نحوه عملکرد ماشین قلب و ریه (heart lung machine)

مقدمه :

خون ، مایعی است که کار اصلی آن رساندن اکسیژن و مواد تغذیه‌کننده مانند گلوکز به بافت‌ها ، کمک به دفع مواد زائد (مثل دی‌اکسید‌کربن و اسید لاکتیک) از بافت‌های بدن و دفاع در برابر میکروارگانیسم‌ها است. این مایع به‌وسیله پمپاژ قلب (یا ساختاری مشابه آن) به تمام قسمت‌های بدن منتقل می‌شود. خون ، نوعی سیال و بافت محسوب می‌شود و دلیل نامگذاری آن به این جهت است که شامل مجموعه‌ای از سلول‌های ویژه است که وظایف و اعمال خاصی را به انجام می‌رسانند. این سلول‌ها در ماده‌ میان سلولی و زمینه‌ای مایعی به نام پلاسما شناورند که به خون حالت سیال می‌بخشد.

ماشین‌های قلب و ریه سیستم‌هایی هستند که گردش و اکسیژن‌رسانی و فیلتراسیون خون را به‌عنوان جانشین موقت برای عملکرد گردش قلبی - ریوی خون بر عهده دارند. از این دستگاه اغلب برای عمل‌های جراحی قلبِ باز ، مانند پیوند بای پس رگ کرونری و همین‌طور جایگذاری دریچه‌های مختلف قلب استفاده می شود که در آن جراحی نیازمند عمل بدون خونریزی است. در بعضی موارد نیز واحد بای پس قلبی ریوی ، برای اکسیژن‌رسانی غشایی فوق مادی در بیماران با سندرم وقفه تنفسی و یا عملکرد ناکافی تنفسی استفاده می‌شود که از نتایج پنومونی و یا استنشاق دود هستند.

ساختار فیزیکی – مکانیکی ماشین قلب و ریه :

این دستگاه تلمبه‌ای است که خون را به درون لوله خود طوری می‌مکد که ضربات وارده به سلول‌های خونی و گویچه‌ها به حداقل ، کاهش می‌یابد ؛ سپس خون وارد دستگاهی می‌شود که آن را به‌صورت لایه نازکی روی صفحات متعدد پخش می‌کند تا با اکسیژن موردنیاز در تماس باشد. این قسمت دستگاه را به اصطلاح اکسیژناتور می‌گویند. بنابراین ابتدا تلمبه و لوله‌های پلی اتیلن استریل را که با یکدیگر تشکیل یک مدار می‌دهند ، توسط 2 یا 3 لیتر خون هپارینه به‌طور کامل پر کرده ، سپس دستگاه به‌کار می افتد.

نحوه کار به این صورت است که کانولایی که دارای دهانه گشاد و دیواره نازک است به ابتدای آئورت یا شریان فمورال چپ متصل می‌کنند. با در نظر گرفتن ECG و EEG بیمار ، وضع قلب و جریان عصبی سلول‌های مغزی را زیر نظر گرفته و اقدام به توراکوتومی می‌کنند. به این ترتیب نیمه راست قلب را باز و کانولای مخصوص را وارد دهلیز می‌کنند. در این زمان ، مدار مسدود تلمبه را قطع کرده و به ترتیب یک سر لوله آن را به کانولای دهلیز راست و سر دیگرش را به آئورت و یا شریان فمورال وصل می‌کنند. در همین زمان با وارد ‌کردن هپارین ‌، خون بیمار هپارینه می‌شود ؛ سپس پمپ را به‌کار انداخته و با بستن و یا کلمپ مخصوص به دهلیز راست ،

مانع از ورود خون به قلب می‌شوند. خون از طریق آئورت به تمام قسمت‌های بدن می‌رسد. اگر قرار باشد دریچه آئورت را ترمیم یا تعویض کنند ، با استفاده از دستگاه مخصوص خون شریانی را به‌طور مستقیم وارد سوراخ های عروق کرونر می‌کنند. این دستگاه علاوه بر اجزای ذکر شده شامل پمپ شریانی ، پمپ برگشتی شریانی ، یک یا دو پمپ مکش ، پمپ هواگیر شریانی ، پمپ قلبی و یک واحد برگشتی است. اجزای تصفیه نیز اغلب شامل مبادله کننده گرمایی اکسیژن ، اندوخته کننده برش‌های قلبی ، فیلتر‌های خونی و همین‌طور لوله‌ها است. شیوه تزریق ، داخل سیاهرگی و یا تزریق مستقیم داخل دهلیز راست است که این عمل برای جلوگیری از لخته‌شدنِ خونِ در حالِ گردش در دستگاه قلبی ریوی انجام می‌گیرد.

بعد از عمل بای‌پس‌ ، ماده ضد انعقاد که به خون اضافه شده باید برگشت داده شود که این کار توسط سولفات پروتامین انجام می‌شود. هنگام بای مواد شیمیایی به دلایلی اعم از پتاسیم کلرید ، پتاسیم سیترات ، استیل کولین و یا محلول سرد Cardioplegic برای توقف انقباضات ریتمیک ، کاهش نیاز‌های متابولیسمی آن و همین‌طور برای اجتناب از آسیب‌های کمبود اکسیژن (ایسکمیک) میوکاردمی ، به قلب تزریق می‌شوند. بسیاری از واحد‌های بای‌پس به یک پمپ برای کمک‌کردن در اداره مکث و تناوب قلب بوسیله محلول Cardioplegic در طول عمل مجهز شده‌اند. به‌علاوه ، کاهش دمای سیستمیک بوسیله دستگاه (32-25 درجه) باعث کاهش نیاز‌های متابولیک و در نتیجه کاهش نیاز اکسیژن مغز ، کلیه‌ها ، کبد و سایر ارگان‌های بدن می‌شود.

در زمان کار دستگاه ، خونی که به‌طور طبیعی از رگ Vena Cava به قلب بر می‌گردد ، بوسیله کانالی پلاستیکی (که در میان لوله‌ای واقع در پمپ آرتریال قرار دارد) منحرف می‌شود. خون در مبدل گرمایی اکسیژن برای اکسیژن‌رسانی و از بین‌بردن کربن دی اکسید جریان پیدا می‌کند. خونی که در طول عمل در قسمت‌های مختلف جریان پیدا می‌کند ، توسط ذخیره کننده Cardiotomy مکیده و جمع آوری می‌شود ؛ سپس در آنجا فیلتر شده و دوباره پمپ می‌شود. پمپ‌های خون ، خون را توسط یک مدار خارج از بدن به حرکت در می‌آورند و خون خارجِ رگی را با استفاده از یک ساکشن به حجم در حال گردش بر می‌گرداند. پمپ سرخرگی ، خون را پس از عبور از اکسیژناتور ، به سمت بیمار می‌برد.  اغلب یک پمپ سرخرگی پشتیبان نیز وجود دارد. خون سرخرگی به پمپ‌کردن نیاز ندارد ؛ زیرا به واسطه جاذبه زمین به سمت یک مخزن جریان می‌یابد. قرارگیری پمپ سرخرگی و اکسیژناتور است که بصورت فعال ، خونی را از مخزن به اکسیژناتور پمپ می‌کنند و از آنجا که عملکرد پیوسته ضروری است ، پمپ سرخرگی باید به یک سری باتری و سیستم نیروی برق اضطراری متصل باشد.

تعداد زیادی تجهیزات جانبی برای کنترل و ردیابی تزریق وریدی به‌کار برده می‌شوند. دمای خون در دمای خارج از بدن قابل تنظیم به درجه حرارت عادی بدن است. اکسیژناتور دارای یک مبادله‌کننده گرما است ، آبی که با دمای مشخص باید به آن منتقل شود ، با استفاده از یک شیر مخلوط کن آب سرد و گرم یا با استفاده از یک گرم کننده - سرد کننده الکتریکی به آن می‌رسد. اکسیژن از منبع مرکزی به خون سیاهرگی منتقل می‌شود.
در مدار اکسیژن ، اغلب دستگاه اندازه‌گیری جریان مایع و فیلتر باکتریولوژی وجود دارد. غلظت اکسیژن و دی‌اکسیدکربن با استفاده از نمونه خون نمایش داده و تنظیم می‌شود.

کاربری دستگاه :

برای تهیه‌ اطلاعات شیمیایی خون ، هنگام تزریق وریدی از دستگاه‌های دیگری نیز استفاده می‌شود. برای مثال ممکن است از نمایشگرهای دما با پروب‌هایی استفاده شود که در نقاط مختلف روی بیمار یا در مدار خون خارج از بدن قرار می‌گیرند. از آشکار‌سازهای خون که دارای آلارم‌های صوتی و بصری هستند برای نشان‌دادن سطح خون در مخازن استفاده می‌شود. آشکارسازهای حباب هوا آلارم‌های صوتی و بصری می‌دهند ؛ همچنین ممکن است پمپ خون سرخرگی را در صورتی که هوا در مسیر سرخرگی نشان داده شود ، متوقف کند.

مانیتور فشار ، فشار سرخرگ چپ ، سرخرگ ریوی و سایر سرخرگ‌ها را ثبت می‌کند. این مانیتورها اغلب روی دستگاه نصب شده‌اند. هنگام تماس خون با سطوح خارجی باید از مکانیسم جلوگیری از انعقاد خون استفاده شود که حالت برگشت‌پذیری دارد ؛ در این حالت از هپارین که یک ماده ضد انعقاد است استفاده می‌شود. خون گرفته شده از سیاهرگ اغلب به وسیله جاذبه زمین به سمت مخزن سیاهرگی جریان می‌یابد و سپس به سمت اکسیژناتور و بعد از رد‌شدن از یک سری فیلتر در مسیر خون سرخرگی به سمت بیمار جریان می‌یابد. در طول مدت زمانی که از جریان قلبی – عروقی مصنوعی استفاده می‌شود ، باید تمامی خونی که از دست می‌رود جایگزین شود و تعادل دقیقی بین حجم خونِ جریانِ داخلی بدن با جریان خارجی آن در دستگاه وجود داشته باشد و همچنین باید تعادل اسید و باز در حد طبیعی نگهداشته شود. وقتی عمل جراحی تمام شد ، تمام حفره‌های قلب باید از خون پر باشد و از وجود کوچکترین حباب هوا قبل از توقف ماشین و شروع کار مجدد قلب جلوگیری شود. در این زمان ، فیبریلاتور برداشته شده و از دفیبریلاتور استفاده می‌شود.