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体外循环是将回心的静脉血从上、下腔静脉或右心房引出体外，在人工心肺机内进行氧合和排出二氧化碳，气体交换后，再由血泵输回体内动脉继续血循环。在心肺转流状态下，可阻断心脏血流，进行心内直视操作。
人工心肺机的主要部件：
1.血泵(人工心)：取代心脏，具有泵血功能，驱动氧合器内的氧合血输回体内动脉，参与循环。常用的是转压式血泵，其转子横轴滚压泵管，使血液朝单方向流动。目前无需血流转压的离心泵已在临床使用，具有减少破坏血液成分的优点。
2.氧合器(人工肺)：用以代替肺的功能，氧合静脉血，排出二氧化碳。常用有：①鼓泡型氧合器，是将引入的氧气与引流出的静脉血混合，形成血气泡，进行气体交换后，经去泡装置化解泡沫，去尽微泡，流入贮血槽，再由血泵输回体内参与血循环。鼓泡型氧合器的特点是结构简单、氧合性能良好、使用方便。但由于血液和氧气直接接触易引起血液蛋白变性，安全使用时限为3小时。②用硅橡胶或聚四氟乙烯薄膜或聚丙酮中空纤维管制成的膜型氧合器，血、气通过透析膜作用进行氧合和排出二氧化碳，比较符合生理，适用于较长时间的体外循环，临床应用较广泛。
3.变温器：用于降低和升高血液温度。
4.滤器：用以过滤血液中的血小板、纤维素等碎屑。
5.体外循环后的病理生理变化主要有：
(1)电解质失衡：常见的有低血钾，以在术前长时间服用强心利尿药而转流过程中尿量又多的病人为多见。
体外循环术后处理原则：力求血流动力学稳定，维持血容量平衡;应用呼吸机辅助呼吸;及时纠正酸碱失衡和水、电解质失调;应用抗生素预防感染。
(2)血液变化：主要为红细胞破坏、游离血红蛋白升高、溶酶激活、纤维蛋白原和血小板减少等，后者常引起凝血机制紊乱，造成术后大量渗血。
(3)肾、肺等器官功能减退：长时间的低血压、低灌注量、酸中毒和大量游离血红蛋白等可影响肾脏的排泌功能，甚至导致肾衰竭。肺脏也可因微栓、氧自由基等毒性物质的释放以及炎性反应引起间质水肿、出血和肺泡萎缩等，以致呼吸功能不全，甚至衰竭。
(4)代谢变化：可引起代谢性酸中毒，与组织灌注不良、代谢产物堆积有关;若过度换气则可出现呼吸性碱中毒。
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