1 ΜΑΡΙΝΟΣ ΘΩΜΑΣ Θωρακοχειρουργός Η ΜΗΧΑΝΗ TΗΣ ΚΑΡΔΙΟΠΝΕΥΜΟΝΙΚΗΣ ΠΑΡΑΚΑΜΨΗΣ Βασικές γνώσεις εξωσωματικής κυκλοφορίας στην καρδιοχειρουργική
Αφιερωμένο στη γυναίκα μου Σοφία που χρόνια πολλά ανέχεται τις, επιεικώς αποκαλούμενες, ιδιαιτερότητες του χαρακτήρα μου 3
5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ σελίδα Πρόλογος.. 7 Κεφάλαιο 1. Σύνθεση του κυκλώματος της εξωσωματικής κυκλοφορίας... 9 Κεφάλαιο 2. Σωλήνες και φίλτρα του κυκλώματος. 14 Κεφάλαιο 3. Αντλίες της εξωσωματικής κυκλοφορίας.. 20 Κεφάλαιο 4. Οξυγονωτές και φλεβική αιματοδεξαμενή. 25 Κεφάλαιο 5. Τοποθέτηση των σωλήνων της εξωσωματικής κυκλοφορίας 34 Κεφάλαιο 6. Ρύθμιση της πηκτικότητας κατά την εξωσωματική κυκλοφορία.. 50 Κεφάλαιο 7. Υποθερμία και αιμοαραίωση 63 Κεφάλαιο 8. Κυκλοφορική παύση και προστασία του εγκεφάλου 76 Κεφάλαιο 9. Προστασία του μυοκαρδίου. 82 Κεφάλαιο 10. Έναρξη και διατήρηση της εξωσωματικής κυκλοφορίας - παράμετροι ελέγχου.. 87 Κεφάλαιο 11. Αποδέσμευση από την εξωσωματική κυκλοφορία 103 Κεφάλαιο 12. Συμβάματα κατά τη διάρκεια της εξωσωματικής κυκλοφορίας.. 110 Κεφάλαιο 13. Επιπτώσεις της εξωσωματικής κυκλοφορίας στον οργανισμό. 115 Κεφάλαιο 14. Ο ενδοαορτικός ασκός. 121 Κεφάλαιο 15. Βασικοί χειρουργικού χρόνοι στις συνήθεις καρδιοχειρουργικές επεμβάσεις 127 Παράρτημα Βασικές γνώσεις ανατομίας της καρδιάς 137 Βασική ανατομική των αγγείων. 151 Φυσιολογία του αναπνευστικού συστήματος. 158 Φυσιολογία του κυκλοφορικού συστήματος Αιμοδυναμική 173 Φυσιολογία της καρδιακής λειτουργίας 202 Βασικές γνώσεις ηλεκτροκαρδιογραφίας 206 Ανατομία και φυσιολογία του ουροποιητικού συστήματος 219 Η οξεοβασική ισορροπία 227 Το ανοσοποιητικό σύστημα.. 237 Γενικές γνώσεις αιματολογίας 241 Βασικές γνώσεις φαρμακολογίας.. 254 Βιβλιογραφία. 277
7 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το σύγγραμμα αυτό δεν φιλοδοξεί να καταστεί σημείο επιστημονικής αναφοράς ούτε φυσικά να καλύψει όλο το γνωστικό φάσμα πάνω στο θέμα της εξωσωματικής κυκλοφορίας. Κάτι τέτοιο θα ήταν αλαζονικό και παράλογο εκ μέρους του συγγραφέα διότι η γνώση που απαιτεί το αντικείμενο είναι ευρεία και πολύπλευρη. Δεν είναι τυχαίο το γεγονός ότι τα σύγχρονα καρδιοχειρουργικά κέντρα που εκπαιδεύουν τεχνικούς εξωσωματικής απαιτούν πανεπιστημιακό δίπλωμα φοίτησης σε φυσικές, βιολογικές ή συναφείς επιστήμες ούτε είναι τυχαίο ότι στις χώρες του δυτικού κόσμου η σχολή είναι πανεπιστημιακού επιπέδου με ευρύτατη επιστημονική εκπαίδευση. Πως θα μπορούσε άλλωστε να ήταν διαφορετικά για μια δουλειά τόσο απαιτητική και υπεύθυνη. Ο σκοπός του συγγραφέα ήταν καταρχήν να κάνει πιο συγκεκριμένες τις γνώσεις του πάνω σ ένα θέμα αρκετά ενδιαφέρον. Ως γνωστό, η συγγραφή αποτελεί έναν βραδύ αλλά αρκετά αποτελεσματικό τρόπο εκμάθησης. Φιλοδοξία του βιβλίου είναι να δώσει συνοπτικές και θεμελιώδεις πληροφορίες σ αυτούς που ενδιαφέρονται να γνωρίσουν λίγο πιο βαθιά το αντικείμενο. Γι αυτούς που ενδιαφέρονται να ασχοληθούν επαγγελματικά φιλοδοξεί να αποτελέσει βάση και εφαλτήριο για περαιτέρω εμβάθυνση και κατάρτιση. Ελπίζω στην επιεική κρίση των αναγνωστών σχετικά με το αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας. Το αρχικό μέρος του συγγράμματος αναφέρεται στη σύσταση της μηχανής και στις τεχνικές λειτουργίας και ελέγχου της εξωσωματικής κυκλοφορίας. Το παράρτημα αναφέρεται σε βασικά θέματα ανατομίας και φυσιολογίας που κατά τη γνώμη του συγγραφέα σχετίζονται περισσότερο με το συγκεκριμένο αντικείμενο. Συμβουλές προς αυτούς που σκέφτονται να επιλέξουν το επάγγελμα του τεχνικού της εξωσωματικής κυκλοφορίας. Μην ασχοληθείς με το επάγγελμα αυτό αν: Σ αρέσουν οι ήρεμες δουλειές και δεν επιθυμείς τη συχνή αύξηση της αδρεναλίνης στο αίμα. Αντιπαθείς τις δουλειές που απαιτούν υπερβολική προσοχή και σχολαστικότητα. Είσαι από τη φύση σου άνθρωπος νωθρός και δεν διαθέτεις καλά αντανακλαστικά. Σε αγχώνει υπερβολικά η ιδέα ότι η ζωή ενός ανθρώπου εξαρτάται από την υπευθυνότητα, τη προσοχή και τη κατάρτισή σου. Αντιπαθείς τα ξενύχτια στη δουλειά και διαθέτεις περιορισμένη αντοχή στη κόπωση. Δεν διαθέτεις την ικανότητα να επικοινωνείς, να συνεργάζεσαι και να αντιμετωπίζεις με υπομονή τον εκνευρισμό των άλλο. Βαριέσαι να διαβάζεις διαρκώς και να ενημερώνεσαι.
8 Δεν είσαι εξοικειωμένος με την ιδέα ότι ορισμένοι ασθενείς καταλήγουν επί της χειρουργικής κλίνης. Αν ο βασικός σκοπός της επιλογής του επαγγέλματος είναι να βγάλεις γρήγορα και εύκολα χρήματα. Βασικά γνωστικά αντικείμενα για τεχνικούς της εξωσωματικής κυκλοφορίας Εξωσωματική κυκλοφορία Ενδοαορτικός ασκός Συσκευές μηχανικής υποστήριξης του κυκλοφορικού συστήματος Συσκευή εξωσωματικής οξυγόνωσης (ECMO) Τεχνικές συντήρησης και μετάγγισης του αίματος Προστασία του μυοκαρδίου Χορήγηση υποκατάστατων του αίματος, φαρμάκων και αναισθητικών παραγόντων κατά την εξωσωματική κυκλοφορία. Αιμοαραίωση και αιμοδιήθηση Εφαρμογή και αναστροφή υποθερμίας /υπερθερμίας Ανάλυση και αξιολόγηση των αερίων και των ηλεκτρολυτών του αίματος Ανάλυση και αξιολόγηση της πηκτικότητας και των αιματολογικών διαταραχών Παρακολούθηση και αξιολόγηση των αιμοδυναμικών και λοιπών φυσιολογικών παραμέτρων Επικουρικές γνώσεις Άρδευση μεμονωμένων οργάνων και τμημάτων του σώματος Συντήρηση οργάνων προς μεταμόσχευση Τεχνητή καρδιά Αιμοδιύλυση Ηλεκτροφυσιολογική ανάλυση Βασική χειρουργική βοήθεια
Κεφάλαιο 1 9 ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Ο σκοπός της μηχανής της εξωσωματικής κυκλοφορίας είναι να αντικαταστήσει την λειτουργία της καρδιάς και των πνευμόνων για ένα δεδομένο χρονικό διάστημα. Η μηχανή επιτελεί δηλαδή την λειτουργία της προώθησης του αίματος στην κυκλοφορία και της ανταλλαγής των αερίων. Υπό τον όρο κύκλωμα της εξωσωματικής κυκλοφορίας ή καρδιοπνευμονική παράκαμψη περιλαμβάνεται το σύνολο των τεχνητών στοιχείων που απάγουν το φλεβικό αίμα από τον οργανισμό, το οξυγονώνουν και στην συνέχεια το προωθούν στην κυκλοφορία. Το κύκλωμα επομένως, ξεκινά και καταλήγει στον ασθενή. Τα στοιχεία που αποτελούν το κύκλωμα της εξωσωματικής κυκλοφορίας ή συνδέονται με αυτό μπορούν χάριν εκμάθησης να ταξινομηθούν ως εξής: 4. Κυρίως κύκλωμα της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης Στοιχεία που διοχετεύουν το αίμα από τον ασθενή στην φλεβική δεξαμενή (φλεβική κάνουλα, φλεβική γραμμή, ρύγχη αναρρόφησης, καθετήρας Vent, γραμμές αναρρόφησης και Vent, αντλίες αναρρόφησης, αντλίες Vent) Φλεβική δεξαμενή Στοιχεία που προωθούν το αίμα από την φλεβική αιματοδεξαμενή στον οξυγονωτή (γραμμή, αρτηριακή αντλία) Οξυγονωτής Στοιχεία που διοχετεύουν το οξυγονωμένο αίμα από τον οξυγονωτή στον ασθενή (γραμμή, αρτηριακή κάνουλα) 5. Συστήματα συνδεμένα με το κυρίως κύκλωμα Θερμορυθμιστικό σύστημα (θερμοψυκτική μηχανή, σωλήνες μεταφοράς του νερού, εναλλάκτης θερμότητας ενσωματωμένος στον οξυγονωτή) Σύστημα χορήγησης καρδιοπληγίας (σάκος καρδιοπληγίας, μίκτης αιματικής καρδιοπληγίας, γραμμές μεταφοράς καρδιοπληγίας και αίματος, σύστημα ψύξης της καρδιοπληγίας, αντλία προώθησης της καρδιοπληγίας, καθετήρας καρδιοπληγίας) Σύστημα χορήγησης μίγματος οξυγόνου/αέρα (μίκτης αεριών, συσκευή χορήγησης αερίου μίγματος, σωλήνες προσαγωγής αέρα και οξυγόνου, σωλήνας χορήγησης του μίγματος στον οξυγονωτή) 6. Στοιχεία ασφάλειας του κυκλώματος Φίλτρα Βαλβίδες Κυκλώματα εσωτερικής κυκλοφορίας
10 Σύνθεση του κυκλώματος 7. Στοιχεία ελέγχου (αισθητήρες) Στα σχήματα και τους πίνακες που ακολουθούν απεικονίζονται παραστατικά τα στοιχεία που συνθέτουν το κύκλωμα της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης. ΤΟ ΚΥΡΙΩΣ ΚΥΚΛΩΜΑ ΤΗΣ ΕΞΩΣΩΜΑΤΙΚΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΑΣΘΕΝΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΣΘΕΝΗ ΣΤΗΝ ΦΛΕΒΙΚΗ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ Α Ε ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΤΟΝ ΑΣΘΕΝΗ Β Δ ΦΛΕΒΙΚΗ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ ΟΞΥΓΟΝΩΤΗΣ Γ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ ΣΤΟΝ ΟΞΥΓΟΝΩΤΗ
Κεφάλαιο 1 11 ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ δεξαμενή φίλτρο φλεβική γραμμή Αρτηριακή γραμμή οξυγονωτής αντλία Α ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΣΘΕΝΗ ΣΤΗΝ ΦΛΕΒΙΚΗ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ Φλεβική κάνουλα Ρύγχος αναρρόφησης Καθετήρας Vent Φλεβική γραμμή Γραμμή Αντλία Γραμμή Αντλία Γραμμή Γραμμή Β ΦΛΕΒΙΚΗ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ Γ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΙΜΑΤΟΔΕΞΑΜΕΝΗ ΣΤΟΝ ΟΞΥΓΟΝΩΤΗ Γραμμή Αντλία Γραμμή Δ ΟΞΥΓΟΝΩΤΗΣ Ε ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΤΟΝ ΑΣΘΕΝΗ Γραμμή Αρτηριακή κάνουλα
12 Σύνθεση του κυκλώματος ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΑ ΜΕ ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΤΗΣ ΕΞΩΣΩΜΑΤΙΚΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 1 ΘΕΡΜΟΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Συσκευή ψύξης θέρμανσης Σωλήνας Σωλήνας Σπειροειδείς σωληνώσεις στο εσωτερικό του οξυγονωτή 2 ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΟΡΗΓΗΣΗΣ ΚΑΡΔΙΟΠΛΗΓΙΑΣ Σάκος καρδιοπληγικού διαλύματος Αίμα από τον οξυγονωτή Γραμμή Αντλία Γραμμή Γραμμή Αντλία Γραμμή Σύστημα μίξης Καθετήρας χορήγησης καρδιοπληγίας Γραμμή Σύστημα ψύξης καρδιοπληγίας 3 ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΟΡΗΓΗΣΗΣ ΑΕΡΑ / ΟΞΥΓΟΝΟΥ Παροχή οξυγόνου Αέρας δωματίου Σωλήνας Σωλήνας Μίκτης αερίων Ρυθμιστής παροχής αερίου μίγματος Οξυγονωτής Σωλήνας
Κεφάλαιο 1 13 6 1 7 8 12 9 2 αέρας 5 4 3 O 2 11 10 Σχηματική απεικόνιση του κυκλώματος 1. Φλεβική γραμμή 2. Φλεβική αιματοδεξαμενή 3. Αντλίες 4. Οξυγονωτής 5. Αρτηριακό φίλτρο 6. Αρτηριακή γραμμή 7. Γραμμή Vent 8. Αναρρόφηση 9. Σάκος καρδιοπληγίας 10. Ροόμετρο/μίκτης αερίων 11. Μηχανή ψύξης/θέρμανσης 12. Γραμμή εσωτερικής κυκλοφορίας Ερωτήσεις 1. Ποιες είναι οι δυο βασικές λειτουργίες της μηχανής της καρδιοπνευ μονικής παράκαμψης; 2. Από ποια στοιχεία αποτελείται το κυρίως κύκλωμα της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης; 3. Ποια είναι τα στοιχεία που συνδέονται με το κυρίως κύκλωμα;
14 Σωλήνες και φίλτρα του κυκλώματος ΣΩΛΗΝΕΣ ΚΑΙ ΦΙΛΤΡΑ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Οι σωλήνες που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα της καρδιοπνευμονικής παράκαμψης θα πρέπει να έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά. Να είναι διαφανείς ώστε να εντοπίζονται οι φυσαλίδες του αέρα. Να είναι ευλύγιστοι και να μην δημιουργούν εύκολα γωνίες με την κάμψη. Τα τοιχώματα θα πρέπει να έχουν την δυνατότητα επαναφοράς στην αρχική τους θέση μετά από συμπίεση ή σύγκλειση με λαβίδες. Η επιφάνεια των σωλήνων θα πρέπει να είναι αδιάβροχη, στεγανή και ομαλή. Να είναι ανθεκτικοί ώστε να μπορούν να αντέχουν μεγάλες πιέσεις (500-700 mm Hg) χωρίς να διατείνονται. Τα υλικά κατασκευής θα πρέπει να είναι ατοξικά για να περιορίζεται στο ελάχιστο δυνατό η φλεγμονώδης αντίδραση από την επαφή του αίματος με την ξένη προς τον οργανισμό επιφάνεια. Η σύσταση και η λειτουργικότητα δεν θα πρέπει να αλλοιώνονται με τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Τα υλικά κατασκευής θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε να αποφεύγεται η μετάβαση χημικών ουσιών προς το αίμα. Να αποφεύγεται το φαινόμενο του spallation που είναι η απόσπαση και απελευθέρωση μικρομορίων πλαστικού όταν εφαρμόζεται διαρκής μηχανική πίεση στους σωλήνες. Σήμερα, οι σωλήνες που διαθέτουν τα χαρακτηριστικά αυτά και χρησιμοποιούνται συχνότερα στην κλινική πράξη είναι εκείνοι από χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC) που σταθεροποιείται με ειδικά οργανικά έλαια (plasticizers). Οι σωλήνες σιλικόνης που επίσης χρησιμοποιούνται (κυρίως στο εσωτερικό των αντλιών) αντέχουν καλύτερα τις μηχανικές πιέσεις της αντλίας εξασφαλίζοντας ένας πιο αληθή όγκο παλμού αλλά δεν έχουν σταθερότητα στις θερμικές μεταβολές και υπόκεινται στο φαινόμενο του spallation μετά από μακρόχρονη χρήση. Οι σωλήνες PVC είναι διαφανείς, σταθεροί στις μεταβολές της θερμοκρασίας και επανέρχονται καλύτερα στην αρχική τους θέση μετά από μηχανική παραμόρφωση. Έχουν όμως το μειονέκτημα να είναι σκληροί στην σύσταση και έτσι δεν έχουν χρονικά μεγάλη αντοχή στην συμπίεση που δημιουργείται με την περιστροφική αντλία. Οι σωλήνες PVC και σιλικόνης λόγω της χημικής τους σύστασης είναι αρνητικά φορτισμένοι και έτσι συνδέονται σχετικά εύκολα με τις θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες του αίματος. Οι σύνδεση αυτή των πρωτεϊνών και η επακόλουθη αποδόμησή τους αποτελεί την παθολογική βάση της αντίδρασης του οργανισμού στην εξωσωματική κυκλοφορία. Η επικάλυψη των σωλήνων και της μεμβράνης του οξυγονωτή με ειδικές ουσίες που καθιστούν τα υλικά βιολογικά συμβατά αποτελεί αντικείμενο συνεχούς