Macchina cuore-polmone
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La macchina cuore-polmone (in inglese Heart Lung Machine) è un apparecchio elettromedicale utilizzato in cardiochirurgia.
Tale macchina,gestita dal tecnico perfusionista, rende possibili gli interventi a cuore aperto e fermo, sostituendo le funazioni cardiache con un insieme di dispositivi che garantiscano comunque l’ossigenazione dei tessuti e l’eliminazione dell’anidride carbonica; un metodo di incannulazione cardiaca è il by-pass Cardio – Polmonare: consiste nel bypassare tutto il sistema cardiaco, deviando il sangue dalle vene cave direttamente nell’aorta: il sangue dal sistema venoso viene drenato all'esterno dell'organismo. All'interno del circuito extracorporeo avvengono gli scambi gassosi e la regolazione dei parametri idroelettrolitici e dell'equilibrio acido-base. Successivamente il sangue viene pompato in una grossa arteria, perfondendo il circolo sistemico e bypassando così il circolo polmonare.
[modifica] Caratteristiche del circuito
Un circuito per la circolazione extracorporea, è composto da: 1. Cannule venose e arteriose 2. Reservoir 3. Ossigenatore 4. Pompe 5. Scambiatori di calore 6. Aspiratori 7. Filtri
1) Cannule: le cannule utilizzate in circolazione extracorporea, sono tubi in materiale polimerico. Sono progettate in modo da far circolare il sangue con il minimo grado di turbolenza, devono anche essere sufficientemente robuste per evitare che si pieghino o collabiscano ma, allo stesso tempo, devono essere flessibili per essere maneggiate facilmente.
2) Pompe: le pompe utilizzate nel circuito per la circolazione extracorporea (di solito è presente anche una pompa d’emergenza) sono quattro: una è la main pump, cioè la pompa che mantiene il sangue in circolo, un’altra è utilizzata per la cardioplegia e le altre due servono come aspiratori. La pompa principale può essere di due tipi: Roller o Centrifuga. Entrambe sono a flusso continuo, contrariamente al cuore che, invece, è una pompa pulsatile. A seconda di parametri soggettivi, la pompa assicura la portata adeguata al paziente (dai 4 ai 7 l/m). La caratteristica teorica saliente della Roller, essendo una pompa volumetrica, è la capacità, grazie alla sua struttura meccanica, di mantenere costante la portata qualsiasi sia il carico (la resistenza) a valle. Al contrario con la pompa Centrifuga, la portata varia in relazione al carico (a parità di numero di giri), ma, visto il suo principio di funzionamento, provoca molta meno emolisi della Roller e non manda in circolo eventuali bolle gassose. Il principio di funzionamento della pompa Roller è il seguente: un tubo deformabile, viene posto in un vano semicircolare dove due o più rulli collegati ad altrettanti bracci, ruotando, lo comprimono, spingendo avanti il volume di sangue antecedente al rullo. La roller è una pompa volumetrica; ciò vuol dire che, se il motore a disposizione è sufficientemente potente, la sua portata dipende esclusivamente dal volume di sangue spinto nel vano semicircolare e dal numero di giri, indipendentemente dal carico idraulico che deve vincere. Per questo motivo è normale che il motore di questa pompa sia sovradimensionato. Un fattore che può far variare la portata, a parità di numero di giri, è la temperatura del sangue e la temperatura a cui la pompa si trova. Infatti, il tubo essendo di materiale polimerico, risente facilmente delle variazioni di temperatura, che provocano variazioni del suo diametro, con conseguente variazione della portata.
3) Ossigenatore: in CEC possono essere utilizzati due tipi fondamentali di ossigenatori: a membrana e a gorgogliamento. La scelta dell’ossigenatore determina differenze nel lay–out circuitale, infatti l’ossigenatore a membrana è messo a valle della pompa a causa delle sue elevate perdite di carico, che influenzerebbero pesantemente la quantità di sangue che ritorna dal paziente stesso, in questo modo la pompa provvede a compensarle; al contrario l’ossigenatore a gorgogliamento andrebbe messo prima della pompa, essendo strutturato in modo da avere una riserva arteriosa derivante dal deschiumaggio, procedimento necessario dopo il gorgogliamento.
4) Scambiatori di calore: hanno la funzione di regolare la temperatura del sangue e di conseguenza la temperatura del paziente. Lo scambiatore di calore è posto a monte dell’ossigenatore: l’ossigenatore aumenta notevolmente la pressione parziale dell’ossigeno nel sangue, il quale si può trovare sia in forma legata all’emoglobina, sia in forma disciolta nel plasma; l’ossigeno disciolto, tende ad aggregarsi all’aumentare della temperatura, formando bolle. Una caratteristica importante di questo dispositivo, posta a salvaguardia dell’asetticità del sangue, è quella di evitare, in caso di danneggiamento, che il liquido termovettore (acqua) vada a contatto col sangue ed entri in circolo. Questo è possibile mantenendo il liquido ad una pressione leggermente inferiore a quella del sangue, in modo tale che, in caso di danneggiamento, sia il sangue a trasferirsi nel circuito esterno e non viceversa.
5) Reservoir: è un recipiente in cui il sangue va a depositarsi; questo dispositivo dà la possibilità di accumulare un certo quantitativo di sangue, svuotando il sistema circolatorio del paziente se il chirurgo ne ha l’esigenza e consente anche di evitare che le vene cave collabiscano a causa di un aumento dei giri della pompa o una vasodilatazione del paziente (comportando un accumulo di sangue nel corpo stesso).
6) Filtro: è sempre presente anche se alcuni lo considerano solo uno strumento cautelativo, visti gli accorgimenti precedenti. Grazie alla sua struttura microreticolata, impedisce il passaggio di microcoaguli, minuscoli frammenti di tessuto, piccolissime bolle. Non si monta più di un filtro in serie perché oltre l’alta efficienza del filtro, vi sono misure preventive anche a monte del circuito e soprattutto si aumenterebbero eccessivamente le perdite di carico.
7) Aspiratori: due delle quattro pompe presenti nel circuito per la CEC, sono usate per gli aspiratori. Vengono utilizzati due aspiratori, il primo per recuperare il sangue versato nella cavità toracica a causa, per esempio, delle ferite chirurgiche, il secondo per recuperare il sangue dall’atrio sinistro proveniente dal circolo bronchiale, il sangue recuperato viene poi filtrato, ossigenato e reimmesso nel circuito. Per il loro principio di funzionamento e le tecniche costruttive, gli aspiratori sono altamente emolitici, poiché sottopongono i globuli rossi a depressioni e a moti turbolenti considerevoli.
Accanto ai limiti dovuti alla struttura fisica del circuito, si possono individuare altri punti di criticità, legati soprattutto alla fisiologia dell’apparato circolatoria e alle caratteristiche ematiche. In primis per impedire il deterioramento delle fibre muscolari del miocardio è necessario che il cuore venga continuamente alimentato durante lo svolgimento dell’operazione chirurgica; se alimentato con sangue però, il cuore tende a riprendere a pulsare. Il problema viene risolto con la cardioplegia ematica, una soluzione cristalloide, che viene fatta scorrere in maniera diretta o retrograda, contenente un’elevata concentrazione di ioni potassio che impediscono qualsiasi attività al miocardio. Nella soluzione viene introdotta una piccola quantità di sangue per tentare di ricreare l’ambiente fisiologico. E’ indispensabile considerare anche il fatto che il contatto tra tra sangue e materiale estraneo provoca coagulazione: per evitare ciò, il sangue viene infuso di eparina, sostanza anticoagulante che agisce rapidamente ma ha una breve durata d’azione, prima di entrare in circolazione extracorporea. Terminata l’operazione viene somministrato al paziente del solfato di protamina, antidoto dell’eparina, ripristinando l’attività coagulatoria. La dose iniziale di eparina è 4 mg per chilogrammo peso del paziente ed è iniettata dal chirurgo nell’atrio destro. Il tempo di coagulazione è determinato prima di cominciare la CEC, per assicurare adeguata anticoagulazione. Il tempo di coagulazione è monitorato ogni mezz’ora ed è mantenuto maggiore di 480 secondi da dosi supplementari di eparina. Inoltre per evitare la presenza d’aria e quindi di bolle, l’intero circuito per la circolazione extracorporea viene preventivamente riempito con un liquido detto di priming o di: riempimento, costituito principalmente da soluzione fisiologica, eparina, ed eventuali farmaci richiesti dall’anestesista per le condizioni particolari del paziente. Il volume di priming deve essere il minore possibile: il collegamento del paziente al circuito per la circolazione extracorporea, comporta un aumento del volume vasale, e data la presenza del liquido di priming si ha una conseguente diluizione del sangue. E’ stato accertato che è ammissibile un abbassamento dell’ematocrito fino ad un limite del 15%, al di sotto del quale, i globuli rossi non sono più sufficienti per soddisfare le esigenze vitali del paziente, anche se si aumenta la portata (andando incontro a seri problemi dovuti all’emolisi). Quindi, più piccolo è il volume di priming, più piccolo è il grado di diluizione del sangue, con conseguente riduzione delle eventuali complicanze.
