编者按：体外循环是现代胸心外科手术不可或缺的关键技术。本系列由权威专家团队撰写，旨在为患者、家属及医疗工作者提供科学、全面的信息。本文为系列第一篇，通过最新数据与临床研究成果，带您全面了解体外循环技术。数据更新至2026年1月。
一、体外循环定义的历史
体外循环（CPB）是通过将一个可以替代心脏功能的泵和作为人工肺的气体交换装置（即“氧合器”）进行融合，为心胸外科手术提供最适宜的手术条件。因此CPB允许心脏和肺临时暂停工作，在安全，静止，少血和可控的环境中实施心脏、大血管或者胸腔手术。
1、体外循环的诞生
这项技术的诞生，源于一位医生的执着。1930年10月，美国医生Gibbon目睹一位年轻患者因肺栓塞去世，他整夜守在患者身旁，却无力回天。这促使他萌生了一个大胆的想法：如果能用一台机器暂时替代心肺功能，是不是就能救活这样的患者？随后经历多年研究实验，在1940年代末期至1950年代初期，Gibbon的团队设计出静态垂幕式氧合网，大大提高了氧合能力使得实验犬可经过4个小时的全心肺转流状况良好。接着设计出多张静态垂幕式氧合器为临床应用做好了准备。大体重实验犬在新氧合器的支持下，进行了房间隔、室间隔切开，然后再缝合的手术，术后实验犬长期存活良好。至此，体外循环技术临床应用的曙光即将到来。
2、体外循环的临床应用
1953年5月6日，Gibbon为一位18岁的女孩Cecelia Bavolek实施房间隔缺损修复术，体外循环运转45分钟，其中完全心肺转流26分钟。术后病人完全康复，至此世界上第1例体外循环下心内直视手术才宣告成功，经过了23年的努力，Gibbon的理想终于实现了。
二、体外循环的完善
1、 氧合器的完善
Gibbon静态垂屏式氧合器为体外循环技术立下了不朽功绩，但它的性(气体交换性能）容(预充血容量）比差、操作不易。此后由瑞典人Bjork设计后经美国人Kay和Cross改进的属转碟式氧合器进入商业化生产，但此氧合器预充量大，且该氧合器不是一次性用物，清洗和灭菌都十分困难。为解决以上缺点，1955年De Wall设计出了鼓泡式氧合器，于1955年5月13日用于临床，之后，De Wall进一步改进，用塑料薄膜热压成袋式，其特点是效能好、使用方便、一次性使用、价格低廉。这类氧合器符合了当时心血管外科蓬勃发展的要求，成为20世纪60～70年代最广泛应用的氧合器。但是鼓泡式氧合器依旧没有解决血液和氧直接接触对血液产生破坏作用，1965年，Bramson所设计的硅橡胶氧合器应用于临床，但硅橡胶膜的缺点依旧突出，该氧合器CO2和通透性差，它与O2的通透比为6：1。因此，寻求更好的材料势在必行。1962年，Bodell提出用数万根中空纤维膜式氧合器的设计方案。1981年，日本Terumo公司以Bodell的设计为基础，用新型微孔聚丙烯材料制成了当今广泛使用的中空纤维膜式氧合器。后来又吸收了Bodell的方式将管内走血管外走气改为管内走气管外走血，大大提高了气体交换效能。最终做到预充血量仅450ml，每分钟每100ml血能摄取5.3ml氧的能力，接近人体肺脏的交换能力。由于其使用方便，经济有效，易于消毒转运，很快进行商业化制造，并广泛的在临床使用。
2、血泵技术的变更
最原始的血泵就是注射器，1848年Brown Sequard就用它来进行灌注实验。以后出现了各种各样的血泵，例如活塞泵、隔膜泵、螺旋推进泵、指压泵、滚压泵等。起初DeWall用鼓泡氧合器时采用的是Sigma指压泵，后来由于指压泵血液破坏较重而且不易精确控制流量而被滚压泵所替代。滚压泵操作简单，流量精确，血液破坏轻。为了长时间使用，1968年Raftery等设计出了离心泵。离心泵靠高速运转的叶片产生离心力将血向前推进，流量大小受离心力和前方阻力而变化。它对血液破坏小，不易将空气泵入体内。现在在市场上有多种离心泵供外科医生和灌注师选择。离心泵在长时间体外循环，如体外膜肺氧合(extra-corporeal membrane oxygenation, ECMO)应用越来越普遍。
如今，体外循环技术不仅能支持数小时的心脏手术，其衍生技术——体外膜肺氧合（ECMO）更能为危重心肺衰竭患者提供长达数天甚至数周的生命支持。
三、体外循环系在中国
国内首先启动研究体外循环的是上海三所大医院的专家，即上海第一医学院中山医院的石美鑫等、上海第二医学院仁济医院的叶椿秀等和上海市胸科医院的顾恺时等。叶椿秀等于1958年研制成横置转碟式氧合器（上海II型）。石美鑫等与中山医院铜匠间（修理车间）技工合作于1957年开始研制静立垂幕式氧合器，于1959年9月21日成功地应用于临床。1960年，他们又研制了转碟式氧合器，1961年用于临床。上海市胸科医院从1957年3月起与上海医疗器械厂合作研制的滚压式体外循环机，并于1958年7月应用于临床。
1957年苏鸿熙从美国回国，受聘于第四军医大学。他归国时个人出资购买了当时刚刚上市的Sigma Motor体外循环机。苏鸿熙教授于1957年6月7日成立了体外循环实验室，经过42次动物实验，于1958年6月26日使用其带回来的Sigma Motor体外循环机成功地为一位6岁男孩修补了室间隔缺损，这是国内第1例体外循环下心内直视手术。
1983年2月，第四军医大学西京医院研制成功西京-80型部分可弃式微泡鼓泡氧合器，大大提高氧合性能，通过陕西省科技局鉴定，安全应用临床。
1984年上海第二医学院附属新华医院和复旦大学、上海市肺科医院合作研发成功国产膜式氧合器，是中国最早的全国产化膜肺(包括中空纤维丝)。
2003年东莞市医药总公司与中国人民解放军第四军医大学合资组建成立东莞科威医疗器械有限公司研制的科威膜式氧合器上市。
2007年的数据显示，膜式氧合器已成为主流，其中国产膜肺占据了约23.9%的市场份额。
2021年东莞科威成功研发出集成式的膜式氧合器（Vitasprings®），其性能在临床试验中被证明可以媲美国际领先产品，填补了国内高端市场的空白。
