Введение
Техника, временно берущая на себя функции сердца и легких во время операции.
Сердечно-легочный обход (CPB) – это аппарат, который временно заменяет функции сердца и легких во время операции на сердце, поддерживая кровообращение и насыщение крови кислородом по всему организму. CPB используется во время многих операций на сердце для повышения безопасности пациента во время хирургического вмешательства. Аппарат механически обеспечивает циркуляцию и насыщение крови кислородом по всему телу пациента, обходя сердце и легкие. Кроме того, он поддерживает перфузию других органов и тканей пациента, пока хирург работает в операционном поле, свободном от крови. CPB часто называют аппаратом искусственного кровообращения, "насосом" или насосами CPB. Управлением CPB занимаются перфузиологи, и он является формой внетеласной циркуляции.
Применение
CPB обычно используется во время операций или хирургических вмешательств на сердце. Эта техника позволяет хирургической бригаде осуществлять оксигенацию и циркуляцию крови пациента, что дает хирургу возможность безопасно оперировать на сердце. Во многих операциях, таких как аортокоронарное шунтирование (АКШ), сердце останавливают из-за сложности проведения операции на бьющемся сердце. Операции, требующие вскрытия камер сердца, например, ремонт или замена митрального клапана, требуют применения CPB. Это необходимо для предотвращения попадания воздуха в системный кровоток и обеспечения бескровного операционного поля для улучшения видимости хирургу. Аппарат перекачивает кровь и, с помощью оксигенатора, позволяет эритроцитам насыщаться кислородом, а также снижает уровень углекислого газа. Таким образом, он имитирует функции сердца и легких соответственно.
Гипотермия
CPB может использоваться для индуцирования всеобщей гипотермии – состояния, при котором организм может поддерживаться до 45 минут без перфузии (кровотока). При остановке кровотока при нормальной температуре тела необратимые повреждения мозга могут возникнуть в течение трех-четырех минут, что может привести к смерти. Аналогично, CPB может применяться для согревания пациентов с гипотермией. Этот метод согревания с использованием CPB эффективен, если температура ядра тела пациента превышает 16 °C.
Охлажденная кровь
Во время КПК кровь охлаждается и возвращается в организм. Охлажденная кровь замедляет основной обмен веществ в организме, снижая потребность в кислороде. Охлажденная кровь обычно имеет более высокую вязкость, но различные кристаллоидные или коллоидные растворы, используемые для заполнения контура аппарата искусственного кровообращения, служат для ее разбавления. Поддержание адекватного кровяного давления для органов является сложной задачей, но оно тщательно контролируется в ходе процедуры. Гипотермия также поддерживается (при необходимости), и температура тела обычно поддерживается на уровне от 28 °C до 32 °C (82,4–89,6 °F).
Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ECMO)
Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) – это упрощенная версия аппарата искусственного кровообращения, включающая центробежный насос и оксигенатор для временного поддержания функции сердца и/или легких. ЭКМО применяется у пациентов после операций на сердце с сердечной или легочной дисфункцией, при острой дыхательной недостаточности, массивной тромбоэмболии легочной артерии, травмах легких, вызванных инфекциями, а также при ряде других состояний, нарушающих функцию сердца или легких. ЭКМО дает сердцу и/или легким время на восстановление, однако является лишь временным решением. Пациенты с терминальными заболеваниями, онкологическими заболеваниями, тяжелыми повреждениями нервной системы, неконтролируемым сепсисом и другими подобными состояниями могут не являться кандидатами для ЭКМО.
Противопоказания и особые соображения
Нет абсолютных противопоказаний к кардиопульмональному шунтированию. Однако при планировании операции команде врачей необходимо учитывать несколько факторов. Гепарин-индуцированная тромбоцитопения (ГИТ) и гепарин-индуцированная тромбоцитопения и тромбоз (ГИТТ) – потенциально опасные для жизни состояния, связанные с введением гепарина. При обоих этих состояниях формируются антитела к гепарину, вызывающие активацию тромбоцитов и образование кровяных сгустков. Поскольку гепарин обычно используется при КПШ, пациентам с известными антителами, ответственными за ГИТ и ГИТТ, требуются альтернативные методы антикоагуляции. Бивалирудин является наиболее изученной альтернативой гепарину у пациентов с ГИТ и ГИТТ, которым необходимо КПШ. Небольшой процент пациентов, например, с дефицитом антитромбина III, может проявлять резистентность к гепарину. В этих случаях пациентам может потребоваться дополнительный гепарин, свежезамороженная плазма или другие компоненты крови, такие как рекомбинантный антитромбин III, для достижения адекватной антикоагуляции. Персистирующая левая верхняя полая вена (ПЛВПВ) – это вариант строения грудной системы, при котором левая полая вена не инволюционирует в процессе нормального развития. Это наиболее распространенный вариант строения венозной системы грудной клетки, встречающийся примерно у 0,3% населения. Аномалия часто выявляется при предоперационной визуализации, но может быть обнаружена и во время операции. Персистирующая левая верхняя полая вена может затруднить обеспечение адекватного венозного дренажа или введение ретроградной кардиоплегии. Тактика ведения ПЛВПВ во время КПШ зависит от таких факторов, как размер и место впадения варианта полой вены.
Компоненты
Устройства искусственного кровообращения состоят из двух основных функциональных блоков: насоса и оксигенатора. Эти блоки удаляют обедненную кислородом кровь из организма пациента и заменяют ее насыщенной кислородом кровью посредством системы трубок, также известных как шланги. Кроме того, теплообменник используется для контроля температуры тела путем нагрева или охлаждения крови в контуре. Важно отметить: все компоненты контура должны быть покрыты изнутри гепарином или другим антикоагулянтом для предотвращения образования сгустков крови внутри контура.
Центробежная насосная установка
Многие схемы искусственного кровообращения теперь используют центробежный насос для поддержания и контроля кровотока во время искусственного кровообращения. Изменяя скорость вращения (RPM) головки насоса, создается кровоток за счет центробежной силы. Считается, что такой тип перекачивания превосходит роликовый насос, поскольку он предотвращает избыточное давление, пережатие или перегиб трубок и оказывает меньшее повреждающее воздействие на компоненты крови (гемолиз и т.д.).
Предварительное планирование
Перед операцией необходимо серьезно подготовиться к внетеломурной циркуляции (ВТЦ). В частности, канюлирование, охлаждение и стратегии кардиопротекции должны быть скоординированы хирургом, анестезиологом, перфузионистом и медицинским персоналом.
Стратегия кануляции
Стратегия канюляции варьируется в зависимости от ряда деталей, специфичных для конкретной операции и пациента. Тем не менее, хирург устанавливает канюлю в правое предсердие, полые вены или бедренную вену для отведения крови из организма. Канюля, используемая для возврата оксигенированной крови, обычно вводится в восходящую аорту, однако в зависимости от потребностей операции она может быть введена в бедренную артерию, подмышечную артерию или брахиоцефальную артерию. После установки канюли венозная кровь отводится из организма по канюле в резервуар. Затем эта кровь фильтруется, охлаждается или нагревается и насыщается кислородом, прежде чем вернуться в организм с помощью механического насоса.
Внутриоперационная техника
Перед подключением к пациенту схему КПБ необходимо заполнить жидкостью и полностью удалить весь воздух из артериальной линии/канюлы. Схема заполняется кристаллоидным раствором, а иногда добавляются и компоненты крови. Перед канюляцией (обычно после открытия перикарда при центральной канюляции) вводят гепарин или другой антикоагулянт до достижения активированного времени свертывания более 480 секунд. Место артериальной канюляции осматривают на предмет кальцификации или других патологий. Для выявления кальциноза аорты, который потенциально может отслоиться и вызвать окклюзию или инсульт, может использоваться предоперационная визуализация или ультразвуковой датчик. После подтверждения безопасности места канюляции в дистальную часть восходящей аорты вводят два концентрических, ромбовидных шва-хомутов. Скальпелем внутри хомутов делают прокольный разрез, через который проводят артериальную канюлю. Важно, чтобы канюля проходила перпендикулярно аорте, чтобы избежать диссекции аорты. Когда пациент готов к отключению от аппарата искусственного кровообращения, крестообразный зажим и канюли удаляют, а затем вводят сульфат протамина для нейтрализации антикоагулянтного эффекта гепарина.
История
Австрийский немецкий физиолог Максимилиан фон Фрей сконструировал ранний прототип аппарата искусственного кровообращения в 1885 году. Это было сделано в Физиологическом институте Карла Людвига при Лейпцигском университете. Советский ученый Сергей Брухоненко разработал в 1926 году аппарат для полного тела перфузии, названный «Автоэктор», который использовался в экспериментах на собаках. Вскоре после этого, 5 апреля 1951 года, доктор Кларенс Деннис возглавил команду в Медицинском центре Университета Миннесоты и провел первую операцию на человеке с применением кардиотомии. Это был временный механический захват функций как сердца, так и легких. Первая успешная механическая поддержка функции левого желудочка была выполнена 3 июля 1952 года Форрестом Дьюи Додрилом с использованием аппарата, разработанного совместно с General Motors, Dodrill GMR. Впоследствии аппарат использовался для поддержки функции правого желудочка. Первая успешная операция на открытом сердце у человека с использованием аппарата искусственного кровообращения была выполнена Джоном Гиббоном и Фрэнком Ф. Олбриттеном-младшим 6 мая 1953 года в Больнице Томаса Джефферсона в Филадельфии. В 1983 году Кен Литзи запатентовал закрытую систему экстренного шунтирования сердца, которая упростила конструкцию контура и компонентов. Это устройство повысило выживаемость пациентов после остановки сердца, поскольку его можно было быстро развернуть в нехирургических условиях.