Kardiopulmonaler Bypass

Der kardiopulmonale Bypass ist eine Technik, die während einer Herzoperation vorübergehend die Arbeit von Herz und Lunge übernimmt. Venöses Blut wird in eine Maschine geleitet, die Sauerstoff hinzufügt, Kohlendioxid entfernt und das Blut in das arterielle System zurückpumpt, sodass der Chirurg das Herz anhalten und öffnen kann, während der Rest des Körpers weiterhin perfundiert wird. Es ist die Technologie, die die Operation am offenen Herzen ermöglichte.

Definition

Der kardiopulmonale Bypass ist eine Form der extrakorporalen Zirkulation, bei der eine Maschine venöses Blut oxygeniert und in den arteriellen Kreislauf zurückführt, wodurch Herz und Lunge während einer Herzoperation mechanisch ersetzt werden.

Scope

Dieses Thema behandelt das Prinzip der extrakorporalen Zirkulation, die Hauptkomponenten des Bypass-Kreislaufs, die physiologischen Veränderungen, die er hervorruft, und die damit verbundene systemische Entzündungsreaktion. Es handelt sich um eine Bildungsreferenz zu einer chirurgischen Unterstützungstechnik und bietet keine Perfusionsprotokolle oder Behandlungsanleitungen.

Core questions

• Wie ersetzt der Bypass-Kreislauf Herz und Lunge?
• Was sind die wesentlichen Komponenten des extrakorporalen Kreislaufs?
• Welche physiologischen Folgen und Risiken birgt der Bypass?
• Warum löst der Bypass eine systemische Entzündungsreaktion aus?

Key concepts

• Extrakorporale Zirkulation
• Venöse Drainage und Kanülierung
• Oxygenator (Gasaustausch)
• Arterielle Pumpe und Rückführung
• Systemische Antikoagulation (Heparinisierung)
• Systemische Entzündungsreaktion
• Hämodilution und Priming

Mechanisms

Beim kardiopulmonalen Bypass wird desoxygeniertes venöses Blut über Kanülen im rechten Vorhof oder in den Venae cavae durch Schwerkraft oder unterstützte Absaugung in ein Reservoir abgeleitet. Das Blut durchläuft einen Oxygenator, der den Gasaustausch über eine Membran durchführt, Sauerstoff hinzufügt und Kohlendioxid entfernt, sowie einen Wärmetauscher, der die Temperatur regelt. Eine Pumpe führt das oxygenierte Blut dann unter Druck in das arterielle System zurück, in der Regel über die aufsteigende Aorta. Da der Kontakt zwischen Blut und den künstlichen Oberflächen des Kreislaufs die Gerinnung aktiviert, wird der Patient vollständig antikoaguliert, typischerweise mit Heparin. Derselbe Blut-Oberflächen-Kontakt, zusammen mit Ischämie-Reperfusion und dem nicht-pulsatilen Fluss, aktiviert Komplement und Leukozyten und provoziert eine systemische Entzündungsreaktion, die zur Post-Bypass-Physiologie beiträgt.

Clinical relevance

Der kardiopulmonale Bypass wird bei den meisten Operationen am offenen Herzen eingesetzt und prägt die perioperative Physiologie, die Kliniker verstehen müssen. Dieser Eintrag erklärt, wie die Technik funktioniert und warum sie charakteristische systemische Effekte hervorruft; es handelt sich um eine Referenzbeschreibung und nicht um eine Grundlage für das Perfusionsmanagement oder individuelle Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Das Wissen über den kardiopulmonalen Bypass stammt aus der historischen Ingenieursarbeit von Gibbon und Kollegen sowie aus einer umfangreichen physiologischen Literatur, einschließlich Übersichten über die systemische Entzündungsreaktion, die er hervorruft. Ein Großteil der zeitgenössischen Evidenz betrifft Verfeinerungen – Kreislaufbeschichtungen, Flussstrategien und entzündungshemmende Maßnahmen – und nicht das Prinzip selbst, das gut etabliert ist.

History

Der kardiopulmonale Bypass war die Errungenschaft von John Gibbon, der mit seiner Frau Mary Jahrzehnte damit verbrachte, ein mechanisches Herz-Lungen-Gerät zu entwickeln und es 1953 für die erste erfolgreiche Operation am offenen Herzen, den Verschluss eines Vorhofseptumdefekts, einsetzte. Die Berichte von Miller, Gibbon und Gibbon aus dem Jahr 1951 dokumentieren die Entwicklung des Geräts, und die folgenden Jahrzehnte brachten Membranoxygenatoren, verbesserte Pumpen und sicherere Kreisläufe, die den Bypass zur Routine machten.

Debates

Wie viel der post-Bypass-Morbidität wird durch die systemische Entzündungsreaktion verursacht?

Der Kontakt von Blut mit dem künstlichen Kreislauf und Ischämie-Reperfusion aktivieren Entzündungswege, und das Ausmaß, in dem dies zur Organfunktionsstörung beiträgt – und ob entzündungshemmende Strategien die Ergebnisse verbessern – bleibt eine aktive Frage.

Key figures

• John H. Gibbon Jr.
• Mary Hopkinson Gibbon
• C. Walton Lillehei

Seminal works

• gibbon-1978
• miller-1951
• pastuszko-2004

Frequently asked questions

Wird die eigene Herz- und Lungenfunktion des Patienten während des kardiopulmonalen Bypasses genutzt?

Nein. Während des Bypasses führt die Herz-Lungen-Maschine den Gasaustausch und die Zirkulation durch, wodurch das Herz angehalten und die Lunge entleert werden kann, während der Körper weiterhin perfundiert wird.

Warum müssen Patienten für den kardiopulmonalen Bypass antikoaguliert werden?

Blut, das mit den künstlichen Oberflächen des Kreislaufs in Kontakt kommt, würde sonst gerinnen, daher ist eine vollständige Antikoagulation (üblicherweise mit Heparin) erforderlich, um den Blutfluss durch die Maschine aufrechtzuerhalten.