体外循環装置

体外循環装置について

体外循環装置

 

1原理と構成

1・血液ポンプ

無拍動流ポンプ:ローラポンプ・遠心ポンプ(インペラー型、直流路型、コーン型)・軸流ポンプ
拍動流ポンプ:拍動流専用ポンプ
補助人工心臓(ダイアフラム型、サック型、チューブ型、プレッシャープレート型)
無拍動流ポンプの拍動流モード駆動
IABP(大動脈バルーンパンピング)の併用

 

遠心ポンプ ローラポンプ
溶血 少ない 多い
血液損傷 少ない 多い
長期補助循環 適する 適さない
空気混入 空回り 押し出す
流量計 必要 不要
回路破損 少ない ありうる
流量制御 難しい 容易
低流量 逆流
陰圧 ない 生じる

ローラポンプ,遠心ポンプ

 

遠心ポンプ
溶血少ない
流量計は必要
回路閉塞時に回路破裂の心配がない

遠心ポンプの特徴
溶血が少ない
大きな気泡を駆出できない
帰路閉塞しても危険な圧力が発生しにくい
逆流防止機構がない
流量計が必須である

2・人工肺

作用
人工の膜を介してガス交換を行い、炭酸ガスの除去と静脈血の酸素加を行う。

膜の形態
シート型:膜を支持版と交互に積み重ねたもの。市販されていない
フィルム型:薄い血液膜を作り、その表面でガス交換を行うもの。市販されていない
中空糸型 外部還流型 ← 主流
内部還流型

外部還流型 内部還流型
血流中空糸の 外側 内側
圧力損失 小さい 大きい
使用 主流 使われない
血液の流れ 乱流

多孔質膜:ポリプロピレン
均質膜:シリコーン
複合膜:ポリプロピレン+シリコーン、ポリエチレン+フッ素
非対称膜:ポリメチルペンテンペンテン

ガス交換膜の特徴

期待透過係数 膜厚 物質移動係数
O2 CO2 O2 CO2
ポリプロピレン 2.2 9.2 25 40000 34000
シリコーン 600 3200 100 6.2 31
ポリメチレンペンテン 32 93 25 64 186

血液ガス分圧調節
PaO2は酸素ガス濃度
酸素濃度あげる:PaO2上昇
下げる:低下

酸素ガス流量
ガス流量をあげる:PaCO2低下
下げる:上昇

 

ポリプロピレン多孔質膜

疎水性
膜厚は25μm
微細孔の大きさは 0.05μm
物質移動係数はシリコーン均質膜よりも高い

外部灌流型膜型肺
中空糸の外側:血液
内側:ガス
内部灌流型膜型肺は逆。現在使われない。

酸素濃度あげる:PaO2上昇
下げる;PaO2低下
ガス流量あげる:PaCO2低下
下げる:PaCO2上昇

 

 

2体外循環の病態生理

1・体外循環と血液

人工心肺による体外循環中の変化

上昇:アドレナリン、ノルアドレナリン、バソプレッシン、レニンアンジオテンシンーアルドステロン系、心房性ナトリウム利尿ペプチド、血糖値、血中遊離脂肪酸値、コルチゾール、白血球、IL-1,IL-6,TNF-α

低下:カリウム、ナトリウム、カルシウム濃度血小板数

低カリウムになりやすい理由
大量の尿への排出、細胞外液から細胞内へのシフト
低体温、アルカローシス、インスリン

カリウム濃度上昇の原因
アシドーシス、尿量低下、心筋保護駅投与、輸血

血液希釈 希釈率20~30%目標(ヘマトクリット20%,ヘモグロビン7g/dL安全限界)

 

ヘモグロビンの酸素解離曲線

 

開心術中
ACTで400秒以上延長確認
抗凝固薬、ヘパリン使用

低体温
増加:抹消血管抵抗、血液粘稠度
低下:酸素需要、カテコラミン活性、凝固・線溶系酵素活性

 

 

2・適正灌流

3体外循環技術

1・循環動態

2・適正灌流

3・モニタリング

4・心筋保護

心筋保護の原理
科学的心停止
高カリウム:心筋の脱分極(細胞外液型)
低ナトリウム:心筋内外の濃度勾配消失(細胞内液型)
低音
心筋保護液注入方法

4補助循環法

1・循環補助

IABP 圧補助
PCPS 流量補助
補助人工心臓
左心補助(LVAD)
右心補助(RVAD)
両心補助(Bi-VAD)

IABP

ダイアストリック・オーグメンテーション
冠動脈への血流(酸素供給)増加
脳・腎臓血流の増加

シストリック・アンローディング
後負荷(アフターロード)の軽減
心仕事量の軽減
心筋酸素消費量(MVO2)低下

2・呼吸補助

5安全管理

1・体外循環の合併症
2・
3・
4・
5・体外循環のトラブル対策

生体機能代行装置

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