Морфологическое состояние аортальной стенки при аневризме восходящей аорты

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АОРТАЛЬНОЙ СТЕНКИ ПРИ АНЕВРИЗМЕ ВОСХОДЯЩЕЙ АОРТЫ

Козлов Б.Н.1, 2, Панфилов Д.С.1, Гутор С.С.1, 2, Шарыш Д.В.2, Суходоло И.В.2, Жербаханов А.В.1, Сондуев Э.Л.1, Шипулин В.М.1, 2

1 Научно-исследовательский институт кардиологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН

2 ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск

Цель. Оценить морфологическое состояние аортальной стенки восходящей аорты и проксимальной части дуги аорты у пациентов с аневризмами восходящего отдела аорты. Материал и методы. В исследование включены 59 пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты, которым было выполнено протезирование аорты с пластикой дуги («полудуга»). Интра-операционно осуществляли забор аортальной стенки на 2 см проксимальнее брахиоцефального ствола (зона А) и в зоне дистального анастомоза при операции «полудуга» (зона В). Результаты. По данным гистологического исследования, выраженность воспалительной инфильтрации (p=0,810), степень повреждения эластических мембран (p=0,05), фиброзные изменения (p=0,458) медии уменьшаются в дистальном направлении.

Заключение. У пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты аортальная стенка на уровне дуги морфологически более сохранна по сравнению с дистальной зоной восходящей аорты. Формирование дистального аортального анастомоза на уровне дуги более предпочтительно при протезировании восходящей аорты.

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2018. Т. 6, № 4. С. 43-48.

doi: 10.24411/2308-1198-2018-14006.

Статья поступила в редакцию: 14.05.2018. Принята в печать: 24.10.2018.

Morphological state of the aortic wall in ascending aortic aneurysm

Kozlov B.N.1- 2, Panfilov D.S.1 , Gutor S.S.1 2, Sharysh D.V.2, Shukhodolo I.V.2, Zherbakhanov A.V.1, CORRESPONDENCE

Sonduev E.L.1, Shipulin V.M.1' 2 Panfilov Dmitry S. - MD, Cardiovascular Surgeon,

1 Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Center of the Russian Academy of Sciences Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Center

2 Siberian State Medical University, Tomsk of the Russian Academy of Sciences E-mail: pand2006@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-

Aim. To assess the morphological state of the aortic wall of the ascending aorta and the proximal part

of the aortic arch in patients with an aneurysm of the ascending aorta. 2201-350X

Material and methods. The study included 59 patients with an ascending aortic aneurysm who un-

derwent hemiarch repair. The aortic wall specimen were taken in two zones: 2 cm proximal to the in-

nominate artery (zone A) and the distal anastomosis zone (zone B).

Results. According to the histological examination, the severity of inflammatory infiltration

Keywords:

of the media decreases in the distal direction. ascending aorta, aortic

Conclusions. In patients with an aneurysm of the ascending aorta, the aortic wall at the arch level is aneurysm, hemiarch,

morphologically more conserved than the distal zone of the ascending aorta. The formation of distal morphology of the

aortic anastomosis at the level of the arch is the preferred zone for prosthetics of the ascending aorta. aortic wall

Clin Experiment Surg. Petrovsky J. 2018; 6 (4): 43-8.

doi: 10.24411/2308-1198-2018-14006. Received: 14.05.2018. Accepted: 24.10.2018.

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ

Панфилов Дмитрий Сергеевич -кандидат медицинских наук, сердечно-сосудистый хирург Научно-исследовательского института кардиологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН E-mail: pand2006@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-2201-350X

Ключевые слова:

восходящая аорта, аневризма аорты, «полудуга», морфология аортальной стенки

Под аневризмой восходящей аорты понимают увеличение ее диаметра >50 мм [1]. Частота такой патологии за последние десятилетия значительно возросла и к настоящему времени достигает 5-10 случаев на 100 тыс. населения в год [2]. Заболевание наиболее характерно для пациентов старшей возрастной группы (50-70 лет). Данная патология аорты выявляется у мужчин в 2-4 раза чаще, чем у женщин [2-4].

Аневризмы восходящей аорты являются абсолютным показанием к хирургическому лечению [5]. При этом различают несколько подходов: обертывание восходящей аорты [б] и протезирование восходящей аорты [7], также предлагается более радикальный подход - протезирование восходящей аорты с пластикой дуги по типу «полудуги» (ИетлагсИ), которая позволяет резецировать больший объем патологически измененной стенки аорты [8]. До настоящего времени отсутствуют единые рекомендации об уровне формирования дистального анастомоза при протезировании аорты у пациентов с аневризмой восходящего отдела.

В основе патогенеза аневризмы аорты лежит изменение ее стенки. Одним из наиболее объективных методов исследования, позволяющих детально оценить морфологическое состояние аортальной

Примечание. АКШ - аортокоронарное шунтирование; ОНМК - острое нарушение мозгового кровообращения; ПАК - протезирование аортального клапана; РАЛЖ - резекция аневризмы левого желудочка.

стенки, является гистологическое исследование интраоперационного материала. При этом понимание морфологического статуса аортальной стенки на разных участках может помочь в выборе адекватного уровня резекции аневризмы восходящей аорты. В доступной литературе мы не нашли работ, посвященных морфологическим исследованиям аортальной стенки, которые позволили бы фундаментально обосновать преимущество ИетлагсИ-процедуры перед традиционным протезированием. Выявление морфологической структуры аортальной стенки на разных уровнях позволит обосновать необходимый уровень выполнения дистального анастомоза у пациентов с аневризмами восходящей аорты, что и стало целью нашей работы.

Материал и методы

В исследование включены 59 пациентов, которым было выполнено протезирование восходящего отдела аорты с пластикой дуги («полудуга») в условиях умеренной гипотермии (25-28 °С), цирку-ляторного ареста и правосторонней антеградной перфузии головного мозга. Средний возраст пациентов составил 54,2+13,4 года. Более чем у бб% пациентов была выявлена артериальная гипертензия. У 3б (61%) пациентов протезирование аорты было дополнено сочетанными кардиохирургическими процедурами (см. таблицу).

У всех пациентов наибольший диаметр аорты отмечался на уровне ее восходящего отдела. Интра-операционно осуществляли взятие аортальной стенки на 2 уровнях: на 2 см проксимальнее бра-хиоцефального ствола - в зоне формирования дистального анастомоза при стандартном протезировании восходящей аорты (зона А) и в зоне дистального анастомоза при операции «полудуга» (зона В) (рис. 1). При микроскопической оценке препаратов стенки грудной аорты фиксировались следующие морфологические характеристики: степень выраженности воспалительной инфильтрации, структурность эластического каркаса, выраженность фиброза, наличие кистозной дегенерации.

Интраоперационный биоптат фиксировали в 10% нейтральном формалине не менее 48 ч. Затем препараты последовательно обезвоживали в 8 емкостях с раствором на основе абсолютизированного изопропилового спирта в течение 30 ч при комнатной температуре. Обезвоженные образцы заливали в парафиновую среду (1=56 °С) для последующей нарезки на полуавтоматическом микротоме. Парафиновые срезы толщиной 3-4 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, орсеином на эластические волокна, по Ван Гизону с последующим заключением образцов в синтетическую монтирующую

Клиническая характеристика пациентов

Критерий Значение

Возраст, годы 54,2+13,4

Мужской пол 40

Артериальная гипертензия 39

Фибрилляция предсердий 9

Ишемическая болезнь сердца 9

Ожирение 10

Сахарный диабет 3

ОНМК в анамнезе 3

Диаметр аорты

Синотубулярное соединение 43,6+7,6 мм

Восходящая аорта 51+6,2 мм

Дуга аорты (проксимальная часть) (зона А) 44,1+6,2 мм

Дуга аорты (средняя часть) (зона В) 37,2+4,1 мм

Сочетанные процедуры

ПАК 21

АКШ 4

АКШ + РАЛЖ 1

ПАК+АКШ 2

Процедура David 7

Процедура Bentall-De Bono 6

Предшествующее кардиохирургическое вмешательство 5

среду BioMount (BioOptica, Италия). Гистологические препараты изучали в проходящем свете на микроскопе Axioskop 40 (Carl Zeiss, Германия). Микрофотографии гистологических препаратов получали с помощью фотокамеры Canon G10 (Canon, Япония) и обрабатывали в программе ImageJ (NIH, США).

Морфометрическими методами оценивали толщину медии стенки аорты. Линейные характеристики для каждого фрагмента аорты получали как среднее значение от 100 измерений, проведенных на 5 микрофотографиях стенки аорты, окрашенных гематоксилином и эозином, на увеличении х100 в пикселях, после чего на микроскопе переводили согласно калибровочной шкале для данного увеличения (откалибровано с помощью эталона длиной 0,01 мм). Определяли удельную плотность эластических мембран как среднюю величину от 10 измерений, представляющих собой соотношение количества пикселей на микрофотографии, приходящихся на эластические мембраны, к общему количеству пикселей (х400, окраска орсеином на эластический компонент, площадь 10 микрофотографий в пересчете на абсолютные величины соответствует 1 мм2 ткани, освещение настроено по Келлеру).

Для статистической обработки данных использовали программу SPSS 17 для Windows (SPSS Ink, США). Параметры, подчиняющиеся нормальному закону распределения, описывали с помощью среднего значения (M) и стандартного отклонения (+50); не подчиняющиеся нормальному закону распределения - с помощью медианы (Me) и интер-квартильного интервала (Q25-Q75). Качественные данные описывали частотой встречаемости или ее процентом. Для проверки достоверности отличий морфометрических характеристик аорты на разных уровнях ее резекции к данным, подчиненным нормальному закону, применен парный ¿-критерий Стьюдента для зависимых выборок. Показатели, не подчиняющиеся нормальному закону, проанализированы двухфакторным ранговым дисперсионным анализом Фридмана для связанных выборок и критерием знаковых рангов Вилкоксона. Для проверки достоверности различия количественных данных использовали критерий х2 (или с помощью z-критерия с поправкой Бонферонни на непрерывность при p=0,05 в тех случаях, когда х2 провести было невозможно). Все статистические показатели считали достоверными при p<0,05.

Результаты

У всех пациентов был диагностирован ки-стозный медианекроз Гзеля-Эрдгейма в качестве этиологического фактора аневризм восходящей аорты.

Рис. 1. Уровни взятия аортальной стенки. Пунктирная линия -зона А. Сплошная линия - зона В. Объяснение в тексте

В 56% случаев в медии зоны А определяли мононуклеарный инфильтрат и фрагментация эластических мембран. В центральных отделах медиальный слой характеризовался полностью лизиро-ванными эластическими мембранами и кистозной дегенерацией, выраженным фиброзом, что подтверждается наличием единичных сосудов в средней трети. Пучки коллагеновых волокон в медиальном слое имели вид сплошной массы (рис. 2).

Согласно этим гистологическим данным, качество аортальной стенки на исследуемом уровне является непригодным для формирования аортального анастомоза вследствие значительного нарушения ее нормальной морфологической структуры.

Аортальная стенка в зоне В характеризовалась фиброзом с мононуклеарным инфильтратом во внутренних отделах медии. Эластический каркас в виде отдельных мембран определяли только пе-риадвентициально у 73% пациентов. У 27% пациентов во всей толщине медии отмечали деструкция эластического каркаса. Коллагеновые волокна медии, располагаясь вдоль эластических мембран, в большинстве своем были представлены зрелыми волокнами. Вдоль эластических мембран изредка встречались мелкие псевдокисты (рис. 3). С учетом полученных данных стоит отметить, что морфологическое состояние аортальной стенки в этой зоне приближается к ее нормальной структуре.

При морфометрической оценке состояния аортальной стенки двух зон были отмечены следующие закономерности. Степень выраженности воспалительной инфильтрации медии уменьшается в дистальном направлении (р=0,810). Значительное повреждение эластических мембран определяется в зоне А с тенденцией к восстановлению эластического каркаса в зоне В (р=0,05). Корреляционный анализ выявил положительную связь между плотностью эластических мембран зоны А и зоны В (р=0,005). Фиброзные изменения медии имеют слабую тенденцию к уменьшению выраженности по направлению к дистальному участку аорты (р=0,458). Кистозная дегенерация медиального слоя одинаково выражена во всех исследуемых сегментах аортальной стенки (р=0,802).

Рис. 2. Медиальный слой аортальной стенки проксимальной части дуги аорты (зона А):

A. Некроз медии. Окраска гематоксилином

и эозином, х400; Б. Очаговый фиброз, фрагментированные эластические мембраны с единичными псевдокистами. Окраска орсеином сдокраской пикриновой кислотой, х400;

B. Сосуды медии, периваскулярный инфильтрат, х400;

Г. Коллагеновые волокна в медии. Окраска по Ван Гизону, х400

\ '

, 1 ! 1

\ > У

Г'

) »1

1 >

__ 50 цт

£ * ^ -- ' .

щим . .

» ' "

, 50-цт

<

* , !,§• г!

ь>-*50нт? * I

Г А I  '

Рис. 3. Медиальный слой аортальной стенки в средней части дуги аорты (зона В): А. Псевдокисты вдоль эластических мембран, диффузный фиброз.

Окраска гематоксилином и эозином, х400; Б. Эластические мембраны. Окраска гематоксилином и эозином, автофлуоресценция эластина, х400; В. Коллагеновые волокна. Окраска по Ван Гизону, х400

Ж* X Щ I ' !Г

лц! Ял V  -к-к • ^

1с I«' от ' $ я

'X ; | [Я V. 111'

) глу!'

__ 50 цт

В

Обсуждение

В основе формирования аневризм аорты лежат характерные морфологические изменения аортальной стенки. Известно, что при ряде генетических заболеваний (синдромы Марфана, Лойса-Дитца, Элерса-Данло) причиной развития аневризм грудной аорты являются нарушения в генах, отвечающих за синтез и распад структурных элементов экстрацеллюлярного матрикса аортальной стенки [7]. У возрастных пациентов в стенке грудной аорты также разрушаются эластические волокна, уменьшается их количество. В экспериментальной работе на мышах группой авторов во главе с J.B. Wheeler было показано, что с возрастом снижается плотность экстрацел-люлярного матрикса в среднем слое, происходит утолщение всей аортальной стенки, снижается ее контрактильность [9]. Негативные изменения эластического каркаса отражаются на нормальной подвижности слоев аортальной стенки относительно друг друга и эластичности аортальной стенки [10]. Увеличенная жесткость стенки аорты и сниженный аортальный комплайенс в результате увеличенного давления на стенку клинически проявляются формированием аневризмы и расслоением аорты [11]. В нашем исследовании отмечено, что все структурные элементы аортальной стенки проксимальной части дуги аорты (зона А) были в значительной степени повреждены, а аортальная стенка в средней части дуги аорты (зона В) имела относительно нормальную морфологическую картину. С учетом этого формирование аортального анастомоза в зоне А имеет потенциально высокий риск развития аорто-ас-социированных осложнений, тогда как анастомо-зирование протеза в зоне В позволяет снизить эти риски.

Известно, что воспаление аортальной стенки восходящей аорты коррелирует с ее последующей дилатацией [12]. Проведенное нами исследование выявило наличие воспалительного инфильтрата во всех исследуемых сегментах аортальной стенки, однако воспаление в зоне В было выражено в наименьшей степени.

С учетом полученных данных полагаем, что формирование дистального аортального анастомоза по типу «полудуги» представляется наиболее оправданным вариантом дистальной реконструкции при хирургическом лечении аневризм восходящего отдела аорты.

До настоящего времени не прекращаются дискуссии по поводу эффективности и безопасности протезирования восходящей аорты с пластикой дуги, поскольку данный подход является технически более сложной процедурой и требует проведения церебральной перфузии. С целью выявления рисков операций по типу «полудуги»

и стандартного протезирования восходящего отдела аорты Б.С. МаЫБпе и соавт. провели сравнительный анализ результатов этих вмешательств. Авторы не выявили статистически достоверных различий по частоте послеоперационных осложнений и выживаемости, что указывает на относительную безопасность Иетн'агсИ-процедуры у больных с аневризмой восходящей аорты по сравнению с менее радикальной хирургической процедурой [13].

В отдаленном периоде, согласно литературным данным, Иетн'агсИ-процедура позволяет сократить количество реопераций по поводу аневризм и псевдоаневризм дуги аорты, а также расслоения аорты, которые отмечаются в 10-60% случаев при выполнении менее радикальных вмешательств [14, 15]. Основной причиной реопераций у этих пациентов является прогрессирование заболевания в нерезецированном аортальном сегменте. По данным D. Dougenis и соавт., неадекватная резекция аневризмы аорты в ходе первичной операции требует повторного вмешательства более чем в половине подобных случаев [15].

Полученные в настоящем исследовании данные морфологического состояния аортальной стенки могут стать одним из аргументов в пользу более радикальной хирургической тактики у пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты, несмотря на очевидно высокий технологический уровень и больший объем хирургического вмешательства при Иетн'агсИ-процедуре по сравнению с поп-ИетлагсИ. Вероятно, данный подход позволит сократить количество возможных аорто-ассоциированных осложнений у пациентов в отдаленном послеоперационном периоде.

Ограничения исследования

Морфологическое исследование проведено на относительно небольшом клиническом материале, что не позволяет делать безапелляционные выводы. Были исследованы лишь некоторые морфологические показатели аортальной стенки. За пределами исследования остался анализ дистальной части дуги аорты.

Заключение

У пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты аортальная стенка на уровне дуги морфологически более сохранна по сравнению с дистальной зоной восходящей аорты. Протезирование восходящей аорты с пластикой дуги может быть предпочтительным вариантом хирургического вмешательства у этих больных.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература/References

1. Kuzmik G.A., Sang A.X., Elefteriades J.A. Natural history of thoracic aortic aneurysms. J Vasc Surg. 2012; 56: 565-71.

2. Olsson C., Thelin S., Stahle E., Ekbom A., Granath F. Thoracic aortic aneurysm and dissection: increasing prevalence and improved outcomes reported in a nationwide population-based study of more than 14 000 cases from 1987 to 2002. Circulation. 2006; 114: 2611-8. doi: 10.1161/circulationaha.106.630400.

3. Knaut A.L., Cleveland J.C. Aortic emergencies. Emerg Med Clin N Am. 2003; 21: 817-45.

4. Ramanath V.S., Oh J.K., Sundt T.M., Eagle K.A. Acute aortic syndromes and thoracic aortic aneurysm. Mayo Clin Proc. 2009; 84 (5): 465-81.

5. Erbel R., Aboyans V., Boileau C., Bossone E., Di Bartolomeo R., Eggebrecht H., Evangelista A., Falk V., Frank H., Gaemperli O., Gra-benwoger M., Haverich A., Iung B., Manolis A.J., Meijboom F., Nienaber C.A., Roffi M., Rousseau H., Sechtem U., Sirnes P.A., von Allmen R.S., Vrints C.J.M. 2014 ESC Guidelines on the diagnosis and treatment of aortic diseases Document covering acute and chronic aortic diseases of the thoracic and abdominal aorta of the adult The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Aortic Diseases of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J. 2014; 35: 2873-926. doi:10.1093/eurheartj/ehu281.

6. Plonek T., Dumanski A., Nowicki R., Kustrzycki W. Single center experience with wrapping of the dilated ascending aorta. J Cardiotho-rac Surg. 2015; 10: 168. doi 10.1186/s13019-015-0371-1.

7. Hiratzka L.F., Bakris G.L., Beckman J.A., Bersin R.M., Carr V.F., Casey D.E. Jr., Eagle K.A., Hermann L.K., Isselbacher E.M., Kazero-oni E.A., Kouchoukos N.T., Lytle B.W., Milewicz D.M., Reich D.L., Sen S., Shinn J.A., Svensson L.G., Williams D.M. 2010 ACCF/AHA/AATS/ ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/SVM Guidelines for the Diagnosis and Management of Patients With Thoracic Aortic Disease: A Report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, American Association for Thoracic Surgery, American College of Radiology, American

Stroke Association, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Interventional Radiology, Society of Thoracic Surgeons, and Society for Vascular Medicine. Circulation. 2014; 35 (41): 2873-926. doi: 10.1161/CIR.0b013e3181d4739e.

8. Singh R., Yamanaka K., Reece T.B. Hemiarch: The Real Operation for Ascending Aortic Aneurysm. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2016; 20 (4): 303-6. Epub 2016 Oct 19.

9. Wheeler J.B., Mukherjee R., Stroud R.E., Jones J.A., Ikono-midis J.S. Relation of Murine Thoracic Aortic Structural and Cellular Changes With Aging to Passive and Active Mechanical Properties. Am Heart Assoc. 2015; 4: e001744. doi: 10.1161/JAHA.114.001744.

10. Tsamis A., Krawiec J.T., Vorp D.A. Elastin and collagen fibre microstructure of the human aorta in ageing and disease: a review. J R Soc Interface 2013; 10: 20121004. doi: 10.1098/rsif.2012.1004.

11. Cohn LH. Cardiac surgery in the adult. Third edition. The McGraw-Hill Companies, Inc. 2008. P. 1704.

12. Niinimaki E., Kajander H., Paavonen T., Sioris T., Mennander A. Aiming at One-Stage Corrective Surgery for Extended Thoracic Aortic Dilatation. Int J Angiol. 2014; 23: 101-6. doi: 10.1055/s-0034-1370887.

13. Malaisrie S.C., Duncan B.F., Mehta C.K., Badiwala M.V., Rinewalt D., Kruse J., Li Z., Andrei A.C., McCarthy P.M. The addition of hemiarch replacement to aortic root surgery does not affect safety. J Thorac Cardiovasc Surg. 2015; 150 (1): 118-24. doi: 10.1016/ j.jtcvs.2015.03.020.

14. Park C.B., Greason K.L., Suri R.M., Michelena H.I., Schaff H.V., Sundt III TM. Should the proximal arch be routinely replaced in patients with bicuspid aortic valve disease and ascending aortic aneurysm? J Thorac Cardiovasc Surg. 2011; 142: 602-7. doi: 10.1016/ j.jtcvs.2010.08.086.

15. Dougenis D., Daily B.B., Kouchoukos N.T. Reoperations on the aortic root and ascending aorta. Ann Thorac Surg. 1997; 64: 986-92.