Kalp cerrahisinin başlaması diğer cerrahilere göre geç olmuştur. Bunun en büyük nedeni, çarpmakta olan bir organ üzerinde cerrahi yapmanın zorluğu ve kalbin odacıklarının açılmasının gerekli olduğu müdahalelerde kalbin ve akciğerin fonksiyonlarının yerini görecek bir cihazın bulunmayışıdır. Kalp-akciğer makinası ya da tıbbi adı ile “kardiyopulmoner baypas” denilen bu cihaz ilk kez 6 Mayıs 1953’te Dr. John Gibbon tarafından 5 yaşında bir çocuğun iki kulakçık arasında delik olması yani “atrial septal defekt” in kapatılması ameliyatında başarılı olarak kullanılmıştır. Bu gelişmenin ardından kalp cerrahisi yapılabilmeye başlamış ve daha sonra kısa süre içerisinde birçok doğumsal ve edinsel kalp hastalıklarının cerrahi tedavisi olanaklı hale gelmiştir. O dönemlerde genellikle her cerrahın ayrı ve dizaynı çoğunlukla “General Motors” şirketinden transfer ettikleri mühendislerce dizayn edilmiş kalp-akciğer makinaları olurdu. Dolayısı ile bir standardizasyon imkanı yoktu. Zaman içinde bu makine daha profesyonel dizaynlar ve teknolojideki gelişmelere de paralel olarak belli şirketler tarafından üretilmeye başlandı ve yaygın kullanıma girdi. Kalp-akciğer makinası temel prensip olarak, kalbin ve akciğerin durdurulması, bu sayede kalbin dış yüzeyinde (epikardiyal) gerçekleşen koroner baypas cerrahisi, kalbin boşluklarındaki yapıların tamiri ya da değiştirilmesi gibi iç yüzeyinde yapılan (intrakardiyak) cerrahi ve kalp ile ilgili büyük damarlar üzerinde yapılan cerrahi olanaklı hale gelmektedir. Bu süreçte kalbin hareketsiz olması ve cerrahi alanın kansız olması mümkün kılınır. Kalbin sağ tarafına gelen venöz (toplar damar) kan, özel kanüller (borular) yardımı ile sağ atriumdan (kulakçık) direk olarak ya da kalbin sağ atriumuna dökülen her iki ana büyük toplar damarın (baş ve boyundan gelen superior vena cava ve kalbin alt kısmından gelen ve batın organları ve bacaklardaki kanı taşıyan inferior vena cava) yardımı ile ayrı ayrı kanüllerle alınarak bir rezervuara (venöz rezervuar) toplanır. Daha sonra bu kan borular içinden geçirilerek özel bir pompa (roller/dönen pompa) ile oksijenatör adı verilen ve kanın oksijenlendirildiği bir yapıdan geçirilir. Bu süreçte kanı yapılan ameliyatın gerektirdiği ısıya soğutmak ve sonrasında ısıtmak mümkündür. Bu yapı ısı değiştiricisi ya da diğer ismiyle soğutucu-ısıtıcı’dır. Örneğin koroner baypas ya da kalp kapak ameliyatlarında hastanın kanı vücut ısısı olan 37C’den 28-32’ye düşürülürken, aort anevrizması ya da diseksiyonu (aort balonlaşması ya da yırtığı) ve pulmoner trombendarterektomi (akciğer damarlarından kalıcı pıhtı ve oluşturduğu plağın çıkartılması) gibi ameliyatlarda 14-18C’ye kadar soğutulabilir. Soğutmanın amacı beyin başta olmak üzere hayati tüm organların ve tüm organizmanın metabolizmasının düşürülmesi ve bu sayede korunmasıdır. Isı değiştiricisinde ısısı ayarlanan kan daha sonra yine kanüller vasıtası ile aortaya (kalpten çıkan ana damar) ya da femoral arter (kasık atar damarı) gibi büyük atar damarlar yolu ile vücuda geri verilir. Bu süreç devamlı bir süreçtir ve cerrahi boyunca uygulanır. Yapılacak cerrahi tamamlanma sürecine girdiğinde kan tekrar ısıtılarak normal vücut ısısı olan 37C’ye getirilir. Bazı aort anevrizma/diseksiyon ameliyatlarında tekniğe bağlı olarak değişken ve pulmoner trombendarterektomi ameliyatlarında ise rutin olarak 14-18C vücut ısısı sağlandıktan sonra hastanın kanının %60’ı venöz rezervuara alınarak kalp-akciğer makinası kapatılır. Yani pratik olarak vücutta kan dolaşımı sonlandırılır. On beş dakikalık güvenli bir süreç sağlanmış olur. Bu süre sonunda dolaşım tekrar kalp-akciğer makinası yardımı ile sağlanır. “Total sirkulatuar arrest” yani total olarak dolaşımın sonlandırılması adı verilen bu süreç ihtiyaç gerektiriyorsa epizodlar halinde yapılabilir. Kalbin soğutulması ya da ısıtılması sürecinde, kan içindeki gazların balon haline gelmesi ve buna bağlı hava embolisinin engellenmesi amaçlı 5 dakikada 1C ısı değişikliği yapılması önerilir. Kalp-akciğer makinası kullanımı sırasında kalbin durdurulması ya da durdurulmaması yapılacak cerrahi müdahaleye, cerrahın tercihine ya da kalbin kasılma fonksiyon durumuna göre değişkenlik gösterebilir. Eğer kalp durdurulacaksa “kardiyopleji” denen, yüksek potasyumlu bir solüsyon (sıklıkla kan ile kombine edilmiş halde) kalbe verilir. Bunu sağlamak için kalpten çıkan asendan aorta klemple kapatılarak kalbe direk olarak kalbi besleyen koroner arterler yardımı ile verilir. Bu solüsyon sıklıkla 4-8C ısısındadır. Soğuk vermenin amacı kalbin metabolizmasının yavaşlatılarak ihtiyacının azaltılması ve kalp dokusunun canlılığının korunmasıdır. Değişik tür solüsyonlar mevcut olup, vücut ısısına denk ısıda solüsyonu vermek de tercih edilebilecek ayrı bir yöntemdir. Kalbe soğuk kardiyopleji veriliyorsa yine yapılacak cerrahi müdahaleye ya da cerrahın tercihine göre yüzeysel olarak buz haline getirilmiş serum fizyolojik uygulaması (topikal soğuk uygulama) da yapılabilir. Tercih edilen kardiyopleji solüsyonu ve ısısına bağlı olarak değişken sürelerde solüsyonun mükerrer uygulamaları cerrahi sürecinde gerekli olabilir. Kalp-akciğer makinasının sağlamış olduğu dolaşım sırasında kanın oksijenlendirilmesi oksijenatör denilen yapı ile sağlanır. Bu yapı kanın birbirine sarmal halde çok ince tüplerden geçirilmesi sırasında yüksek miktar oksijene maruz bırakılarak kan oksijen içeriğinin arttırılması esasına dayanır. Günümüzde tercih edilen bu oksijenatörler “membran” oksijenatör olarak adlandırılır. Kanın fizyolojik olmayan kanüller (tüpler) ile sürekli maruziyeti kanda yabancı yüzeye karşı reaksiyona (inflamatuar yanıt) neden olduğundan bu kanüller özel materyallerden imal edilir (sıklıkla polivinil klorid). Yine bu yabancı yüzey ve cihazlarla temas halinde kanın pıhtılaşma meğili olacağı için hastaya cerrahi sürecinde kuvvetli kan pıhtılaşmasını önleyici etkisi olan “heparin” adlı ilaç verilir ve sürekli olarak kanın pıhtılaşma düzeyi monitörize edilir. Cerrahi tamamlanıp kalp-akciğer makinası dolaşımı sonlandırıldıktan sonra hastaya “protamin” adı verilen ilaç verilerek heparin etkisi sonlandırılır. Kalp-akciğer makinasının sağlamış olduğu dolaşım sırasında sıklıkla akciğerler havalandırılmaz. Akciğerlerin havalandırılması sürekli olarak kalbe akciğerlerden dönen kan miktarını arttıracağı, cerrahi sahanın kansız bir ortam olması imkanını kısıtlayacağı ve cerrahi sürecinde durmuş olan kalbin tekrar çalışma olasılığı yaratacağı için tercih edilmez. Ancak akciğerlerin tam kapanmasının engellenmesi ve bir takım ameliyat sonrası ortaya çıkabilecek olan akciğer problemlerinden kaçınılması amaçlı akciğerler normale göre daha düşük frekansta ve daha düşük hacimde hava ile havalandırılabilir. Kalp-akciğer makinası dolaşımı sonlandırıldıktan sonra akciğerler fizyolojik frekansta ve hacimde tekrar havalandırılmaya başlanır. Kalp-akciğer makinası kalp cerrahisinin yapılmasını mümkün kılan bir olmazsa olmazdır. Her ne kadar çarpan kalpte koroner baypas cerrahisi gibi kalp-akciğer makinası gerektirmeyen ameliyatlar yapılabilse de bu tür cerrahiler sürecinde bile acil olarak hastayı kalp-akciğer makinasına bağlamak zaruri olabilir.