第三章 体外循环生理及病理生理

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1、第三章体外循环生理及病理生理要点：l体外循环导致的最主要病理生理变化是由于血液接触管道表面的人工材料所引起和导致的血液破坏及介导的反应。l其他导致异常生理反应的因素包括：产生异常血流、低温、血液稀释。l虽然体外循环能明确导致肠道渗透性及功能变化，但是许多胃肠道并发症其实与术后的低心排状态有关。l体外循环后肾功能一定程度的功能失调相当常见，并且与术前功能、体外循环的时间长短、术后的心脏输出功能等有关。l肺功能总是被体外循环削弱，但是一般来说，这些对临床的影响比以前要少的多l神经及神经精神的功能失调是体外循环导致的重要不良后果，依据使用标准不同，其发生

2、率在1%到80%之间。一、前言体外循环的准确定义是指使用人工设备的方法来保持对正常生理循环的完全支持。在近半个世纪来，在医学治疗中取得了大量的进步，但是事实上它仍然是非生理性的。我们知道，心脏外科离不开体外循环，因此最常规的体外循环目前还在使用，允许心脏和肺被静止的时间不断延长，为心脏手术提供便利。其他目前不常用的体外循环如体外膜肺氧合（ECMO）、体外二氧化碳移除和心室辅助装置等。最近的先驱性工作是建立全人工的心脏或者至少能够支持循环延长时间的装置直到成为心脏移植的“桥梁”。在过去5年，大量的研究和金钱投入到这些项目中并取得一些突破性进展，进一步

3、鼓舞了其在临床上的应用。尽管上面提到的不同类型的体外循环应用有很多种变化，，但他们都遵循相同的基本原则。由于炎症反应和体外循环与本章的目的相关，我们将关注体外循环，读者应清楚的是，大部分的病理生理后遗症是由体外循环引起的。1、历史背景尽管最早的建立人工循环的历史可追溯到19世纪早期，但是直到1953年才由Gibbon将体外循环应用于临床（Brown－Sequard，1858；vonFrey及Gruber，1885；Galleti及Mora，1995）。当时Gibbon成功的利用体外循环，为一位年轻的女性修补了房间隔缺损。他的工作最早源于1937年为

4、一例严重的肺动脉栓塞患者利用暂时阻断肺动脉而实行人工循环，（Gibbon，1937，1939）。继Gibbon的临床应用开拓不久，不少里程碑式的尝试使得体外循环变为现实。其中最值得一提的是Lillehei，他最早提出交叉循环的理念（Lillehei，1955），1954年，Lillehei在一个成人与一位需要先天性心脏病手术的小孩之间建立了交叉循环，在这一尝试中，该成人完全承担了心肺机的作用。随后的两年，Lillehei完成了47例相似的手术，病人的存活率超过50％，用来支持的成人百分之百存活。这一工作为人工体外循环成为可能奠定了基础，真正的人工体

5、外循环机的出现，指日可待。另外一个里程碑式的发明是合适的深低温设备，以及对血液成分与人工材料表面的反应和由体外循环引起的全身炎症反应的深入了解。（Senning，1954；Gollan，1959；Swan和Paton，1960；vanOeveren，1990）。在过去25年里，体外循环促进了心脏外科学的发展，因此，成为一个简单易行、安全可靠，并且具有实践性的治疗手段。对体外循环各个方面继续进行的大量研究进一步促进了其安全性。但是，它仍然是非生理性的，而且它的损害作用永远不能消除。正是由于这个原因，脱泵的概念最近变得越来越流行，有许多外科医师在冠状动

6、脉搭桥手术中100％不使用体外循环。可是，对于大多数而言，它仍是有价值的工具，但尤其重要的是我们应该详细了解它引起的病理生理后遗症的可能性。2、生理和病理生理由于体外循环改变生理的方面如此广泛引发人们的争论，以至于认为体外循环本身就是一个病理生理过程。“生理”一词由伟大的荷兰生理学家Boerhaave创造，用来描述对正常状态下相互依赖的器官功能的研究。病理生理是定义在疾病中观察到的正常生理功能的紊乱和变化。体外循环影响多个方面，因此导致正常器官发生一系列变化，在此情况下可以认为是“疾病”状态。上面提到的体外循环生理是指由静脉-动脉心肺转流状态下相互

7、依赖的器官功能，由体外循环引起的变化在表3.1中简单描述。在此状态下，生理功能与正常有所不同，因此从本质上来讲，是病理生理的范畴。血流、气体交换、血液表面接触效应、和网状内皮系统的正常功能部分或者全部由于体外循环设备而发生改变。由此而引起各个器官的功能随之发生变化。设计这些设备所考虑的机械性的和药理性的因素也在表3.1中列出。与体外循环有关的异常、恶化或者不正常的器官功能就是体外循环的病理生理。如果可能的话，由于机械装置替代心肺而在体外循环中的使用，从特定的器官损害或功能恶化中将始终的、无处不在的与体外循环有关的器官功能改变区别开来是很困难的，尤其

8、是所有的体外循环研究都是来源于那些本身就有内在疾病的病人，而且常常是心脏手术。因此，这里的“生理”和“病理生理”都基于异常