Перфузия изолированных органов — это пропускание жидкости через полость или кровеносные сосуды органа, выделенного из целого организма и помещенного в искусственную среду. Перфузия обеспечивает на определенное время сохранение жизнедеятельности органов и их важнейших функциональных свойств (например, изолированное сердце теплокровных при перфузии сокращается в течение нескольких часов).
Перфузия изолированных органов производится кровью или физиологическими растворами.
Перфузия изолированных органов в экспериментальных условиях позволяет изучать особенности функционирования органов, выяснять механизмы действия фармакологических веществ.
Перфузия в хирургии чаще всего применяется при операциях на сердце и крупных сосудах, лечении злокачественных опухолей. В последнем случае к перфузионной среде добавляют противоопухолевые препараты. Аппараты искусственного кровообращения (АИК-РП-62,РП-64, ИСЛ-3) состоят из двух основных узлов: искусственные легкие (оксигенатор) и искусственное сердце (насос). При полном искусственном кровообращении венозная кровь из полых вен по канюлям, проведенным через ушко и стенку правого предсердия больного, поступает в оксигенатор, где насыщается кислородом и освобождается от углекислого газа.
Из оксигенатора насосом кровь нагнетается в артериальную систему больного (в одну из бедренных артерий). При вспомогательной перфузии пользуются несколькими схемами: отток крови из бедренной или яремной вены, возврат в бедренную артерию; при вено-венозной перфузии канюлю вводят в яремную и бедренную вены; при артерио-артериальной перфузии используют одну из бедренных артерий. Подготовка аппарата: после освобождения от крови аппарат промывают теплой водой, затем все детали погружают в 10—20% раствор гидроокиси натрия. Стерилизацию осуществляют автоклавированием, кипячением, сухим жаром или химическим способом (диоцид).
Гепаринизированную кровь для заполнения аппарата заготовляют за 12—24 часа до операции. Цитратную кровь следует применять только в свежезаготовленном виде. При заполнении аппарата кровью включают кран для притока кислорода, а иногда и углекислого газа. Из аппарата берут пробу крови на гемолиз и для исследования кислотно-щелочного равновесия. Аппараты, не требующие заполнения донорской кровью, заполняют 5% раствором глюкозы в количестве 500—750 мл.
См. также Кровообращение (искусственное), Сердце (операции).
Перфузия изолированных органов. Перфузия — пропускание через сосуды органа, части тела или всего организма каких-либо жидкостей, физиологических растворов, крови или кровезамещающих жидкостей. Перфузия в большинстве случаев применяется в физиологии для изучения функции отдельных органов, системы органов и целого организма.
Перфузия изолированных органов подразделяется на два вида: перфузию органов, полностью изъятых из организма, и перфузию органов in situ, то есть находящихся в организме, но изолированных от его общего сосудистого русла.
Наряду с возможностью изучать функцию того или другого органа в упрощенных условиях, вне связи с целым организмом, метод перфузии изолированных органов дает возможность исследовать физиологическое значение многих биологически активных веществ (ферменты, гормоны и др.). Таким путем были установлены химические медиаторы, передающие процесс возбуждения в нервно-мышечных (двигательных) и межневронных синапсах [Леви (О. Loewi), А. В. Кибяков]. Широкое применение метод перфузия изолированных органов нашел при изучении фармакодинамики различных лекарственных веществ и химических препаратов (Н. П. Кравков). Перфузия изолированных органов открывает новые перспективы в хирургии при пересадке отдельных органов и тканей (см. ниже — Перфузия изолированных органов в хирургии) и в эндокринологии для изучения синтеза и обмена отдельных гормонов, а также для их получения в чистом виде.
В качестве особой формы перфузии изолированных органов следует выделить метод культуры органов, который заключается в поддержании жизнедеятельности органа и способности отдельных его клеток к размножению в течение нескольких дней и недель. Этот метод требует создания особых условий (тщательный выбор и периодическая смена перфузируемой среды, строжайшая асептика и др.). Большая заслуга в разработке этого метода принадлежит Каррелю (A. Carrel). Широкое применение метод перфузии изолированных органов нашел при изучении функции сердца (А. А. Кулябко, С. В. Андреев и др.).
Перфузия целого организма используется для различных физиологических исследований, а также находит широкое применение при операциях на сухом сердце (см. Кровообращение искусственное).
В зависимости от физиологических особенностей перфузируемого органа и задач, которые решаются при этом, методический подход и выбор технических средств могут значительно отличаться друг от друга. Простейшей схемой перфузии изолированных органов является следующая (рис. 1): перфузируемый орган, изъятый из организма и помещенный в термостат или в раствор, температуру которого поддерживают на заданном уровне, подсоединяют к сосуду с перфузируемой жидкостью, находящемуся на определенной высоте по отношению к органу. В результате жидкость под определенным гидростатическим давлением поступает в кровеносные сосуды и, проходя через ткани органа, выходит наружу; по пути следования жидкости к органу она проходит теплообменник, где нагревается до нужной температуры; через перфузируемую жидкость пропускаются пузырьки воздуха или кислорода. При перфузии таких высокодифференцированных органов теплокровных животных и человека, как сердце, мозг, почки, печень и др., требуются: соблюдение оптимальных температурных условий, тщательный подбор перфузируемого раствора, определенные уровень давления и степень насыщения кислородом, создание буферных систем в растворе и т. п. В ряде случаев для создания условий нормального функционирования органа необходимо воспроизведение пульсового толчка, как это имеет место в естественных условиях.
Рис. 1. Простейшая схема установки для перфузии изолированных органов: 1 — мензурка для сбора и учета перфузируемой жидкости, вытекающей из органа; 2 — термометры; 3 — сосуд для перфузируемого органа; 4 — теплообменник; 5 — сосуд с перфузируемой жидкостью; 6—баллон с кислородом; 7 — подогревающее устройство.
Такова простейшая линейная схема перфузии, в которой вытекающая из органа жидкость, собираемая в мензурку для учета скорости тока жидкости через орган, непосредственно в орган не возвращается. Для перфузий такого органа, как мозг, или для поддержания жизнедеятельности органов в течение многих часов и дней (культура органов), а также для перфузии целого организма линейная схема оказывается непригодной. Кроме того, перфузируемой жидкостью должна быть в этих случаях либо кровь, либо заменяющие ее растворы, например сыворотка крови вместе с раствором Тироде. Для этих целей находит применение кольцевая схема перфузии, в которой вытекающая из органа кровь при помощи какого-нибудь устройства вновь направляется в орган (рис. 2), приобретая перед этим необходимые параметры (уровень давления, уровень оксигенации, газовый состав и др.). Таким образом обеспечивается непрерывность циркуляции. Работу такой схемы обеспечивают аппараты искусственного кровообращения, в которых обычно функции нагнетания и оксигенации выполняют различные агрегаты (насос — искусственное сердце, оксигенатор — искусственные легкие). К таким аппаратам относятся: автожектор С. С. Брюхоненко, аппарат для регионарной перфузии АИК РП-64 (рис. 3), помпа Карреля — Линдберга (рис. 4). В аппарате С. А. Надирашвили, А. А. Виннера и И. И. Киселева (схема дана на рис. 2) функции оксигенатора и насоса совмещены в одном агрегате, что значительно упрощает работу с ним.
Рис. 2. Схема аппарата для перфузии изолированных органов: 1 — воронка для стока перфузируемой жидкости; 2 и 6 — термометр; 3 — манометр; 4 — теплоизолирующий кожух аппарата; 5 — трубки для притока перфузируемой жидкости к органу и для ее оттока; 7 — перфузируемый орган (схематично); 8 — подогревающее устройство; 9 — жидкость, окружающая перфузируемый орган; 10 — приемник оттекающей из органа перфузируемой жидкости (крови); 11 — баллон с кислородом;12 — насос и оксигенатор.
Рис. 3. Аппарат искусственного кровообращения для регионарной перфузии АИК РП-64 (общий вид).
Рис. 4. Помпа Карреля — Линдберга для перфузии изолированных органов: 1 — канюля для подсоединения к артерии органа; 2 — трубка для притекающей к органу жидкости; 3—выходы с фильтрами для сообщения с наружным воздухом; 4 — клапанные устройства для создания пульсирующего тока жидкости; 5 — резервуар для жидкости; 6 — вход с фильтром для подачи кислорода под давлением; 7 — клапанный выход с фильтром для регуляции давления в резервуаре; 8 — песочный фильтр; 9 — камера для органа.