第二章体外循环的设备和原理
第二章体外循环灌注方法
体外循环手册第二章体外循环灌注方法第一节基本灌注技术一、常温体外循环（一）适应症用于少数简单心脏畸形矫正或冠状动脉搭桥手术，手术可在短时间内完成。
（二）方法1、体外循环中保持体温正常（因预充液的温度较低，体外循环转机后体温会下降，若要保持正常体温，需有复温装置）。
2、高流量灌注（成人流量>2.4L/min/m 2,儿童流量>3.2L/min/m 2）。
3、轻度血液稀释，血色素土10g%（三）注意事项1、全身常温心肌保护采用心表及心腔内局部深低温，阻断升主动脉后应特别注意心脏的低温保护，或常温持续停搏液灌注（具体见心肌保护）。
2、保证平均动脉压（MAP在正常范围~ （60~80mmHg内，保证脑等重要脏器的足够灌注。
3、不足之处高流量灌注使手术视野不清淅，高温炎性介质活动活跃，神经并发症较多。
二、浅低温体外循环（一）适应症用于病情不重、心内畸形不太复杂、心功能较好者，手术可在较短时间内完成，如轻症房室间隔缺损修补术、单瓣置换术、冠状动脉搭桥术等。
（二）方法1、体外循环中鼻咽温降至28〜30C。
2、较高流量灌注（成人流量〜2.4L/min/m 2,儿童流量〜3.2L/min/m 2）。
3、中度血液稀释，血色素8〜9g%4、心肌保护方法从升主动脉根部灌注含血或晶体含钾停跳液，每间隔30分钟灌注一次；心表及心腔内冰盐水浸泡。
阻断升主动脉期间要求心电图始终呈直线，心脏无电活动。
（三）注意事项1、注意控制降温速度，以免在停止降温后温度继续下降过多，给复温造成困难。
2、提前将变温水箱升温，心内操作近完成时开始复温，保证心脏复苏时复温至鼻咽温＞32C, 使心脏易于复跳。
3、保证较高水平的平均动脉压（成人MAP＞（50mmHg）儿童MAP＞（40mmH®三、中低温体外循环（一）适应症用于病情严重、心内畸形复杂、心功能差者，如重症单瓣置换术、双瓣置换术、二次瓣膜置换术、冠状动脉搭桥术、部分大血管手术等。
第二章 体外循环的设备和原理
第二章体外循环的设备和原理要点：●体外循环是由滚压泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、储血装置和管道组成，尽管传统的储血装置在逐渐消失。
●附加的装置还有热交换器、心肌保护装置、气体和微栓滤器。
还有用于回收术野血液以及用于心脏排气作用的左右心吸引。
●目前使用的膜式氧合器是集储血和热交换为一体的，使用安全简单有效。
●与滚压泵相比，离心泵的血液破坏小而且安装简便，但其费用高一些。
它可以缩短病人ICU的带管时间以及总的住院时间。
●大量的经验表明在体外循环期间使用肝素涂层的耗材可增加生物相容性，减少病人的全身炎性反应。
●灌注师可以通过持续的流量监测，灌注压监测，酸碱平衡，氧合功能，肾功能，凝血功能监测来确保机体各个脏器都能得到充分的灌注。
一、体外循环的历史最初的人工循环是1812年Le Gallois从兔颈动脉灌注兔脑。
自1848年到1853年Brown Sequard 发现将黑的静脉血暴露于空气中并震荡可以变成红色的动脉血，于是进一步用它来灌注独立的大脑标本。
最早的鼓泡式氧合器就是Shroder在1882年同样利用空气与血液混合的原理来制作的。
而两年以后V on Frey和Gruber 则发明了膜式氧合器，它避免了空气和血液在气泡的表面相接触。
1900年，Howell和他的同事们发现了肝素可以抗凝的特性，于是体外循环过程中就没有了凝血的风险。
最早在临床上应用体外循环是在1953年由Massachusetts医院的John Gibbon医生进行的，他们成功的修补了一例房间隔缺损的女性病人。
1955年明尼苏达大学的C Walton Lillehei医生和其他人在经历了多次失败后仍然坚持发展这项技术和设备。
鼓泡式氧合器最早是在1956年被Rygg引入商业化生产。
经过这些年的改进和发展早已不像最早的设备了，他们可以用完就扔掉了。
整个氧合器的发展简史见表2.1。
表2.1 氧合器的历史非膜式氧合器1937 Gibbon 肺滤过氧合1951 Dennis/Bjork 旋转屏或碟式氧合器1955 Lillehei/Dewall 最早的鼓泡式氧合器1956 Kay/Cross 将屏式氧合器的预冲降低到4000ml1956 Pygg/Kyvsgaard 最早塑料的氧合器1962 Cooley/Beall 最早商业化的鼓泡1966 Dewall/Najafe/Roden 最早带热交换的鼓泡氧合器膜式氧合器1955 Kolff/Balzfer 采用动物膜的膜式氧合器1956 Kolff 卷筒膜式氧合器1958 Clowes 最早使用特富龙1968 Lande 甲基聚酯折叠式氧合器1969 Pierce 碳聚合体作为主要材料1969 Pierce Pierce-GE1971 Kolobow 硅树脂聚合物的氧合器1972 Eiseman/Spencer 延展了特富龙的氧合器1975 Travenol Labs 以聚丙烯为材料1985 J&J Cardiopulmonary 最早的中空纤维氧合器二、鼓泡式氧合器鼓泡式氧合器是最早被应用于商业的，使用时间超过了46年。
体外循环-住院医师课程
体外循环使用范围
心脏直视手术 体外循环在非心脏外科的应用 肝移植手术、布加综合征 颅内复杂动脉瘤 呼吸道严重阻塞的抢救 急救 （农药中毒、CO中毒） 治疗肿瘤 （热疗） 心搏呼吸骤停 其它
二 体外循环设备和装置
CPB组成
体外循环机 氧合器 变温水箱 体外循环管道 微栓过滤器 动静脉插管
血液粘度与温度的关系
体外循环血液稀释的基本原则
消除低温引起的血液粘度增加，减少血液 破坏，避免低温引起的动静脉短路 改善微循环，增加组织器官的灌注 保证有效的脑灌注，减少微血管栓塞 减少使用异体血液，防止输血源性疾病的 传播 维持适当的胶体渗透压，减轻组织水肿
血液稀释的安全范围
ECMO
用钱向上帝买时间 用心向死神要生命
ECMO Type
VV – ECMO
VA - ECMO
各种辅助方法的特点
IABP 时间 用途 管理 花费 并发症 较长 左心辅助 简单 少 少 VAS 长 左右心辅助 复杂 多 较多 ECMO 短 心肺辅助 复杂 较多 多
CPB与ECMO区别
血液稀释程度分级
轻度血液稀释 HCT 0.3 中度血液稀释 HCT 0.2～0.29 中深度血液稀释 HCT 0.15～0.19
体外循环中HCT
手术病种 ：一般病种转中HCT控制于0.2～0.25，紫绀型 心脏病应控制于0.25～0.3，深低温低流量、停循环的手 术 HCT可低至 0.2，冠状血管病变患者需维持 HCT 0.25～0.3。 患者年龄 ：青年和成年人HCT可稍低，而小儿代谢较旺 盛，老年人红细胞携氧能力降低，HCT应稍高。 转流进程 ：转流初期和低温期HCT可稍低，转流后期尤 其是复温时HCT应提高至0.24以上，紫绀型先心病应在 0.27以上。 手术时间 ：外科术者操作熟练、转流时间较短，HCT应 稍高，转流时间较长者稀释度可酌情降低。
体外循环简介PPT
手术后的护理
监测和观察
对患者进行密切监测，观察生命 体征和各项指标的变化，确保患
者恢复顺利。
药物治疗
根据需要给予必要的药物治疗，如 抗生素、抗凝剂等。
康复训练
根据患者的具体情况，制定康复训 练计划，促进患者的身体恢复。
01
体外循环的优缺点
优点
01
02
03
04
手术视野清晰
由于血液从体内移除，手术区 域被清晰地暴露出来，为医生
新型材料的研发
新型生物相容性材料的发展将有助于减少术后并发症和排异反应， 提高患者的生存质量。
应用领域的拓展
扩大适应症范围
01
随着技术的进步，体外循环将有望应用于更多种类的手术，如
复杂的心脏、肺脏和肝脏手术等。
微创手术的辅助
02
体外循环技术将与微创手术相结合，为患者提供更加微创、恢
复更快的手术方式。
血液管路通常由硅胶、聚乙烯或聚氯乙烯等材料制成，这些材料具有优良的抗凝血 性能和耐受各种消毒方法的性能。
在使用过程中，血液管路必须保持清洁和无菌，以避免感染和凝血等问题的发生。
血液过滤器
血液过滤器是一种用于过滤血 液中的杂质和气体的设备。
它通常由多层滤膜组成，能够 过滤掉血液中的微粒、红细胞 、白细胞和血小板等物质。
血液过滤器还具有去除气体、 调节血液温度等功能，可以确 保血液的质量和安全性。
01
体外循环的手术过 程
手术前的准备
01
02
03
患者பைடு நூலகம்估
对患者进行全面的身体检 查和评估，了解患者的病 情、身体状况和手术风险 。
设备准备
准备体外循环所需的设备 和材料，包括氧合器、人 工心肺机、血液回收机等 。
体外循环的设备和原理
第二章体外循环的设备和原理要点：●体外循环是由滚压泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、储血装置和管道组成，尽管传统的储血装置在逐渐消失。
●附加的装置还有热交换器、心肌保护装置、气体和微栓滤器。
还有用于回收术野血液以及用于心脏排气作用的左右心吸引。
●目前使用的膜式氧合器是集储血和热交换为一体的，使用安全简单有效。
●与滚压泵相比，离心泵的血液破坏小而且安装简便，但其费用高一些。
它可以缩短病人ICU的带管时间以及总的住院时间。
●大量的经验表明在体外循环期间使用肝素涂层的耗材可增加生物相容性，减少病人的全身炎性反应。
●灌注师可以通过持续的流量监测，灌注压监测，酸碱平衡，氧合功能，肾功能，凝血功能监测来确保机体各个脏器都能得到充分的灌注。
一、体外循环的历史最初的人工循环是1812年Le Gallois从兔颈动脉灌注兔脑。
自1848年到1853年Brown Sequard 发现将黑的静脉血暴露于空气中并震荡可以变成红色的动脉血，于是进一步用它来灌注独立的大脑标本。
最早的鼓泡式氧合器就是Shroder在1882年同样利用空气与血液混合的原理来制作的。
而两年以后V on Frey和Gruber 则发明了膜式氧合器，它避免了空气和血液在气泡的表面相接触。
1900年，Howell和他的同事们发现了肝素可以抗凝的特性，于是体外循环过程中就没有了凝血的风险。
最早在临床上应用体外循环是在1953年由Massachusetts医院的John Gibbon医生进行的，他们成功的修补了一例房间隔缺损的女性病人。
1955年明尼苏达大学的C Walton Lillehei医生和其他人在经历了多次失败后仍然坚持发展这项技术和设备。
鼓泡式氧合器最早是在1956年被Rygg引入商业化生产。
经过这些年的改进和发展早已不像最早的设备了，他们可以用完就扔掉了。
整个氧合器的发展简史见表2.1。
表2.1 氧合器的历史鼓泡式氧合器是最早被应用于商业的，使用时间超过了46年。
(医学课件)体外循环简介PPT幻灯片
30
膜肺的降温系统
绝大多数膜式氧合器采用血液先变温后氧 合的排列方法
也有变温氧合同时进行的膜肺在临床大量 应用
31
膜肺操作注意事项（一）
选择适当的膜式氧合器 使用前试水 调节通气量及氧浓度 通过氧浓度调节血液氧分压即氧合程度，
现
33
膜肺操作注意事项（三）
膜式氧合器的安全使用时限是6-8小时 无孔型膜肺更适用于长时间灌注 一旦发现膜肺气体交换能力下降应及时更
换 串联鼓泡式氧合器或并联膜式氧合器
34
35
理想的体外循环管道
良好的透明度、弹性及可弯曲性、不易扭 结和压扁
良好的韧性、散裂率低 （内表面颗粒脱落少）
流动力学的稳定而出现“低心排”假象
38
动脉插管
39
静脉插管注意事项
插静脉插管不宜过深 将插管送入腔静脉后应尽快建立体外循环
，因为静脉插管使血液回流受阻，时间过 长将使血液动力学难以维持 左上腔静脉
40
腔静脉插管
41
右心房/下腔静脉二级管
注意不宜过深 亦可引起上腔静脉回流受阻
25
操作注意事项（一）
初次使用以前认真阅读说明书 根据患者的实际情况选择氧合器 使用前试水，确保变温装置无渗漏 注意发泡情况，不均匀，更换氧合器 血液滞留发泡板，又无气体通过，易造成
发泡板筛孔的堵塞 使用的安全时限为3小时
26
操作注意事项（二）
体外循环不同阶段维持不同的血氧比 鼓泡肺必须用纯氧氧合 最大特点是血液和气体直接接触 麻醉药容易挥发，容易导致麻醉变浅
体外循环
1
体外循环原理
体外循环原理
体外循环原理是一种重要的医学技术，用于维持病人的生命功能，特别是心脏手术过程中。
体外循环是通过机器来代替心脏的功能，暂时取代人体的循环系统，从而维持血液的循环和氧合。
体外循环主要包括三个关键步骤：血液引流、体外氧合和血液回输。
在手术开始前，医生会将一根细管插入病人的主动脉，通过这根管子将血液引出体外。
然后，引流的血液经过滤器和氧合器，除去二氧化碳，重新与氧气进行氧合。
这一过程类似于正常的肺部功能，确保血液中氧气的含量足够高。
经过体外氧合处理后，血液会回输到病人的体内，确保血液循环得以维持。
这个过程中，医生会监测病人的血压、血氧和血液酸碱平衡等指标，以确保病人的生命体征处于正常范围。
一旦手术完成，体外循环器会被拆除，由病人自己的心脏重新恢复起搏和泵血功能。
体外循环的原理为心脏手术提供了一个安全的环境，允许医生对患者的心脏进行修复，而无需担心循环系统的完整性。
它广泛应用于心脏手术、肺移植和阻塞性血管疾病等临床操作中。
但是，体外循环也存在一些潜在的风险和副作用，如血小板功能异常、炎症反应和多器官功能障碍等。
总之，体外循环是一种重要的医学技术，通过机器代替心脏功能，维持病人在手术过程中的生命体征。
这个原理使得心脏手术成为可能，但也需要医护人员密切监测和管理，确保患者的安全和康复。
婴幼儿体外循环简介
ECMO
Extracorporeal Life Support Organization ELSO
VAD
体外循环相关资料
●
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●
Dr. John Gibbon的资料照片
Dr. Gibbon夫妇和他们的发明
Dr. Gibbon 和他的病人
苏鸿熙教授近照
●
体外循环的相关内容
体外循环是与医学、仿生学与生物医学工程 等自然科学息息相关的。其基础理论涉及到病理生理 学、药动学和药效学、生物医用材料、机械电子等领 域。
（一）体外循环设备和装置
肝素和鱼精蛋白:天生一对？
超滤器（Ultrafiltrater）
（三）体外循环的管理
3.3 体外循环的终止
当心内畸形矫治操作完毕，患儿心功能恢复并稳定后， 可部分阻断静脉回流使心脏充盈并逐渐降低动脉灌注量（后并行 循环），如血容量适宜，心率良好，有创血压监测及血氧饱和度 在允许范围内，血气及电解质正常，麻醉恢复通气，与术者沟通 无误后可以停机。停机后暂不撤离动静脉插管，根据血流动力 学、气体交换情况、尿量等指标适量恢复血容量。当鱼精蛋白中 和肝素完毕，患儿无异常后，才可撤离体外循环管路及设备，以 防二次转机。复杂或危重病人由于心功能较差，体外循环时间较 长，有时难以一次顺利停机，此时需与麻醉师和手术者协同，调 整血管活性药物的种类和剂量，尽快稳定心功能，争取尽快停 机。
●
（三）体外循环的管理
体重 动脉插管型号 静脉插管型号
• 动静脉插管的型号由病人的 体重或体表面积及心脏的功 能来决定。 • 体外管道的选择由病人体重 （体表面积）和所需流量来 决定。
<5 kg
8-10 Fr.
体外循环工作原理
体外循环工作原理体外循环（extracorporeal circulation，ECC）是一种利用机械装置代替心脏和肺部功能，维持全身血液循环和氧合的技术。
它被广泛应用于心脏手术、肺部手术以及其他需要维持体内正常血液循环和氧合的医疗情况。
体外循环的工作原理是通过一系列精密的设备和技术，模拟心脏和肺部的功能，使体内血液得以循环和氧合，从而维持身体的正常生理功能。
体外循环主要由动脉-静脉回路、氧合器、泵和监测系统组成。
患者的血液经过管道连接，通过动脉插管，将血液抽出体内，送入氧合器。
氧合器通过特殊的薄膜，将氧气从外部引入，使血液得到充分氧合，同时排出二氧化碳。
经过氧合器的血液再被送回到体内，通过静脉插管重新进入循环系统。
泵负责推动血液在体外循环系统内的流动，维持适当的血流量和压力。
监测系统则实时监测体外循环系统内的各项参数，包括血氧饱和度、温度、压力等，以确保患者在手术过程中的生命体征和血液参数得到有效控制。
体外循环的工作原理可以被细分为几个关键步骤。
首先是血液的引流和回输，通过外科手术中设置的引流管和回输管，将患者的血液从体内引流出来，送入体外循环系统中。
这一步骤需要确保引流管和回输管的位置准确，避免对患者造成不必要的损伤。
其次是氧合和二氧化碳的排出，氧合器能够将来自患者体内的血液与外部的氧气充分接触，以实现血液的氧合，并排出血液中的二氧化碳。
再次是血液的回输，经过氧合器的血液经过一系列处理，重新被输回患者的体内，维持正常的血液循环。
最后是监测和调节，体外循环系统中的监测装置持续监测患者的血氧饱和度、动脉压、回流量等参数，根据监测结果调整体外循环系统的工作状态，以保证患者在手术过程中的安全和稳定。
在体外循环过程中，有几个关键的技术和设备起到了重要作用。
首先是氧合器，氧合器的设计和工作原理直接影响到体外循环过程中血液的氧合和二氧化碳的排出效果。
其次是泵，泵作为体外循环系统中的动力装置，负责血液在循环系统内的推动，对血流量和压力的稳定控制至关重要。
麻醉机体外循环原理
麻醉机体外循环原理1.引言1.1 概述麻醉机体外循环是一种常用的麻醉技术，被广泛应用于心脏手术等需要停止心脏跳动的医疗操作中。
体外循环通过将患者的血液引流到体外循环器中，再通过体外循环器将经过氧合的血液输送回患者体内，以维持人体的血液循环。
麻醉机体外循环的基本原理是通过建立体外循环，将患者的血流分离出来，使医生能够对心脏进行手术操作。
在体外循环过程中，患者的血液被泵送到循环器中，经过氧合和去除二氧化碳的处理后，再输送回患者体内，保持血液循环和供氧供血的功能。
麻醉机体外循环的应用广泛，尤其在心脏手术中可以有效地实现对心脏的停跳和修复操作。
通过使用体外循环器，医生可以在心脏停跳的情况下进行手术，提供更清晰的操作视野和更稳定的操作环境。
同时，体外循环器还可以保证患者体内的血氧饱和度和气体交换功能的正常运转，确保术中患者的稳定生理状态。
麻醉机体外循环的优势不仅体现在手术操作的便捷性上，还在于能够减少手术过程对患者的损伤。
体外循环器的运用可以降低术中心肌缺血和心肌损伤的风险，避免手术对患者的血流动力学产生不利影响。
同时，体外循环还可以提供缓冲功能，防止术中术后产生的低温和酸中毒等不良反应，并有效控制患者的体温。
总而言之，麻醉机体外循环技术以其独特的工作原理和广泛的应用领域，在心脏手术等医疗领域中发挥着重要作用。
通过建立体外循环，医生可以在心脏停跳情况下进行手术，确保患者的生命安全和手术效果的良好。
麻醉机体外循环技术的进一步优化和发展将为医学界带来更多的突破和创新。
文章结构部分的内容是对整篇文章的框架和组成部分进行说明。
在这一部分，可以简要阐述各个章节的内容和目标，以帮助读者更好地理解整篇文章的结构和内容安排。
以下是对文章结构部分的一个例子：1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对麻醉机体外循环原理的讨论。
首先，在引言部分对该主题进行概述，介绍麻醉机体外循环的基本概念和作用。
其次，我们将在正文部分详细讨论麻醉机体外循环的定义和原理，探究其工作原理和关键技术。
ECMO工作原理
05
04
设备保养
定期对ECMO设备进行清洗、消毒、 更换滤器等保养工作，确保设备正常 运行。
ECMO撤机操作流程
评估撤机指征
评估患者病情和撤机指征，确保患者符合 撤机标准。
监测患者情况
持续监测患者生命体征、血气指标、出血 与凝血状态等，确保患者安全和ECMO运
行正常。
降低ECMO流量
逐渐降低ECMO流量，减少对患者的支持 力度。
伦理与法律问题
关注ECMO相关的伦理和 法律问题，制定相应的规 范和标准，确保技术的合 理应用和发展。
感谢您的观看
THANKS
血栓并发症及处理
血栓并发症
ECMO过程中可能出现血栓形成 ，如血管内血栓、导管内血栓等 。
处理方法
预防血栓形成，如定期检查凝血 功能、使用抗凝药物等。若出现 血栓，可采取溶栓治疗、导管冲 洗等方法。
感染并发症及处理
感染并发症
ECMO过程中可能出现感染，如导管感染、肺部感染等。
处理方法
加强消毒和无菌操作，定期检查感染指标，使用抗生素进行治疗。若感染严重，需考虑暂停或终止 ECMO治疗。
评估患者病情严重程度和是否符 合ECMO上机指征，确保患者符 合上机标准。
启动ECMO设备
启动血泵和氧合器，使血液在 ECMO设备中循环流动，开始氧 合和排出二氧化碳。
监测患者情况
持续监测患者的生命体征、血气 指标、出血与凝血状态等，确保 患者安全和ECMO运行正常。
ECMO日常维护流程
每日查房评估
减少血液损伤
优化管路材料和设计，降 低血液在ECMO过程中的 损伤和溶血风险。
智能化控制
引入先进的传感器和算法 ，实现ECMO系统的智能 化控制，提高操作的稳定 性和安全性。
体外循环工作原理
体外循环工作原理体外循环是一种医疗技术，通过将血液从患者体内抽出，经过氧合和循环处理后再注入患者体内，从而替代心脏的功能，通常用于心脏手术、肺功能不全等疾病的治疗。
体外循环工作原理主要包括四个部分：取血、氧合、循环和回输。
首先是取血环节。
在体外循环开始前，医生会在患者身体的大动脉上开放一个或多个血管，将血液引出，形成一个血管导管。
这样的导管通常连接到一台特殊的血液泵或者机器，用来控制和监测血液的流量和压力。
一旦导管连接完毕，体外循环就可以开始了。
接下来是氧合环节。
将已经抽出的血液送入氧合器中进行氧合处理，通常是通过一种名为膜氧合的技术。
在氧合器中，血液会与氧气接触，经过气体交换，将二氧化碳排出，吸收新鲜氧气。
这个过程类似于人体的肺部功能，确保血液中的氧气饱和度达到正常水平。
然后是循环环节。
氧合后的血液会被送入一台名为泵的设备中，它可以模拟心脏的收缩和舒张功能，将氧合的血液有效地循环到患者的全身各个组织和器官。
这样就确保了患者体内的细胞和组织能够得到足够的氧气和营养，保持正常的生命功能。
最后是回输环节。
经过循环后的血液，再经过一次监测和处理后，通过另外一个导管重新注入患者体内。
这样，体外循环就完成了整个循环过程，患者的生命功能得以维持，手术操作也可以顺利进行。
除了上述的基本工作原理，体外循环还需要注意一些关键因素。
首先是血液的抗凝处理，由于血液在体外运行时容易产生凝块，因此需要添加抗凝剂来防止血液凝固。
其次是监测患者的生理参数，如血压、心率、饱和度等，确保患者在体外循环中的生命体征正常。
最后是维持循环的稳定性，避免血液循环的过速或过慢，保持正常的血流量和压力。
总的来说，体外循环是一项复杂而重要的医疗技术，通过模拟人体循环系统的功能，帮助患者维持生命功能，在心脏手术等情况下发挥着至关重要的作用。
随着技术的不断发展和完善，体外循环在临床上的应用将更加广泛，为疾病治疗带来更多可能性。
体外膜氧合(ecmo)设备功能_概述说明以及解释
体外膜氧合(ecmo)设备功能概述说明以及解释1. 引言1.1 概述体外膜氧合（ECMO）是一种生命支持系统，可以提供如氧气和二氧化碳排出等功能来维持严重心肺功能衰竭患者的生命。
它通过将患者的血液引至专门设计的膜氧合器中，以实现体外人工通气和人工循环的目的。
ECMO设备已经在临床上得到广泛应用，并取得了显著的成功。
1.2 文章结构本文将首先对体外膜氧合（ECMO）设备的功能和作用进行概览性介绍。
然后，我们将详细探讨ECMO设备的工作原理、组成部分和机构，并解释其一些监测和调节参数。
接着，我们将讨论适应症和禁忌症，包括哪些病情适合ECMO应用以及哪些情况下不推荐使用该设备。
最后，我们会总结和归纳ECMO设备的功能，并展望未来该技术发展方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍体外膜氧合（ECMO）设备的功能，并提供对其原理、组成部分、适应症和禁忌症等方面的解释。
通过此篇长文，读者将了解ECMO的工作原理、应用领域以及可能的风险和预后选择性标准，进而对该技术有更深入的理解。
此外，文章还将探讨未来ECMO技术发展的前景和可行性，为相关研究和实践提供思考。
2. 体外膜氧合(ECMO)设备功能概述：2.1 什么是体外膜氧合？体外膜氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）是一种通过将患者的血液引出体内，经过特殊的生物膜进行氧合和二氧化碳排出，然后重新输送回患者体内的治疗方法。
它可以提供持续而有效的肺和/或心功能支持，用于治疗严重呼吸衰竭、心律失常等危及生命的疾病。
2.2 ECMO设备的工作原理ECMO设备主要由血泵、人工肺（Membrane Oxygenator）、温控器以及相关管路和传感器组成。
当患者需要ECMO支持时，通过手术在患者颈动脉和颈静脉之间建立体外循环回路。
血液从颈静脉进入到血泵中，由泵机产生足够的压力将血液推入人工肺中，在人工肺中与特殊材质上的生物膜接触，实现氧合和二氧化碳排出。
2、设备名称体外循环机
2、设备名称：体外循环机数量：1技术参数及基本要求基本要求：医疗器械进字号注册证一、总体要求：1、机器类型:最长的不间断电源供应（UPS）。
完善的术中监控系统。
高效全自动变温水箱。
2、适用范围：适用于从新生儿、婴幼儿、儿童到成年人所有病人的体外循环术中心肺支持。
3、基本配置：四至五泵位不锈钢可移动底座，多功能全数字监测主板，全功能数字监测模块，多功能单泵头三至四只，多功能双泵头一只，双压力监测组件，压力传感器，双压力传感器托架，四道温度监测组件，食道温度探头，鼻咽温度探头，三组时间监测组件，氧合器血平面监测组件，血平面监测传感器（配有贴片），气泡传感器监测组件，气泡传感器及托架，灌注系统监测组件，空气氧气混合器（含有回路），二路高效全自动变温水箱。
二、技术参数要求：1、全部的中文显示和中文操作系统、数字化控制滚压泵，平流、搏动、正转、反转。
2、整机系统开机自检保护功能。
3、UPS可直接供电，最长可提供90分钟不间断供电，同时显示UPS剩余工作时间比例和实际剩余工作时间，底座含功能扩展槽，具有开机自检、保护、错误诊断系统，并显示错误报警。
4、泵头机械精度：轨道精度<0.02mm,轨道精度<0.02mm,转子摆幅<0.015mm。
单泵头直径150mm，双泵头直径78mm。
速度精度：0-250RPM/min。
泵头驱动方向：顺时针和逆时针。
泵头开口方向可旋转。
任何泵之间可设置主/副泵灌注模式。
数字化显示流率和泵速。
免保养的流量、泵速调节旋钮。
含搏动灌注功能。
具有开手摇方向控制及警告功能。
可在泵头上显示泵的各种运行状况。
5、监测控制系统：简单的操作界面。
全功能检测模块功能与外观一致。
显示的信息同时保存备份。
6、双道压力监测：可双泵同时控制。
当接近设定的监测压力范围时，可预报警并减速，直至停泵。
压力监测范围：-997—997mmHg。
反应时间<1秒。
显示精度：1mmHg。
误差精度：<5mmHg。
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第二章体外循环的设备和原理要点：●体外循环是由滚压泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、储血装置和管道组成，尽管传统的储血装置在逐渐消失。
●附加的装置还有热交换器、心肌保护装置、气体和微栓滤器。
还有用于回收术野血液以及用于心脏排气作用的左右心吸引。
●目前使用的膜式氧合器是集储血和热交换为一体的，使用安全简单有效。
●与滚压泵相比，离心泵的血液破坏小而且安装简便，但其费用高一些。
它可以缩短病人ICU的带管时间以及总的住院时间。
●大量的经验表明在体外循环期间使用肝素涂层的耗材可增加生物相容性，减少病人的全身炎性反应。
●灌注师可以通过持续的流量监测，灌注压监测，酸碱平衡，氧合功能，肾功能，凝血功能监测来确保机体各个脏器都能得到充分的灌注。
一、体外循环的历史最初的人工循环是1812年Le Gallois从兔颈动脉灌注兔脑。
自1848年到1853年Brown Sequard 发现将黑的静脉血暴露于空气中并震荡可以变成红色的动脉血，于是进一步用它来灌注独立的大脑标本。
最早的鼓泡式氧合器就是Shroder在1882年同样利用空气与血液混合的原理来制作的。
而两年以后V on Frey和Gruber 则发明了膜式氧合器，它避免了空气和血液在气泡的表面相接触。
1900年，Howell和他的同事们发现了肝素可以抗凝的特性，于是体外循环过程中就没有了凝血的风险。
最早在临床上应用体外循环是在1953年由Massachusetts医院的John Gibbon医生进行的，他们成功的修补了一例房间隔缺损的女性病人。
1955年明尼苏达大学的C Walton Lillehei医生和其他人在经历了多次失败后仍然坚持发展这项技术和设备。
鼓泡式氧合器最早是在1956年被Rygg引入商业化生产。
经过这些年的改进和发展早已不像最早的设备了，他们可以用完就扔掉了。
整个氧合器的发展简史见表2.1。
表2.1 氧合器的历史二、鼓泡式氧合器鼓泡式氧合器是最早被应用于商业的，使用时间超过了46年。
鼓泡式氧合器是集氧合室、变温室、动脉储血室和滤器为一体的氧合器。
它的原理是静脉血和氧气都通过一个多孔的圆盘变成各种大小不等的泡沫，氧气通过泡沫的表面进入血液而二氧化碳则从血液中分离出来，于是静脉血液就变成动脉血。
血液再通过涂有硅酮的祛泡装置后进入病人体内。
多数鼓泡式氧合器的变温装置都包含在发泡室内。
早期Bentley的变温装置就在动脉储血器内。
鼓泡式氧合器简单好用但是在临床上发泡和祛泡过程却导致明显的血液破坏，几个小时后会变得更加明显。
鼓泡式氧合器也使微气栓和大气栓的风险更高：如祛泡不完全、不小心的储血室打空致大量的空气通过滚压泵进入病人体内。
而且将空气和血液混合也认为是不安全的（因为氮气几乎不能溶于水）。
当然也需要一些二氧化碳混合在空气中，否则PCO2就会很低。
基于以上几种原因，如今鼓泡式氧合器逐渐退出了市场。
而目前膜式氧合器占据了大部分市场。
三、膜式氧合器各种各样的膜式氧合器设备在上世纪五十年代中期就被广泛应用，但是直到19年前才解决降低预充量的问题，因简单易行的使用才形成广泛的商业化。
膜式氧合器是通过半透膜来实现血中的换气过程的，半透膜是由聚丙烯或硅胶制成，避免了血液与气体的直接接触，这与气血直接接触的鼓泡式不同。
气体交换是依据膜两侧气和血中溶解压差的不同来进行，所以膜式氧合器的交换过程比鼓泡式氧合器的交换过程更接近于生理过程。
没有了发泡和祛泡过程，只依靠PO2和PCO2所以更安全。
大部分用于商业的膜式氧合器都是由硅胶或微孔的聚丙烯材料制成的，最著名的范例是由Medtronic/Kolobow设计的，它有一个狭长的硅胶制成的空隙，其空隙及支持物呈螺旋式排列，分别走血及气体。
它有不同的大小适合不同的病人（如图 2.1）。
从新生儿到成人都可以用。
具有良好的生物相容性，较小的血液破坏性以及可长时间进行辅助等特点。
在常规使用中，由于微孔的聚丙烯膜式氧合器的低预充量及简单使用等特点而变得普通。
在它的设计中，由于中空孔微小，只能通过气体而不能通过红细胞，这种材料可以被制造成片状或“微纤维”的管状。
微纤维被排列成气和血相联系的形状，外走血，内走气。
尽管有些其他的设计可能将它们颠倒过来，但还是这种方式最普通、最接近生理，对血液的破坏性最小。
现代膜式氧合器是在血液完全氧合之前变温。
Medtronic AFFINITY就是一个例子，可用于开放式心脏手术或闭式心脏手术。
四、体外循环的组成由氧合器和循环管道所组成的体外循环各种设备暂时的代替了心和肺的功能，主要组成部分由泵（人工心脏）、氧合器（人工肺）、静脉和储血室、变温室（通常与氧合器集合于一体）、心肌保护装置、气泡和微栓过滤器、以及连接这些装置的管道，其他的循环部分还有左右心吸引，它由滚压泵或负压提供吸引，主要是防止左室扩张或清除术野中的血液。
1、泵在体外循环中氧合器替代了肺的作用，而泵则替代了心脏的功能。
它的主要功能就是提供足够的氧合血进入病人的循环中。
人工泵的主要技术参数如下：流量范围广（最高可达7L/min）、低溶血、最低的涡流和停滞血流、使用简单安全、费用低。
近年来无数动脉泵的设计被应用于体外循环。
但目前仅仅只有两种泵被广泛的应用于临床中，一种是滚压泵，另一种是离心泵。
1.1 滚压泵：滚压泵（图2.4）是由一个半圆形的槽，里面有一个转子，连接两个呈180°排列的相同的滚抽组成。
动脉管道被安装在槽和转子之间。
其中一个滚轴离开泵槽之时另一个滚轴进入泵槽。
血流是不间断向同一个方向的。
为了使不可避免的红细胞损伤降至最低，泵头可以调节松紧（使用3/8英寸的管道时1米高的水柱每分钟下降1cm）。
流量依据泵头每分钟的转速计算。
滚压泵简单便宜，使用方便，是一种不可替代的泵。
它可以限制反转。
反转产生巨大的真空，导致管道内产生气泡。
滚压泵对空气的滚压作用与血液是一样的。
例如不小心将储血室打空将会造成大量空气进入病人体内。
许多设备和技术都试图减少这种情况的发生，如储血室平面探头，空气探头及氧合器和动脉滤器的设计。
1.2 离心泵：离心泵实际上是一个涡流旋转的泵。
通过高速自转产生一个涡流（Medtronic公司的泵是由一个叶片组成的），低压的区域产生离心，高压的区域在外侧。
血液通过涡流向轴的方向顺着压力沿切线排出。
这种叶片式的离心泵能量是通过双叶片的构造传递的，这种方式是十分有效的，但是在叶片的边缘会产生涡流。
Medtronic Bio-Pump的设计（如图2.5a和b）其能量是严格根据血液内在的粘滞性来决定的。
离心泵内在的安全特点是当其混入大量气体后，它将无法运转，气体进入离心泵后泵将无法依靠其旋转产生的压力来对抗循环的阻力。
涡轮式的离心泵是没有正反的，它与真正的心脏一样，其流量的大小与前后负荷相关。
离心泵需要连续监测流量，例如Medtronic公司设计的电磁感应，其它的探测设备也有如超声探测流量等。
当需要精确调节泵速来控制流量时流量探测设备就起会发挥作用。
离心泵非常实用，这种泵是全密闭式的，经久耐用，并且操作简单，比滚压泵对血液破坏小。
尽管它的费用比滚压泵高，但是病人术后在ICU的带管时间要短以及整个住院时间也短许多。
2、静脉储血室静脉储血室的主要作用是收集病人从静脉系统回流的血液，去除气泡以及病人静脉血中的微小颗粒物。
它分为硬质储血室和袋式储血室。
2.1 硬质储血室：它是由一个透明的塑料容器组成，通大气，可以过滤静脉血中的气泡和比较粗大的杂质（100-200μ）。
常用的储血室可容纳的血量范围从1L到4.5L（如图2.6）。
2.2袋式储血室：袋式储血室是一种带有100-200μ过滤功能的PVC材料。
可容纳血量200ml到3.0L（如图2.7）。
硬质储血室使用起来比较简单，方便混合血液，适合于体外循环，它可以很轻松的处理静脉血的空气。
经过简单改造就可以变成利用真空负压引流的系统。
它们的弊端就是可能会打空，如果是采用滚压泵的话就会将空气打入到病人体内，如果同时使用静脉储血平面探头或空气探头就可能自动阻止此类事件发生。
袋式储血室使用起来要稍麻烦一些。
如果静脉血中含有空气则必须及时的从袋中抽吸出来，而且它需要另一个硬质储血室来盛装从心脏术野和左室收集的血液。
许多临床工作者认为袋式储血室更安全，因为当它空的时候就塌下来，可以防止大量气体被打入动脉管道内，所以袋式储血室更好，它消除了气血平面带来的危险。
3、血液回收器心脏术野的血液通常吸引到一个心内储血容器内。
这个容器可以滤过大量的固体和气体微栓。
它是由聚碳酸酯做成的，收集到的血液可通过去泡层和一个20μ到40μ的微栓滤过层（如图2.8）。
另一部分观点认为吸引的血液应该通过洗血球机洗涤。
洗血后可将红细胞与激活的血小板、白细胞和血浆分离，再回输到病人体内。
4、变温器在体外循环期间，为了提高心肌保护的质量，要对病人进行体温调节，而且这样的体温变化也可以适应不同类型手术的要求。
通过变温器可以对病人进行体温调节，这个变温器由两套系统组成，一套系统是血液，另一套是水。
这两套系统由特殊材料隔开，但这种材料可进行热传导。
这种材料可以是塑料、铝或者钢材。
所有的这些材料都有自己的优缺点。
铝是迄今为止最好的热交换材料，但是铝的生物相容性很差；塑料价格相对较低，但是要求相对更大的热交换面积并且热交换功能差；而钢材是最近最为常用的材料，因为钢材具有很好的热交换效能，而且易于安装，具有很好的生物相容性。
通过水温的改变来调节血液的温度，根据临床上的具体需要来加热或降温。
为了进一步提高能效，水的走行方向与血液的走行方向是相对的，最大可能改变温度。
热交换器的效率评价公式如下：热交换因子=Tbo-Tbi/Twi-Tbi在理论上热交换因子为1.0。
但大多数系统的热交换因子都在0.4-0.5之间变动。
不管怎样，热交换因子受流量的影响最多。
当心脏灌注流量低于1L/min时热交换因子可达到0.9。
5、管道大多数研究都聚焦于体外循环的主要组成部分，但管道也是其中一部分。
管道由许多种材料做成，分为不同的尺寸和硬度，在体外循环中由病人的静脉出来通过各种接头再进入病人的动脉系统中（如图2.10）。
早年橡胶管道由于弹性良好而被使用于体外循环的滚压泵中。
而现在已由硅胶管道所代替。
但最早的硅胶管道在滚压泵中容易裂开。
聚氯乙烯或PVC是现在大多数体外循环管道的选择，它的优点是耐用、不易裂开、可以变化尺寸以及硬度，具有良好的生物相容性和透明度。
6、心肌保护装置目前，大部分需要体外循环的心脏手术都要将心脏与体外循环分开，所以需要阻断主动脉，这是一个心肌缺血的过程。
许多临床工作者主要采用心肌间断灌注的方法，阻断之后再用氧合血灌注心肌。
现在已经有许多心脏停跳液出现，当阻断主动脉后采用KCL 来使心脏停跳于舒张期，给外科医生提供一个静止的心脏便于手术操作。