Искусственное кровообращение

Искусственное кровообращение — это метод, по­зволяющий отвести венозную кровь от сердца, удалить CO₂, насытить кровь кислородом и вер­нуть в крупную артерию (обычно в аорту). При ИК полностью прекращается кровоток в сердце и большая часть кровотока через легкие. Аппарат искусственного кровообращения (АИК) последо­вательно соединен с системным кровообращением и обеспечивает газообмен и перфузию. К сожале­нию, ИК абсолютно нефизиологично, поскольку АД, как правило, оказывается ниже нормы, а по­ток крови чаще всего имеет непульсирующий ха­рактер. Чтобы свести к минимуму повреждения органов во время ИК, обычно применяют систем­ную гипотермию (20-28 ⁰C). Для защиты сердца используют также местную гипотермию (талым льдом) и кардиоплегию (подавление электричес­кой активности миокарда специальным раст­вором).

Работа с АИК — сложный процесс, требующий непрерывного внимания высококвалифицирован-

ного специалиста — перфузиолога. Наладить оп­тимальный режим ИК можно только при тесном взаимодействии хирурга, анестезиолога и перфу­зиолога.

Основной контур

Аппарат искусственного кровообращения (АИК) состоит из пяти основных компонентов: венозный резервуар, оксигенатор, теплообменник, главный насос и артериальный фильтр (рис. 21-1). В совре­менных моделях АИК есть одноразовый моноблок, в котором объединены резервуар, оксигенатор и теплообменник. Большинство моделей АИК снаб­жены также отдельными вспомогательными насо­сами, которые предназначены для забора крови из раны (кардиотомический отсос), дренажа ЛЖ и кардиоплегии. Помимо того, используют дополни­тельные фильтры, тревожную сигнализацию, а также встроенные мониторы давления, SO₂ и тем­пературы.

Перед началом применения АИК заправляют раствором (1500-2000 мл для взрослых), в котором не должно быть пузырьков воздуха. Обычно ис­пользуют сбалансированный солевой раствор, но в него часто добавляют другие компоненты: кол­лоиды (альбумин или гидроксиэтилированный крахмал), маннитол (для защиты почек), гепарин (500-1000 единиц), бикарбонат и калий (если не предполагается проведение кардиоплегии). В нача­ле ИК гемодилюция в большинстве случаев приво­дит к снижению гематокрита до 25 %. Кровь, во из­бежание чрезмерной гемодилюции, используют в качестве заправочного раствора только у малень­ких детей, а также у взрослых с выраженной анемией.

Резервуар

В резервуар АИК кровь от больного (обычно из правого предсердия) поступает через одну или две венозных канюли под действием силы тяжес­ти. Поскольку венозное давление в норме низкое, то движущая сила прямо пропорциональна разно-

сти высоты между пациентом и резервуаром и об­ратно пропорциональна сопротивлению канюль и трубок. Заправка АИК приводит к эффекту сифо­на. Попадание воздуха в резервуар становится причиной возникновения воздушной пробки, пре­пятствующей току крови. Уровень жидкости в ре­зервуаре является критическим параметром: если резервуар опустошается, воздух может попасть в главный насос и вызвать летальную воздушную эмболию. Как правило, в АИК имеется тревожная сигнализация, предупреждающая о низком уровне жидкости в резервуаре.

Оксигенатор

Под действием силы тяжести кровь поступает из нижней части венозного резервуара в оксигена-тор. В настоящее время используют два типа окси-генаторов — пузырьковые и мембранные. Они от­личаются по способу контакта крови с газовой смесью (главным образом с кислородом), проходя­щей через оксигенатор. Кроме того, в патрубок по­дачи газовой смеси нередко добавляют CO₂ и инга­ляционные анестетики.

А. Пузырьковые оксигенаторы.В пузырько­вых оксигенаторах газообмен происходит при прямом контакте газа с кровью. Венозная кровь взаимодействует с кислородом, поступающим че-

рез маленькие отверстия на дне оксигенатора. В результате образуется много крошечных пу­зырьков (пена). Чем меньше размер пузырьков, тем больше площадь поверхности газообмена. Затем пузырьки удаляются посредством пропус­кания крови через пеногаситель (электрически заряженный силиконовый полимер). Степень ok-сигенации зависит от величины потока, площади поверхности газообмена (размера и числа пузырьков) и времени прохождения крови через колонку оксигенатора. Удаление CO₂ прямо про­порционально потоку кислорода pi обычно не представляет проблемы. Таким образом, PaO₂ и PaCO₂ взаимосвязаны и зависят от потока кисло­рода. Если регуляцию КОС проводят в режиме рН-stat (см. ниже), то иногда необходимо добав­ление CO₂. Как правило, пузырьковые оксигена­торы дешевле мембранных; но их главный недо­статок состоит в том, что они травмируют форменные элементы крови. Чем дольше длится ИК, тем выраженнее повреждение. Если продол­жительность ИК не превышает 2 ч, существенной травмы форменных элементов крови в пузырько­вых оксигенаторах не происходит. В этом случае конструктивные различия между обоими типами оксигенаторов клинически не проявляются.

Б. Мембранные оксигенаторы.Взаимодей­ствие между кровью и газом в мембранных оксиге-

Рис. 21-1.Схема аппарата искусственного кровообращения. Месторасположение главного насоса в контуре зависит от типа оксигенатора: насос помещают дистальнее пузырькового оксигенатора, но проксимальнее мембранного, поскольку последний создает большее сопротивление потоку крови

наторах осуществляется через очень тонкую газо­проницаемую силиконовую мембрану. Оксигена-ция обратно пропорциональна толщине слоя кро­ви, находящегося в контакте с мембраной, тогда как PaCO₂ (как и в пузырьковых оксигенаторах) зависит от газового потока. Поскольку FiO₂ может варьироваться, мембранные оксигенаторы позво­ляют независимо управлять PaO₂ и PaCO₂. Мемб­ранные оксигенаторы меньше повреждают фор­менные элементы крови, поэтому их следует использовать при длительном ИК.

Теплообменник

Кровь из оксигенатора поступает в теплообмен­ник. Здесь она охлаждается или нагревается, в за­висимости от температуры воды, циркулирующей в обменнике (4-42 ⁰C); теплопередача происходит в результате кондукции. Растворимость газов сни­жается при повышении температуры крови, по­этому для улавливания любых пузырьков, которые могут образоваться при согревании крови, в аппа­рате установлен фильтр.

Основной насос

В современных моделях АИК для перекачивания крови применяют либо роликовые, либо центри-фужные насосы.

А. Роликовый насоссоздает поток путем пере­жатия трубки большого диаметра вращающимся роликом в главной насосной камере. Неполное пе­режатие трубки предотвращает чрезмерное по­вреждение эритроцитов. Благодаря постоянной скорости вращения роликов кровь выталкивается независимо от встречаемого сопротивления, так что возникает постоянный непульсирующий по­ток, величина которого прямо пропорциональна числу вращений в минуту. Некоторые модели на­сосов снабжены запасной батареей аварийного пи­тания для работы в случае неполадок в электро­снабжении. Все роликовые насосы имеют ручной привод.

Б. Центрифужный насоссостоит из несколь­ких соосно соединенных конусов в пластиковом корпусе. Когда они вращаются, создающиеся цент­робежные силы нагнетают кровь от расположенно­го в центре впускного штуцера к периферии. Производительность центрифужных насосов, в от­личие от таковой у роликовых, зависит от дав­ления в системе и потому подлежит контролю электромагнитным расходомером. Повышение давления в контуре дистальнее насоса уменьшает поток, что должно быть компенсировано увеличе­нием скорости работы насоса. В центрифужных

насосах не используют окклюзию, вследствие чего в них меньше повреждается кровь, чем в роликовых. В. Пульсирующий поток.Некоторые модели роликовых насосов формируют пульсирующий поток крови. Пульсация создается или мгновенны­ми колебаниями скорости вращения роликовых головок, или добавляется уже после того, как по­ток сгенерирован. Центрифужные насосы не спо­собны обеспечить пульсирующий поток. По мне­нию некоторых специалистов пульсирующий поток улучшает перфузию тканей, способствует лучшей экстракции кислорода в тканях, ослабляет высво­бождение стрессорных гормонов и обеспечивает меньшее ОПСС во время ИК. Эти наблюдения под­тверждены в экспериментальных исследованиях, обнаруживших улучшение почечного и мозгового кровообращения у животных при перфузии пуль­сирующим потоком.