1. Krążenie pozaustrojowe. CPB

❚ Historia
Nie wiadomo, kto pierwszy wpadł na pomysł zastąpienia płuc i utlenowywania krwi
poza organizmem człowieka. Wiadomo natomiast, że już w roku 1885 Frey i Guber
pracowali nad zbudowaniem „sztucznego płuca”. Jednak aby oksygenator mógł stać
się elementem płuco-serca i otrzymać szansę wykorzystania w kardiochirurgii, musiał
poczekać na: dogłębne zrozumienie fizjologii oddychania, pojawienie się nowoczesnej
anestezjologii, dopracowanie technik operacyjnych, wynalezienie heparyny, elastycznych materiałów do wytworzenia drenów itp. To wszystko stało się możliwe w roku
1953, gdy J. Gibbon, wieńcząc prawie 20 lat swoich badań w Bostonie i Filadelfii, zamknął ubytek w przegrodzie międzyprzedsionkowej (ASD – atrial septal defect) z wykorzystaniem płuco-serca. Brak sukcesów chirurgicznych spowodował czasowe porzucenie idei i krótkotrwałe skierowanie prac w kierunku techniki krążenia skrzyżowanego (Lillehei, 1954), w której to oksygenatorem był rodzic pacjenta. Jednak już w roku
1955 w Mayo Clinic (Rochester, USA) wznowiono, trwającą do dzisiaj, erę operacji wewnątrzsercowych (VSD – ventricular septal defect) z wykorzystaniem płuco-serca.
❚ Czym jest CPB?
Idea krążenia pozaustrojowego (CPB – cardiopulmonary bypass) jest prosta:
■ skierować do oksygenatora całą krew żylną, spływającą w kierunku serca żyłami
głównymi (na ryc. 1.1 kaniule oznaczone numerami 1, 2);
■ doprowadzić do wymiany gazowej w oksygenatorze (odebrać dwutlenek węgla oraz
utlenować hemoglobinę);
■ odprowadzić utlenowaną krew do układu tętniczego (na ryc. 1.1 kaniula z oznaczeniem 3).
3
Ryc. 1.1. Skaniulowane serce (sternotomia
pośrodkowa).
1
2
110
Wykłady na temat kardiochirurgii
Złożoność krążenia pozaustrojowego wynika z faktu, że krew pompowana silikonowymi drenami pozbawionymi śródbłonka naczyniowego uwalnia zawarte w jej elementach upostaciowanych (erytrocytach, płytkach, leukocytach) mediatory szeregu
ostrych i przewlekłych reakcji biochemicznych i immunologicznych, które tradycyjnie
można uznać za chorobowe.
Ryc. 1.2. Schemat (uproszczony) krążenia
pozaustrojowego. Dla większej przejrzystości pominięto
porty/łączniki pomiarowe i infuzyjne. Oznaczenia:
1. Dren żylny z żyły głównej górnej
2. Dren żylny z żyły głównej dolnej
3. Pompa wspomagająca odsysanie z pola operacyjnego
4. Wymiennik cieplny
5. Zbiornik żylny, kardiotomijny
6. Pompa wspomagająca przepływ
7. Oksygenator
8. Monitor ciśnienia
9. Filtr na linii tętniczej odprowadzającej utlenowaną krew
do kaniuli aortalnej
: strzałki umieszczone wzdłuż drenów wskazują
kierunek przepływu. Strzałki dwukierunkowe przy
wymienniku cieplnym (4) symbolizują przepływ wody,
a przy oksygenatorze (7) – przepływ gazów.
Ryc. 1.3. Technicy perfuzji obsługujący płuco-serce w trakcie operacji z użyciem krążenia
pozaustrojowego.
1. Krążenie pozaustrojowe
111
W trakcie CPB krew spływająca ze ssaków do zbiornika kardiotomijnego jest zmieszana z powietrzem oraz fragmentami tkankowymi z pola operacyjnego. Mimo że zadaniem systemu filtrów jest blokowanie możliwości dostania się tego materiału zatorowego z powrotem do układu tętniczego, to jednak nie można wykluczyć wzajemnych
interakcji uszkodzonego materiału biologicznego i krwi.
Podobnie dalekie od fizjologii są warunki, jakie tworzy się organizmowi: rezygnacja
z pulsacyjnego przepływu w naczyniach całego organizmu, przy równoczesnym zastosowaniu zwiotczenia ogólnego wybitnie zmieniają charakterystykę reologiczną układu
krążenia. Całkowite zatrzymanie krążenia, wstrzymanie wentylacji płucnej, brak przepływu płucnego, zahamowanie przepływu w układzie naczyń wieńcowych, podanie
roztworu kardioplegii (o wysokim stężeniu jonów potasu do układu krążenia wieńcowego), zmieniony charakter przepływu tkankowego oraz narządowego, ogólnoustrojowa heparynizacja krwi oraz ekspozycja wsierdzia oraz śródbłonka naczyniowego na
działanie powietrza – dopełniają całości obrazu zmian tworzących katalog potencjalnych czynników ryzyka.
❚ Zasady prowadzenia krążenia pozaustrojowego
Wyjątkowość operacji kardiochirurgicznej wynika również z faktu, że w trakcie krążenia pozaustrojowego to nie organizm, lecz zespół kardiochirurgiczny decyduje o:
■ Wielkości przepływu systemowego (niskie wartości przepływu stosowane w głębokiej hipotermii umożliwiają krótkotrwałe przerwanie lub wydatne zmniejszenie
przepływu zapewniające lepszą czasową ekspozycję pola operacyjnego lub też, np.
wymianę oksygenatora w przypadku jego awarii).
Wartość pożądana w warunkach normotermicznych to 1,8 l/min/m2, gdyż przepływ
mniejszy niż 1,6 l/min/m2 lub 50 ml/kg/min powoduje kwasicę mleczanową.
■ Ciśnieniu tętniczym krwi.
■ Ośrodkowym ciśnieniu żylnym (OCŻ; można je obniżyć poprzez stosowanie odpowiednio szerokiego przekroju poprzecznego kaniul żylnych i drenu linii żylnej oraz
zmniejszając lepkość krwi i przepływ systemowy).
Wartość polecana dla OCŻ to 0 mmHg lub zdecydowanie mniejsza niż 10
mmHg – podobne wartości obowiązują dla ciśnienia w lewym przedsionku serca.
Przekroczenie ich powoduje nadmierne przechodzenie płynu do przestrzeni pozanaczyniowej ⇒ obrzęk mózgu! obrzęk tkanek, utrudnienie wymiany gazowej w płucach, wzrost oporów w krążeniu płucnym.
■ Typie przepływu tętniczego (jest prawdopodobne, że przepływ pulsacyjny zmniejsza opór naczyniowy, agregację krwinek czerwonych, usprawnia przepływ nerkowy
i zmniejsza niedotlenienie komórek – ponieważ jednak twierdzenia te nie znajdują wystarczającego udokumentowania klinicznego, przepływ pulsacyjny jest współcześnie rzadko wykorzystywany w krążeniu pozaustrojowym).
■ Temperaturze krwi i tkanek (pomimo wymienionych powyżej zalet hipotermii należy pamiętać, że im hipotermia jest głębsza, tym okres powrotu do normotermii
wydłuża się i szansa powikłań związanych z CPB zwiększa).
112
Wykłady na temat kardiochirurgii
■ Składzie morfologicznym, biochemicznym i gazowym krwi. Należy pamiętać, że prawidłowe (w warunkach normotermicznych) wartości hematokrytu to 0,4-0,5. Wartości
wyższe powodują zwiększenie oporów krążenia poprzez wzrost lepkości krwi. W trakcie CPB z hipotermią zależy nam na mniejszej lepkości krwi, niższych wartościach shear
stress (działanie sił fizycznych na strumień płynącej krwi) i lepszym przepływie w mikrokrążeniu. Hematokryt (Hct) nie może być zbyt niski, gdyż grozi to niebezpiecznym
obniżeniem ciśnienia onkotycznego krwi, prowadzącym do ucieczki płynowej. Wartość
polecana Hct to 25-30%.
■ kalkulowaną wartość Hct po rozpoczęciu CPB oblicza się według wzoru:
[Masa ciała (kg) x f] x Hct pacjenta
[Masa ciała (kg) x f] + Objętość krwi w płuco-sercu
gdzie: f = 0,08 dla pacjentów < 12. r.ż. i 0,065 > 12. r.ż.
Inne zalecane normy i wartości przestrzegane w trakcie CPB:
■ poziom glukozy w perfuzacie wynosi około 350 mg/dl;
■ ciśnienie parcjalne tlenu w krwi tętniczej wynosi 100-250 mmHg (wartości saturacji poniżej granicy 65% u pacjentów normotermicznych powodują niedotlenieniowe
uszkodzenie komórek);
■ ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla powinno wynosić w trakcie CPB 30-40 mmHg
(liczone w temperaturze 37°C co oznacza, że w temperaturze 20°C Paco2 powinno
wynosić 14-20 mmHg);
■ w trakcie CPB wartości pH powinny być zasadowe (unikać dodawania dwutlenku
węgla).
❚ Działania uboczne krążenia pozaustrojowego
Układ stosowany do prowadzenia krążenia pozaustrojowego, zwany płuco-sercem lub
po prostu pompą czy maszyną, pomimo swego zaawansowania technologicznego, nie
jest dla organizmu człowieka obojętny. Szkody, jakie powoduje włączenie płuco-serca
do żywego organizmu i jego funkcjonowanie jako integralnej składowej człowieka na
czas korekcji, trzeba traktować jak koszt operacji kardiochirurgicznej.
Powszechnie uważa się, iż stan, w jakim znajduje się organizm po zastosowaniu techniki krążenia pozaustrojowego, można utożsamiać z ogólnoustrojową reakcją zapalną.
1. Krążenie pozaustrojowe
113