АЛЛОГРАФТ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ АОРТАЛЬНОГО ПРОТЕЗИРОВАНИЯ
ALLOGRAFT (EMBODIMENTS), METHOD FOR PRODUCTION THEREOF (EMBODIMENTS) AND METHOD FOR CONDUCTING AORTIC PROSTHESIS

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии врожденных и приобретенных пороков сердца, точнее к способам аортального протезирования, а также используемым для этих целей в качестве сосудистых биологических протезов аллографтов (АГС) и технологии их получения.
Аортальное протезирование - единственный эффективный метод лечения у больных с выраженным стенозом аортального клапана при неэффективности реконструктивных операций. Показано, что средняя ежегодная летальность больных с симптомами аортального порока составляет около 10%. При этом средняя продолжительность жизни у пациентов со стенокардией при аортальном стенозе составляет 4 года, у пациентов с обмороками не превышает 3 лет, а в том случае, если периодически наблюдается остановка сердца, продолжительность жизни не превышает 2 лет. (http://cardiolog.org/cardiohirur-gia/operacii-na-serdce/aortalnye-protezirovnie.html). В этой связи при наличии у ребенка порока развития аортального клапана, возникает необходимость хирургического лечения. При этом в ходе операции, кардиохирурги стараются по возможности реконструировать собственный аортальный клапан пациента, однако если это невозможно, то клапан удаляют и вместо него имплантируют протез.
Основной проблемой, возникающей при протезировании аортального клапана, являются нагрузки, которые воздействуют на этот клапан. Поскольку через аорту снабжается кровью большой круг кровообращения с высоким сосудистым сопротивлением, то на аортальный клапан, обеспечивающий, как и все клапаны сердца, однонаправленное движение крови, воздействует высокое давление, необходимое для обеспечения поступательного движения крови через капиллярное русло нашего организма. В дополнение к этому, по мере роста ребенка, увеличивается его масса и пропорционально ее росту увеличивается диаметр аортального кольца, что приводит к несоответствию с диаметром ранее протезированного клапана и требует его замену.
Протезирование аортального клапана производится с использованием искусственного кровообращения. После остановки сердца и проведения кардиоплегии в устья коронарных артерий, а при сопутствующей коронарной патологии - ретроградно, проводится поперечная аортотомия 5-10 мм выше устья правой коронарной артерии, разрез продляется к некоронарному синусу Вальсальвы. (Возможно выполнение косой аортотомии, особенно при проведении операции из минидоступа). При этом достигается необходимая экспозиция аортального клапана, проводится его удаление и осуществляется тщательный кальциевый дебридмент по фиброзному кольцу. После тщательного дебридминта и промывания полости левого желудочка раствором для профилактики кальциевой эмболии измеряется размер клапанного кольца и затем накладывается от 12 до 16 матрацных швов с шагом 2-3 мм. Целостность аорты восстанавливается непрерывным швом. (http://www.polismed.com/articles-aortal-nyjj-klapan-i-ego-poroki.html).
В случаях выполнения сочетанной операции протезирования аортального клапана и коронарного шунтирования, если используется антеградная плегия, то дистальные анастомозы выполняются первыми, при использовании ретроградной кардиоплегии возможно сначала выполнение протезирования аортального клапана, а затем наложение дистальных проксимальных анастомозов (https://cardiolog.org/cardiohirur-gia/operacii-na-serdce/aortalnye-prote-zirovnie.html).
При протезировании аортального клапана биопротезом используется, как правило, имплантация в субкоронарную позицию, или проводят замену всего корня аорты. При имплантации в субкоронарную позицию (https://cardiolog.org/cardiohirurgia/operacii-na-serdce/aortalnye-protezirov-nie.html) поперечная аортотомия проводится на 5-7 мм выше, чем при стандартном протезировании во избежание деформации биопротеза при последующем ушивании аорты. После иссечения нативного клапана проводится измерение диаметра клапанного кольца с последующим приведением его в соответствие с размером используемого биопротеза. Наложение первого ряда швов для фиксации основания биопротеза проводится в горизонтальной плоскости, соответствующей расположению нижнего края аортальных створок. Начало линии шва от мышечной части выходного тракт левого желудочка под комиссурой между правой и левой коронарными створками в направлении против часовой стрелки с шагом 2-3 мм. В последующем прошивается биопротез, таким образом, чтобы расположение швов в основании комиссур нативного клапана соответствовало комиссурам биопротеза.
Известно проведение имплантации по типу замены «полного корня аорты». При этом весь нативный аортальный корень и клапан резецируются и меняются на биопротез корня аорты. В ходе операции мобилизуются устья коронарных артерий в виде «кнопок», биопротез подшивается к выходному тракту левого желудочка матрацными швами на прокладках нитью 3\0. При этом биопротез ориентируют в соответствии с расположением устий нативных коронарных артерий. Площадки устьев коронарных артерий подшивают непрерывным обвивным швом нитью 5/0. Дистальный анастомоз биопротеза и восходящей аорты выполняется непрерывным швом нитью 4\0. (http://cardiolog.org/cardiohirurgia/operacii-na-serdce/aortalnye-protezirovanie.html).
Одним из наиболее перспективных методов лечения пороков сердца является операция Росса, заключающаяся в том, что при протезировании аортального клапана в качестве биопротеза используют собственный клапан легочной артерии (легочный аутографт) Впервые идея замены дефектного аортального клапана на легочный была предложена Д. Россом, исходя из того, что у человека эти два клапана почти одинаковы по строению и по размерам, однако в легочной артерии нагрузки на клапан гораздо меньше, чем в аорте. Имплантированный в аорту легочный клапан не подвергается деградации, так как его ткань принадлежит пациенту; в случае использования собственного легочного клапана у детей наблюдается рост клапанного кольца и створок вместе с ростом ребенка, в результате чего функция клапана сохраняется на очень длительное время. При этом в легочную артерию имплантируется бывший аортальный клапан, который из-за порока не справлялся с большими нагрузками на аорте, но поскольку в легочной артерии нагрузки меньше, то он будет справляться со своей новой функцией. Данная операция получила в мировой кардиохирургической практике название операция Росса (ОР), сущность которой в том, что, если при обычной операции протезируется только аортальный клапан, то в случае операции Росса нужно протезировать как аортальный, так и легочной клапан, то есть вскрывается не только аорта, но и легочная артерия, что усложняет всю операцию.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому способу является операция Росса в модифицированном виде, в ходе которой собственный клапан легочной артерии пациента вшивают вместо аортального клапана, а на место легочного клапана в легочную артерию имплантируется протез (http://cardiopa-pa.ru/post81.html.) В таком виде операция Росса также дает много преимуществ пациенту по сравнению с обычным протезированием аортального клапана, так как в качестве протезов легочного клапана могут применяться биологические протезы, которые быстро дегенерируют в аортальной позиции и значительно медленнее в позиции легочной артерии. В результате, после модифицированной операции Росса пациенту не нужно применять антикоагулянты.
Основным недостатком операции Росса является ее техническая сложность. В ходе операции требуется обеспечить высокое качество шва и отсутствие воспалительного процесса в зоне установки клапана, что требует от врача виртуозного мастерства и тщательного соблюдения больным режима постоперационной реабилитации. Еще одним недостатком является относительно непродолжительное время работы биопротеза в легочной позиции, что требует проведения повторных операций, риск которых после четвертой операции сильно возрастает. Метод Росса неэффективен при слабости сухожильно-мышечной структуры пациента вследствие чрезмерного расширения клапанного кольца, что затрудняет его использование при синдроме Марфана и при системной иммунной патологии. (http://car-diolog.org/cardio-hirurgia/operacii-na-serdce/aortalnye-protezirovnie.html).
Известно применение при протезировании сердечных клапанов механических протезов из высокопрочных материалов, как правило, производства г. Кемерово, либо НЦССХ им Бакулева, в частности, протезов из политетрафторэтилена и т.п. но эти протезы имеют очень ограниченный срок службы, требуют постоянного приема лекарственных препаратов, ингибирующих витамин К-зависимую синтетическую функцию печени и снижающих коагуляционные свойства плазмы крови, что снижает качество жизни человека. Кроме того, в детском возрасте эти варианты протезов в аортальной позиции имеют небольшой срок службы из-за невозможности роста фиброзного кольца и створок клапана по мере развития ребенка (http://www.rusmedserv.com/heart-valvesurgery/operation-rossa/).
Более перспективным является использование при протезировании в качестве аллографта - легочного клапана, изъятого у умершего человека (www.cardiosur.ru/operatsii-na-serdtse/operatsija-rossa), который состоит из трех полулунных створок легочной артерии, фиброзного кольца легочной артерии, участка миокарда выходного тракта правого желудочка, ствол легочной артерии, правая и левая легочные артерии. Этот гомографт может рассматриваться наиболее близким по технической сущности к заявляемому аллографту.
Недостатками ближайшего аналога является наличие мышечной ткани в области фиброзного кольца, занимающей 1/3 «высоты» клапана и распространяющейся на 5-10 мм в проксимальном направлении. При проведении модифицированной операции Росса - ближайшем аналоге заявляемого изобретения - удаление данного участка ткани было недопустимым, т.к. этот участок ткани обеспечивал возможность создания проксимального анастомоза аллографта с выходным трактом правого или левого желудочка, стенкой правого или левого предсердия при имплантации гомографта в атриовентрикулярную позицию. Вместе с тем клетки этой мышечной ткани (в аллографте она обозначается как «мышечная манжетка» или «мышечная кайма»), лишенные кровоснабжения после смерти человека, подвергается лизису и некротизируются. После имплантации аллографта в организм реципиента этот участок ткани вызывает выраженную асептическую воспалительную реакцию, обусловленную реакцией на участок некротизированной мышечной ткани, причем непосредственный контакт этого участка с миокардом реципиента стимулирует эту реакцию. Итогом воспалительной реакции является замещение «мышечной каймы» соединительной, в результате чего образуется рубец с выраженным кальцинозом в области проксимального анастомоза, причем воспалительная реакция и кальциноз распространяются на зону прикрепления створок клапана к стенке легочной артерии. Учитывая, что данный участок испытывает наибольшую механическую нагрузку при работе клапана, это приводит к. его ускоренной дегенерации, вызывающей в дальнейшем повреждение самой полулунной створки. Кроме того, «мышечная кайма» в этой зоне соответствует толщине миокарда в выходном отделе правого желудочка донора для обеспечения эффективного шва, соединяющего гомографт со структурами сердца. При создании проксимального анастомоза данный участок мышечной ткани аллографта вызывает сужение создаваемого анастомоза, что особенно проявляется при небольших исходных размерах, характерных для детей.
Задачей настоящего изобретения является создание методики модифицированной операции Росса способной сочетать надежность получаемых результатов с увеличением долговечности имплантированного аллографта.
Техническая задача в отношении аллографта решается путем создания аллографта, представляющего собой трубку из сосудистой ткани сосудов магистрального типа с полулунными клапанами с фиброзным кольцом и участком мышцы в области фиброзного кольца, причем створки клапанов сшиты так, что створки сопоставляются по оси комиссуральных стержней, а в зоне фиброзного кольца клапана легочной артерии, имеется полоска эндокарда величиной 3-4 мм по краю прикрепления створок легочной артерии.
Вариантом предлагаемого аллографта является бикуспидализированный легочный аллографт, который состоит из ствола легочной артерии, одной из ветвей легочных артерий, двух полулуннных створок и ветвью легочной артерией, соединенной с фиброзным кольцом легочной артерии двухрядным обвивным швом, причем створки клапанов сшиты так, что створки сопоставляются по оси комиссуральных стержней, а в зоне фиброзного кольца клапана легочной артерии имеется полоска эндокарда величиной 3-4 мм по краю прикрепления створок легочной артерии.
Технический результат в отношении способа получения аллографта для модифицированной операции Росса состоит из двух этапов. На первом этапе получают «матрицу» аллографта, которую на втором этапе подвергают «мягкой» децелюляризации.
Получение матрицы аллографта по первому варианту заключается в том, что иссекается мышечная ткань в области фиброзного кольца таким образом, что сохраняется полоска эндокарда величиной 3-4 мм по краю прикрепления полулунных створок легочной артерии; затем отсекается ветвь легочной артерии и двухрядным швом сшивается фиброзное кольцо легочной артерии с проксимальной частью отсеченной ветви легочной артерии, при этом ветвь легочной артерии модифицируется по линии прикрепления створок к фиброзному кольцу.
При использовании в качестве основы аортального аллографта иссекают мышечную ткань и двухрядным швом к фиброзному кольцу пришивают полоску сосудистой ткани, полученной из грудной аорты только на участке, свободном от передней створки митрального клапана.
Технический результат в отношении способа создания бикуспидализированного легочного аллографта включает в себя удаление в легочном аллографте по линии комиссуральных стержней одну створку с прилежащим к ней участком стенки ствола легочной артерии; иссечение мышечной ткани в зоне фиброзного кольца клапана легочной артерии с сохранением полоски эндокарда шириной 3-4 мм по краю прикрепления створок легочной артерии; сшивание образовавшейся пластины с двумя створками непрерывным обвивным швом таким образом, что створки сопоставляются по оси комиссуральных стержней, а затем сшивание двухрядным обвивным швом фиброзного кольца легочной артерии с ветвью легочной артерии.
Полученную матрицу аллографта на второй стадии процесса изготовления сосудистых клапансодержащих изделий подвергают «мягкой» децелюляризации, которая заключается в том, что она в течение не менее 48 часов находится в буферном растворе, обеспечивающим рН от 6,8 до 7,5 при температуре от 2 до 6°С. В качестве буферного раствора используют, в частности, фосфатные буферные растворы, бикарбонатный буферный раствор и т.п.
В ходе децелюляризации в буферном растворе происходит разрушение клеточных элементов и создание бесклеточного матрикса при максимальной инактивации протеолитических ферментов. Последнее достигается за счет исключения возможности смещения кислотно-основного равновесия в рН, восстанавливающего активность протеолитических ферментов.
В отличие от используемых за рубежом методик ферментативной децелюляризации с применением растворов, содержащих протеолитические ферменты, вызывающие одномоментное разрушение клеток и выброс ферментов, вызывающих «расплавление» и, соответственно, повреждение тканей, в заявляемом способе низкая температура и обеспечение рН раствора от 6,8 до 7,5 ингибирует действие протеолитических ферментов, предотвращая процессы аутолиза и обеспечивая сохранение нативной структуры коллагенового матрикса, что способствует повышению долговечности имплантируемых аллографтов. Это связано с тем, что оптимум рН катепсинов лежит в пределах 3-5, далеких от рН нормальных тканей (6,8-7,2), вследствие чего при жизни организма они обладают незначительной активностью и вызывают только небольшой распад белков, полностью компенсируемый их синтезом. В результате при имплантации в организм стабильное кислотно-основное состояние и высокая степень перфузии обеспечивают эффективное вымывание обломков клеточных структур.
Заявляемые аллографты представляют собой аллографты легочной артерии и аорты с субтотальным иссечением мышечной ткани. Бикуспидализированная модель предполагает удаление одной полулунной створки и предлежащей к ней стенки ствола легочной артерии в зоне синуса Вальсальвы. Использование аллографтов, созданных по предложенной методике, позволяет активно управлять расположением клапанного кольца и всего имплантата после его вшивания.
Заявляемые аллографты могут быть использованы в качестве протезирования не только полулунных, но и атриовентрикулярных клапанов. Наличие проксимально пришитой ветви легочной артерии делает данное изделие полностью готовым к имплантации.
Увеличение долговечности данных изделий осуществляется благодаря уменьшению воспалительной реакции реципиента на имплантант в ткани алографта за счет субтотального удаления некротизированных мышечной тканей
Технический результат в отношении заявляемого способа осуществления модифицированной операции Росса, включает в себя: резекцию измененного аортального клапана и замену его на аутографт легочной артерии; мобилизацию устьев коронарных артерий и подшивание аутографта к выходному тракту левого желудочка обвивным непрерывным швом; подшивание площадок устьев коронарных артерий непрерывным обвивным швом и имплантацию на место легочного клапана в легочную артерию гомографта. В качестве аллографта используют аллографт из группы, в которую входят выше описанные аллографты легочной артерии или аорты, причем проксимальный анастомоз выходного тракта правого желудочка осуществляют с дистальной частью стенки ветви легочной артерии, а в случае использования аортального аллографта проксимальный анастомоз осуществляют с полоской сосудистой ткани, пришитой к фиброзному кольцу, и створкой митрального клапана.
В случаях расположения отверстия выходного тракта правого желудочка близко к средней линии клапанное кольцо аллографта смещается в левую латеральную зону для предупреждения сдавления клапанного кольца грудиной. Расположение аллографта слева предупреждает его сращение с грудиной и уменьшает риск его повреждения при повторных операциях.
Особенностью заявляемого способа является осуществление проксимального анастомоза со стенкой ветви легочной артерии, что стало возможно за счет наличия в аллографте проксимальной пришитой ветви легочной артерии. В результате эластичная стенка ветви легочной артерии, в отличие от мышечной каймы, легко модифицируется в области анастомоза, не вызывает сужения проксимального анастомоза, может быть индивидуально модифицирована во время операции в зависимости от
индивидуальных анатомических особенностей как в сторону уменьшения размера, так и в сторону увеличения размера.
Увеличение размера анастомоза может быть осуществлено либо за счет создания «косого» разреза ветви легочной артерии, либо за счет растяжения ткани легочной артерии (увеличение на 30% от исходного диаметра), используя ее свойство эластичности, что позволяет учесть индивидуальные анатомические особенности.
При небольших индивидуальных размерах подшивания стенки ветви легочной артерии появляется возможность вшить аллографт больших возрастных размеров, что значительно увеличивает срок службы и уменьшает количество повторных операций, особенно у детей раннего возраста и новорожденных.
Субтотальная резекция мышечной ткани аллографта позволяет уменьшить дегенеративные процессы в зоне прикрепления створок клапана аллографта, что также повышает его долговечность.
Отсутствие мышечной ткани аллографта в зоне анастомоза аллографта с выходным трактом правого или левого желудочка при имплантации заявленных аллографтов предупреждает их механическое сужение тканью и предотвращает развития в зоне проксимального анастомоза воспалительной реакции и кальцификации.
Сущность изобретения поясняется следующими рисунками и чертежами.
На фиг. 1 показаны этапы изготовления двухстворчатого аллографта, где представлены следующие этапы: 1 - общий вид легочного гомографта; 2 - отсечение правой (левой) ветви легочной артерии; 3 - линия отсечения одной створки; 4 - линия отсечения миокарда от проксимального конца легочной артерии; 5 - создание двухстворчатой легочной артерии; 6 - имплантация проксимальной ветви легочной артерии; 7 - окончательный вид.
На схеме 2 изображено получение трехстворчатого аллографта без мышечной каймы. Представлены следующие этапы: 1 - общий вид гомографта с линиями отсечения ветви легочной артерии и мышечного слоя;
2 - сопоставление ветви легочной артерии и легочного гомографта; 3 - внутренний шов; 4 - наружный шов; 5 - готовое изделие.
На фиг. 3 показаны обе модели аллографтов. Верхний рисунок - трехстворчатый модифицированный аллографт, нижний рисунок - двухстворчатый модифицированный аллографт. Используются обозначения: 1 - клапаны; 2 - проксимальновшитая ветвь легочной артерии; 3 - ствол легочной артерии; 4 - синусы Вальсальвы.
На фиг. 4 представлена фотография модифицированного легочного двухстворчатого аллографта с имплантированной проксимально ветвью легочной артерии, необходимой для создания проксимального анастомоза.
Заявляемая технология и вышеописанные изделия были использованы начиная с 2015 года для лечения врожденных пороков сердца 106 пациентов. Средний возраст пациентов 3,8±1,3 лет. Суммарный срок работы данных изделий более 16 лет. До настоящего времени ни одно из изделий не потребовало замены.
Анализ сравнительных результатов приведен в таблице 1.
У 54 взрослых пациентов использован аллографт по варианту 1. За время наблюдение 2,6±0,7 лет не потребовалось его замены.
Из таблицы видно статистически достоверную разницу в приростах средних значений градиентов давления на проксимальном анастомозе, что доказывает эффективность предложенных моделей.