1.3.1.1. Sơ lược về tuần hoàn ngoài cơ thể
Ý tưởng về máy tim phổi đầu tiên đã được Frey và Gruber đề xuất từ năm 1885 nhưng mãi đến giữa thế kỷ XX ý tưởng này mới được thực hiện nhờ sự phát triển của kỹ thuật gây mê hồi sức và phẫu thuật cùng với sự ra đời của heparin và các chất dẻo mới [161].
Ngày 6 - 5 - 1953 lần đầu tiên ca mổ tim mở dưới THNCT đã thành công ở người do Gibbon thực hiện ở bệnh viện đa khoa Massachusetts Boston để vá lỗ thông liên nhĩ. Năm 1955 Kirklin và cộng sự ở Mayo Clinic là những người đầu tiên trên thế giới thực hiện hàng loạt các ca mổ tim dưới THNCT
để vá lỗ thông liên thất, thông liên nhĩ. Năm 1960 Harken, Starr, Edwards là những người đầu tiên thay van ĐM chủ và van 2 lá thành công [94].
Ở Việt Nam, ngày 05 - 5 - 1965 giáo sư Tôn Thất Tùng là người đầu tiên đã mổ thành công vá thông liên nhĩ tại bệnh viện Việt Đức. Tuy vậy cho đến năm 1995 chuyên ngành phẫu thuật tim mở ở nước ta mới thực sự phát triển.
Ngày nay với sự tiến bộ về gây mê hồi sức, mổ tim mở dưới THNCT đã giải quyết được nhiều bệnh lý tim phức tạp [161].
Trong mổ tim mở, chức năng tim và phổi được thay thế tạm thời bằng hệ thống THNCT, hình 1.5 mô tả sơ đồ hệ thống THNCT.
Hình 1.5. Sơ đồ tuần hoàn ngoài cơ thể - theo J. Ernesto Molina [117]
Máu được lấy ra từ ống dẫn đặt vào tĩnh mạch chủ trên và chủ dưới, đi qua bộ phận trao đổi oxy, trao đổi nhiệt và cuối cùng được bơm vào ĐM chủ lên để duy trì tưới máu cho toàn bộ cơ thể. ĐM chủ được kẹp ở đoạn lên và tất cả các buồng tim được loại bỏ khỏi hệ thống bơm máu.
Ao: ĐM chủ; RA: nhĩ phải; V: tâm thất
Các bộ phận chính của THNCT gồm [8], [117]:
- Bình chứa máu tĩnh mạch: Chứa máu từ tim phải về trước khi trao đổi oxy và bơm vào ĐM.
- Bộ phận trao đổi oxy (Oxygenator): Thay phổi cung cấp oxy cho máu và thải CO2, gồm 3 loại là loại sủi bọt, loại màng đĩa và loại màng vi sợi rỗng.
Bơm máu Màng lọc Trao đổi oxy
- Bộ phận trao đổi nhiệt: Để điều chỉnh nhiệt độ dòng máu, khi cần hạ thân nhiệt hoặc làm ấm máu khi chạy THNCT.
- Bơm máu (thay cho tim). Ống dẫn đặt trong tĩnh mạch và động mạch. - Các thiết bị phụ trợ gồm: Bầu lọc, bẫy khí, bộ hút máu lại...
1.3.1.2. Ảnh hưởng của tuần hoàn ngoài cơ thể
THNCT gây ảnh hưởng đến các phản xạ bình thường và thụ cảm thể hoá học của hệ tuần hoàn cùng nhiều rối loạn khác như: Rối loạn đông máu, hoạt hoá các tế bào máu, hoạt hoá bổ thể và Kallikrein - kinnin gây tăng tính thấm thành mạch, rối loạn cân bằng dịch và phù, đáp ứng thần kinh nội tiết mạnh với stress, tăng tiết các catecholamin, cortisol, glucagon....giải phóng các protein thông tin, các chất độc tố tế bào và các chất co mạch, sinh ra nhiều chất gây tắc vi tuần hoàn, áp lực tĩnh mạch tăng, áp lực thẩm thấu huyết tương giảm. Tổ chức và các cơ quan chịu sự thiếu máu tại chỗ, tăng dịch khoảng kẽ, tăng các chất độc tố tế bào làm tổn thương tế bào. Hiện tượng thiếu máu và tái tưới máu làm tăng tổn thương tim và các cơ quan khác [73].
- Trên hệ tuần hoàn: THNCT gây phóng thích cấp tính catecholamin làm tăng
sức cản mạch máu ngoại vi, giảm 20% các thụ cảm thể ở cơ tim, giảm sức co bóp của cơ tim gây rối loạn vi tuần hoàn và tưới máu các mô do co thắt trước mao mạch hoặc mở shunt tiểu ĐM - tiểu tĩnh mạch [73], [154].
- Trên hệ thần kinh: Thiếu máu tại chỗ, tắc vi mạch não và các chất độc tố tế
bào làm mất khả năng nhận biết và chức năng sinh lý của não. Não là cơ quan nhạy cảm nhất với sự tổn thương do THNCT [73], [154].
- Trên hô hấp: THNCT có thể gây tổn thương mạch máu phổi do đáp ứng tiền
viêm và hiện tượng thiếu máu - tái tưới máu. Hiện tượng hòa loãng máu làm giảm nồng độ hemoglobin và giảm áp lực keo dẫn đến giảm vận chuyển oxy tới tế bào. Các chất trung gian độc tố tế bào, các chất vận mạch, các cục tắc nhỏ (microemboli) và tế bào... làm tăng tính thấm mao mạch phổi gây phù xung quanh mạch phổi, tăng tiết dịch phế quản và làm thay đổi lớp surfactant.
Các yếu tố trên kết hợp với ảnh hưởng của gây mê và phẫu thuật làm giảm hệ số nở phổi và dung tích cặn chức năng, tăng xẹp phổi, tăng nhạy cảm với nhiễm khuẩn đường hô hấp, tăng shunt sinh lý động - tĩnh mạch, tăng EVLW, giảm PaO2, tăng chênh áp oxy phế nang - động mạch (AaDO2) [36], [73].
- Trên hệ huyết học: THNCT gây rối loạn đông máu do giảm chất lượng tiểu
cầu, giảm yếu tố đông máu, tiêu sợi huyết, đông máu rải rác trong lòng mạch, chưa trung hòa hết heparin, hồng cầu dễ vỡ, bạch cầu dễ kết vón và protein huyết tương bị biến tính [73], [154].
- Trên thận: THNCT làm giảm khoảng 30% lưu lượng máu qua thận và tăng
sức cản mạch máu thận, cản trở máu tĩnh mạch thận. Loại bơm dòng chảy không mạch đập trong THNCT gây ứ máu, thiếu máu, thiếu oxy và toan chuyển hóa ở thận, giảm tưới máu đến vỏ thận, giảm lượng nước tiểu, tăng angiotensin II và renin huyết tương. Chức năng ống thận bị ức chế do hạ thân nhiệt, giải phóng hemoglobin, elactaza…các gốc tự do và tổn thương tế bào biểu mô ống lượn gần. Toan máu có thể gây hemoglobin niệu và hoại tử ống thận cấp. Mạch thận bị tắc do các cục tắc nhỏ và bị tăng sức cản do tăng catecholamin và cường trục renin - angiotensin - aldosteron [73], [154].