体外循環装置

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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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