□钱晓亮

体外循环技术是利用特殊人工装置将回心静脉血引出体外，进行气体交换、调节温度和过滤后输回体内动脉的生命支持技术。
    体外循环技术一开始与心脏手术紧紧地联系在一起。多年来，随着医学技术的发展，随着仪器设备的更新换代，体外循环技术的原理不变，概念却在不断更新，已不再仅用于心脏手术，凡是需要心肺支持、血液暂时旁路循环的，都可使用这一技术。体外循环技术在临床上的应用涉及许多领域。在体外生命支持这一领域，如急性呼吸功能衰竭的体外膜肺氧合（ECMO），这一技术发挥着重要作用。

   CPB的演变
    CPB是指使用泵式氧合器部分或完全替代心脏和肺功能，通常用于心脏手术中。
    20世纪初，医学、外科学和工程学的进步为研究人员开发体外循环和后来的心内手术奠定了基础。从20世纪50年代初开始，各个医疗中心的外科医生与实验室研究人员（通常是工程师）、其他临床医生（例如麻醉医师、心脏病专家、护士以及灌注师）合作，通过科学观察、演绎、大胆操作，有时还靠一点儿运气（偶然发现），发明了泵式氧合器，并成功用于临床。
    手术入路和动脉插管
    最初的心脏手术通常通过胸骨横切口或右胸廓切开术进行，并通过锁骨下动脉进行插管。到20世纪50年代末，股动脉成为首选插管部位。最终按照DeWall（德沃尔，音译）在1963年的建议，主动脉成为标准的插管部位。随着人们越来越重视在成人主动脉弓手术期间避免长时间全身停循环，锁骨下动脉插管在20世纪90年代重新出现，并促进了选择性脑灌注治疗方法的发展，后来成为主动脉弓手术的标准。
    静脉插管和引流
    临床CPB回路包含单独的静脉泵，以便为泵式氧合器提供主动脉、静脉引流。随后，这些被重力虹吸引流取代，使得心房组织对套管的吸引倾向较小。20世纪90年代，随着长而窄的静脉插管的出现，人们重新有了“增强”静脉引流的兴趣，这种应用演变为通过负压进行主动脉、静脉引流，以便使用插入上腔静脉或下腔静脉的较小插管。
    温度管理
    在心脏直视手术开始的几年内，大多数手术是在常温下进行的。随着有效热交换器的出现，中度低温（28摄氏度~32摄氏度）成为促进低流量灌注安全期的标准实践，以改善手术视野，同时有足够的神经保护作用。20世纪80年代早期，pH（氢离子浓度指数）稳态分析策略受到青睐。
    在儿科领域，体外循环的作用尤为明显。1959年，伦敦媒体报道了深低温停循环技术。最初很少使用，国外在20世纪70年代中期将这项技术推广到婴儿心脏手术和成人主动脉弓手术中。在广泛使用膜式氧合器之前，与标准CPB相比，许多人在深低温停循环心脏手术期间被观察到的炎症反应较少。
    20世纪90年代，由于担心复温期间大脑温度升高可能导致脑损伤以及低温引起凝血功能紊乱，国外学者主张在成年患者需要低流量灌注时恢复接近常温灌注。
    空气栓塞和微栓塞
    空气栓塞在心脏直视手术的早期尝试中被认为是导致死亡的原因。为了减轻这种并发症，大多数早期CPB机器在动脉线上都有一个气泡捕捉器。随着认识到小栓子和气体微栓子是CPB期间引起神经损伤的原因，20世纪90年代，在动脉管路上用微栓过滤器成为标准。心脏切开抽吸装置越来越被认为是血液创伤和微栓子的重要额外来源，这导致常规心脏切开抽吸装置的应用减少，要通过细胞保护处理器过滤要清除的液体，然后将其返回CPB环路。1980年，有人报道了使用逆行脑灌注方法治疗大量栓子的经验。
    血液稀释
    当外科医生越来越多地使用体外循环时，人们开始对全血预充替代品产生兴趣，血液的供应开始无法满足需求。此外，反对使用任何异体血液的患者刺激了晶体溶液的研究。在没有使用异体血液进行心脏手术后，其优点开始显现，包括手术后出血减少和血源性疾病暴露减少。常规血液稀释在CPB期间成为常态，具有减少红细胞聚集和改善微循环灌注的优点。
    抗凝治疗
    在开展心脏直视手术的前20年，肝素以固定剂量用于CPB，而不直接测量其在CPB期间的作用时间和浓度。1975年，国外一家临床医疗中心的专家指出了这种做法的错误性，并建议在CPB期间使用活化部分凝血时间作为肝素活性的更可靠的指标。20世纪70年代末，CPB期间肝素活性的监测已成为标准做法。随着新生儿和婴儿心脏手术量的急剧增加，特殊情况（如新生儿凝血因子和抗凝血酶浓度较低）下，需要在CPB过程中维持患者的特定性肝素浓度。在认识到肝素诱导的血小板减少症是先前接触肝素后潜在的致命性并发症后，有人开始使用肝素抗凝替代品，但未得到广泛认可。最常用的直接凝血酶抑制剂是比伐卢定，但其在患儿中的应用经验有限。
    微型化和其他改进
    随着微型化技术的快速发展，CPB的设计也与时俱进，其目标是减轻全身炎症反应，减少血液稀释，并最大限度地减少血液制品的应用。20世纪80年代，最小预充量大于700毫升的儿童灌注系统已被预充量低于200毫升的微型化系统所取代。专门针对儿童CPB临床使用的最新产品包括一种专门用于新生儿CPB的氧合器，具有低预充量和氧合面积，以及集成动脉过滤器、微型超滤装置，能真空辅助静脉引流，并且整个管路可以无限接近手术台。目前，在CPB期间的目标流量逐渐增加，这与CPB后较低的急性肾损伤的发生率有关。
    近年来，使用近红外光谱和连续监测混合静脉血氧饱和度和乳酸水平，已经实现了CPB期间组织器官灌注是否充分的连续性实时评估。利用近红外光谱（基于颈内静脉血氧饱和度），可以对全身氧气输送的充分性进行无创性评估。这些技术有助于通过从基线水平开始的趋势变化来确定灌注不足的时间和CPB的潜在有害影响。
    在心脏直视手术的起步阶段，CPB管路通常由实验室技术人员管理。
    随着心脏手术逐渐增多，人们认识到体外循环灌注的作用越来越重要，开始重视这方面的研究。1968年，美国体外技术学会（AmSECT）成立。1974年，美国心血管灌注委员会成立。1991年，欧洲心血管灌注委员会成立。成人和儿童灌注临床工作的具体数据是由AmSECT和其他组织密切监测后总结出来的。AmSECT定期发布这些数据，并通过其组织委员会制订最佳实践指南。例如，超过一半的北美中心使用正式的基于灌注的电子灌注记录。电子记录方法允许灌注师通过手绘图表来实时记录手术事件，而不会分散手术的注意力。
    ECMO的兴起
    ECMO是一种体外生命支持技术，是CPB的自然延伸。美国学者科洛博在国家心肺血液研究所任职期间，专注于开发改进心脏手术等方面的技术。20世纪70年代初，科洛博率先开发了ECMO，以让患者获得长期生命支持。他和许多工程师共同推动了ECMO在心脏手术之外的应用（例如用于急性肺衰竭患者）。1972年，ECMO首次在成人急性呼吸窘迫综合征中成功应用。
    1975年，ECMO在救治新生儿方面取得成功。随后，在儿科领域，ECMO得到广泛应用。现在，由多学科专家组建的ECMO团队是大多数三级儿科医院和所有儿科心脏外科的重要组成部分。
    ECMO在成人急性肺功能衰竭以及急性心功能衰竭合并肺功能衰竭患者的救治中获得了认可。目前，多学科ECMO会诊几乎是所有综合性医院成人心脏手术和救治晚期心功能/肺功能衰竭患者的重要环节。ECMO是公认的治疗一系列急性或危及生命的心肺疾病（如创伤性损伤、感染和急性炎症性肺部疾病，以及心脏手术后）的重要手段。近年来，ECMO已成为术前肺移植的过渡手段。ECMO可以帮助控制与新型冠状病毒感染相关的肺部炎性物质激增和严重肺功能衰竭。
    长远来看，体外循环和ECMO是心脏手术的重要组成部分，参与管理急性心功能/肺功能衰竭患者。随着技术的持续改进，体外循环引起的创伤未来可能会变得很小，医院心脏手术的死亡率也会越来越低。ECMO注定要从复苏/抢救干预手段演变为一种门诊治疗方式，最终为模拟使用长期心室辅助装置奠定基础。
    （作者供职于阜外华中心血管病医院）