心血管外科手术包括心腔内手术、大血管手术及心脏表面的手术。可以想象，在搏动并充满血液的心脏或血管内是无法进行手术的，必须提供安静无血清晰的手术野，以便于认清解剖畸形并实施手术操作。体外循环的应用即为外科医生提供了这种条件。 体外循环是指用一种特殊装置暂时代替人的心脏和肺脏工作，进行血液循环及气体交换的技术。这一装置分称为人工心和人工肺，亦统称人工心肺、人工心肺装置或体外循环装置。主要应用于心脏、大血管手术。
体外循环时，静脉血经上、下腔静脉引入人工肺进行氧合并排出二氧化碳，氧合后的血液又经人工心保持一定压力泵入体内动脉系统，从而既保证了手术时安静，清晰的手术野，又保证了心脏以外其他重要脏器的供血，是心脏大血管外科发展的重要保证措施，1953年Gibbon首例应用于临床。 体外循环基本装置：包括血泵、氧合器、变温器、贮血室和滤过器五部分。
体外循环装置示意图
血泵：即人工心，是代替心脏排出血液，供应全身血循环的装置。根据排血方式分为滚压泵和离心泵两种。目前仍以滚压泵应用较广泛，射出血液为平流，以滚压式泵为主，靠调节泵头转动挤压泵管排出血液。
氧合器：即人工肺。代替肺脏使静脉血氧合并排出二氧化碳。目前使用的有两种类型：①鼓泡式氧合器：血液被氧气（或氧与二氧合碳混合气）吹散过程中进行气体交换，血液中形成的气泡用硅类除泡剂消除，根据形态有筒式和袋式；②膜式氧合器（膜肺）：用高分子渗透膜制成，血液和气体通过半透膜进行气体交换，血、气互相不直接接触，血液有形成分破坏少，其外形有平膜式和中空纤维式。
（人工心肺机就是由氧合器和血泵及辅助设备组成的,能进行体外循环的机械装置.）
变温器工艺相框：是调节体外循环中血液温度的装置，可作单独部件存在，但多与氧合器组成一体。变温器的水温与血温差应小于10－15℃，水温最高不得超过42℃，用于体外循环中患者的体温降升和心脏停搏液的变温。
贮血室：是一容器，内含滤过网和去泡装置，用作贮存预充液，心内回血等。
滤过器干衣柜：滤过体外循环过程中可能产生的气泡、血小板凝块、纤维素，脂肪粒，硅油栓以及病人体内脱落的微小组织块等，不同部位应用滤过器的网眼各异。
监测装置：生命征监测装置（心电图、动静脉血压、鼻肛温）；连续动静脉血氧饱和度监测仪：可根据测得的数据调节氧流量，观察膜肺氧合效果；激活全血凝固时间监测仪（ACT）：在转流过程中，ACT≥480S；血气电解质监测仪；脑氧饱和度监测仪。
管路：动脉灌流管路；静脉引流管路；泵管；吸引管路；氧气管；排气、测压管；静脉总干；连接管。 插管：动脉插管；静脉插管；左心吸引管；右心吸引管；心脏停博液灌注插管。
术前准备：
1.消除一切感染病灶。
2.纠正营养不良、贫血以及肝、肾和其他脏器功能障碍。
3.纠正心力衰竭，或使病人处于可能的最佳状态。
4.术前48小时停用毛地黄类药及利尿药。
5.术前1周用普通饮食，以利调整电解质平衡，如病人长期服用利尿药，则术前1周将口服氯化钾适量增加，以利克服体内钾的不足。
路灯开关6.术前3日开始用抗生素预防感染，手术当日术前用药时，给一个剂量抗生素。
7.重症病人术前1周起静脉点滴葡萄糖、胰岛素和氯化钾溶液（gik），以保护心肌。
弯曲玻璃
8.术前应对病人进行心理，消除顾虑，增强医患合作。让病人了解手术过程可能出现的各种情况，以利病人主动配合。
麻醉 静脉复合麻醉、麻醉和低温麻醉是目前体外循环心内直视手术最常用的麻醉方法。
建立动脉和静脉通道 桡动脉测压、中心静脉测压以及静脉输液通道的建立，可依据具体情况于麻醉前或麻醉后进行。
图1 胸骨正中 图2 胸骨正中 图3 切开、固定
切口 纵行锯开 心包，显露心脏
图4 建立体外循环，阻断升主动脉
体外循环心内直视手术：一般采用纵行锯开胸骨入路，纵行切开心包显露心脏，从心内注射肝素2－3mg/kg，经检测血液不凝后，顺序插升主动脉灌注管和下腔静脉，上腔静脉引流管，分别与已预充好的人工心肺机相应管道连接，即可开始外循环转流。体外循环预充，现在常规采用血液稀释法，预充液应考虑渗透压、电解质含量和血液稀释度三方面。血液稀释程度，各家掌握不一，血红蛋白5－10g%之间，血球压积10－30%不等。预充用的晶体液通常有乳酸林格氏液，生理盐水，50%葡萄糖液等，胶体液可选用血浆，白蛋白等，还需加入钾、镁、碳酸氢钠以及抗菌素等。
具体手术步骤：
1.切口：胸骨正中切口是标准的体外循环心脏直视手术切口，它显露好，适合任何部位的心脏手术。切口起自胸骨切迹稍下，达剑突下约5cm.（图1）
2.锯开胸骨：沿正中用电刀切开胸骨骨膜，分离胸骨切迹达胸骨后；然后解剖剑突及分离胸骨后间隙。切除剑突后，用风（电）动锯沿中线将胸骨纵行锯开。骨膜用电凝止血，胸骨用骨蜡止血。（图2）
3.切开心包：纵行正中切开心包，上达升主动脉反折部，下达膈肌，切口下段向两侧各切一侧口以利显露。之后将心包切缘缝合于双侧胸骨外的软组织，用撑开器撑开胸骨，显露心脏。（图3）
4.心外探查：探查主动脉、肺动脉、左右心房、左右心室、上下腔静脉和肺静脉的大小、张力以及是否有震颤，还要检查是否存在左上腔静脉及其他心外可以发现的畸形。
5.建立体外循环
⑴萃取装置腔静脉套带：先将主动脉和肺动脉间的间隙分开，行升主动脉套带，牵拉升主动脉上的带向左，显露上腔静脉内侧，用直角钳沿上腔静脉内侧绕过其后套带。用同样方法用下腔套带钳绕下腔静脉套带备用。
⑵动脉插管：在升主动脉的远端，用7号线作两个同心荷包缝合，均不穿透血管，缝于主动脉的外膜，荷包线的开口左右各一。将荷包线套入止血器，以备插管时止血和固定。将荷包中央部分的外膜切除。向右心耳注入肝素（3mg/kg）后用小圆（尖）刃刀在荷包中央切一略小于动脉插管口径的切口，退出刀刃的同时将动脉插管送入升主动脉切口内，立
即收紧两个荷包线的止血器，并用粗丝线将动脉插管与止血器固定在一起。最后将动脉插管固定在切口边缘或撑开器的叶柄上，将插管与人工心肺机连接。
量脚器
⑶腔静脉插管：于右心耳和右心房各缝一荷包线，套以止血器，然后切口，插入上下腔静脉插管（一般先插经心耳上腔管），收紧止血器。用粗丝线围绕插管结扎切口以下2～3mm的心耳和心房壁，并用此结扎线固定上下腔插管以防滑脱。将上下腔插管与人工心肺机连接。
⑷冷心停搏液灌注插管：在升主动脉根部前侧外膜作一褥式缝合，将其套入止血器。将冷心停搏液灌注针头排尽气体后刺入褥式缝合线的中央部位进入升主动脉内，抽紧止血器，将插管和止血器用粗线固定在一起。将插管与灌注装置连接。
⑸左心引流插管：可选用下列二者之一：
左房引流：于右上肺静脉根部与左房的连接部作一大的褥式缝合，套以止血器，在褥式缝线圈内切一小口后，将左房引流管插入左心房，收紧止血器，并用粗丝线结扎，把引流管与止血器固定在一起。将引流管与人工心肺机连接。
左室引流：某些病人应用左室引流效果更佳，在左室近心尖无血管区作一褥式缝合，套上止血器，在褥式缝合圈中央作一小切口，自小切口置入左心室引流管，收紧止血器，将引流管与止血器固定在一起。将引流管连接于人工心肺机系统。
检查所有管道及其连接均无错误，肯定各通道没有任何障碍，即可开始体外循环，并行循环数分钟后，阻断上、下腔静脉，进入完全体外循环，此时上、下腔静脉血液完全经插管流入人工心肺机，不流入右房。同时进行血液降温。
⑹阻断升主动脉：在全身温度降到30℃左右时，提起升主动脉套带，用主动脉阻断钳，阻断升主动脉。立即由主动脉根部的灌注管灌入4℃冷心停搏液（10～15ml/kg），同时心脏表面用4℃冰盐水或冰屑降温，以使心脏迅速停搏。（图4）
体外循环的运转指标如下：
平均动脉压 5.33～9.33kpa(60～90mmhg)。
中心静脉压 0.59～1.18kpa(6～12cmh2o)
体温 一般手术28℃左右；复杂心脏手术可用深低温20℃～25℃.
心肌温度 保持在15℃～20℃。
流量 50～60ml/kg为中流量；70～80ml/kg为高流量，临床常用高流量。儿童与婴幼儿流量应高于成人。
稀释度 细胞压积一般在25%～30%左右。
血气分析 pao2 13.3～26.6kpa(100～200mmhg)。
pvo2 3.3～5.3kpa(25～40mmhg)。
ph 7.35～7.45。
paco2 4.6～6.0kpa(35～45mmhg)。
尿量 2～10ml/kg/小时。
血钾 在体外循环运转过程中k+保持在4～6mmol/l，每小时应给氯化钾1～2mmol/kg。
肝素化 人体按3mg/kg；预充液1mg/100ml；运转1小时后，经人工心肺机补充肝素半量。
运转过程中act应保持在600秒左右。
6.终止体外循环
⑴复温：心内主要操作完成后，可开始复温，但心脏局部仍需要低温保护。
⑵排气：心脏切口缝合完毕即可进行心尖插针排气，主动脉根部插针排气，或将灌注针拔掉，通过主动脉壁上的针孔排气。排气前将心包内冰屑或冰盐水清除。
⑶开放主动脉：开放升主动脉阻断钳，此时应保证左心引流通畅，防止左心膨胀。
⑷去颤：开放升主动脉阻断钳后，如条件合适，心脏多能自动复跳，如不复跳，可用电击去颤，一般用直流电5～50瓦稍。去颤前应查血气及离子，如不正常，应立即给以纠正，保证在生理条件下复苏成功。复跳后应保持一段时间心脏处于无负荷跳动，以利心肌功能恢复。
⑸辅助循环：复苏后开放上、下腔阻断带，使完全体外循环转变成为并行循环，以辅助心脏搏动，降低心脏负担。心内操作时间越长，需要辅助循环的时间也越长，以利心脏代谢及功能的恢复。
⑹停止体外循环：体外循环停机的条件是：①体温达36℃；②平均动脉压8～10.66kpa(60～80mmhg)；③手术野无重要出血；④血气分析报告正常；⑤血离子正常；⑥无严重心律紊乱。停机前可使用血管扩张药与利尿药，如硝普钠、速尿等，使人工心肺机内存血逐渐减少，对人体实现正平衡。到停机时，机内只留下最低限度维持运转所必需的血量。停机后要继续用动脉泵缓慢输血，以防止血量不足，也要防止输入速度过快而致心脏膨胀，损害心肌功能。
