Искусственное кровообращение и гипотермия в кардиохирургии.
Аппарат искусственного кровообращения(АИК) — устройство, обеспечивающее оптимальный уровень кровообращения и обменных процессов в организме больного или в изолированном органе; предназначен для временного выполнения функций сердца и легких.
Основные составляющие АИК:
Оксигенатор (заменяет работу легких)
Насосы (заменяет работу сердца)
Принято выделять два блока АИК:
Физиологический (биологический) блок АИК (те части АИК, с которыми соприкасается кровь) рис.1:
кардиотомный резервуар
артериальный фильтр.
артериальная магистраль
венозная магистраль
оксигенатор с теплообменником
Рис.1
Механический блок АИК (те части АИК, с которыми НЕ соприкасается кровь) рис.2:
Артериальный насос
Дренаж левого желудочка
Коронарный насос
Насос для кардиоплегии
Контрольно-измерительная аппаратура
Рис.2
Ниже будет представлено краткое описание каждого элемента АИК (прошу заметить, они будут не в том порядке, что дан выше. Это сделано для соблюдения последовательноти, ибо это позволяет лучше представить себе работу аппарата)
Оксигенатор
Оксигенатор - газообменное устройство, предназначенное для насыщения крови кислородом и удаления из нее углекислоты.(Рис.3 и Рис.4)
Рис.4. Пузырьковый оксигенатор
Рис.3. Мембранный
оксигенатор.
По сути дела оксигенатор- это искусственное легкое, которое, являясь биологичеким блоком аппарата искусственного кровообращения, превращает венозную кровь в артериальную.
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). 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 кислорода в кровь, а углекислоты из крови.
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.
Мембранные оксигенаторы (в настоящее время преимущество отдаётся им)
По конструктивному признаку разделяются на три вида: 1 - катушечные, 2 - пластинчатые и 3 – капиллярные. 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.
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 аппаратов 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 .Все же остальные насосы на АИКе остаются 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
Кардиотомный резервуар-ёмкость, в которой скапливается кровь.
Теплообменник-предназанчен для подогрева или охлажденияя крови.
Магистрали - трубки, связывающие различные функциональные элементы экстракорпорального контура, а сам контур - с пациентом. Трубки производят из различных материалов, в зависимости от функциональной нагрузки, которую они несут. Насосная трубка, как правило, изготавливается из силиконовой или,латексной резины, которая обладает оптимальным сочетанием упругости и мягкости.
Венозная магистраль-«трубка» по которой кровь идёт ОТ больного
Артериальная магистраль- «трубка» по которой кровь идёт К больному.
Микрофильтры
Одним из осложняющих факторов искусственного кровообращения является микроэмболизация практически всех органов. Уже на первых аутопсиях больных, погибших после операций на открытом сердце, в капиллярах головного мозга обнаруживали микроэмболы из инородных частиц, пузырьков газа,клеточных и белковых элементов.
Последующие исследования показали влияние перфузии на неврологический дефицит, а также ее отрицательное воздействие на интеллект и психику больных.
Помимо центральной нервной системы особенно подверженными микроэмболизации являются легкие, почки, печень.
Кратко перечислим характер и источники микроэмболизации во время искусственного кровообращения. В результате работы коронарного отсоса в контур аппарата попадают из операционного поля фрагменты костной ткани и жира из средостения, частицы шовного материала, денатурированные белки и т.д. Денатурация белков и клеточных элементов крови происходит при интенсивной работе коронарного отсоса, когда отсасываемая кровь смешивается с большим количеством воздуха.
Неизбежным источником образования микроагрегатов (особенно тромбоцитов) является контакт крови с внутренней поверхностью физиологического блока аппарата искусственного кровообращения. Даже ультрасовременные системы, покрытые содержащими гепарин соединениями, не предотвращают образования микроагрегатов.
Во время работы артериального насоса роликового типа происходит слущивание (spallation) слоев внутренних трубки насоса. В большей степени это имеет место при использовании трубки из силикона, в меньшей — при работе с полихлорвиниловой трубкой. Слущенные частички трубки попадают в артериальную магистраль.
"Традиционным" источником образования пузырьковых микроэмболов является оксигенатор. Поятно, что в первую очередь это относится к пузырьковым оксигенаторам, в которых имеет место прямой контакт крови с газом. Мембранные оксигенаторы в
силу их устройства не генерируют такого количества микропузырьков, как оксигенаторы пузырькового типа. Однако и в мембранном оксигенаторе возможна утечка газа в кровяной отсек, в особенности при наличии микротравмы мембраны.
Еще один источник микроагрегатов — донорская кровь и ее препараты. Отметим, что число белковых и клеточных микроагрегатов при этом тем больше, чем срок хранения препаратов крови.
Микрочастицы содержатся даже в кристаллоидных и в большей степени в коллоидных плазмозаменителях, широко применяемых в искусственном кровообращении.
Выделяют (по механизму фильтрации) глубинный и экранный фильтры.
Контрольно-измерительная аппаратура
Контрольно-измерительная аппаратура – приборы регистрирующие те или иные параметры, необходимые для оценки адекватности перфузии. Прежде к ним относятся тахометр насоса, термометр, блок давления, блок времени (часы), ротаметр газов, смеситель кислорода и воздуха, блок измеряющий гематокрит и насыщение кислородом венозной крови .Некоторые аппараты искусственного кровообращения оснащены блоками контроля уровня крови в оксигенаторе и пузырьков газа в оттекаемой и притекаемой крови, блоками контроля биохимических показателей (газов крови и кислотно-основного равновесия).