СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЛОГЕННЫХ ТРАНСПЛАНТАТОВ ПРИСЕРДЕЧНЫХ СОСУДОВ С КЛАПАНАМИ
METHOD FOR PRODUCING ALLOGENIC TRANSPLANTS OF CARDIAC VESSELS WITH VALVES

Изобретение относится к области медицины и предназначено для использования в кардиохирургии, в частности для замещения дефектов присердечных сосудов с клапанами, в том числе для хирургической коррекции сложных врожденных пороков сердца.
В кардиохирургической практике давно и достаточно остро стоит вопрос о трансплантатах для восстановления анатомической целостности присердечных сосудов (легочного ствола, аорты) и их клапанного аппарата.
Известно, что для коронарной хирургии используют базовые методы, где трансплантатом выступают аутовены голени и бедра, а также внутренние грудные артерии и артерии предплечья. В случаях нехватки аутоматериала применяют политетрафторэтиленовые протезы Гор-Текс, протезы из пуповины - Дардик-графт (Гасанов А.Ф. Экспериментальное обоснование и клиническое применение артерий и вен пуповины новорожденного в качестве сосудистого шунта для лечения ИБС. Автореф. канд. дисс. - М. 2008 - 24 с.).
Значительное место в кардиохирургии врожденных пороков сердца занимают состояния, при которых различные трансплантаты применяются в качестве заплаты: тетрада Фалло, коарктация аорты, гипоплазия дуги аорты, септальные дефекты. Возникает необходимость пластики верхней полой вены при частичном аномальном дренаже легочных вен, пластики ветвей легочной артерии при повторных операциях и т.д. В подавляющем большинстве случаев хирурги для этих целей используют ксеноперикардиальные пластины, выкраивая из них необходимые заплаты. Несколько реже в силу ограниченной площади, неудобного шитья и других причин, используют аутоперикардиальные заплаты.
Для замены клапанов используются механические и биологические протезы (Бокерия Л.А. Биопротезы в сердечно-сосудистой хирургии. Современное состояние проблемы. / Л.А.Бокерия, В.П.Подзолков, А.И.Малашенков и др. // Грудная и серд.-сосуд. хир. - 2002. №1. - С.4-11). Последние, в подавляющем большинстве случаев, изготавливают из свиного или телячьего материала. Крупные, выходящие из сердца сосуды с клапанами - аорта и легочная артерия - протезируются при помощи синтетических сосудов с механическими клапанами и биологических протезов с натуральным, специально обработанным клапаном животного, или же клапаны формируют из того же материала. Ксеноматериалы обрабатывают глутаровым альдегидом либо в эпоксидных соединениях. Производителями данного материала являются лаборатории биоматериалов НЦ ССХ им. А.Н.Бакулева г.Москва, и НИИ кардиологии г.Кемерово (Бокерия Л.А. Новые биологические материалы и методы лечения в кардиохирургии. / Л.А.Бокерия, И.И.Каграманов, И.В.Кокшенев. - М.: НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМН, 2002).
Вышеперечисленные материалы, используемые в кардиохирургии, имеют хороший непосредственный результат, но сильно отличаются в среднеотдаленном и отдаленном периодах после операции. Основное осложнение раннего послеоперационного периода - это тромбоз протеза. Носители механических протезов вынуждены всю жизнь принимать антикоагулянты, что снижает качество жизни, особенно у женщин. Синтетические протезы (дакроновые, Гор-Текс) повергаются стенозированию в результате разрастания неоинтимы (Астраханцева Т.О. Легочные моностворчатые трансплантаты и клапаносодержащие кондуиты при коррекции сложных врожденных пороков сердца. Детские болезни сердца и сосудов. - М, 2009, №1, с.33-38). Ксеноматериалы и изделия из них кальцинируются и деформируются, поэтому подлежат замене через 5-7 лет.
Известен способ обработки трансплантатов для сердечно-сосудистой хирургии, в котором для предотвращения кальциноза трансплантаты инкубируют в солевом растворе без ионов кальция и фосфатов, содержащем хелаторы кальция в концентрации, достаточной для инициации гибели клеток донора и предотвращения образования центров кальциноза (патент РФ №2291675, МПК A61F 2/24, опубл. 20.01.2007 г.).
Недостатком указанного трансплантата является то, что он изготавливается из ксеногенного материала, обладающего недостаточной биосовместимостью с организмом человека.
Известен сосудистый гомографт в виде трубки из материала биологического происхождения - децеллюляризованного тканного матрикса (патент РФ №54768, МПК A61F 2/06, опубл. 27.07.2006 г.). Данный трансплантат изготовлен из материала, содержащего комплекс нативного коллагена, эластина и тканного матрикса, с поверхности которого удалены все живые клетки. Это позволяет сохранять его длительное время в жидком азоте при сохранении биологичности. Однако консервация трансплантата в жидком азоте является затратной, сложной в реализации хранения и транспортировки. Кроме того, недостатком данного трансплантата является отсутствие контроля при его изготовлении, отсутствие радиационной стерилизации, гарантирующей стерильность с одновременным сохранением биопластических свойств материала.
Задачей изобретения является создание аллогенного трансплантата присердечных сосудов с клапанами, обладающего высокими упругодеформативными и прочностными свойствами, низкой антигенностью и способностью к полному замещению собственными тканями реципиента, удобного в эксплуатации.
Техническим результатом изобретения является повышение биосовместимости трансплантата для сердечно-сосудистой хирургии, улучшение его эксплуатационных характеристик, связанных с хранением и транспортированием, а также обеспечением в течение длительного времени биопластических свойств материала.
Поставленная задача решается способом изготовления аллогенных трансплантатов присердечных сосудов с клапанами, включающим забор донорских тканей в виде восходящего отдела и дуги аорты с прилежащим миокардом и полулунными клапанами, легочного ствола с полулунными клапанами, их макромикроскопическое препарирование, химическую обработку детергентами с обеспечением мембранолиза и элиминации клеточных компонентов при одновременном сохранении коллагеново-эластического каркаса, консервацию в 70% растворе этилового спирта, содержащем глицерин в качестве пластификатора, селективную радиационную стерилизацию, причем макромикроскопическое препарирование включает послойное препарирование дистальных участков забранных донорских тканей с последовательным выделением оболочек аорты и легочного ствола, их визуальный контроль под микроскопом на прочность, эластичность и отсутствие дефектов.
Способ осуществляют следующим образом.
Для забора донорских тканей проводится срединный разрез кожи грудной клетки потенциального донора. После сепарации кожи с подкожной жировой клетчаткой удаляется грудина в едином блоке с хрящевыми концами ребер. Затем удаляется вилочковая железа и жировая клетчатка переднего средостения. Крестообразным разрезом максимально широко вскрывается перикард.
Легочный ствол отсепаровывается у места отхождения от правого желудочка с прилежащей полоской миокарда шириной 2-3 мм. Затем выделяется устье восходящего отдела аорты с прилежащей частью миокарда. Измеряется ширина просвета указанных сосудов. У новорожденного они должны составлять не менее 19-20 мм, от 1 до 2 лет - 35 мм, в 3 года - 40 мм, с 8 лет - 50 мм, у взрослого - не менее 75 мм.
x
x
Затем осуществляют макро-микроскопические препарирование, которое выполняют под стереомикроскопом типа МБС-1 при увеличениях от 8от 20. Первоначально послойно препарируется дуга аорты, дистальные отхождения левой подключичной артерии. Все манипуляции выполняются микрохирургическим скальпелем и пинцетом. Сначала выделяется наружная оболочка сосуда. Оценивается состояние ее волокнистых компонентов которые должны быть структурно оформлены и обладать достаточной прочностью. Подлежащая средняя оболочка должна иметь форму пластинчатой эластической мембраны. Внутренняя оболочка и ее эндотелиальная выстилка должны иметь гладкую поверхность без микроскопических дефектов. Общая толщина оболочек аорты измеряется окулярной линейкой при макро-микропрепарировани и должна составлять не менее 900-1200 мкм.
Затем трансплантат аорты отделяется на уровне левой подключичной артерии и отсепаровывается от прилежащих тканей. При этом сохраняется клапанный аппарат и прилежащие ткани в форме манжеты шириной 3-7 мм.
Вторым этапом препарируются легочные артерии в области бифуркации. Толщина стенки донорской артерии должна быть не менее 800 мкм. Затем выделяется легочный ствол с начальным отделом легочных артерий длиной не менее 3 мм.
Выделенные фрагменты присердечных сосудов с клапанами подвергаются последующей физико-химической обработке.
Использование методов макро-микроскопического препарирования при изготовлении аллотрансплантатов позволяет оценить состояние отдельных оболочек донорских артерий, провести их морфометрию и исключить забор донорского материала с признаками дисплазии соединительной ткани.
Физико-химическая обработка аллотрансплантата включает следующие этапы.
1 этап - обработка химическими детергентами с целью мембранолиза и элиминации клеточных компонентов с сохранением коллагеново-эластического каркаса. Эта обработка осуществляется известными методами, например, согласно способу подготовки трансплантатов для реконструктивной хирургии (патент РФ №2189257, МПК A61L 27/00, опубл. 20.09.2002 г.).
2 этап - консервация в 70% растворе этилового спирта с добавлением в качестве пластификатора глицерина в соотношении 1:3, сохраняющего биомеханические свойства волокнистого остова трансплантата.
Следует отметить, что большинство используемых в настоящее время методов консервации требуют специальных условий для хранения биоматериалов (холодильные камеры, жидкий азот) и, как правило, обеспечивают сохранность материала в пределах 1-2 месяцев. Кроме того, это исключает возможность транспортировки донорского материала. Изготовленный по предложенному способу транспланат может храниться при комнатной температуре до 5 лет и более, и может транспортироваться по заявкам лечебных учреждений.
3 этап - селективная радиационная стерилизация, которая основана на подборе режима и дозы облучения с учетом структуры биоматериала, что позволяет добиться стерильности аллотрансплантата при сохранении его биопластических свойств (Шангина О.Р. Морфологические основы радиационной устойчивости соединительнотканных трансплантатов. Автореф. дисс. докт. биол. наук. - Саранск, - 2007). Стерилизация производится потоком быстрых электронов 25-35 кГр.
Примеры осуществления изобретения
По предложенному способу были изготовлены 22 изделия «Аллопланты сосудистые клапаносодержащие артериальные и венозные», изготовитель - лаборатория биоматериалов Всероссийского центра глазной и пластической хирургии г.Уфа. Данные изделия были использованы в отделении кардиохирургии.
Пациент 1, ИБ №024140. Дата рождения - 10.12.2009 г. Дата операции - 15.12.2009 г. Диагноз: Гипоплазия дуги аорты с коарктацией в типичном месте. Изделие: Аортальный аллоплант из восходящего отдела аорты. Операция: пластика дуги аорты в условиях искусственного кровообращения и гипотермии. Послеоперационные результаты ближайшие: послеоперационное течение гладкое, выписка 25.12.09 г. Хирург - Миролюбов Л.М.
Пациент 2, ИБ №017528. Дата рождения - 2.12.2001 г. Дата операции - 11.09.2009 г. Диагноз: Коарктация аорты, тубулярный тип. Изделие: Аортальный аллоплант из восходящей аорты. Операция: левая боковая торакотомия. Резекция коарктации аорты и пластика перешейка лоскутом аллопланта. Послеоперационные результаты ближайшие: послеоперационное течение гладкое. Выписка 21.09.09 г. Хирург - Миролюбов Л.М.
Пациент 3, ИБ №000749. Дата рождения 26.06.1998 г. Дата операции - 22.01.2010 г. Диагноз: Гипоплазия дуги аорты, рекоарктация, состояние после резекции коарктации аорты с анастомозом конец-В-конец. Изделие: Аортальный аллоплант из восходящего отдела аорты. Операция: пластика дуги аорты в условиях ПК и гипотермии лоскутом Аллопланта. Послеоперационные результаты ближайшие: послеоперационный период гладкий, выписка 1.02.10 г. Хирург - Миролюбов Л.М.
Пациент 4, ИБ №001340. Дата рождения - 14.12.2001 г. Дата операции - 28.01.2010 г. Диагноз: Состояние после операции Росса, стеноз (биодеградация) легочного ксенокондуита. Изделие: Аллоплант из легочной артерии с клапаном. Операция: замена легочного ксенокондуита на легочный аллоплант в условиях ИК, гипотермии и фармакохолодовой кардиоплегии. Послеоперационные результаты ближайшие: Послеоперационное течение гладкое, выписка 10.02.2010 г. Хирург - Миролюбов Л.М.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить качественный аллогенный трансплантат присердечных сосудов с клапанами, обладающий низкой антигенностью и хорошей биосовместимостью, способный к полному замещению собственными тканями реципиента, обеспечивающий эффективную хирургическую коррекцию дефектов присердечных сосудов.