～10。66kpa（60～80mmhg）；③手术野无重要出血；④血气分析报告正常；⑤血离子正常；⑥无严重心律紊乱。停机前可使用血管扩张药与利尿药，如硝普钠、速尿等，使人工心肺机内存血逐渐减少，对人体实现正平衡。到停机时，机内只留下最低限度维持运转所必需的血量。停机后要继续用动脉泵缓慢输血，以防止血量不足，也要防止输入速度过快而致心脏膨胀，损害心肌功能。

　　⑺中和肝素：根据act测定值计算鱼精蛋白用量；或按1∶1的数量给鱼精蛋白中和体内肝素。防止使用鱼精蛋白过量或不足。

　　⑻补充钾：终止体外循环之前，一般病人都自然利尿，如尿流速度不够理想，可用速尿，此时最易发生低血钾所致心律紊乱。补钾量应根据尿量及血清钾的监测：一般每排出500ml尿应输入0。7～1。0g氯化钾，为防止液体过度负荷，可用6∶1000～15∶1000氯化钾溶液静脉点滴，需注意高浓度的钾要从大静脉内插管输入，周围静脉输入高浓度钾难以保证通畅。

　　⑼补充血容量：停机后，创面仍不断失血，加上利尿（尿流常较快），因此应立即输入新鲜血及血浆以补充血容量之不足。血与血浆的比例可根据细胞压积及血红蛋白测定数值来决定。

　　⑽拔管：停机之后，在病情稳定的条件下，可拔去上腔插管，将下腔插管退到右心房内。如病情继续稳定，可将下腔插管拔除。如果不需要再输入机内血液，应尽可能早拔除动脉插管。同时在主动脉插管处的结扎线范围内注射鱼精蛋白，经主动脉内注射鱼精蛋白极少引起血压下降。

　　术中注意

　　1。解剖、切除剑突时常易损伤两侧腹壁上动脉的分支，应妥善止血。

　　2。切开心包，显露心脏，建立体外循环前，应通过心外探查，偶尔进行心内探查，进一步确定诊断，或修正诊断及改变手术设计。

　　3。对先天性心脏病病人要常规检查有无左上腔静脉及有无合并动脉导管未闭。

　　4。上下腔静脉套带有困难者，血管张力或右房张力大，或有粘连难以分离者，可先在右房插管，待体外循环开始后，心脏及腔静脉张力下降后再进行套带；套带时如发生腔静脉破裂，可迅速经右心耳将管插入破裂的上（下）腔静脉，同时用手指捏住或压迫破口制止出血，启动体外循环，待心脏张力下降后，修补破口。

　　5。体外循环启动后应随时检查上、下腔静脉引流是否满意，中心静脉压是否升高，左心引流是否通畅，心脏是否膨胀，以便及时发现并排除故障。

　　6。心内操作要轻柔、细致，要以最小的损伤，最短的时间完成手术，并取得最佳的手术效果。

　　7。阻断升主动脉进行心停搏液灌注时，应及早将右房切开减压，以免右心膨胀。如切开右房（室）时发现有大量血涌出，应考虑两种可能：①升主动脉阻断不全；②下腔静脉阻断不全，或左上腔静脉没有阻断。确定后应加以纠正，即可使手术野清晰。

　　8。手术结束时应及早排除心腔内的气体，尽早开放升主动脉阻断钳。如不自动复跳，应及时去颤，勿使心室纤颤时间过长。应依靠监测血离子及血气分析来保证复苏时内环境处于生理状态。

　　9。血管扩张药的应用　重症病人可于复温开始时静滴硝普钠，以减低周围血管阻力，减轻左心负担，增加心排出量；有利于机器余血输入体内；加强利尿，有利于将体内多余的水及早排出。一般用量常在0。5～3μg/kg/分，很少需要超过5μg/kg/分。需根据病人具体情况调整速度或用量。

　　10。心肌保护　心肌保护的总原则是增加能量储备，减少能量消耗；开始手术前，着重于术中，继续巩固于术后。

　　⑴冷心停搏液的灌注：目前应用最广的是冷化学心停搏液，其主要成分是氯化钾15～20mmol/l、镁、钠、钙和葡萄糖等。多数学者主张用含钙0。5～1。0mmol/l，但亦有用无钙心停搏液，其渗透压应略高于正常，一般主张在340～360毫渗量左右。酸碱度应略偏碱，即ph在7。60左右。温度为4℃。冷心停搏液要在升主动脉阻断钳的近端灌入主动脉进入冠状动脉内，压力为5。3～6。6kpa（40～50mmhg）左右。用量为10～15ml/kg，要求在3～4分钟内注完。手术中每隔20～30分钟再灌注一次，其量可酌减，但在复苏前一次的灌注液应减低钾的含量为5mmol/l，以免影响复苏。近年来主张心停搏液自冠状静脉窦灌入称为逆灌，或者顺灌和逆灌相结合使用。

　　⑵心表降温：灌注心停搏液的同时，用冰屑或冰盐水灌入心包腔进行心脏表面降温。对有明显心肌肥厚的病人同时用冰盐水灌入心腔，以增加全心降温效果，使心肌温度保护在15℃～20℃。

　　⑶gik溶液的应用：术前、术后均可用gik溶液静脉点滴，以提高心肌糖原的储备，及改善心肌的能量代谢。

　　⑷充分左心减压：充分左心减压，不但可使手术野清晰，而且是心肌保护重要的一环。在主动脉瓣有关闭不全的心脏，灌注心停搏液时，要间断有节奏地挤压左室，使漏入左心室的心停搏液被挤入冠状动脉，增强冷心停搏液的作用，同时也避免左室膨胀造成的损害。

　　⑸血管扩张药的应用：血管扩张药可减轻心脏的前后负荷，使心肌以较低的能耗就能增加心排出量；同时也扩张冠状血管和肺血管，有利于心肺功能的改善。即使是血压偏低，亦非血管扩张药的禁忌证，可以在用血管扩张药的同时使用多巴胺或多巴酚丁胺或两者合用，依靠调节两种药的用量（即依靠调整两种药的浓度和静点时的滴数），可使低血压的病人逐渐改善，不但不致引起血压下降，反而可使血压逐渐恢复正常，改善全身微循环。

　　术后处理

　　1。低心排出量的处理　正常心排血指数是2。5～4。4l/m2体表面积。低排的诊断不能依据单一的体征或症状，而应依据病人的全面情况进行判断。其诊断依据如下：①烦躁不安、忧虑或淡漠；②周围脉搏细而速；③皮肤冷湿，甲床紫绀；④尿少，成人每小时尿量少于30ml；⑤低血氧症；⑥血压多偏低，但低排时也可以血压正常或偏高；⑦心排血指数＜2。5l/m 2。处理低排要针对原因，尤其应强调预防。

　　⑴低血容量：①停止体外循环前应尽可能将机器血输入体内，即停机前要求适当正平衡；停机后要将机内余血缓慢输入。一般要求平均动脉压达8～8。66kpa（60～80mmhg），中心静脉压2～2。67kpa（15～20mmhg）。②停止机器余血输入后，立即开始输入库存血，输入的速度及量应依据血液动力学变化，排尿速度，平均动脉压和中心静脉压进行调整。但要避免输入血或液体过多、过快，以免心脏过度负荷或发生肺水肿。有些病人应进行左房测压对输血进行指导。③体外循环刚终止时，尿流常很快。这时血容量变化较快，应严密监测动、静脉压和左房压的变化，并可定期查细胞压积和血色素，以指导输血速度和量。

　　⑵心功能不全的处理：体外循环手术后低心排血量的病人常有周围血管阻力增加。应用血管扩张药常可改善心脏功能，减轻心脏前后负荷。低排严重者可在用血管扩张药的同时使用正性的药物，既可强心，又可减轻心脏负荷，如应用硝普钠0。5～5μg/kg ·min，对减轻前后负荷有较好的效应。需要强调的是血压低不是应用硝普钠的禁忌证，在应用硝普钠的同时加用多巴胺2～10μg/kg·min，既可减轻心脏的前后负荷，增加心排出量，又可改善心、肾的血液供应，升高血压、降低周围阻力，改善微循环，常可使循环逐渐稳定。但调整两种药达到合适的输入速度需要一段平衡过程。心脏复苏后不要急于终止体外循环，应给予一定时限的辅助循环，有助于心脏功能的恢复，对于预防低排将起一定作用；即使在停止体外循环后，如病人发生心功能不全，可再度进行体外循环辅助心脏排血，有利心功能的恢复，常起着治疗低排的作用。严重的病人用主动脉内球囊反搏常可明显改善。

　　⑶心包堵塞的处理：心包堵塞的处理关键是及时确诊、迅速处理，犹豫不决常导致灾难性的结果。有如下几点时应考虑有心包堵塞的可能性：①临床没有心功能不全的其他因素（如心肌保护欠佳，畸形或病变纠正不彻底，血流量不足等），然而表现低排，对正性的药反应不佳者；②胸管引流出血量偏多，或引流量特别少；③胸管引流量突然减少或出现凝血块；④颈静脉怒张，静脉压升高；⑤动脉压下降，脉压差变窄，用正性的药不改善者。一旦确诊，应紧急送进手术室，手术清除血块、积血并彻底止血，如情况紧争，可于病室内将切口下段打开，用戴有消毒手套的手指伸入心包内，即有血涌出或有血块排出，病情顿时改善，然后急送手术室，进行彻底处理。要注意心包堵塞可发生于手术后3日内，而且此后仍可发生迟延性的心包堵塞。

　　2。心律紊乱的处理　体外循环术后心律紊乱最主要的原因是低钾。因此，防止低钾是预防心律紊乱的重要环节。术前应充分纠正体内钾缺失，术中要按常规给钾，术后要依据尿量及血钾测定结果进行补钾。

　　⑴室上性心动过速的处理：①异搏定5～10mg静注，为目前首选药物。②心得安10mg口服或氨酰心安25mg口服。③甲氧胺5～10mg静注或10～20mg肌注。④兴奋迷走神经药，如新斯的明0。5～1。0mg肌注。⑤苯妥英钠100mg静注。⑥氯化钾可用0。4%～0。6%静点。⑦毛地黄类：西地兰0。4～0。8mg静注（未曾用过者），每2小时后再静注0。1～0。2mg，24小时内不超过1。2mg。⑧同步直流电复律：各种不同药物无效者可用此法，但毛地黄中毒者不宜用。⑨心房起搏超速抑制，用高于其频率的速率起搏，20秒后突然停止起搏常可转为窦性心律。

　　⑵房颤：西地兰或狄戈辛静注，亦可用电复律或超速起搏方法。

　　⑶房扑：可用异搏定，β受体阻滞剂或洋地黄制剂及起搏超速法。

　　⑷室性早搏：偶发室性早搏可不必处理。反复出现时，可用利多卡因50～100mg静注或1～3mg/kg·min静滴，如系毛地黄中毒所致可以用苯妥英钠50～100mg静注或静点。

　　⑸室速：①利多卡因静注，如反复出现可1～3mg/kg·min，静脉点滴。②电复律。

　　3。酸碱与电解质平衡失调的处理：常见酸碱平衡失调是代谢性酸中毒。碱缺失＞3mmol/l，ph＜7。35，paco2＜4。0kpa（30mmhg）就应纠正。计算公式如下：

　　总细胞外碱缺失＝碱缺失mmol数×0。3×体重

　　用5%nahco3补充1/2总碱缺失量。半小时后复查血气后决定进一步纠正的用量。

　　体外循环术后最严重的电解质紊乱是低钾，尤其术前长期用利尿药的病人，其总体钾常是低的，尽管血清钾测定可以正常，但心肌细胞内钾可能偏低。因此，保持钾的平衡要开始于术前强有力的补钾，体外循环术中要以1～2mmol/kg/小时补充，终止体外循环后要根据尿量补钾，每排出500ml尿要补氯化钾0。7g～1。0g，力求血清钾保持在4～5mmol/l。

　　低钙常可导致心肌功能不全，如输库血量较大均应适当补钙。

　　4。防止液体过度负荷　由于血液稀释法的应用，或术前存在一定的心功能障碍，体外循环结束后，体内有一定的水潴留。因此，术后72小时内应保持液体负平衡，特别是心功能不全时，更应严格控制水和钠的输入。体外循环结束后常自然利尿，如利尿不理想，应考虑是否有心脏功能或肾脏功能不佳，或胶体渗透压不够。除针对原因进行处理外，还可应用利尿剂如速尿静注。但需注意利尿与血容量的关系，及利尿与低钾的关系，应反复进行离子监测，使能保持动态平衡。

　　5。出血的处理　体外循环术后出血有一定的发生率，关键在于预防，即手术中，尤其体外循环终止后，要耐心细致地彻底止血。术后渗血多的处理是：①等量补充新鲜血液；②输入干冻血浆；③输入血小板；④适当使用止血剂。但如出血较猛，特别是在动态观察中没有减少趋势，应当机立断，在病人尚未发生休克前送手术室进行止血。

　　6。辅助呼吸　体外循环术后，如循环稳定，无出血可能性，无严重离子紊乱致心律紊乱，无肺部并发症，自主呼吸交换量充足，呼吸频率合适（30次/分以下），血气分析结果正常，且病人已清醒，可以在手术室内拔管。但如病人系重症心脏病，或以上情况有一定异常，则需要人工呼吸，保证充分气体交换，以减轻心脏负荷，有利术后恢复。一般术后进行6～12小时的人工呼吸很有帮助。在应用人工呼吸器时，要在短时间内进行数次血气分析，据以调整呼吸机的参数。当确定合适于该病人的参数后，血气分析可改为4～6小时一次，或每日两次。要注意呼吸道管理，保证通畅，保证气体交换充分；定期吸引分泌物，预防感染；如同步不理想，可消去自主呼吸，保证交换充足，减轻病人负荷。要正确掌握停机需要的条件：①神志清楚，有定向力；②循环稳定，无严重心律紊乱；③自主呼吸频率不超过30次/分，交换量充足；④血气分析正常；⑤无出血可能性。还需按呼吸机应用的常规程序进行，停机前使用间断强制通气（imv）进行过渡，逐渐减少imv的次数，最后停机，停机后1小时再测血气应在正常范围，才证明停机是合宜的。

　　7。预防感染　预防感染应始于术前，严于术中，继于术后。术前需用预防量抗生素，可于术前2～3日开始，但重要的是手术当日的术前用药时也要给够大剂量的抗生素，保证术中有一定血药浓度，术中一切操作，包括各种通道的建立均需严格遵守无菌操作规程；术中可于机器内加一定量的抗生素，体外循环终止后立即再给一个剂量抗生素，随后定期应用。所有输液输血通道均应保持无菌状态，防止发生污染。

　　8。防止高温　手术当天易发生低温后的反跳。因此，体温达36。5℃时就应开始物理降温，一般多能防止术后高热的发生；如体温高达38℃，则除物理降温外可加用冬眠药物或解热药灌肠，使体温降到正常范围。

　　9。抗凝治疗　术后24小时开始口服华法令（warfarin）一般为2～10mg/d，以后按所测的凝血酶原时间进行调整，直至稳定后才将抗凝剂固定在一定的每日用量范围内。但凝血酶原测定时间应将间隔日数逐渐拉开，最后可以1～2个月测定一次。需要注意的是许多药物，如抗风湿药、抗心律失常药以及巴比妥类药等的长期服用均对抗凝治疗有干扰，应告诉病人。

　　10。严密监测　术后病人应在重症监护病房（icu）中进行监护。需要监测心电、心率、动脉压、中心静脉压；重症病人要作左房压，甚至作心排出量的监测。循环稳定的病人应15分钟记录一次，重危病人5分钟记录一次。尿量及胸引流管的引流量每小时记录一次。血气分析、血清钾、血色素及细胞压积要根据需要定时测定。监护工作人员应善于观察病情发展动态，对于发展趋势要随时分析，不要等待出现明显异常才加以注意。