Экстракорпоральная гипотермия в хирургии врожденных пороков сердца

Среди известных методов обеспечения операций на открытом сердце существуют искусственное кровообращение (ИК) и бесперфузионная гипотермия (БГ). В кардиохирургии методом выбора для обеспечения условий открытого сердца повсеместно является ИК. Вторым, но менее распространенным методом является бесперфузионная гипотермическая защита [1]. В течение последних десятилетий в клинике Новосибирского НИИПК МЗ РФ был разработан и нашел широкое применение метод бесперфузи-онной гипотермии [2], который оказался эффективным методом обеспечения операций на открытом сердце у больных ВПС «бледного» типа с неосложнен-ным гемодинамическим течением [7]. В связи со значительным клиническим опытом по хирургическому лечению пороков сердца как в условиях ИК, так и бесперфузионной гипотермии были выявлены достоинства и недостатки каждого из этих методов обеспечения.

Основными недостатками бесперфузионной гипотермии являлись необходимость применения чрездвухплевральной поперечной торакотомиии, использование диэтилового эфира для обеспечения гипотермии и проблема, связанная с медленным темпом согревания больных после хирургической коррекции порока.

Эти недостатки являются серьезным фактором, сдерживающим более широкое внедрение этого метода обеспечения в кардиохирургическую практику.

Между тем кардиохирургов продолжают интересовать такие Достоинства бесперфузионной гипотермии,как относительная простота, экономичность, истинное сухое операционное поле и отсутствие технологической заг-

Экстракорпоральная гипотермия

в хирургии врожденных пороков сердца

A.M. Караськов, В.Н. Ломиворотов,

С.Г. Сидельников, И.А. Корнилов, A.B. Шунькин,

B.Г. Стенин, Ю.С. Синельников, Г.А. Цветовская

НИИ патологии кровообращения МЗ РФ, Новосибирск

руженности в период внутри-сердечного этапа операции.

Стало очевидным, что для дальнейшего увеличения эффективности метода гипотерми-ческой остановки кровообращения было необходимо устранить указанные выше недостатки.

С этой целью нами был разработан метод комбинированной экстракорпоральной гипотермии для обеспечения операций на открытом сердце у больных ВПС.

Материал и методы

За период с января 1999 по декабрь 1999 гг. операции на открытом сердце в условиях комбинированной экстракорпоральной гипотермии были выполнены у 34 больных ВПС бледного типа в возрасте от 3 доЗб лет(11,8±1,3).

По диагнозу больные распределялись следующим образом: изолированный дефект межпредсердной перегородки (ДМПП-П) — 19 больных, ДМПП-II в сочетании с клапанным стенозом легочной артерии — 1, ДМПП-М в сочетании с частичным аномальным дренажом легочных вен в правое предсердие — 2 больных, изолирован-

ный дефект межжелудочковой перегородки —11, ДМЖП в сочетании с открытым артериальным протоком — 1 больной.

Описание метода

После вводной анестезии (реланиум 0,15-0,25 мг/кг, кал-липсол 5 мг/кг, атропин 0,01 мг/ кг и ардуан 0,08-0,1 мг/кг) выполнялась интубация трахеи и перевод больного на ИВЛ с РЮ2 50% в режиме умеренной гипервентиляции (рС02 арт. 25 мм рт.ст.). Поддерживающая анестезия осуществлялась введением фентанила в дозе 15-20 мг/ кг/час, реланиума 0,05-0,075 мг/ кг/час и калипсола 1-2 мг/кг/час. Регистрация температуры осуществлялась в носоглотке.

После достижения должной глубины анестезии, введения гепарина 0,1 мг/кг, инсулина 0,5 Ед/кг и на фоне инфузии гемо-деза (10 мл/кг) производилось охлаждение головы с помощью матерчатого шлема со льдом и выполнялась продольная стер-нотомия.

После торакотомии и выделения сердца и магистральных сосудов температура в носоглотке снижалась до 32-ЗЗС0 за счет изолированного охлажде-

ния головы. За 2 мин до начала экстракорпорального охлаждения внутривенно вводился гепарин в дозе 3 мг/кг.

Экстракорпоральное охлаждение осуществлялось с использованием теплообменника, двух венозных канюль, установленных в правом предсердии (отточная) и легочной артерии (приточная), и роликового насоса. Объемная скорость перфузии составляла в пределах 0,4-0,5 л/мин/м2.

Градиент температуры «теплоноситель — носоглотка» не превышал 5°С. Экстракорпоральное охлаждение производилось до достижения температуры в носоглотке 24-26°С.

После начала окклюзии и отжатия аорты через ее устье выполнялась фармако-холодо-вая кристаллоидная кардиопле-гия с температурой 4-6°С. Изолированное охлаждение головы прекращалось к моменту окончания внутрисердечного этапа операции.

После выполнения основного этапа операции, герметизации полостей сердца и профилактики аэроэмболии возобновляли кровоток по магистральным сосудам и приступали к экстракорпоральному согреванию.

Восстановление сердечной деятельности осуществлялось с помощью прямого массажа сердца и последующей электрической дефибрилляции сердца. Для стимуляции сердечной деятельности при необходимости применялся хлористый кальций, адреналин и допамин.

В течение первых 3-5 мин экстракорпорального согревания градиент температуры «теплоноситель-носоглотка» не превышал 5°С и далее не более 10°С. Экстракорпоральное согревание с объемной скоростью перфузии 0,7-0,8 л/мин/м2 прекращалось при достижении температуры в носоглотке в пределах 35-36°С.

После окончания экстракорпорального согревания осуществлялась нейтрализация гепарина протамин-сульфатом в соотношении 1:0,8-1,0.

Для оценки степени метаболических сдвигов в крови на этапах гипотермии и ближайшего послеоперационного периода исследовался углеводный обмен (глюкоза, молочная и пиро-виноградная кислоты), липид-ный обмен (свободные жирные кислоты), продукты перекисно-го окисления липидов (вторичные коньюгированные диены, малоновый альдегид) и активность катапазы, плазменная концентрация калия и кислотно-ос-новное состояние в артериальной крови. Пробы крови забирались на следующих этапах: 1-й этап — после вводной анестезии, 2-й — на глубине охлаждения перед остановкой кровообращения, 3-й — через 5 мин после восстановления адекватной сердечной деятельности на фоне экстракопорального согревания, 4-й — после окончания экстракорпорального согревания, 5-й—окончательное согревание до 36-37°С в палате интенсивного наблюдения, 6-й — первые сутки после операции, 7-й — третьи сутки после операции.

Результаты

Как показали результаты исследования, до начала экстракорпорального охлаждения, к моменту выделения сердца и магистральных сосудов температура в носоглотке снижалась в среднем до 32,6±0,24°С за счет изолированного охлаждения головы льдом. Длительность экстракорпорального охлаждение колебалась от 13 до 38 мин, в среднем 24,5±1,3 мин (скорость охлаждения 0,28± 0,015°С/мин). Глубина максимального охлаждения перед окклюзией магистральных сосу-дов достигала в среднем 25,7±0,26°С.

Длительность окклюзионно-го периода при выполнении внутрисердечного этапа операции колебалась от 11 до 48 мин, составляя в среднем 22,5±1,7 мин. Время восстановления адекватной сердечной деятельности не было длительным и составило в среднем 3,3±0,29 мин.

После выполнения основного этапа период экстракорпорального согревания до 35,9± 0,2°С в носоглотке длился в пределах 31,4±1,2 мин (скорость согревания 0,35±0,018°С/мин).

Изменения кислотно-основ-ного состояния (КОС) крови (табл. 1) отражали картину дыхательного алкалоза, который на глубине охлаждения достигал максимальных значений — рН артериальной крови 7,48±0,014. После выполнения основного этапа операции и через 5 мин после восстановления адекватной сердечной деятельности в артериальной крови регистрировались умеренно выраженные признаки метаболического ацидоза. К моменту окончания операции происходила нормализация показателей КОС крови.

Анализ параметров углеводного обмена свидетельствовал об увеличении содержания глюкозы, лактата и пирувата в крови (табл. 2). Максимальных значений эти показатели достигали в постокклюзионном периоде и к моменту окончания операции. Снижение интенсивности гликолитических процессов происходило при окончательном согревании, а возвращение к исходным значениям — на третьи сутки после операции.

Содержание уровня свободных жирных кислот (СЖК) на этапах гипотермии не претерпевало существенных изменений и только увеличивалось в 2,2 раза к моменту окончательного согревания (табл. 2). Нормализация этого показателя наступала к исходу третьих суток после операции.

Таблица 1

Динамика показателей кислотно-основного состояния, газового состава артериальной крови и плазменной концентрации калия на этапах гипотермии

Исходные Максимальное охлажден ие 5 мин после ВП 34°С

рН 7,46 + 0,01 7,48 + 0,01 7,32±0,01 *** 7,44±0,02

ВЕ, ммоль/л -2 ,4±0,5 -3,9±0,8 -6,5±0,8*** -5,1 ±0,7***

р02, мм рт.ст. 459,4±20,6 533,5±24,8*** 45 4,2±2 1 ,0 4 1 4,4±20,8

рС02, мт.ст. 29,1 ±1 ,24 2 5,6 ± 1 ,02*** 37,1 ±1 ,59*** 27,7±1 ,69

К + , ммоль/л 3,46 + 0,06 3,00±0,1 2*** 3,2 0 ± 0,1 1 3,30 + 0,1 2

Динамика содержания концентрации калия (табл.1)отражала картину гипокалиемии, особенно на глубине охлаждения перед выполнением основного этапа операции —3,0±0,13 ммоль/л.

Анализ динамики продуктов перекисного окисления липидов (табл. 3) показал, что наибольшие изменения происходили в уровне малонового альдегида, величина которого приобретала тенденцию к увеличению в по-стокклюзионном периоде и достигало максимальных значений при окончательном согревании до 36-37°С (1,85 раза по сравнению с исходными значениями). Наряду с увеличением содержания малонового альдегида отмечалось возрастание активности фермента антиокислительной системы — каталазы, уровень которой увеличивался достоверно (на 30%) на глубине охлаждения и был макси-

мальным при окончательном согревании (в 4 раза по сравнению с исходными данными). Нормализация показателей ПОЛ происходила к исходу третьих суток послеоперационного периода.

В условиях экстракорпоральной гипотермии операции на открытом сердце были выполнены у 34 больных. Летальность в этой группе больных отсутствовала.

Всем больным выполнялась радикальная коррекция, которая заключалась в закрытии дефекта межпредсердной и межжелудочковой перегородки. В двух наблюдениях закрытие ДМПП-П сопровождалось перемещением аномальных легочных вен в левое предсердие, в одном — чрезлегочной открытой легочной вальвулодилятаци-ей. В одном наблюдении у больного с ДМЖП в сочетании открытым артериальным протоком

производилось предварительное его лигирование.

Длительность периода окончательного согревания после выполнения основного этапа операции составила в среднем 3,6±1,7 час. Восстановление сознания регистрировалось через 3,4±1,2 час. после окончания операции. Длительность ИВЛ продолжалась в среднем в течение 12,1+1,0 час. Время пребывания больного в палате интенсивного наблюдения составило в среднем 2,0±0,5 дней, длительность госпитализации после операции —14,2±2,1 дней.

У 20 из 34 оперированных больных инотропная кардиото-ническая поддержка не применялась. У 13 больных на этапе окончательного согревания в течение первых 2-4 час. после операции использовались малые дозы допамина и только у 1 больного возникла необходимость в применении средних

Таблица 2

Динамика уровня глюкозы, молочной, пировиноградной и свободных

Исходные Максимальное охлаждение 5 мин после В п 3 4 ° С Окончательное согревание 1 сут п/о 3 сут п/о

Глюкоза, "МОЛЬ/л 4 , 4 ±0 , 3 4 , 8 ± 0 . 5 7 , 7 ±0,7 *' * 7 , 8 ±0,7 * * * 7 , 1 ±0 ,5**' 5 , 4 ±0,3 * 4 , 9 ± 0 , 2

МК, "МОЛЬ/л 1 , 4 3 ±0 ,0 7 2,34±0,24"** 4 , 9 ±0,3 * * * 4 , 5 ± 0 , 3 3 * * * 2 , 8 ±0, 1 7 * * * 1 , 7 5 ±0,13 * *' 1 , 2±0,04

П В к, "Моль/л 0 , 2 9±0 ,0 1 0,3 1 ±0,01 *** 0,46±0,02"** 0,52±0,02*** 0,4 + 0,01 * * * 0,37±0,01-** 0 , 2 9 ± 0 , 0 1

МК/ПВ »с- ед.' 5 , 1 5 ± 0 , 3 2 7,42±0,58-** 10,90±0,76*** 8,80±0,47*'* 7 , 2 ±0 ,4 5 ** * 4 , 7 ± 0 , 2 5 4 ,4 1 ±0 ,2 6 *

сжк, ммол ь/п 0 , 04±0,0 4 0 , 3 3 ±0,0 8 0 ,2 9 ±0 , 0 7 0 , 2 9 ±0,0 4 0 , 5 7 ± 0 , 1 3 * 0 , 3 3 ± 0 , 0 4 0 , 2 3 ±0,0 3

Таблица 3

Динамика уровня продуктов перекисного окисления липидов на этапах гипотермии и в послеоперационном периоде

Исходные Максимальное охлаждение 5 мин после ВП 34°С Окончательное согревание 1 сут о/о 3 сут rfo

кд еоп 1,64*0,14 1,2*0,12*** 1,17*0,13*** 1,11 ±0,08*** 1,49*0,09 1,510,17 1,62*0,16

ЧДА, ММОЛЬЙ! 5,12*0,57 4,51*0,64 6,79±0,94 7,05±0,62 9,53*0,87*" 6,72 НО,39*** 6,54*0,36

Каталаза еоп 66,4*6,5 88,0±6,8* 192,3±25,6*" 234,4i27,2*" 259,6*28,0"' 113,3*7,7*** 82,1*4,1***

доз допамина в течение ближайших 10 часов послеоперационного периода.

У одного больного с ДМПП-И на 3-й сутки после операции развилась картина нарастающей тампонады сердца, что потребовало экстренной торакотомии. Дальнейшее течение послеоперационного периода у этого больного неосложненное.

Других угрожающих жизни осложнений зарегистрировано не было.

Неврологические осложнения в группе оперированных больных не отмечались.

Обсуждение результатов

Причинами, побудившими нас к разработке комбинированной экстракорпоральной гипотермии для обеспечения условий «открытого» сердца, были недостатки бесперфузионной гипотермической защиты, которые можно было суммировать следующим образом.

Первое — это обязательное применение поперечной чрездвухплевральной торакотомии, необходимой для согревания больных в постокклюзион-ном периоде, поскольку легкие использовались в качестве основного теплообменника.

Второе — необходимость использования диэтилового эфира для обеспечения гипотермии, ибо эфир является оптимальным анестетиком, позволяющим избежать возникновение серьезных нарушений рит-

ма сердца при быстром наружном охлаждении. Однако взры-воопасность эфира служит одним из основных факторов, существенным образом сдерживающих внедрение и распространение бесперфузионной гипотермии в кардиохирургичес-кой практике.

Третьим недостатком бесперфузионной гипотермии является медленный темп согревания (15-20°С/мин) в постокклю-зионном периоде, который достигается орошением плевральных полостей и легких теплым физиологическим раствором 42-43°С. Опасность медленного и неравномерного согревания очевидна,так как только в условиях быстрого и равномерного согревания возможна стабилизация гемодинамических параметров.

Идея экстракорпоральной гипотермии не нова и была предложена в начале 50-х гг. в виде различных вариантов F.Boerema [8] и D.Ross [9]. В дальнейшем этот метод был доработан и внедрен в клиническую практику в 1959 г. C.Drew и I.Anderson [10], которые сообщили о трех случаях использования его в кардиохирургии без применения оксигенатора. Однако метод экстракорпоральной гипотермии в то время был сложным, трудоемким и не нашел дальнейшего применения в клинической практике в связи с возникновением острых расстройств гемодинамики в период охлаждения.

Изучив всевозможные варианты искусственной гипотермии,

мы предложили метод комбинированной экстракорпоральной гипотермии. Суть этого метода заключается в том, что в нем мы соединили вместе наружное и внутреннее охлаждение, что позволило избежать нежелательных эффектов каждого из этих методов обеспечения.

Наружное охлаждение включало в себя изолированное охлаждение головы с помощью матерчатого шлема со льдом после вводной анестезии и ее стабилизации. Подобная методика изолированного охлаждения головы позволила добиваться снижения температуры тела в период выполнения продольной стернальной торакотомии и выделения сердца и магистральных сосудов.

Таким образом, к моменту начала экстракорпорального охлаждения, достигаемого пропусканием крови черезтеплообменник с помощью двух венозных канюль и роликового насоса, температура в носоглотке снижалась до 32°С. В соответствии с этим длительность экстракорпорального охлаждения не была длительной и составила в среднем 24,5±1,3 мин. При этом особо следует обратить внимание на то, что в связи с методическими особенностями изолированного охлаждения головы температура в мозге, особенно его поверх хностных отделов, была на 6-7°С ниже, чем в ядре тела [4,5]-К моменту начала экстракорпорального охлаждения, когда температура в носоглотке составляет в пределах 32°С, температу-

ра в мозге уже достигает 25-26°С. А при окончании экстракорпорального охлаждения до 24-25°С температура в мозге в условиях кранио-церебральной гипотермии снижается до 18-20°С, что обеспечивает высокую антигипоксическую защиту мозга в период остановки кровообращения до 60 и более минут.

Предварительное охлаждение на 4-5°С позволило использовать в параметрах экстракорпорального охлаждения такой температурный градиент (5°С) «теплоноситель-носоглотка», при использовании которого не возникает острых расстройств гемодинамики и в то же время сохраняется высокая скорость перфузионного охлаждения — 0,28±0,014°С/мин.

Разработанная комбинированная экстракорпоральная гипотермия позволила исключить из схемы анестезиологического обеспечения эфир и полностью перейти на общепринятую методику тотальной внутривенной анестезии или ее сочетания с ингаляционными галогенсодер-жашими анестетиками.

Наиболее явным преимуществом этого метода обеспечения является экстракорпоральное согревание в связи с его высокой скоростью, достигавшей 0,35±0,02°С/мин. Общая продолжительность экстракорпорального согревания до 35-36°С составила в среднем 31,4±1,2 мин и практически не зависела от массы тела (г= 0,03).

Анализ некоторых показателей гомеостаза показал, что обнаруженные изменения полностью укладываются в русло патофизиологических сдвигов, наблюдаемых при операциях на открытом сердце в условиях перфузионной и бесперфузион-ной гипотермии [3]. Это касается показателей окислительного, липидного, электролитного обмена и динамики продуктов пе-рекисного окисления липидов, отражающих типичную картину умеренно выраженной операционной агрессии и исчезающих к третьим суткам послеоперационного периода [6]. Обращает внимание, что при операциях в

условиях экстракорпоральной гипотермии к моменту окончания операции в артериальной крови наступает нормализация КОС, тогда как в условиях бес-перфузионной гипотермии это происходит только после окончательного согревания в палате интенсивного наблюдения. Это лишний раз свидетельствует о преимуществах быстрого и равномерного согревания после выполнения основного этапа операции.

Как показал первоначальный опыт, комбинированная экстракорпоральная гипотермия является эффективным методом обеспечения операций на открытом сердце у больных ВПС «бледного» типа с неосложнен-ным гемодинамическим течением. При правильном отборе больных на хирургическое лечение в условиях комбинированной экстракорпоральной гипотермии осложнения могут носить минимальный характер, а летальность может быть сведена к минимуму, если не исключена вообще.

Литература

1. Мешалкин Е.Н., Верещагин И.П. Неглубокие гипотермические окклюзии. Новосибирск, 1985. С.210.

2. Jlumacoea Е.Е., Ломиворотов В.Н. Хирургия сложных врожденных пороков сердца в условиях бесперфузионной углубленной (26-25°С) гипотермии // Вестн. хирургии. 1986. Ne 12. С.17-21.

3. Литасова Е.Е., Ломиворотов В.Н., Постное В.Г. Бесперфузионная углубленная гипотермическая защита. Новосибирск, 1988. С. 206.

4. Ломиворотов В.Н. Клинико-патофизиологическое обоснование углубленной (25-26°С) гипотермии в хирургии врожденных пороков сердца: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Новосибирск, 1988. С.34.

5. Булатецкая Л.М. Особенности терморегуляции человека с нарушенным кровообращением в интактном состоянии и при гипотермии: Автреф. дис. ... канд. мед. наук. Новосибирск, 1991. С.20.

6. Цветовская Г.А., Науменко С.Е., Князькова Л.Г. и др. Гормоны коры надпочечников при кардиохирургических вмешательствах в условиях бесперфузионной гипотермии // Бюлл. СО РАМН. 1995. С.84-89.

7. Караськов A.M. Гипотермия в хирургии открытого сердца. Новосибирск, 1999. С.200.

8. Воегета /., Wildschut A, Schmdt W. е.a. Experimental researches into hypothermia as aid in surgery of heart; Preliminary communication // Arch. Chir. Neerl. 1951. 3:25-34.

9. Ross D. Hypothermia by venous cooling // Bull. Int. Chir. 1956. 3: 224-228.

10. Drew C., Anderson I. Profound hypothermia in cardiac surgery.Report of 3 cases // Lancet. 1959. 11,.4: 748-750.