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人工心肺机

医疗器械

人工心肺机属于体外循环装置，由氧合器、血泵和辅助设备组成。该设备从静脉系统引出静脉血，在体外进行氧合，再经血泵将氧合血输回动脉系统实现心肺转流。该设备主要用于心脏手术的体外循环、肺移植的辅助呼吸、大血管外科手术以及急性呼吸衰竭的辅助治疗等。

人工心肺机的结构和原理
心脏外科手术时，患者的心脏和肺停止工作，临床使用人工心脏（血泵）和人工肺（氧合器）代替正常心脏和肺的工作，来维持患者和生命体征。人工心肺机属于Ⅲ类医疗器械，临床使用时，需要采用腔静脉插管插入患者的上下腔静脉或右心房，引出患者血液。体外管路中的患者血液经过热交换水箱的温度调节后，流入人工肺将静脉血氧合为动脉血，再由人工心脏泵入动脉系统，使人体组织、器官得到充分灌注，维持患者血液循环和内环境的稳定。除了可以维持患者生命体征，人工心肺机也为心脏手术提供一个无血的术野。
人工心肺机主要包括以下部分：
1. 氧合器，是心肺机的重要组成部分，主要功能是进行气体交换，使血液氧合同时排出二氧化碳，暂时代替人体肺的功能。高质量的氧合器应满足的条件是：血液氧合和二氧化碳排出理想，温控效果好，预充量小，血液破坏小，跨膜压差小，操作方便，易于排气。
2. 血泵。人工心肺机通常有4~5个血泵，每个泵都具有明确的功能，其中主泵用于代替心室搏出功能，其余泵用于手术时术野内的血液回吸、心室减压和排气、心脏停跳液的灌注等。在一定的体外循环时间内，血泵对血液的破坏性应轻微，控制台操作简单，具有后备应急系统。
3. 微栓滤器。体外循环中，不可避免的会产生一些固体或气体的微小栓子，可能会阻塞血管、损伤组织器官，尤其是脑和肺，所以体外循环过程中必须采用血液滤器、气体滤器、白细胞滤器等滤过器。
4. 热交换设备，用于体外循环中患者的体温升、降和心脏停搏液的变温。
5. 管道和插管。在体外循环手术中，根据患者体重及病情来选择合适的管道类型和插管半径。管道和插管应具有良好的透明度、弹性和韧性，管道内壁光滑、血流阻力小，化学性能稳定、无毒，具有良好的生物相容性。
6.生命体征监测装置，可以在体外循环过程中监测患者的心电图、动静脉压、体温等。
发展历史
人工心肺机的发展过程大致分为三个阶段。
第一个阶段，19世纪初至20世纪初，摸索、形成阶段。Le Gallceis最早开展了替代心脏进行动脉血液注入的工作，构建了现代体外循环的基础。
1868年Ludwig等把脱纤维素血液在空气中不增加氧气进行震荡，并依靠处理后的血液进行肌肉代谢研究。
1882年Schroder向血容器内输送空气，制造气泡以增加血液含氧量，具备了人工心肺机的雏形。
1895年世界首例人工心脏（血泵）出现。
1915年Richards等研制了屏障式人工肺。
第二个阶段，1915年至1953年，初期实验阶段。此期间先后出现了多种形式的人工心脏（血泵）、人工肺（氧合器）。
1937年Gibbon把血泵和氧合器结合在一起，组成了人工心肺机。
第三个阶段，1953年以后，发展完善阶段。1953年Gibbon用屏障式氧合器，为一名18岁女孩进行了体外循环的心内直视修补手术并获得成功。
我国于1956年开始人工心肺机研制，上海医疗器械厂生产了上海Ⅰ型和Ⅱ型人工心肺机。1958年6月第四军医大学用体外循环为一名6岁男孩做了室间隔缺损的直视修补术并获得圆满成功，7月上海胸外科医院用国产人工心肺机为一名9岁女孩做心内直视手术也获得了成功。
扩展阅读
[1] 樊翔, 万易易. GB 12260-2005《人工心肺机滚压式血泵》主要标准条款的解读及展望[J]. 医疗装备, 2017, 30(14):48-49.
[2] 何添富. 人工心肺机与展望[J]. 广东医学杂志. 1982, (10):39-41.
[3] 张罗. 人工心肺机设计研究[D]. 北京工业大学, 2016.
[4] 张全复, 魏静义. 人工心肺机管理及意外事故的防治[J]. 江苏医药, 1988(4).
[5] 唐成左, 樊庆福. 人工心肺机[J].上海生物医学工程. 2006,(27):247-249.
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