Cardiopulmonary Bypass kann als eine Technik definiert werden, bei der eine Maschine während der Operation vorübergehend die Funktion von Herz und Lunge übernimmt und die Blutzirkulation und den Sauerstoffgehalt des Körpers des Patienten aufrechterhält.
Kardiopulmonale Bypass-Maschinen werden von Perfusionisten betrieben, um Herz und Lunge während einer Operation am offenen Herzen zu umgehen. Blut, das zum Herzen zurückkehrt, wird durch eine Herz-Lungen-Maschine (einen Pumpenoxygenator) umgeleitet, bevor es in den arteriellen Kreislauf zurückgeführt wird., Die Maschine erledigt die Arbeit sowohl des Herzens (pumpt Blut) als auch der Lunge (versorgt die roten Blutkörperchen mit Sauerstoff).Jahrhundert von Robert Hooke konzipiert und im 19.Jahrhundert von französischen und deutschen Experimentalphysiologen zu praktischen extrakorporalen Oxygenatoren entwickelt. Blasenoxygenatoren haben keine dazwischenliegende Barriere zwischen Blut und Sauerstoff; Diese werden als „direkter Kontakt“ Oxygenatoren bezeichnet. Dr., Clarence Dennis leitete das Team, das am 5.April 1951 die erste bekannte Operation mit offener Kardiotomie mit vorübergehender mechanischer Übernahme der Herz-und Lungenfunktion am University of Minnesota Hospital durchführte. Der Patient überlebte nicht aufgrund eines unerwarteten komplexen angeborenen Herzfehlers. Das erste erfolgreiche Open-Heart-Verfahren an einem Menschen mit der Herzlungenmaschine wurde von John Gibbon am 6. Mai 1953 am Thomas Jefferson University Hospital in Philadelphia durchgeführt. Er reparierte einen Vorhofseptumdefekt bei einer 18-jährigen Frau., Fortschritte in der Herzchirurgie waren aufgrund der Entwicklung eines kardiopulmonalen Bypasses (CPB) möglich.
Zitat von Dr. Christiaan N. Barnard, dem ersten Chirurgen, der eine erfolgreiche Herztransplantation durchführt.
Für eine sterbende Person ist eine Transplantation keine schwierige Entscheidung. Wenn ein Löwe Sie zu einem Fluss mit Krokodilen jagt, springen Sie ins Wasser und haben die Möglichkeit, auf die andere Seite zu schwimmen. Aber solche Chancen würden Sie niemals akzeptieren, wenn es keinen Löwen gäbe.,
Links: Eine Herz-Lungen-Maschine für Koronararterien-bypass-Operation.
CPB ist eine Form der extrakorporalen Zirkulation, deren Funktion die Kreislauf-und Atemunterstützung sowie das Temperaturmanagement sind, um die Operation am Herzen und an den großen Gefäßen zu erleichtern. Die CPB-Pumpe selbst wird oft als Herz-Lungen-Maschine oder „die Pumpe“bezeichnet. Kardiopulmonale Bypasspumpen werden von Perfusionisten in Verbindung mit Chirurgen betrieben, die die Pumpe mit dem Körper des Patienten verbinden. CPB ist eine form der extrakorporalen Zirkulation., Kardiopulmonaler Bypass wird häufig in der Herzchirurgie wegen der Schwierigkeit der Operation am schlagenden Herzen verwendet. Operationen, die das Öffnen der Herzkammern erfordern, erfordern die Verwendung von CPB, um die Zirkulation während dieser Zeit zu unterstützen. Die sichere Durchführung von CPB erfordert eine Teamarbeit zwischen dem Chirurgen, Perfusionisten und Anästhesisten.
CPB kann zur Induktion von Ganzkörperhypothermie verwendet werden, einem Zustand, in dem der Körper bis zu 45 Minuten ohne Perfusion (Blutfluss) aufrechterhalten werden kann., Wenn der Blutfluss bei normaler Körpertemperatur gestoppt wird, treten dauerhafte Hirnschäden normalerweise in drei bis vier Minuten auf — der Tod kann kurz danach folgen.
Die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) ist eine vereinfachte Form der CPB, die manchmal als Lebenserhaltung für Neugeborene mit schweren Geburtsfehlern oder zur Sauerstoffversorgung und Aufrechterhaltung von Empfängern für Organtransplantationen verwendet wird, bis neue Organe gefunden werden können.
CPB zirkuliert mechanisch und versorgt den Körper mit Sauerstoff, während Herz und Lunge umgangen werden., Es verwendet eine Herz-Lungen-Maschine, um die Perfusion zu anderen Körperorganen und-geweben aufrechtzuerhalten, während der Chirurg in einem unblutigen Operationsfeld arbeitet. Der Chirurg legt eine Kanüle in den rechten Vorhof, die Hohlvene oder die Oberschenkelvene, um Blut aus dem Körper abzuziehen. Die Kanüle ist mit Schläuchen verbunden, die mit isotonischer kristalloider Lösung gefüllt sind. Venöses Blut, das durch die Kanüle aus dem Körper entfernt wird, wird gefiltert, abgekühlt oder erwärmt, mit Sauerstoff angereichert und dann in den Körper zurückgeführt. Die Kanüle, die zur Rückführung von sauerstoffreichem Blut verwendet wird, wird normalerweise in die aufsteigende Aorta eingeführt, kann jedoch in die Oberschenkelarterie eingeführt werden., Dem Patienten wird Heparin verabreicht, um eine Gerinnung zu verhindern, und Protaminsulfat wird verabreicht, um die Wirkung von Heparin umzukehren. Während des Eingriffs wird die Hypothermie aufrechterhalten; Die Körpertemperatur wird normalerweise bei 28 ° C bis 32 ° C (82,4-89,6 ° F) gehalten. Das Blut wird während der CPB abgekühlt und in den Körper zurückgeführt. Das abgekühlte Blut verlangsamt den basalen Stoffwechsel des Körpers und senkt seinen Sauerstoffbedarf. Gekühltes Blut hat normalerweise eine höhere Viskosität, aber die kristalloide Lösung, die zum Grundieren des Bypassschlauchs verwendet wird, verdünnt das Blut.,
Hauptkomponenten
Der kardiopulmonale Bypass besteht aus zwei Hauptkomponenten, der Pumpe und dem Sauerstoffgenerator, die sauerstofffreies Blut aus dem Körper eines Patienten entfernen und durch eine Reihe von Schläuchen durch sauerstoffreiches Blut ersetzen. Die Komponenten der CPB-Schaltung sind durch eine Reihe von Rohren aus Silikonkautschuk oder PVC miteinander verbunden. Die Pumpenkonsole umfasst in der Regel mehrere rotierende motorgetriebene Pumpen, die Schlauch peristaltisch „massieren“. Diese Aktion treibt das Blut sanft durch den Schlauch. Dies wird allgemein als Rollenpumpe oder Peristaltikpumpe bezeichnet., Viele CPB-Schaltungen verwenden jetzt eine Kreiselpumpe für die Wartung und Kontrolle des Blutflusses während der CPB. Durch Ändern der Drehzahl (U / min) des Pumpenkopfes wird der Blutfluss durch Zentrifugalkraft erzeugt. Diese Art der Pumpwirkung wird von vielen als der Wirkung der Rollenpumpe überlegen angesehen, da angenommen wird, dass sie weniger Blutschäden verursacht (Hämolyse usw.).).
Oxygenator: Der Oxygenator wurde entwickelt, um Sauerstoff in infundiertes Blut zu übertragen und Kohlendioxid aus dem venösen Blut zu entfernen., Die Herzchirurgie wurde durch CPB mit Blasenoxygenatoren ermöglicht, aber Membran-Oxygenatoren verdrängen Blasenoxygenatoren seit den 1980er Jahren. Membran-Oxygenatoren bestehen aus hohlen mikroporösen Polypropylenfasern (100-200 µm Innendurchmesser). Blut fließt außerhalb der Faser, während Gase in die Faser gelangen, wodurch die Blut-und Gasphasen getrennt werden. Sie haben eine geringere Neigung zur Luftembolie und geben eine größere Genauigkeit bei der Blutgaskontrolle. Neuere Designs verfügen über einen integrierten Filter zur Verwaltung von Embolien, wodurch zusätzliche Arterienfilter unnötig werden., Eine andere Art von Oxygenator, die in letzter Zeit an Popularität gewinnt, ist der Heparin-beschichtete Blut-Oxygenator, von dem angenommen wird, dass er weniger systemische Entzündungen hervorruft und die Neigung zum Blutgerinnsel im CPB-Kreislauf verringert. Ein Wärmetauscher ist in den Oxygenator integriert und proximal platziert, um die Freisetzung gasförmiger Embolien aufgrund von Temperaturänderungen von gesättigtem Blut zu reduzieren.
Während der CPB wird venöses Blut durch die Schwerkraft in ein Reservoir abgelassen. Die Pumpe bewegt Blut vom Reservoir zum Sauerstoffgenerator durch einen Wärmetauscher, bevor es in den arteriellen Kreislauf zurückgeführt wird., Zusätzliche Komponenten umfassen Saugnäpfe (um Blut aus dem Operationsfeld zu entfernen), Entlüftungsöffnungen (um das Herz zu dekomprimieren), Hämofilter (für Ultrafiltration) und Kardioplegie-System. Siehe ‚Kardiopulmonale Bypass-Maschine‘ unten.
Je nach Art der Operation werden mehrere Kanülen an verschiedenen Stellen in den Körper des Patienten eingenäht. Eine Venenkanüle entfernt Sauerstoff entzogenes Blut aus dem Körper eines Patienten. Eine arterielle Kanüle wird in den Körper eines Patienten eingenäht und zur Infusion von sauerstoffreichem Blut verwendet., Eine Kardioplegie-Kanüle wird in das Herz eingenäht, um eine Kardioplegie-Lösung abzugeben, die dazu führt, dass das Herz aufhört zu schlagen.
Ein CPB-Kreislauf besteht aus einem systemischen Kreislauf zur Sauerstoffversorgung von Blut und zur erneuten Infusion von Blut in den Körper eines Patienten (unter Umgehung des Herzens). und ein separater Kreislauf zum Infundieren einer Lösung in das Herz selbst, um Kardioplegie zu erzeugen (d. H. Um das Herz am Schlagen zu hindern) und einen Myokardschutz zu bieten (d. H. Um den Tod von Herzgewebe zu verhindern). Ein CPB-Kreislauf muss vor dem Anschluss an den Patienten mit Flüssigkeit und aller ausgestoßenen Luft grundiert werden., Der Kreislauf wird mit einer kristalloiden Lösung grundiert und manchmal werden auch Blutprodukte hinzugefügt. Der Patient muss vollständig mit einem Antikoagulans wie Heparin antikoaguliert werden, um eine massive Blutgerinnung im Kreislauf zu verhindern.
CPB wird nur während der mehreren Stunden verwendet, die eine Herzoperation dauern kann. Die meisten Oxygenatoren kommen mit der Empfehlung eines Herstellers, dass sie nur für maximal 6 Stunden verwendet werden, obwohl sie manchmal für bis zu 10 Stunden verwendet werden, wobei darauf geachtet wird, dass sie nicht gerinnen und aufhören zu arbeiten., Die Rollenpumpe hat zwei Rollen, die auf einem rotierenden Arm positioniert sind, die eine Schlauchlänge komprimieren, um einen Vorwärtsfluss zu erzeugen. Diese Aktion kann zu Hämolyse und anderen Ablagerungen führen, deren Inzidenz mit der Zeit zunimmt. Daher wird von der Verwendung von Rollenpumpen für längere Verfahren abgeraten. Kreiselpumpe besteht aus Laufrädern / gestapelten Kegeln innerhalb des Gehäuses. Bei schneller Drehung entsteht an einem Einlass Unterdruck und am anderen ein positiver Druck, wodurch das Blut nach vorne getrieben wird., Wenn also der systemische Gefäßwiderstand (SVR) des Patienten zunimmt, sinkt das Herzzeitvolumen, es sei denn, der Fluss durch die Pumpe wird erhöht. Kreiselpumpen können die Thrombozytenkonservierung, die Nierenfunktion und die neurologischen Ergebnisse in längeren Fällen verbessern. Für längere Zeiträume als diese wird eine ECMO-Schaltung (extrakorporale Membranoxygenierung) oder eine VAD-Schaltung (ventrikuläres Hilfsgerät) verwendet, die bis zu 31 Tage in Betrieb sein kann.
Quellen: