Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_3984_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
71
Управление теплообменом при проведении ЭКМО
величину потока и разницу температур между поступающей и выхо-
дящей из оксигенатора крови:
H = C F (T
i
– T
o
).
Теплообмен между венозной кровью, входящей в оксигенатор, и
водой больше, чем между оксигенированной кровью, покидающей
оксигенатор. Таким ообразом, более быстрый транспорт тепла в
кровь или из крови обеспечивается в начальной части оксигенатора.
При этом следует учитывать, что разница температур между водой,
циркулирующей в теплообменнике, и температурой крови является
основной детерминантой экстракорпорального теплообмена. Как
и в случае экстракорпорального газообмена, наиболее интенсивно
теплообмен происходит в пограничном слое крови, непосредствен-
но прилегающем к поверхности полиуретановой мембраны, разде-
ляющей кровь и воду. Точный температурный профиль в погранич-
ном слое зависит от скорости течения жидкости (в данном случае
крови), при этом графически кривые выглядят аналогичными гра-
фику изменения концентрации газов во время диффузии через га-
зопроницаемую мембрану.
Уровнем температуры определяется степень растворимости газов
в крови и величина экстракорпорального газообмена. Повышение
температуры крови приводит к увеличению внутренней кинетиче-
ской энергии, увеличению скорости движения молекул и частому
их столкновению, и соответственно, более эффективному газооб-
мену. В этой связи кровь, поступающая в оксигенатор, должна быть
подо грета до физиологического оптимума, обеспечивающего на-
иболее эффективное протекание экстракорпорального газообмена.
В соответствии с этим именно в первой части оксигенатора серии
Quadrox одновременно происходит процесс экстракорпорального
тепло- и газообмена, во второй части – только газообмен между кро-
вью. Таким образом, поддержание оптимального уровня температу-
ры крови во время проведения ЭКМО с помощью теплообменного
устройства является важным и необходимым условием достижения
эффективного экстракорпорального газообмена.
72
С.В. ГОТЬЕ, В.Н. ПОПЦОВ, Е.А. СПИРИНА
ГЛАВА 5
НАСОС КРОВИ
На начальных этапах развития из всех элементов аппарата ИК наи-
более удачными оказались разработки насосов крови. Существовало
несколько десятков конструкций, многие из которых успешно при-
менялись в клинике. Были разработаны параметры гипотетиче ского
«идеального» насоса крови:
Возможность создавать большой поток крови (до 7 л/мин), пре-
одолевая значительное сопротивление (до 500 мм рт. ст. на арте-
риальной канюле).
Необходимость минимизировать физическую травму крови и воз-
никновение гемолиза во время экстракорпоральной перфузии.
При этом основной причиной гемолиза считали турбулентность,
возникающую при образовании внутренних клапанов и резких
изменениях диаметра трубок, а также случайные резкие перепады
как положительного, так и отрицательного давления на различ-
ных участках экстракорпорального контура.
Части насоса, контактирующие с кровью, не должны активировать
воспалительный и коагуляционный каскад крови.
Простой дизайн насоса.
Плавная регулировка потока крови (0–7 л/мин).
Регулировка параметров работы идеального насоса должна быть
автоматической, но с возможным переходом на ручное управле-
ние.
В настоящее время требования и характеристики идеального на-
соса крови изменяются в зависимости от условий его применения.
Так, например, при длительной поддержке кровообращения при по-
мощи левожелудочкового обхода или ЭКМО возможно применение
насосов меньшей мощности, чем при проведении искусственного
кровообращения в кардиохирургии. При применении вспомога-
тельного кровообращения у детей требуется меньшая величина по-
тока крови, чем у взрослых.
Для экстракорпорального кровообращения применяется два вида
насосов: роликовые и ротационные. Роликовые насосы используют-
ся чаще в кардиохирургии для проведения ИК. Для целей вспомога-
тельного кровообращения в большинстве случаев применяют цент-
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
73
Насос крови
рифужные (ротационные) насосы, так как они меньше повреждают
форменные элементы крови, имеют меньший объем заполнения и
меньший размер. Ротационные насосы выпускаются трех видов: ак-
сиальные, диагональные и радиальные.
Радиальные (центрифужные) насосы применяются в клинике с
начала 70-х гг. Принцип работы насоса основан на возникновении
градиента давления жидкости за счет вращения ротора (турбины)
под действием внешнего электрического привода. При этом враща-
тельное движение создает зону низкого давления в центре и высо-
кого давления на периферии мотора. В результате скорость потока
крови зависит от разницы давления на входе и выходе насоса:
Q
b
= (P
o
– P
i
) / R,
где Р
о
– давление на выходе, Р
i
– давление на входе, R – сопротив-
ление.
Сопротивление на выходе из насоса зависит от двух основных
компонентов: составляющих экстракорпорального контура (оксиге-
натор, магистрали, артериальная канюля) и сосудистого сопротив-
ления пациента.
Одной из основных характеристик работы насоса является цен-
тробежная сила вращения. Центробежную силу насоса можно опи-
сать по формуле:
F
c
= m
.
V
2
/ R,
где m – масса (кг), V – скорость (м/с) и R – стандартный радиус.
При этом благодаря F
c
происходит вытеснение объема воздуха.
Радиальные насосы при наличии относительно большого радиуса
требуют меньше энергии для поддержания потока жидкости.
При работе такого насоса вырабатывается тепло в количестве,
пропорциональном количеству энергии, передаваемой насосом к
жидкости. Если насос работает в условиях высокого энергопотреб-
ления, соответственно выделяется много тепла. Выделение тепла в
сочетании с низкой скоростью потока жидкости в центре головки
насоса способствует образованию сгустков и активации воспали-
тельного каскада крови. Поэтому необходима хорошая изоляция ра-
бочих частей насоса от крови.
В отличие от роликовых центрифужные насосы являются неок-
клюзионными и работают по давлению. Во время работы насоса
при увеличении давления в отводящей магистрали кровоток будет
уменьшаться, что может быть частично компенсировано увели-
чением количества оборотов ротора. Если количество оборотов
оказывается недостаточным для преодоления сопротивления, воз-
74
С.В. ГОТЬЕ, В.Н. ПОПЦОВ, Е.А. СПИРИНА
можно возникновение ретроградного кровотока, и как следствие –
появление эффекта Вентури и подсасывание воздуха из мест каню-
ляции.
При изменениях ОПСС пациента необходимо адаптировать уро-
вень потока к новым условиям работы. Возникает обратная зависи-
мость, поток жидкости увеличивается при снижении ОПСС, и на-
оборот. Поэтому необходимым условием является использование
флоуметрии в контуре вспомогательного кровообращения. Исполь-
зуется два типа флоуметров: ультразвуковые и электромагнитные.
В ультразвуковом флоуметре применяется эффект Доплера. При
этом анализируется время прохождения элементов крови на опре-
деленном участке магистрали, где установлены два пьезоэлектричес-
ких кристалла и металлическая отражающая пластинка. Посылаемые
кристаллами УЗ-волны отражаются движущимися элементами кро-
ви, а изменение частоты отраженной волны за единицу времени не-
сет информацию о скорости потока крови и направлении его движе-
ния. Для точности измерений необходим хороший контакт датчика
с магистралью.
Принцип работы электромагнитного датчика основан на изме-
нении уровня электромагнитного поля при прохождении пото-
ка крови. Электромагнитные датчики потока должны находиться
внутри магистралей, для чего в контур включают дополнительный
коннектор. Это является недостатком, так как создает дополнитель-
ные препятствия потоку крови, к тому же эти датчики сложно обну-
ляются.
При работе центрифужных насосов существует риск микро-
тромбозов и эмболии воздухом из артериальной магистрали, так
как центрифужный насос пропускает мелкие пузырьки в систем-
ную циркуляцию, что может быть причиной неврологических ос-
ложнений.
Существенной является проблема повреждения форменных эле-
ментов крови и тромбообразования, что зависит от материала на-
соса и его гидродинамического дизайна. Основной причиной акти-
визации провоспалительного каскада крови и тромбообразования
является появление зоны рециркуляции или стагнации при низкой
скорости потока. Решением является оптимизация дизайна корпуса
насоса, особенно мест присоединения отводящей и приводящей ма-
гистралей и непосредственно вращающегося элемента насоса кро-
ви. Несмотря на это, при использовании центрифужных насосов ге-
молиз развивается реже, чем при использовании роликовых, так как
они работают по безокклюзионному принципу. Характеристики и
внешний вид основных моделей ротационных насосов и их консо-
лей представлены в табл. 8 и на рис. 33 и 34.
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
75
Насос крови
Таблица 8
Характеристика основных ротационных насосов
Модель
Объем
запол-
нения
(мл)
Максималь-
ная скорость
потока
(л/мин)
Максимальное
давление на вы-
ходе (Maximum
Outlet Pressure)
(мм рт. ст.)
Макси-
мальная
скорость
вращения
(об/мин)
Maquet Ro-
taflow
32 10 750 5000
Lifestream 65 9,9 800 3500
BPX-80 Bio-
Pump Plus
(Medtronic)
89 8 900 4400
Affinity CP
Medtronic
40 4 200 2100
RevOlution™
Centrifugal
Blood Pump
57 8 800 3500
Sarns Delphin
Centrifugal
Pump
52 9,9 700 3600
Capiox Dispon-
sable Centrifu-
gal pump
45 8 800 3000
В настоящее время применяется только один из диагональных
насосов – DeltaStream (Medos Medizintechnic AG, Stolberg, Germany)
(рис. 35). Насос используется для длительной поддержки кровообра-
щения в контуре ЭКМО или вентрикулярного обхода. Существует два
вида диагональных насосов: первый – со встроенным электричес-
ким мотором – используется для длительной экстракорпоральной
под держки, второй – с одноразовой головкой и наружным мото-
ром – для более кратковременных процедур. Основными положи-
тельными моментами при этом является возможность осуществлять
пульсирующий кровоток, маленький размер и простой дизайн. Срав-
76
С.В. ГОТЬЕ, В.Н. ПОПЦОВ, Е.А. СПИРИНА
нительная характеристика центрифужных и диагональных ротаци-
онных насосов представлена в табл. 9.
Мотор имеет цилиндрическую форму, находится внутри насоса, и
кровоток осуществляется по кругу. Импеллер (вращающаяся часть)
расположен между приносящей магистралью и мотором. Диаметр
цилиндра мотора и импеллера составляет 25 мм. Диагональные на-
сосы разрабатывались с целью оптимизировать гидродинамические
характеристики насоса – способность преодолевать большее ОПСС,
отсутствие ретроградного потока и уменьшение травмы крови. Та-
кой насос требует меньшей гепаринизации, так как имеет неболь-
шой объем заполнения.
Рис. 33. Основные модели центрифужных насосов: а – Affinity CP Centrifugal
Blood Pump; б – BPX-80 BIO Pump Plus Centrifugal Blood Pump; в – CAPIOX
®
Disposable Centrifugal Pump; г – Rotaflow Centrifugal Pump
а
б
в г
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
77
Насос крови
Рис. 34. Основные модели консолей центрифужных насосов: а – Stokert
SCPC Centrifugal Pump; б – Maquet Rotaflow Console; в – Biomedicus 550 Cen-
trifugal Pump; г – Biomedicus 540T External Drive Motor; д – Biomedicus 560
Centrifugal Pump; е – Sarns Delphin Centrifugal Pump
а б в
дг е
Рис. 35. Диагональный ротационный насос DeltaStream (Medos Medizintech-
nic AG, Stolberg, Germany)
78
С.В. ГОТЬЕ, В.Н. ПОПЦОВ, Е.А. СПИРИНА
Таблица 9
Сравнительная характеристика центрифужных
и диагональных ротационных насосов
Ротационные насосы
Центрифужные Диагональные
Гемолиз (↓Q, ↑P)
++ ++
Гемолиз (↑Q, ↓P)
++
Активация тромбоцитов
+–
Тромбообразование
++ ++
Высокое положительное давление
––
Отрицательное давление
++ ++
Микроэмболия
++
Ретроградный кровоток
+++ +++
Эмболии
––
Вариабельность УО
++
Первичный объем
++ +
Безопасность
Проба потока
++
Контроль давления
––
Тревога низкого потока
++
Автоматическое пережатие
магистралей
++
Пульсирующий кровоток
+ +++
Риск технических проблем
++ ++
Длительное использование
–+
Цена
+++
+++
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
79
Насос крови
Неполадки в системе насоса
Из-за нарушений электрической сети операционной может отсут-
ствовать электроснабжение насоса, в таком случае используют
ручной привод. Рукоятка ручного привода оснащена редуктором,
позволяющим контролировать скорость вращения. По аналогии с
роликовыми насосами возможно образование микропузырьков при
работе насоса и развитие микроэмболии. Существенной проблемой
является развитие ретроградного кровотока, в случае если частоты
оборотов не хватает для преодоления постнагрузки. Для предотвра-
щения этого осложнения в отводящую магистраль устанавливают
односторонний клапан. Ротационные насосы могут быть исполь-
зованы на фоне низкой антикоагуляции или вообще без гепарина,
поэтому существует опасность тромбоза. Противопоказано исполь-
зование ротационного насоса в условиях высокой постнагрузки –
это может привести к повышению выработки тепла, рециркуляции,
тромбообразованию и остановке насоса.
80
С.В. ГОТЬЕ, В.Н. ПОПЦОВ, Е.А. СПИРИНА
ГЛАВА 6
АРТЕРИАЛЬНЫЕ И ВЕНОЗНЫЕ КАНЮЛИ
Важным компонентом контура ЭКМО являются венозные и артери-
альные канюли, предназначенные для забора крови и последующе-
го ее возврата в организм после прохождения через оксигенатор.
В настоящее время канюли для ЭКМО, выпускаемые различными
фирмами-производителями, имеют приблизительно одинаковые
строение, скоростные и резистивные характеристики. Правильный
выбор размера (диаметра) и длины канюль влияет на адекватность
осуществления экстракорпорального кровообращения и самой
процедуры ЭКМО, особенно при периферической методике ее про-
ведения.
Венозные однопросветные канюли предназначены для забора
крови нижней или верхней полой вены и могут быть установлены
пункционным закрытым (чрескожным) или открытым способом че-
рез бедренную (правую или левую) или внутреннюю яремную вену
(как правило, правую). В отличие от искусственного кровообраще-
ния (кардиохирургические операции) при проведении ЭКМО про-
исходит активная аспирация крови в венозную канюлю с помощью
насоса крови. В случае проведения ВВ ЭКМО однопросветная каню-
ля, установленная в контрлатеральную бедренную вену или правую
внутреннюю яремную вену, обеспечивает также возврат оксигениро-
ванной крови в организм. В последние годы для осуществления ВВ
ЭКМО все чаще стали применяться двухпросветные (или двухходо-
вые) венозные канюли, устанавливаемые через правую внутреннюю
яремную вену и обеспечивающие одновременно и забор, и возврат
крови.
Выбор размера венозной канюли определяется предполагаемой
наибольшей объемной скоростью кровотока через экстракорпо-
ральный контур, который может потребоваться для осуществления
эффективной ЭКМО. Объемные характеристики кровотока через
контур ЭКМО в определенной мере подчиняются закону Пуазейля,
который определяет расход вязкой несжимаемой жидкости в цилин-
дрической трубке круглого сечения и устанавливает, что объемная
скорость жидкости пропорциональна перепаду давления на едини-
цу длины трубки (градиенту давления в трубе) и четвертой степени
радиуса (диаметра) трубы:
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана