mercoledì 5 ottobre 2022

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Bypass cardio-polmonare


Il bypass cardio-polmonare è un dispositivo elettromedicale atto a garantire la sopravvivenza dei pazienti sottoposti a cardiochirurgia sostituendo le funzioni del cuore e dei polmoni. La cosiddetta CEC trova applicazione non solo nella chirurgia vascolare ma anche in quella dei trapianti.

Fu ideata per la prima volta da John Heysham Gibbon. Lo scienziato sovietico Sergej Sergeevič Brjuchonenko aveva sviluppato una forma primitiva di macchina cuore-polmone per perfusione totale del corpo nel 1926, mentre il Dr. Clarence Dennis ha guidato il team che ha condotto la prima operazione a cuore aperto con un sistema analogo il 5 aprile 1951 presso l’ospedale dell’Università del Minnesota, a seguito di quattro anni di sperimentazione in laboratorio su dei cani, con un gruppo chiamato Iron Heart. Il paziente, tuttavia, non è sopravvissuto a causa di un complesso difetto cardiaco congenito inaspettato.

Lo scopo della macchina è sostanzialmente quello di permettere al cardiochirurgo di poter operare su un organo fermo ed immobile agevolandole le manovre, al contempo però permette al paziente di mantenere le sue funzioni vitali primarie. Le varie parti che compongono la macchina sono:

  • Cannule: composte in materiale polimerico sono progettate per permettere al sangue di circolare con la minima turbolenza possibile e allo stesso tempo di resistere in maniera efficace alla pressione applicata dai fluidi che vi circolano. Vi sono due tipi di incannulazione:
    • sistema delle doppie cannule: viene utilizzato negli interventi cardiochirurgici in cui è necessario aprire le cavità cardiache di destra.
    • sistema della monocannula atriale: si mette una sola cannula nell’atrio di destra oppure ci sono cannule che oltre ad avere l’estremità perforata hanno anche dei fori laterali, che vengono introdotti nell’auricola di destra fino alla vena cava inferiore. L’estremità perforata aspirerà il sangue dalla vena cava inferiore, mentre i fori laterali aspireranno dall’atrio destro e quindi dalla vena cava superiore.
    • Sistema di immissione arteriosa: attualmente viene preferito per vantaggi pratici quello nell’aorta ascendente. Essa, prima dell’origine del tratto brachiocefalico, ha un decorso prevalentemente intrapericardico. La femorale viene evitata per la necessità di una seconda incisione.
  • Reservoire: sistema di aspirazione formato da tubi collegati a un vuoto spinto e collegato al reservoir vero e proprio 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. Il circuito in fase iniziale deve essere riempito di sangue o di altre soluzioni, fino agli anni 60 si usavano soluzioni di sangue eparinato, oggi si preferisce usare autotrasfusioni sanguigne, ringer acetato più adenosina o soluzione glucosata o fisiologica arricchita (albumina), oppure ringer lattato più crystalsol o mannitolo. E’ quindi facilmente intuibile capire che la CEC sfrutta un emodiluizione con vantaggi che comprendono un minore uso di sangue, una diminuzione della viscosità del sangue, diminuiti danni d’organo e minori costi economici. I problemi principali, invece, comprendono un maggior sovraccarico idrico e la difficile diagnosi differenziale post-operatoria tra la piastrinopenia da emodiluizione e la temibile piastrinopenia da eparina.
  • Ossigenatore: nel tempo ne sono stati utilizzati quattro tipi fondamentali:
    • A dischi rotanti: tra i primi ad essere utilizzati, ideati nel 1915 e sviluppati negli anni 50 permettono un contatto diretto tra il sangue e l’ossigeno.
    • A bolle: sviluppato nella seconda metà degli anni ‘50, permette un contatto diretto tra sangue venoso e ossigeno. È costituito da una colonna di ossigenazione nella quale simultaneamente sono immessi sangue venoso e ossigeno.
    • A fibre cave: formato da fasci di sottilissime fibre cave semipermeabili al gas.
    • A membrana: entrato in uso negli anni ’90, permette scambi per diffusione attraverso una membrana semipermeabile di gomma siliconata che separa completamente gas e sangue.
    • Ossigenatori moderni: si avvicinano maggiormente alla fisiologia polmonare. Non vi è più contatto diretto grazie alla mediazione di una membrana. Questo garantisce maggiore somiglianza alla fisiologia degli scambi gassosi e minori problematiche dovute al contatto diretto
  • Filtro: 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.
  • Pompe: 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.
  • 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 dal ventricolo sinistro proveniente dalle vene di Tebesio. Il sangue recuperato viene poi filtrato, ossigenato e reimmesso nel circuito a livello del reservoir (VENT). 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. Ovviamente per permettere il deterioramento delle fibre miocaridiche dovuto al mancato apparto di sangue arterioso esse vanno alimentate con conseuguente possibilità di ripresa del battito durante l’intervento. Questo problema viene ovviato con l’utilizzo della 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. E’ bene anche ricordare che il circolo del sangue all’interno della macchina può andare incontro a coagulazione, per questo si fa uso di soluzioni eparinate.
  • Vent: utilizzato per avere campo completamente sgombro dal sangue e viene posizionato nel ventricolo sinistro.

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