Развитие экстракорпорального кровообращения от простой первоначальной идеи до его реального клинического применения в 1950-х годах заняло около 140 лет. До 1950-х годов кардиохирургия ограничивалась закрытыми операциями на сердце, такими как рассечение перикарда и перевязка открытого протока артериолы. Это было связано с тем, что все хирургические процедуры должны быть «тихими» и «бескровными», а сердце, будучи «насосом, наполненным кровью», было «запретной зоной» для хирургов. Сердце является «запретной зоной» для хирургов, потому что это «насос, наполненный кровью».
Сердце является «запретной» зоной для хирургов, поскольку это «насос, наполненный кровью». Как мы можем оперировать на сердце или крупных кровеносных сосудах и в то же время отводить большое количество высокоскоростного кровотока под высоким давлением из организма так, чтобы операционное поле было «бескровным»; пока сердце безопасно остановлено в диастоле, операционное поле «тихое»; и в период, когда сердце перестает качать кровь, периферия перфузируется насыщенной кислородом кровью. В период, когда сердце перестает качать кровь, периферические органы перфузируются насыщенной кислородом кровью, не вызывая ишемического повреждения самого сердца или периферических органов, что является основной проблемой для хирургов на протяжении многих лет.
В 1939 году первый аппарат Гиббона «искусственное сердце-легкие» был использован на животных. В 1939 году первый аппарат «искусственное сердце-легкие» Гиббона был успешно использован в экспериментах на животных; впоследствии все больше практиков проводили различные эксперименты с перекрестным кровообращением. Это привело к использованию искусственного легкого (оксигенатора) для насыщения кислородом венозной крови вне организма, изгнания углекислого газа и перекачки насыщенной кислородом крови в артерии с помощью искусственного сердца (кровяного насоса), таким образом, заменяя функции сердца и легких искусственным аппаратом «сердце-легкие». В ходе своей истории термин «сердечно-легочное шунтирование» (CPB) и «сердечно-легочная перфузия» (CPF) также использовался. Название «сердечно-легочный байпас» (CPB), «сердечно-легочная перфузия» (CPF) и так далее, а аппарат экстракорпорального кровообращения, соответственно, можно назвать аппаратом искусственного сердца-легких.
В 1953 году Гиббон успешно провел первую операцию по устранению дефекта межпредсердной перегородки у девочки, что стало первым случаем использования концепции экстракорпорального кровообращения в кардиохирургии. Концепция «экстракорпорального кровообращения» была принята большинством хирургов. В 1957 году Сили, Браун и другие объединили применение гипотермии с экстракорпоральным кровообращением.
От использования Лиллехеем «контролируемой циркуляции» легких человека или животного (собаки и обезьяны) для экстракорпоральной оксигенации до использования механических оксигенаторов для экстракорпоральной оксигенации; от различных примитивных механических оксигенаторов с «кровяной пленкой» до более безопасных и эффективных аппаратов. от примитивных промышленных «плотовых» насосов для перекачки крови до «пальцевых» и «роликовых» оксигенаторов; и от более безопасных и эффективных «блистерных» и «мембранных» оксигенаторов. «От первоначальных промышленных насосов «плот», насосов «пальцевого давления» и «роликовых» насосов, до центробежных и «пульсирующих» насосов, технология экстракорпорального кровообращения продолжала совершенствоваться, быстро развиваться и повышать безопасность менее чем за 20 лет.
Поскольку раннее оборудование и теория экстракорпорального кровообращения еще не были достаточно совершенны для удовлетворения клинических потребностей, многие ученые использовали другой подход. Основываясь на принципе, что организм может пережить короткий период полной остановки кровообращения во время гипотермии, Льюис и Свон в 1953 году успешно завершили устранение дефекта межпредсердной перегородки, полностью заблокировав кровообращение при глубокой гипотермии (ниже 16°C) во всем теле, что вызвало мгновенное ощущение. Однако недостатки глубокой гипотермической остановки кровообращения (короткое время работы и тяжелые повреждения органов из-за глубокой гипотермии) были быстро признаны. В 1958 году Сван впервые успешно объединил гипотермию и экстракорпоральное кровообращение в кардиохирургии, получив больше операционного времени при максимальной физиологической защите органов. С тех пор «гипотермия» стала важным компонентом экстракорпорального кровообращения, а модель «экстракорпоральное кровообращение + гипотермия» стала нормой в кардиохирургии.
К 1970-м годам практически все заболевания сердца и сосудов, включая трансплантацию сердца, можно было безопасно и эффективно лечить хирургическим путем, и эра современной кардиохирургии началась.
Конечно, ни одна технология не совершенна, и это не в меньшей степени относится к технологии экстракорпорального кровообращения. Потенциальный патологический ущерб, который он может нанести организму, включает в себя
1. метаболические изменения: связаны с плохой перфузией тканей
2. электролитный дисбаланс: основным из них является гипокалиемия.
3. гемодилюция и разрушение крови: прежде всего эритроцитов и факторов свертывания, а также механизмов коагуляции.
4. декомпенсация легких, почек и других органов.
5. системный воспалительно-подобный ответ: активация комплемента, высвобождение медиаторов воспалительного ответа
Отражаясь на уровне системных органов, это может проявляться как
(i) церебральные и психиатрические осложнения.
1. церебральная гипоксия
2. эпидуральные и экстрадуральные гематомы
3. церебральная эмболия
(ii) Гипотония и синдром низкого сердечного выброса
(iii) Послеоперационные нарушения коагуляции
(iv) Нарушение кислотно-основного баланса и электролитов
(v) Почечная недостаточность
(vi) Перфузированное легкое (ARDS)
Однако страх перед методами экстракорпорального кровообращения или процедурами экстракорпорального кровообращения совершенно необоснован.
Экстракорпоральное кровообращение является проверенным и безопасным методом, а процедуры, выполняемые в сочетании с ним, в настоящее время являются рутинными и обоснованными, поэтому нет необходимости чрезмерно задумываться над тем, следует ли проводить операцию шунтирования коронарных артерий в условиях экстракорпорального кровообращения или неэкстракорпоральными методами. Заболевание коронарных артерий часто сопровождается многими ишемическими или инфарктными осложнениями, такими как образование опухоли стенки желудочка, перфорация перегородки, дисфункция папиллярной мышцы митрального клапана вследствие ишемии, регургитация вследствие недостаточности митрального клапана, а также тромбоз предсердий или внутрижелудочковых сосудов. В этих случаях шунтирование коронарных артерий выполняется с помощью экстракорпорального кровообращения и доступа к камерам сердца для проведения соответствующей хирургической операции, и результаты оказываются весьма удовлетворительными. Даже при простом коронарном шунтировании качество и долгосрочные результаты операции сосудистого анастомоза, выполненной в условиях экстракорпорального кровообращения, значительно превосходят таковые без остановки, что подтверждено многолетними масштабными клиническими и фундаментальными исследованиями во множестве центров как на национальном, так и на международном уровне.
После более чем 50 лет развития экстракорпоральное кровообращение превратилось в относительно самостоятельную специальность, как по своему значению, так и по расширению. В настоящее время, помимо непосредственно кардиохирургии, экстракорпоральное кровообращение также широко используется для поддержки дыхания и кровообращения при других системных заболеваниях (включая отравление наркотиками, угарным газом, тяжелый шок, укусы змей, отравление пестицидами или снотворным и т.д.), трансплантации основных органов (сердца, легких и печени), системной термотерапии при распространенных опухолях и местной химиотерапии + термотерапии при опухолях конечностей, а также в результате этого. Помощь при кровообращении (желудочковое вспомогательное устройство (VAD)) и помощь при дыхании (экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО)) играют важную роль в сердечно-легочной реанимации тяжелобольных пациентов. Современные методы экстракорпорального кровообращения стали хорошо зарекомендовавшим себя и безопасным методом лечения, который может надежно заменить сердечно-легочную функцию пациента на срок до месяца и более, что дает пациенту ценное время для получения дальнейшего лечения. Общая частота послеоперационных осложнений после экстракорпорального кровообращения в настоящее время снизилась до менее чем 3%.