Искусственное кровообращение

Искусственное кровообращение

Искусственное кровообращение (экстракор­поральное кровообращение, искусственная перфузия, сердечно-легочный обход) — под­держание кровотока в организме или отдель­ном участке сосудистого русла искусствен­ным путем. Практическое применение в кли­нике нашли три основных метода — общее искусственное кровообращение, регионарное искусственное кровообращение и различные варианты вспомогательного кровообраще­ния.

Общее искусственное кровообращение — специальный анестезиологический метод, поз­воляющий оперировать на выключенном из кровообращения сердце, заменив его функцию и функцию легких механическими устройст­вами. Регионарное искусственное кровообра­щение — перфузия отдельного органа или об­ласти организма, временно изолированной от остальной сосудистой системы, — приме­няют в онкологии и гнойной хирургии для подведения больших концентраций лекарст­венных средств к очагу поражения.

Аппарат искусственного кровообращения

(АИК) состоит из двух частей: физиологи­ческой и механической. Основными узлами физиологической части являются оксигенатор («искусственное легкое») и артериальный на­сос («искусственное сердце»). К ней относят также различные вспомогательные резервуа­ры и устройства, а также шланги, с по­мощью которых узлы физиологической части соединяются между собой, образуя экстра­корпоральную систему или так называемый циркуляционный контур аппарата. Схемати­чески циркуляционный контур АИК для кардиохирургии выглядит следующим обра­зом. Кровь из венозной системы больного самостоятельно перетекает в оксигенатор, расположенный ниже операционного стола, где насыщается кислородом, освобождается от избытка углекислоты и далее артериаль­ным насосом нагнетается в артериальную систему больного. На пути от насоса до больного кровь проходит через теплообмен­ник — устройство для поддержания необходи­мой температуры крови — и фильтр-ловушку, задерживающую твердые частицы и пузырьки газа. Кровь из вскрытых полостей сердца и поврежденных тканей возвращается в спе­циальный сосуд с фильтром и далее в оксигенатор с помощью вакуума или 2 — 3 на­сосов, аналогичных артериальному (так назы­ваемый коронарный отсос).

Современные оксигенаторы делятся на два класса: безмембран­ные оксигенаторы, в которых газообмен осуществляется путем непосредственного кон­такта газа с кровью, и мембранные оксигенаторы, где кровь и газ разделены газопроницаемой мембраной.

Большая площадь контакта газа с кровью в безмембранных оксигенаторах достигается путем вдувания кислорода непосредственно в кровь (пузырьковые оксигенаторы) или в результате создания тонкой пленки крови на какой-либо твердой основе, поме­щенной в атмосферу кислорода (пленоч­ные оксигенаторы). Пузырьковые оксигена­торы бывают двух видов. Прямоточные пузырьковые оксигенаторы получили са­мое большое распространение. Схематически они представляют собой три последовательно расположенные камеры. Венозная кровь и кислород поступают в нижнюю часть пер­вой камеры, где кровь вспенивается и превращается в артериальную. Достигнув верх­него края камеры, пена попадает в пеногасительную камеру. Пена разрушается при соприкосновении с поверхностью, покрытой пеногасящим веществом (антифомом). Далее кровь стекает в третью камеру — отстойник, из его нижней части она нагнетается в сосуды больного.

Противоточный пузырьковый оксигенатор представляет собой вертикаль­ную прозрачную трубу; ее нижняя часть является отстойником. Через верхние слои крови, находящейся в отстойнике, продувают кислород. Образующаяся при этом пена за­полняет пространство оксигенатора над от­стойником и служит каркасом, по которому венозная кровь, поступающая в верхнюю часть оксигенатора, стекает в отстойник, двигаясь навстречу пузырькам кислорода. Пеногашение происходит как за счет падаю­щего потока венозной крови, так и за счет пеногасительного устройства, расположенно­го над входом крови в оксигенатор.

Оксигенаторы пленочного типа делятся на стационарные и ротационные. В стацио­нарных пленочных оксигенаторах пленка образуется при пассивном стекании крови по неподвижным поверхностям, площадь ко­торых неизменна. Этот вид оксигенаторов в настоящее время уже не находит приме­нения. В ротационных пленочных окси­генаторах большая поверхность газообмена достигается вращением подвижных деталей оксигенатора — дисков, цилиндров или спи­ралей. Наибольшее распространение получил дисковый оксигенатор. Он представляет со­бой горизонтальную трубу, где вращается вал с насаженными на него дисками, на одну треть погруженными в протекающую через оксигенатор кровь. Вращаясь, диски увлекают за собой пленку крови, чем и обеспечивают газообмен с подаваемым в оксигенатор кислородом.

Основным элементом, разделяющим кровь и газообразный кислород в мембранных оксигенаторах, является газопроницаемая пленка. Она может иметь форму либо плас­тины (пластинчатые оксигенаторы), ли­бо капилляра (капиллярные оксигенато­ры).

Для компактности устройства и умень­шения просвета каналов для крови пластины и капилляры либо укладывают параллельно друг другу (параллельные оксигенато­ры), либо свертывают в виде катушки (ка­тушечные оксигенаторы). Мембранные ок­сигенаторы более физиологичны, так как контакт крови с мембраной меньше денату­рирует ее, чем контакт с газом. Однако сложность создания газопроницаемой пленки сделала их доступными для клинического использования лишь в последние годы.

В АИК применяют клапанные и бескла­панные насосы. Клапанные насосы работают по принципу периодического заполнения кровью через входной клапан и опорожнения в сторону выходного клапана замкнутого пространства в результате попе­ременного сдавления и расправления всех эластичных стенок камеры (камерный насос) либо одной из них, выполненной в виде гибкой мембраны (мембранный насос). Бесклапанные насосы работают по принципу выдавливания крови из эластич­ной трубки путем прокатывания по ней ролика или попеременного пережатия ее механическими «пальцами» (роликовые и пальчиковые насосы).

К механической части АИК относятся при­воды насосов и подвижных частей оксигена­тора, а также аппаратура для определения производительности насосов, расхода газов, температуры крови и т. п. В качестве источ­ника энергии используют электричество или сжатый газ. Обязательным элементом меха­нической части является аварийный ручной привод.

Аппараты для регионарной перфузии отли­чаются от аппаратов для общей перфузии взрослого человека меньшими габаритами и производительностью и отсутствием коро­нарного отсоса.

Методика и техника искусственного кро­вообращения

Подготовка АИК. Необ­ходимым условием использования любой инфузионной и перфузионной аппаратуры, помимо стерильности, является ее апирогенность. В этом отношении идеальны пред­меты однократного применения, апирогенность и стерильность которых гарантируются заводом-изготовителем. В условиях лечебного учреждения апирогенность достигается обра­боткой всех элементов физиологической части АИК детергентами или концентрирован­ными растворами щелочей. Можно исполь­зовать стиральные средства типа «Лотос», «Нептун» и т. п.

Способ стерилизации АИК зависит от ма­териала, из которого изготовлены элементы его физиологической части, и описывается в инструкции завода-изготовителя. Отечест­венные аппараты можно автоклавировать или обрабатывать в сухожаровом шкафу поблочно с последующей сборкой в стерильных усло­виях. Можно использовать и холодный влажный способ обработки раствором диоцида.

В целом подготовка АИК к операции с использованием влажной стерилизации со­стоит из следующих этапов: разборка физио­логической части сразу по окончании пер­фузии; отмывание деталей от крови; погру­жение всех деталей, соприкасавшихся с кро­вью, в 10 % раствор NaOH не менее чем на час; отмывание от щелочи (проверка на ощупь) в проточной холодной воде; сборка аппарата; заполнение физиологической части 0,03 % раствором диоцида не менее чем на час; удаление диоцида с последующим дву­кратным промыванием стерильным изотони­ческим раствором натрия хлорида.

Такой же обработке подвергают венозные и артериальные канюли, трубки и наконечни­ки для коронарного отсоса и др. Для пеногасительных устройств влажный способ сте­рилизации непригоден. После нанесения пеногасителя на совершенно сухую поверхность их стерилизуют в автоклаве или сухожаро­вом шкафу. В качестве пеногасителя используют 3 — 5 % раствор официнального антифомсилана в эфире.

Полностью собранный АИК подключают к источникам питания (кислород, заземление, электросеть, вода для теплообменника, угле­кислый газ) и заполняют перфузатом (кровью или плазмозаменителями), рецепт которого составляют заранее с помощью специаль­ных таблиц, исходя из массы тела больного, кислородной емкости его крови, желаемой степени гемодилюции и заправочной емко­сти АИК. Независимо от рецепта перфузата в его состав обязательно входит ге­парин по 50 мг/л любой жидкости. На режиме рециркуляции (артериальная и венозная линии замкнуты между собой) производят пере­мешивание перфузата, его оксигенацию, по­догревание (в случае нормотермической пер­фузии) и полное удаление из циркуляцион­ного контура пузырьков газа (через ло­вушку). Перфузат, не содержащий крови, подогревать не следует, так как это ведет к появлению в нем трудно удалимых мелких пузырьков.

Подключение АИК к больному проводят после проверки КЩС перфузата и введения в кровь больного гепарина в дозе 2 — 3 мг/кг. Для нагнетания крови используют восходящий отдел аорты или одну из бедренных артерий. Дренирование венозной системы производят с помощью пластмассовых катетеров, введенных в обе полые вены через правое предсердие, реже — с помощью одного катетера, введенного в правые камеры сердца. Канюлирование артериальной системы должно предшество­вать катетеризации полых вен.

При выборе оптимального размера метал­лической артериальной канюли руководст­вуются следующим принципом: для канюлирования бедренной артерии диаметр канюли должен быть максимально допустимым для введения в расслабленную бедренную арте­рию. Для введения в аорту достаточно иметь канюли двух размеров с внутренним диаметром 6 мм для взрослых и 4 мм для детей. Для катетеризации венозной системы достаточно иметь катетеры четырех размеров с внутренним диаметром 6; 7, 9 и 11 мм. Больным с поверхностью тела менее 1 м2 в верхнюю и нижнюю полые вены вводят катетеры диаметром соответственно 6 и 7 мм. Больным, поверхность тела которых равна или превышает 1 м2, применяют катетеры диаметром 7 и 9 мм. Для дренирования правых отделов сердца у тех же групп боль­ных используют один катетер диаметром соответственно 9 или 11 мм. Разность между уровнем расположения полых вен и предпо­лагаемым уровнем крови в АИК должна быть не менее 30 см.

Искусственное кровообращение начинают с включения артериального насоса на малую производительность. Одновременно снимают зажимы с венозной линии, препятствуя, од­нако, полному оттоку крови из сосудов боль­ного. Синхронно увеличивая производитель­ность насоса и величину венозного оттока в течение 1 — 2 мин, доводят объемную скорость перфузии до расчетной. Последняя определяется заранее по специальным но­мограммам и составляет 2,2 — 2,4 л/(мин-м2) поверхности тела. После стабилизации перфузионного баланса (постоянство уровня крови в АИК) затягивают турникеты вокруг катетеров в полых венах, выключая тем са­мым сердце из кровообращения, и переходят от параллельного к полному искусственному кровообращению.

В дальнейшем производительность арте­риального насоса и режим работы оксигенатора регулируют, руководствуясь крите­риями адекватности функции заменяемых ими органов. Вентиляцию оксигенатора осущест­вляют таким образом, чтобы РС02 и Нb02 (или Р02) артериальной крови соответство­вали их нормальному значению: рСО-, = 35 – 45 мм рт. ст., Нb02 > 95 % р02 > 80 мм рт. ст. Производительность артериального насоса поддерживают на уровне, обеспечи­вающем нормальную концентрацию кисло­рода в плазме крови, оттекающей из ткане­вых капилляров. Р02 в смешанной венозной крови при нормальной температуре равно 35 — 40 мм рт. ст., что при нормальных цифрах рН в венозной крови соответствует 65 — 72% НЬ02. При гипотермии оно значи­тельно ниже и численно совпадает с темпе­ратурой крови в градусах. Коррекцию дру­гих показателей КЩС и водно-электролитно­го баланса (BE, K+ и др.) осуществляют общепринятыми методами.

Важные для обычных условий показатели состояния больного — АД, ВД, частота сер­дечных сокращений, диурез — во время искус­ственного кровообращения теряют значение. Среднее АД обычно не превышает 60—70 мм рт. ст., что может сопровождаться пре­кращением диуреза, вызванного снижением фильтрационного давления. После искусственного кровообращения и повышения АД функция почек полностью восстанавливается. ВД во время искусственного кровообращения зависит лишь от пропускной способности венозной линии АИК и может быть как угодно низким. Искусственно увеличивать общее периферическое сопротивление с це­лью повышения АД вазопрессорными сред­ствами, равно как и препятствовать веноз­ному оттоку для подъема ВД, во время искусственного кровообращения не следует.

Степень искусственной гемофилии контро­лируют по индексу протромбина или активи­рованному времени свертывания, поддержи­вая их соответственно на уровне 15 — 20 % и 420 — 600 с. Можно использовать и более простую методику: повторные введения гепарина через каждый час перфузии в дозе, равной половине начальной дозы.

Искусственное кровообращение часто со­четают с общим охлаждением организма путем подачи в теплообменник холодной воды (так называемая гипотермическая пер­фузия). Показания: длительное искусственное кровообращение (более 1 ч); несоответствие эффективной производительности АИК по­требности больного в кислороде; необходи­мость во временном полном прекращении искусственного кровообращения; угрожаю­щий постгипоксический отек головного мозга при неблагоприятном течении операции, ане­стезии или искусственного кровообращения; необходимость охлаждения миокарда перед наложением зажима на аорту. Степень ох­лаждения диктуется условиями операции. Обычно достаточно умеренной гипотермии (температура венозной крови 28 °С). Для охлаждения используют воду температуры 10— 25 °С, для отогревания — не выше 42 °С.

Общая анестезия во время искусст­венного кровообращения основывается на тех же принципах, что и анестезия на других этапах операции на сердце. Можно исполь­зовать газообразные и летучие анестетики, которые поступают в оксигенатор. При введе­нии препаратов в кровь следует учитывать две гемодинамические особенности: увеличе­ние суммарного ОЦКв системе больной — АИК и неизбежное попадание препарата прежде всего непосредственно в артериаль­ное русло больного независимо от места его введения. Во время полного искусственного кровообращения вентиляцию легких прекра­щают, оставляя их раздутыми смесью закиси азота с кислородом (4:1) под давлением 10 — 12 мм вод. ст.

Решающее значение для сохранения ткане­вого кровотока имеют высокая объемная ско­рость перфузии (не менее расчетной незави­симо от температурного режима перфузии), улучшение реологических свойств перфузата путем применения гемодилюции и медика­ментозная вазодилатация (фторотан, НЛА, ганглиоблокаторы, альфа-адренолитики).

Длительность искусственного кровообра­щения зависит от сложности операции и обыч­но не превышает 2 ч. Переход на естествен­ное кровообращение начинают с ослабления турникетов на полых венах и постепенного прекращения поступления крови в АИК с од­новременным уменьшением производитель­ности артериального насоса. Нагнетание полностью прекращают по достижении опти­мального ОЦКв сосудах больного, о чем судят по ЦВД, которое к этому моменту должно составлять 150 — 180 мм вод. ст. Пос­ле удаления венозных катетеров нейтрализуют гепарин введением в/в 1 % раствора протамин-сульфата из расчета 2:1 по отношению к количеству введенного гепарина.

Осложнения искусственного кровообращения

Самым опасным осложнением операции на открытом сердце является эмболия сосудов головного мозга газом или твердыми частицами кальция, тромботических масс и др., которые могут попасть из сердца в аорту в период пе­рехода от искусственного к естественному кровообращению. Профилактика подобных осложнений входит в компетенцию главным образом хирургов и заключается в комплексе мероприятий по удалению воздуха и твердых частиц из камер сердца перед включением его в кровообращение. Вторая возможная причина эмболии — попадание пузырьков кис­лорода и частиц фибрина в артериальную линию АИК. Решающую роль в профилакти­ке этого осложнения играют специальные микрофильтры, задерживающие частицы раз­мером не менее 20 мкм. Лечение послед­ствий мозговой эмболии должно быть на­правлено прежде всего на профилактику и терапию отека мозга. Прогноз при эмболии кислородом значительно более благоприятен, чем при эмболии воздухом. Самым эффектив­ным мероприятием при газовой эмболии является ГБО при давлении не менее 7 ата.

Гипоксия жизненно важных органов мо­жет быть следствием недостаточной произво­дительности АИК. При современной технике искусственного кровообращения это осложне­ние бывает смертельным лишь при резком отклонении перфузии от нормального режима в случае выхода из строя перфузионной аппаратуры или слишком большого шунти­рования нагнетаемой крови через несостоя­тельный аортальный клапан или бронхиаль­ные анастомозы. Лучшей мерой профилак­тики постгипоксического поражения мозга во время искусственного кровообращения яв­ляется немедленное охлаждение больного с помощью теплообменника.

Гематологические осложнения. Помимо осложнений, свойственных массив­ным гемотрансфузиям, во время искусственного кровообращения могут быть по­вышенная травма крови (гемолиз) и нару­шение ее коагулирующих свойств. Гемолиз редко превышает 30—40 мг% (300—400 г/л) свободного гемоглобина плазмы за 1 ч пер­фузии, что не представляет опасности для больного. Наметить границы предельно до­пустимого гемолиза невозможно, так как толерантность к нему сильно варьирует у разных групп больных. Решающими усло­виями для уменьшения гемолиза являются гемодилюция и экономное использование коронарного отсоса — основного источника гемолиза. Нарушения свертывания крови после искусственного кровообращения наблю­даются нередко. Их основные причины — неадекватная нейтрализация гепарина протаминсульфатом, дефибринация плазмы и раз­рушение тромбоцитов в АИК. Для борьбы с этим осложнением дополнительно вводят протаминсульфат под контролем повторного титрования, переливают фибриноген и тром­боциты. Более редким, но опасным ослож­нением является фибринолиз. Для его предупреждения используют аминокапроновую кислоту. Наилучшие результаты при лечении фибринолиза дают большие дозы трасилола. Эффективной мерой борьбы с любой формой нарушения свертывания служит прямое пере­ливание крови.