一、体外循环

体外循环（extracorporeal circulation；cardiopulmonary bypass，CPB）是在心内直视手术时，利用血泵和氧合器等特殊装置暂时替代人体心肺功能，进行血液循环和气体交换的生命支持技术。其基本原理是将回心的静脉血引出体外，在氧合器进行氧合，并排出二氧化碳，调节温度和过滤，再通过血泵泵入人体动脉系统，维持全身组织器官的血液灌注，以满足其基本代谢和功能。体外循环为心内直视手术提供无血和少血的手术视野，同时也用于重症呼吸衰竭、复杂气管内插管和肝移植辅助等方面。

（一）体外循环的基本装置  主要由人工心肺机和配件组成，包括血泵（人工心）、氧合器（人工肺）、变温器、贮血器、过滤器、动静脉插管等（图 32-1）。

图 32-1 体外循环装置示意图

1.血泵（blood pump） 是代替心脏排血功能的主要部件，包括滚压泵和离心泵。滚压泵利用泵头转子交替转压弹性泵管，驱使泵管内血液单向流动。所用管道的直径决定每转的血流量，调节转速可控制每分钟流量。离心泵是利用驱动马达和磁性连接带动泵内多层旋转锥体或叶轮高速旋转产生离心力，驱动血液单向流动的一种装置，其优点是减少血液成分破坏，广泛用于长时间体外循环及心室辅助。

2.膜式氧合器（membrane oxygenator） 采用组织相容性好的半透膜材料，利用气体弥散原理进行血液氧合，排出二氧化碳，氧合过程中血液与氧气不直接接触，能明显减少血液成分破坏和微气栓产生。膜式氧合器（膜肺）主要包括中空纤维型和无微孔硅胶膜型两种。中空纤维型膜肺采用聚丙烯中空纤维高分子薄膜材料分隔氧气与血液，实现气体交换功能，用于常规心内直视手术。无微孔硅胶膜型膜肺是通过气体弥散作用进行气体交换，因其生物相容性好、血浆渗漏少、血液破坏小，用于长时间的体外膜肺氧合。

3.变温器 利用循环水和导热薄金属隔离板调节血液温度的装置。

4.过滤器 由微孔直径为 20～40μm 的高分子材料滤网组成的装置，放置于动脉供血管路，用于有效滤除体外循环手术中各种微气栓、血栓、脂肪栓及微小组织块等。

5.其他装置 包括血管插管、连接管道、贮血器以及监测系统等。

（二）体外循环实施

1.体外循环准备 根据病情和手术方式制订个体化体外循环方案。体外循环过程中常需血液稀释，多采取中度稀释，血细胞比容为 22%～25%。血液稀释通过预充液来实现，预充液应根据病人情况选择晶体、胶体、白蛋白、血浆或红细胞等。

2.建立体外循环 由中心静脉注射肝素 300～350U/kg，维持全血活化凝血时间≥480～600 秒。顺序插入升主动脉管、上腔及下腔静脉引流管，并与预充好的人工心肺机管道连接。

3.体外循环与低温 根据手术需要实施低温技术。一般分为：①浅低温（32～35℃）；②中低温（26～31℃）；③深低温（20～25℃）；④超深低温（15～19℃）。临床上以浅中低温常用，深低温多用于停循环手术。

4.体外循环转流 人工心肺机的灌注流量应根据病人体重或体表面积计算。成人常温灌注流量为 60～80ml/（kg·min）。年龄越小，基础代谢率越高，灌注流量相应越高。如体重 10～15kg 的病儿灌注流量可为 100～150ml/（kg·min），低于 10kg 的病儿可高达 150～200ml/（kg·min）。从体外循环转流开始到阻断升主动脉，从开放升主动脉到停止体外循环转流这两段时间，主动脉血供同时来自心脏射血及血泵供血，这种转流方式称为并行循环，通过并行循环可调节体温及辅助心脏功能恢复。

5.体外循环超滤 通过超滤装置跨滤膜的静水压力差将水分滤出，将大分子量物质（如蛋白质）及血液细胞成分保留在血管内，以达到浓缩血液、去除部分炎症因子、减轻组织水肿的目的。

6.体外循环监测 常规监测平均动脉压并维持于 50～70mmHg；监测中心静脉压，以评估血容量；监测血泵的泵压，反映主动脉插管端的阻力；此外，还应严密监测活化凝血时间、鼻咽温度与血温、灌注流量、尿量与尿色、血气分析和血电解质等指标。

7.体外循环撤除 心脏充盈适度，心肌收缩有力，平均动脉压 60～80mmHg，鼻咽温度 36～37℃，血红蛋白浓度成人≥80g/L，儿童≥90g/L，婴幼儿≥110g/L，心电图基本正常，血气分析、电解质结果正常，可停止体外循环。转流结束后，静脉注射适量鱼精蛋白中和肝素，鱼精蛋白与肝素用量比为 1.5∶1。

（三）体外循环病理生理  体外循环是一种非生理过程，其实质是休克状态，组织微循环灌注不良，常见的病理生理表现为代谢性酸中毒、低钾血症、血细胞破坏、血小板减少、炎症因子产生等。体外循环时间越长，对病人器官功能损害越大，严重者可导致肝、肾、肺、脑及胃肠道等器官功能衰竭。

（四）体外膜肺氧合与体外生命支持  体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是一种体外生命支持（extracorporeal life support，ECLS）技术，该系统由体外人工心肺装置和密闭管路组成，能较长时间替代心脏和肺脏功能。主要为心、肺疾病治疗与功能恢复争取时间。