Krążenie pozaustrojowe

Czym jest krążenie pozaustrojowe?

Krążenie pozaustrojowe (ang. extracorporeal circulation – ECC) oznacza stworzenie warunków dla krążenia krwi poza organizmem pacjenta. W kardiochirurgii zarówno dorosłych jak i dziecięcej stosuje się do tego celu maszynę płuco-serce (inaczej sztuczne płuco-serce), która wraz z zestawem odpowiednich kaniul umożliwia pełne ominięcie serca i płuc (ang. cardiopulmonary bypass – CPB). Od czasu pierwszego klinicznego zastosowania krążenia pozaustrojowego w kardiochirurgii tj. w 1953 r. przez Gibbona wciąż są wprowadzane nowe modyfikacje usprawniające działanie CPB.

Podstawy anatomii i fizjologii

Krótki opis budowy serca oraz fizjologii układu sercowo-naczyniowego pozwoli na lepsze zrozumienie na czym polega krążenie pozaustrojowe w kardiochirurgii. W prawidłowych warunkach, serce składa się z dwóch przedsionków (prawego i lewego) oraz dwóch komór serca (prawej i lewej). Do prawego przedsionka uchodzi żyła główna górna oraz żyła główna dolna. Z lewej komory serca natomiast odchodzi aorta wstępująca, która przechodzi następnie w łuk aorty i aortę zstępującą. Od łuku aorty odchodzą tętnice, które doprowadzają krew do mózgu. Krążenie dzielimy na duże (systemowe) oraz małe (płucne).

Zastosowanie CPB ma na celu ominięcie serca oraz krążenia płucnego z „przedłużeniem” krążenia systemowego, za pomocą zestawu specjalnych kaniul. W trakcie zabiegów kardiochirurgicznych stosuje się również schładzanie organizmu pacjenta. Wraz z obniżeniem temperatury ciała zwalniają procesy metaboliczne zachodzące w komórkach poszczególnych narządów. Im mniejszy metabolizm tym mniejsze zapotrzebowanie na tlen, dlatego obniżenie temperatury organizmu do odpowiedniej wartości pozwala na ochronę wszystkich narządów, w tym najważniejszego – mózgu, który jest najmniej odporny na niedotlenienie. Głębokie schłodzenie organizmu jest potrzebne w operacjach wymagających zatrzymania krążenia.

Maszyna płuco-serce

W celu wytworzenia CPB niezbędne są następujące składowe maszyny płuco-serce:

• oksygenator membranowy – pełni on rolę płuc,
• pompy rolkowe – pełnią rolę serca,
• kaniula tętnicza (specjalna rurka, którą umieszcza się w odpowiednim naczyniu) – umożliwia ona podanie krwi bogatej w tlen. Najczęściej umieszcza się ją w aorcie wstępującej,
• kaniula żylna – umożliwia ona odbieranie krwi ubogiej w tlen. Najczęściej umieszcza się ją w prawym przedsionku,
• wymiennik ciepła – umożliwia obniżanie lub podwyższanie temperatury krwi.

Ponieważ zabiegi kardiochirurgiczne wiążą się z wylewaniem krwi z naczyń oraz z serca do pola operacyjnego w czasie takich czynności jak kaniulacja naczyń czy nacinania serca używa się specjalnego ssaka, który jest połączony z maszyną płuco-serce. Takie rozwiązanie umożliwia podanie krwi z powrotem do organizmu pacjenta. Za pomocą płuco-serca podaje się również roztwór kardioplegii, który ma na celu zatrzymanie serca w fazie rozkurczu oraz jego ochronę przed niedokrwieniem występującym w czasie zabiegu. Przed wejściem na krążenie, podaje się pacjentowi heparynę, która wydłuża czas krzepnięcia krwi dzięki czemu w czasie stosowania maszyny płuco-serca nie powstają skrzepliny krwi. Po zatrzymaniu CPB podaje się rozwór siarczanu protaminy, który odwraca działanie heparyny i pozwala na przywrócenie prawidłowego czasu krzepnięcia. Wszystkie elementy płuco-serca, które mają kontakt z krwią pacjenta są jednorazowego użytku tzn. po każdym zabiegu są one poddawane utylizacji.

Perfuzjonista – specjalista od krążenia pozaustrojowego

Przygotowaniem elementów składowych CPB oraz samą obsługą maszyny płuco-serce w trakcie zabiegu kardiochirurgicznego zajmują się wyszkoleni w tej dziedzinie perfuzjoniści. Perfuzjonista czuwa nad prawidłowym przebiegiem krążenia pozaustrojowego i ustawia odpowiednie parametry CPB (tj. prędkość przepływu krwi, przepływ tlenu), indywidualnie dla każdego pacjenta. Perfuzjoniści zajmują się również obsługą i przygotowaniem ECMO (pozaustrojowe wspomaganie oddychania), obsługą specjalnego urządzenia umożliwiającego oczyszczanie odessanej krwi (tzw. Cell Saver), a następnie ponownego jej podania do pacjenta. Nawet w przypadku zabiegów pomostowania aortalno-wieńcowego bez użycia krążenia pozaustrojowego (OPCAB), perfuzjoniści są w pogotowiu wraz z przygotowaną maszyną płuco-serce, jeżeli zaistniałaby potrzeba wejścia na krążenie pozaustrojowe.

Możliwe powikłania po zastosowaniu krążenia pozaustrojowego

Jak każda inwazyjna procedura w medycynie, użycie krążenia pozaustrojowego wiąże się z możliwością wystąpienia pewnych powikłań do których należą:

• powstawanie zatorów w naczyniach zaopatrujących ośrodkowy układ nerwowy – najczęściej jest to związane oderwaniem małych fragmentów płytki miażdżycowej w trakcie kaniulacji aorty wstępującej lub dostania się drobnych pęcherzyków powietrza przy zabiegach wymagających otwarcia serca. Pacjent po zabiegu może w takim przypadku mieć objawy zaburzeń neurologicznych (objawiają się one: splątaniem i dezorientacją, przejściowymi zmianami osobowości), które w większości przypadków ustępują wraz z upływem czasu od zabiegu.
• zespół ogólnoustrojowej reakcji zapalnej (ang. systemic inflammatory response syndrome – SIRS) – reakcja zapalna jest spowodowana obciążeniem organizmu jakie wywołuje zastosowanie krążenia pozaustrojowego.
• Spadek liczby krwinek czerwonych (erytrocytów) – jest to spowodowane przez odsysanie krwi za pomocą ssaków, co prowadzi do ich uszkodzenia.

Rozwój technologii w medycynie pozwolił na udoskonalenie maszyny płuco-serce, a zwłaszcza oksygenatorów, przez co zastosowanie krążenia pozaustrojowego wiąże się obecnie z bardzo małą liczbą powikłań, a dzięki wyszkolonym w tej dziedzinie perfuzjonistom bezpieczeństwo oraz profesjonalizm podczas stosowania CBP w trakcie zabiegów kardiochirurgicznych są na najwyższym poziomie.

Wykorzystanie krążenia pozaustrojowego w kardiochirurgii

Oto przykłady praktycznego zastosowania krążenia pozaustrojowego w trakcie operacji kardiochirurgicznych:

• zabieg pomostowania aortalno-wieńcowego (CABG), który obecnie należy do najczęściej wykonywanych operacji kardiochirurgicznych, wymaga użycia krążenia pozaustrojowego ze względu na konieczność zatrzymania serca na czas wszywania pomostów do odpowiednich tętnic wieńcowych;
• bez zastosowania krążenia pozaustrojowego nie byłoby możliwe wykonanie operacji wymiany zastawek serca. Najczęściej wykonywane są zabiegi wymiany zastawki aortalnej (AVR) oraz wymiany zastawki mitralnej (MVR);
• dzięki krążeniu pozaustrojowym możliwe jest operowanie tętniaków rozwarstwiających obejmujących aortę wstępującą i łuk aorty przez wyłączenie tych fragmentów naczyń z krążenia. Kluczowa jest również możliwość szybkiego schłodzenia organizmu pacjenta do temperatury w zakresie 28°C do 18°C, co jest określane jako głęboka hipotermia. Taka temperatura pozwala na zatrzymanie krążenia na czas około 16-60 minut, co daje możliwość wymiany łuku aorty i zapewnia ochronę ośrodkowego układu nerwowego przed niedotlenieniem;
• w kardiochirurgii dziecięcej wszystkie zabiegi operacyjne wad wrodzonych serca, poza zabiegiem zamknięcia drożnego przewodu tętniczego, wymagają użycia krążenia pozaustrojowego. W przeciwieństwie do zabiegów u dorosłych, zabiegi u dzieci zawsze są wykonywane w hipotermii.
• bez krążenia pozaustrojowego nie byłoby możliwe wykonanie zabiegów transplantacji serca i płuc.