Способ защиты жизненно важных органов пациентов при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом
METHOD FOR PROTECTION OF PATIENTS' VITAL ORGANS IN CARDIOSURGICAL OPERATIONS, ACCOMPANIED BY CIRCULATORY ARREST

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, к технологиям защиты жизненно важных органов пациентов при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом.
С момента внедрения в клиническую практику методики циркуляторного ареста при обеспечении кардиохирургических вмешательств прогресс перфузионного обеспечения был направлен на минимизацию отрицательного влияния этой технологии на организм пациента. Однако данные вмешательства по-прежнему сопровождаются выраженными сдвигами нервно-рефлекторной регуляции, гемодинамического и метаболического профилей, интенсификацией гуморальной активности, изменением функции основных органов и систем. Проведение циркуляторного ареста ассоциировано с гипотермией, гемодилюцией, тканевой дизоксией, кровопотерей и массивной гемотрансфузией. [1, 2]. Согласно современным представлениям осложнения при данном виде вмешательств связаны с комплексом воздействий, которые включают ишемически-реперфузионные повреждения органов и тканей с запуском процессов клеточного некроза и апоптоза, повреждением и активацией эндотелиальных клеток, активацией свертывающей системы и комплемента, контактной активацией нейтрофилов и тромбоцитов, цитокиновым дисбалансом, образованием активных форм кислорода и развитием системной воспалительной реакции [3].
Инициация системного воспаления, каскада коагуляции и нарушение функции клеток клинически проявляют себя постперфузионным синдромом, включающим лихорадку без инфекционного агента, тромбоцитопению и коагулопатии, респираторные нарушения с развитием дыхательной недостаточности, дисфунцию миокарда с формированием синдрома малого сердечного выброса, почечную недостаточность, неврологические осложнения [4]. Закономерная эволюция данного состояния приводит к развитию полиорганной недостаточности, которая крайне утяжеляет течение послеоперационного периода и ассоциирована с резким ухудшением прогноза.
Частота осложнений побуждает клиницистов на разработку эффективных способов анестезиологической защиты пациентов. Поиск оптимальных методов проведения перфузии и циркуляторного ареста продолжается [5]. Большой интерес представляют способы гисто- и органопротекции у данной категории пациентов, особое внимание уделяется повышению устойчивости клеток органов и тканей к ишемии и следующей за ней реперфузии.
Известен способ проведения искусственного кровообращения при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом с использованием ганглионарной блокады, выполняемой путем введения в перфузат, находящийся в контуре экстракорпоральной циркуляции, пентамина в дозе 2 мг/кг [6].
Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является отсутствие протективных свойств против реперфузионного повреждения. Для него также характерны остаточные эффекты ганглионарной блокады, которые в постперфузионном периоде могут послужить причиной гемодинамической нестабильности пациентов. Данные эффекты особенно выражены в условиях синдрома малого сердечного выброса, наблюдаемого после кардиохирургических вмешательств. Применение ганглионарной блокады, и в частности пентамина, противопоказано при острой сердечной недостаточности, циркуляторном шоке любого генеза, хронической диастолической сердечной недостаточности, закрытоугольной глаукоме, почечной и печеночной недостаточности.
Задачей изобретения является создание способа защиты жизненно важных органов от ишемически-реперфузионного повреждения при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом.
Поставленная задача решается путем дополнительного введения в магистраль доставки газовоздушной смеси аппарата искусственного кровообращения (АИК) оксида азота - NO. Подачу NO осуществляют в дозе 40 ppm в период первого параллельного кровообращения сразу после достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса. Для подачи NO в магистраль доставки газовоздушной смеси врезают дополнительную линию с бактериальным фильтром в месте, максимально приближенном к оксигенатору АИК. Сохраняют данный протокол подачи NO на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения до момента остывания пациента и достижения целевой температуры ядра, редукции объемной скорости перфузии до 8-10% и начала проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста. На период проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста подачу NO прекращают. Возобновляют подачу NO в дозе 40 ppm в контур экстракорпоральной циркуляции с момента возобновления корпоральной перфузии и начала согревания пациента. Прекращают подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в период второго параллельного кровообращения после снятия зажима с аорты и восстановления эффективной сердечной деятельности. Для исключения системных гемодинамических эффектов временной интервал от прекращения подачи NO в АИК до отлучения пациента от механической перфузии и перевода на естественное кровообращение должен быть не менее 5 минут.
Биологические эффекты NO, воздействующие на механизмы рецепторно-независимых триггеров реализации системных цито- и эндотелий - протективных эффектов - делают его применение патогенетически обоснованным при операциях в условиях циркуляторного ареста. Продуцируемый эндотелиальными клетками оксид азота - NO занимает особое место среди локальных медиаторов сосудистых реакций. NO обладает широким спектром биорегуляторных влияний: оказывает сильное сосудорасширяющее действие, модулирует освобождение вазоактивных медиаторов, препятствует сужению сосудов эндотелином-1 и высвобождению норадреналина окончаниями симпатических нейронов. Кроме того, NO тормозит активацию, секрецию, агрегацию и адгезию тромбоцитов [7], ингибирует активацию, адгезию и инфильтрацию сосудистой стенки лейкоцитами, а также постишемическую секвестрацию нейтрофилов в тканях [8], снижает синтез воспалительных цитокинов и моноцитарных хемотоксических факторов [9], подавляет экспрессию провоспалительных генов. Имеются убедительные данные об NO как мощном кардиопротекторе, нивелирующем миокардиальное ишемическое и реперфузионное повреждение и реализующем эффекты прекондиционирования и посткондиционирования в сердечной мышце и других органах и тканях [10, 11].
Новым в предлагаемом изобретении является дополнительное введение NO непосредственно в магистраль подачи газовоздушной смеси АИК в дозе 40 ppm на протяжении 2 периодов проведения искусственного кровообращения: до и после циркуляторного ареста.
Техническим результатом данного изобретения является сокращение числа послеоперационных осложнений у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения и циркуляторного ареста, и улучшение результатов кардиохирургических вмешательств.
Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не очевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в проанализированной патентной и научно-медицинской литературе. Предлагаемый в качестве изобретения способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения качества и эффективности лечения.
Исходя из вышеизложенного, следует считать данное техническое решение соответствующим условиям патентоспособности: «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».
X
Способ осуществляют следующим образом: в магистраль доставки газовоздушной смеси в асептических условиях врезают дополнительную линию для подачи NO. Коннектор линии доставки NO должен быть максимально приближен к оксигенатору АИК и иметь бактериальный фильтр. Дозирование NO осуществляют с помощью анализатора PrinterNO (CareFusion, USA). Уровень метгемоглобина в периферической крови контролируют методом отражающей фотометрии с помощью газоанализатора Stat Profile ССХ (Nova Biomedical, USA).
2
Подключение аппарата искусственного кровообращения осуществляют по принятой методике по схеме «аорта - правое предсердие». Старт искусственного кровообращения осуществляют по команде оперирущего хирурга в непульсирующем режиме. Перфузионный индекс 2,8 л/мин/м. После достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса уже в период первого параллельного кровообращения осуществляют подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения до момента остывания пациента и достижения целевой температуры ядра, редукции объемной скорости перфузии до 8-10% и начала проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста. На период проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста подачу NO прекращают. Возобновляют подачу NO в дозе 40 ppm в контур экстракорпоральной циркуляции с момента возобновления корпоральной перфузии и начала согревания пациента. После снятия зажима с аорты, восстановления эффективной сердечной деятельности в период второго параллельного кровообращения подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают. Для исключения системных гемодинамических эффектов временной интервал от прекращения подачи NO в АИК до отлучения пациента от механической перфузии и перевода на естественное кровообращение не должен быть менее 5 минут.
Клинический пример.
Пациент К., 55 лет; вес 94 кг; рост 176 см.
Основной диагноз: Врожденная патология сосудов. Праворасположенная нисходящая аорта. Аномалия расположения супрааортальных артерий, аномалия дуги аорты (ретротрахеальное расположение). Дивертикул Коммерелля. Дисплазия соединительной ткани. Хроническое расслоение грудной аорты тип В по Стэнфордской классификации с ретроградной диссекцией.
Сопутствующие заболевания: Гипертоническая болезнь III ст., риск 4. Сахарный диабет 2 типа.
Пациенту было выполнено оперативное лечение в объеме протезирования восходящего отдела, дуги аорты с одномоментным стентированием нисходящей аорты гибридным стент-графтом «Е-vita open plus» 30 мм в условиях искусственного кровообращения, фармакохолодовой кардиоплегии раствором «Кустодиол» (Dr. Franz Kohler Chemie GmbH, Германия), циркуляторного ареста с антеградной билатеральной перфузией головного мозга и гипотермии (24 С°) на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ.
Продолжительность искусственного кровообращения составила 188 мин, время тотальной ишемии миокарда 104 мин, продолжительность циркуляторного ареста 44 мин.
2
X
Подключение аппарата искусственного кровообращения по схеме «аорта - правое предсердие». Искусственное кровообращение осуществлялось в непульсирующем режиме. Перфузионный индекс 2,8 л/мин/м. После достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса уже в период первого параллельного кровообращения начата подача NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Дозирование NO осуществлялось с помощью анализатора PrinterNO (CareFusion). Уровень метгемоглобина в периферической крови контролировался методом отражающей фотометрии с помощью газоанализатора Stat Profile ССХ (Nova Biomedical, USA). Данный протокол подачи NO сохранялся на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения до момента остывания пациента и достижения целевой температуры ядра (24 С° в пищеводе). После редукции объемной скорости перфузии до 8-10%, начала проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста подача NO в контур экстракорпоральной циркуляции была прекращена. На период проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста подачу NO не осуществляли. Подачу NO в дозе 40 ppm в контур экстракорпоральной циркуляции возобновили с момента старта корпоральной перфузии и начала согревания пациента.
2
Адекватность проведения механической перфузии оценивалась по комплексу параметров. Состояние микроциркуляции оценивалось по данным тканевой оксиметрии тенора правой кисти - оксиметр INOVUS (Somanetics). В период проведения искусственного кровообращения с подачей NO в контур АИК средний показатель насыщения капиллярной крови кислородом составил 58%, что было даже выше доперфузионных значений (в среднем 52%). Во время циркуляторного ареста средний показатель насыщения капиллярной крови кислородом на теноре правой кисти составил 50%. Данные изменения указывают на выраженный децентрализующий эффект подачи NO с явным улучшением условий микроциркуляции во время искусственного кровообращения и кислородного бюджета тканей на период циркуляторного ареста. Адекватность венозного возврата на протяжении перфузии оставалась удовлетворительной, что указывает на отсутствие секвестрации внутрисосудистого объема крови в сосудах периферической циркуляции. Сатурация смешанной венозной крови на протяжении механической перфузии оставалась в пределах 75-80%, отражая удовлетворительный общий кислородный бюджет организма. Ректально-периферический градиент на этапах охлаждения-согревания не превышал 4°С, что также указывает на улучшение микроциркуляции. После снятия зажима с аорты отмечалось спонтанное восстановление сердечной деятельности с исходом в синусовый ритм. Подача NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращена за 5 мин до отлучения пациента от АИК. Отлучение от искусственного кровообращения произошло на фоне стартовых доз инотропной поддержки (допмин 3-4 мкг/кг/мин), без признаков перегрузки левых или правых отделов сердца (ЦВД - 10 мм рт.ст., ДЗЛА - 8 мм рт.ст.) и без потребности в высокой ингалируемой фракции кислорода (FiO-0,35). Ранний послеоперационный период протекал без особенностей. Пациент не требовал массивных доз инотропной и вазопрессорной поддержки, что подтверждает кардиопротективные эффекты подачи NO в контур экстракорпоральной циркуляции. P/F индекс при поступлении в отделение реанимации составил 390, что указывает на сохранность хорошей оксигенирующей функции легких. Время искусственной вентиляции легких составило 29 ч. Объем инфузий на протяжении 48 ч послеоперационного периода составил 8600 мл, диурез 7400 мл, дренажные потери 380 мл (объем возвращенных эритроцитов аппаратом Cell Saver Electa (Sorin Group, Италия) составил 200 мл), расчетные перспирационные потери - 800 мл. Средний гемоглобин составил 103 г/л, трансфузий аллогеной эритроцитарной массы пациент не требовал. На протяжении интраоперационного и раннего послеоперационного периода было перелито 3 дозы одногруппной свежезамороженной плазмы и 4 дозы одногруппного тромбоцитарного концентрата. Лихорадки в послеоперационном периоде не наблюдалось. Пациент не требовал проведения терапии диуретиками, средний уровень мочевины сыворотки и креатинина за период наблюдения в ОАР не превышал 10 ммоль/л и 100 мкмоль/л соответственно. У пациента не отмечалось клинических или лабораторных признаков печеночной недостаточности, гастроинтестинальной недостаточности или илеуса. Таким образом, применение NO в контуре экстракорпоральной циркуляции позволяет нивелировать ишемически-реперфузионное повреждение, что выражается в отчетливом кардиопротективном и системных органопротективных эффектах. Отсутствие лихорадки, умеренный отрицательный послеоперационный гидробаланс, отсутствие секвестрации жидкости и отеков за счет снижения выраженности феномена «капиллярной утечки» указывает на снижение выраженности системной воспалительной реакции.
Осложнений в раннем послеоперационном периоде не наблюдалось. Время пребывания в ОАР составило 4 суток.
Предлагаемый авторами способ апробирован у 8 пациентов и позволяет устранить негативные эффекты искусственного кровообращения и циркуляторного ареста, что ведет к сокращению числа послеоперационных осложнений у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения и циркуляторного ареста, и улучшению результатов кардиохирургических вмешательств.
Список использованной литературы
1. Караськов A.M., В.В. Ломиворотов. Биохимическая адаптация организма после кардиохирургических вмешательств. - Издательство СО РАН, филиал «Гео», 2004.
2. El Habbal М.Н., Carter H., Smith L.J. et al. // Cardiovasc. Res. - 1995. - Vol. 29. - P. 102-107.
3. Brix - Christensen V. // Ibid. - P. 671-679.
4. Borhetti V., Piccin C., Luciani G.B. et al. Postperfusionssyndrom // Extrakorporale Zirkulation in Theorie und Praxis / Ed. R.J. Tschaut. - Lengerich; Berlin; Dusseldorf; Leipzig; Riga; Scottdale (USA); Wien; Zagreb: Pabst, 1999. - S. 467-488.
5. Локшин Л.С., Лурье Г.О., Дементьева И.И. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно-сосудистой хирургии. - М., 1998.
6. Меньшугин И.Н. Искусственное кровообращение у детей в условиях ганглионарной блокады и пульсирующего потока: Руководство для врачей. – СПб.: Специальная Литература, 1998.
7. Sawicki G, Salas Ε, Murat J, Miszta-Lane H, Radomski MW. Release of gelatinase a during platelet activation mediates aggregation. Nature. 1997; 386: 616-9.
8. Chello M, Mastroroberto P, Perticone F, Celi V, Colonna A. Nitric oxide modulation of neutrophil-endothelium interaction: difference between arterial and venous coronary bypass grafts. J Am Coll Cardiol. 1998; 31: 823-6.
9. Van Dervort AL, Yan L, Madara PJ, Cobb JP, Wesley RA, Corriveau CC, et al. Nitric oxide regulates endotoxin-induced TNF-alpha production by human neutrophils. J Immunol. 1994; 152: 4102-9.
10. Ovize M, Baxter GF, Di Lisa F, Ferdinandy P, Garcia-Dorado D, Hausenloy DJ, Heusch G, Vinten-Johansen J, Yellon DM, Schulz R; Working Group of Cellular Biology of Heart of European Society of Cardiology. Postconditioning and protection from reperfusion injury: where do we stand? Position paper from the Working Group of Cellular Biology of the Heart of the European Society of Cardiology. Cardiovasc Res 87: 406-423, 2010.
11. Nakano Α., Liu G.S., Heusch G., Downey JM, Cohen MV. Exogenous nitric oxide can trigger a preconditioned state through a free radical mechanism, but endogenous nitric oxide is not a trigger of classical ischemic preconditioning. J Mol Cell Cardiol 32: 1159-1167, 2000.