Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Пчелина И.В.

ФГБУ «Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии» Минздрава России, Хабаровск, Россия

Глянцев С.П.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» Минздрава России, Москва, Россия

История применения искусственного кровообращения с биологической оксигенацией крови в хирургии сердца в России

Авторы:

Пчелина И.В., Глянцев С.П.

Подробнее об авторах

Журнал: Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2018;11(3): 83‑91

Просмотров : 935

Загрузок: 36

Как цитировать:

Пчелина И.В., Глянцев С.П. История применения искусственного кровообращения с биологической оксигенацией крови в хирургии сердца в России. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2018;11(3):83‑91.
Pchelina IV, Glyantsev SP. History of artificial circulation with biological oxygenation in cardiac surgery in Russia. Kardiologiya i Serdechno-Sosudistaya Khirurgiya. 2018;11(3):83‑91. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/kardio201811383

Краткая история развития искусственного кровообращения (ИК) с механической и биологической оксигенацией крови (1812—1950 гг.)

Мысль о возможности «сохранить в живом состоянии любую часть человеческого организма» c помощью перфузии ее сосудистого русла высказал в 1812 г. французский физиолог J. LeGallois. В дальнейшем предпринимались неоднократные попытки создания аппаратов для замены функции сердца и легких в физиологическом эксперименте как с механической (M. Frey, M. Gruber, 1885), так и с биологической (за счет легких животных) оксигенацией крови (C. Jacoby, 1895) [1]. C точки зрения эффективности насыщения кислородом и сохранности крови, циркулирующей вне организма, предпочтение отдавалось биологическим методикам, что было реализовано в создании в конце XIX — начале ХХ века серии так называемых сердечно-легочных препаратов или комплексов как отечественными (И.П. Павлов, Н.Я. Чистович, 1883; А.А. Кулябко, 1902; и др.), так и зарубежными (O. Langendorf, 1895; E. Starling, 1912; и др.) учеными [2, 3].

Не случайно создавший в 1924 г. свой первый аппарат искусственного кровообращения («Автожектор», «СБ-1») С.С. Брюхоненко (рис. 1)

Рис. 1. Брюхоненко С.С. (1890—1960). Из фондов Музея сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева Минздрава России.
из Химико-фармацевтического института НТУ ВСНХ СССР снабдил его легкими собаки (рис. 2).
Рис. 2. «Автожектор» С.С. Брюхоненко.
При этом С.С. Брюхоненко использовал биомеханическую конструкцию для перфузии сосудистого русла как части тела (головы) собаки, отделенной от туловища, так и целого животного, впервые в 1928 г. придя к выводу о том, что с помощью такого метода можно оперировать на сердце человека [4—6]. Однако, проводя длительную перфузию животных, ученый обнаружил, что биологического оксигенатора едва хватало на 2 ч работы, после чего развивался его отек. Поэтому в 1937 г. сотрудник лаборатории С.С. Брюхоненко В.Д. Янковский сконструировал «искусственные легкие», на который в 1942 г. им было получено авторское свидетельство на изобретение​1​᠎.

Параллельно работам, проводимым в СССР, в 1937 г. J. Gibbon из Джефферсонского университета в Филадельфии (штат Пенсильвания, США) сконструировал сердечный насос с механическими легкими для экстракорпоральной оксигенации крови. В 1946—1947 гг. этот аппарат стали производить серийно, а в 1953 г. J. Gibbon провел первую успешную операцию по поводу дефекта межпредсердной перегородки (ДМПП) в условиях ИК своим аппаратом «сердце — легкие» с механической оксигенацией крови​2​᠎. По аналогичному принципу были созданы все последующие зарубежные и отечественные модели, примененные в 50—60-х годах XX века в хирургии открытого сердца (аппараты Gibbon, De Wall—Lillehey, Kirklin, Björk, Crafoord — Senning, Konstantini, Dogliotti, Melrose, АИК-57, Н.М. Амосова, Ф.В. Баллюзека, А.Н. Ситало, АИК-60, АИК-63, АИК-5М и др.), а механическая оксигенация крови стала «золотым стандартом» в клинической перфузиологии [7, 8].

Несмотря на успешное применение машин «сердце—легкие», работы по биологической оксигенации крови в экстракорпоральных системах не прекращались. В 1950-х годах было опубликовано много экспериментальных данных об успешном поддержании жизни при использовании гомологичного легкого (W. Potts, 1951, 1952; W. Hiker, 1951; H. Fisher, 1952; S. Wesolowski, 1952; W. Mustard, 1952, 1955). Ряд исследователей предпринимали попытки обхода правого желудочка (W. Sewell, W. Glenn, 1950; Leeds, 1951) или бивентрикулярного обхода (S. Wesolowski, Welch, 1951, 1952; F. Dodrill, 1952; и др.) с использованием легких оперируемого больного для аутооксигенации, однако эти методики не нашли применения, а донорские гомолегкие с той же целью были использованы в клинике всего 7 раз (G. Campbell, N. Guasp, E. Brown, 1956). В качестве отрицательного эффекта данной технологии исследователи отмечали проблемы получения свежего и здорового легкого, сложности сохранения донорского органа и ухудшение его работы при длительной перфузии с последующим развитием отека [9].

Таким образом, на протяжении 50—60-х годов XX века изучение биологической ауто- или гомооксигенации крови при операциях на сердце не выходило за пределы экспериментальных лабораторий с публикацией единичных случаев клинического применения методики (Y. Blanco, 1958; C. Baily, 1958; J. Wada, 1960; А.А. Писаревский, 1964). Одним из ученых, кто после серии экспериментов на животных в конце 60-х годов одним из первых в СССР применил биологическую оксигенацию крови в клинике, был Ярослав Петрович Кулик (1928—2007) из Благовещенска-на-Амуре (рис. 3).

Рис. 3. Ярослав Петрович Кулик (1928—2007). Из архива Г.С. Кулик.

Решение проблемы «биологизации» искусственного кровообращения в эксперименте (Я.П. Кулик, 1965—1969 гг.)

Проблемой ИК с биологической оксигенацией крови в эксперименте Я.П. Кулик занялся еще в Смоленске, где он — выпускник Смоленского медицинского института, заведовал отделением грудной хирургии Областной клинической больницы [10]. Изучив метод перфузии в условиях аутооксигенации крови на большом количестве теплокровных животных и кадаверном материале (100 собак, 35 трупов), он доказал возможность выключения левой половины сердца из кровообращения при операциях на митральном клапане и межпредсердной перегородке. В диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук, которую Я.П. Кулик защитил в 1965 г., он пришел к выводу, что левое легкое способно обеспечить полноценный газообмен в течение 30—60 мин (рис. 4).

Рис. 4. Титульный лист автореферата диссертации Я.П. Кулика. Смоленск, 1965. Из архива авторов.
При этом газообменная функция легочной ткани не снижалась, даже если экстракорпоральную систему заполняли физиологическим раствором [11].

Поскольку первые аппараты ИК были несовершенными, а искусственные легкие для их заполнения требовали больших объемов донорской крови, мысли Я.П. Кулика постоянно возвращались к идее «биологизации» перфузии с применением малых объемов донорской крови с минимальной травматизацией ее форменных элементов и идеальным газообменом. Исследования этой проблемы он продолжил в Благовещенске-на-Амуре, где в ноябре 1966 г. провел первые в истории амурского здравоохранения операции на сердце по закрытым методикам, а в январе 1967 г., приняв приглашение ректора, проф. М.К. Надгериева, возглавил кафедру общей хирургии Благовещенского медицинского института (БГМИ) [12].

В здании бывшей молоканской церкви3 (рис. 5)

Рис. 5. Здание молоканского молитвенного дома (1905—1907), в котором располагалась экспериментальная лаборатория Я.П. Кулика. Из архива А.И. Истоминой.
Я.П. Кулик оборудовал экспериментальную лабораторию с операционной, где под его руководством группа из сотрудников БГМИ и Областной клинической больницы приступила к освоению метода искусственного кровообращения, а также нового способа возврата крови при операциях на «открытом» сердце. Были приобретены инструменты для проведения сердечных операций и необходимое оборудование, в том числе один из первых и к тому времени уже устаревших советских аппаратов для ИК «АИК-59». В экспериментах участвовали хирурги М.В. Судаков, В.И. Шишлов, Г.А. Юрченко и Н.В. Кучкин, анестезиологи О.К. Маслов, Б.Г. Пятницкий и В.С. Ефимов, терапевты А.Г. Миронюк и Л.А. Яворская, ординатор В.В. Шимко. Позднее к ним присоединились Г.С. Кулик и Б.Х. Балицкий [13]. Пять врачей прошли усовершенствование по хирургии врожденных и приобретенных пороков сердца, искусственному кровообращению и анестезиологии в Институте сердечно-сосудистой хирургии АМН СССР.

Предложенный благовещенской группой метод перфузии заключался в аутооксигенации крови с сохранением естественного кровотока. В отличие от традиционных способов канюляции с использованием не менее двух канюль, новый метод циркуляции крови подразумевал извлечение крови из левого желудочка сердца и нагнетание ее в аорту через одно отверстие в верхушке сердца без нарушения целостности стенок магистральных сосудов4 с использованием специальной двухпросветной канюли конструкции Я.П. Кулика (1968)5 (рис. 6, 7).

Рис. 6. Обеспечение циркуляции крови при механической замене функции левого желудочка сердца.
Рис. 7. Двухпросветная канюля Я.П. Кулика.
Через периферическую ее часть диаметром 10 мм окисленная в собственных легких кровь экспериментального животного из левого желудочка стекала в приемный резервуар сердечного мембранного насоса, откуда нагнеталась в устье аорты по центральной части канюли диаметром 8 мм. Экспериментально было установлено, что шунтирование левого желудочка с естественным возвратом крови при больших объемных скоростях перфузии (80—120 мл/кг/мин) обеспечивает исходное давление в системе аорты, адекватное кровоснабжение периферических тканей и органов, в первую очередь сердца и мозга.

Кроме того, исследование показало, что данный метод является эффективным способом параллельного кровообращения для разгрузки сердца при лечении острых состояний, таких как травматический и геморрагический шок, острый инфаркт миокарда, острая левожелудочковая недостаточность различного генеза. Быстрое подключение экстракорпоральной системы к сосудистому руслу, шунтирование левого желудочка сердца с целью вспомогательного кровообращения при реанимации в течение 1—2 ч позволяло восстановить гемодинамику и жизненные функции организма с последующим выживанием теплокровных животных. Применение двухпросветной канюли позволило сократить протяженность экстракорпоральной системы и уменьшить ее емкость до 250—500 см​3​᠎, что дало возможность исследователям полностью отказаться от донорской крови [14—16].

За относительно короткий период времени группа Я.П. Кулика добилась значительных успехов. Уже в августе 1967 г. о первых достижениях в разработке нового метода оттока и возврата крови Я.П. Кулик доложил на VI Международной кардиохирургической конференции в Братиславе (ЧССР). Доклад получил высокую оценку участников конференции, автору был вручен специальный «приз» — редкий в те годы сердечно-сосудистый иглодержатель с алмазным напылением на его рабочих частях и «золотыми» кольцами рукояток [17].

Но благовещенские хирурги не остановились на достигнутом. Следующим этапом их исследований стала разработка в эксперименте техники операций с использованием донорского легкого, взятого от другого животного, в качестве биологического оксигенатора. Однако исследователи вновь оказались перед множеством проблем (забор, стерилизация и сохранение гомологичных легких, техника их соединения с системой кровообращения другого организма и др.). При проведении 130 экспериментов на животных (собаки) был обоснован наиболее рациональный хирургический доступ к сердцу (чрездвухплевральный с рассечением грудины по Е.Н. Мешалкину), разработаны методики забора сердечно-легкого препарата, отмывки легкого, сохранения и подключения его к экстракорпоральной системе и др. [18].

Промывку кровеносной системы донорских легких исследователи осуществляли в специальном устройстве6, позволяющем поддерживать постоянное давление в легочном стволе, непульсирующий поток промывающей жидкости и ее постоянную температуру, полностью исключить дополнительное инфицирование перфузата при условии сохранения стерильности легочного препарата и одновременной промывки трех донорских легких (рис. 8).

Рис. 8. Устройство для промывки кровеносной системы донорских легких. 1969 г.
Подготовка донорских легких к применению в экстракорпоральной системе с целью уменьшения отека легочной ткани проводилась путем канюляции легочного препарата и промывки его сосудистого русла при постоянной вентиляции дыхательным аппаратом АН-4 или РО-1 в условиях непульсирующего потока жидкости под давлением в легочном стволе, не превышающем 25—30 мм рт.ст. Для максимального очищения сосудистого русла одного легкого требовалось от 5 до 8 л перфузата (физиологический раствор или полиглюкин) при рН 7,4—7,46 с температурой +37 °С. После окончания промывки сохранение донорского легкого от микробного загрязнения, высыхания и дополнительной травматизации обеспечивали помещением его в контейнер оригинальной конструкции​7​᠎ (рис. 9).
Рис. 9. Контейнер для донорских легких. 1969 г.
Максимальное время сохранения функции легкого в герметичном контейнере в условиях нормотермии (от +16 до +24 °С) составляло до 4 ч, гипотермии (от +1 до +8 С) до 17 ч. Экспериментально было доказано, что наиболее оптимальным способом подключения донорских легких к АИК является схема «бедренная артерия бедренная вена», которая может быть использована в клинике для вспомогательного дыхания при острой легочной недостаточности [18, 19].

Параллельно этим исследованиям шла работа по созданию оригинального АИК, что в то время было обычным делом: многие первые модели аппаратов создавали сами хирурги. Идею Я.П. Кулика реализовал инженер-изобретатель В.В. Мошконов, а его опытную модель изготовили на Благовещенской судоверфи. В отличие от традиционных конструкций аппарат Кулика—Мошконова имел малые габариты и небольшой объем магистралей, заполняемых донорской кровью, за счет того, что боковые стенки приемного резервуара являлись стенками теплообменника по принципу «рубашки» (сосуд в сосуде), а днище резервуара было выполнено в виде стенки рабочей камеры мембранного насоса8 (рис. 10).

Рис. 10. Внешний вид аппарата искусственного кровообращения Кулика—Мошконова.
Для перфузии такого устройства было достаточно 1,5 л донорской крови. Экспериментальная апробация нового АИК с применением донорского гомолегкого началась в январе 1969 г. (рис. 11).
Рис. 11. Экспериментальные исследования с применением донорского легкого животного. 1969 г. Из архива авторов.

Применение искусственного кровообращения с гомооксигенацией крови в клинике у больных с пороками сердца (Я.П. Кулик, 1969—1970 гг.)

Через полгода, а в общей сложности спустя 2 года исследований и проведения более 300 экспериментов, группа Я.П. Кулика была готова к проведению операций на сердце в клинике. Это подтвердила комиссия в составе ректора БГМИ П.Я. Григорьева, профессоров Г.Я. Иоссета, И.С. Полищука и Л.Н. Козлова, главного хирурга областного отдела здравоохранения И.И. Кощера [20, 21]. Для оценки нового метода и выполнения первой операции на «сухом» сердце с применением аппарата Кулика—Мошконова была приглашена авторитетная комиссия из Москвы в составе: директора Института трансплантации и искусственных органов АМН СССР, член-корр. АМН Г.М. Соловьева, зав. отделениями этого института О.Л. Егорова, А.М. Мещерякова и Г.Г. Родзевила; научных сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского института хирургической аппаратуры и инструментов (ВНИИХАиИ): главного конструктора Б.С. Боброва и канд. мед. наук Н.А. Супера [22]. После успешной демонстрации эксперимента в условиях лаборатории обладавшая такими полномочиями комиссия разрешила провести операцию в клинике.

Донорские легкие в качестве оксигенатора были применены у 4 больных при коррекции врожденных пороков сердца. Первую в Благовещенске-на-Амуре операцию на открытом сердце 24 июля 1969 г. провели Г.М. Соловьев и Я.П. Кулик. Пациентка Галина Б., 18 лет, страдала ДМПП. Оксигенация легкими собаки продолжалась 7 мин при скорости кровотока 3,5 л/мин. В ее протоколе отмечено, что при резком повышении скорости перфузии до 4,8 л/мин развился отек легких, с которым удалось справиться. После этого операция была успешно завершена под умеренной гипотермией. В послеоперационном периоде осложнений у пациентки не наблюдалось. Больная была выписана из клиники и впоследствии дважды испытала радость материнства. Выступая перед журналистами после операции, профессор Г.М. Соловьев высоко оценил способности группы Я.П. Кулика, сказав, что «подготовку к операциям [на сердце] с ИК надо считать законченной, [и] что теперь в Благовещенске можно открывать центр сердечной хирургии» [19, 23].

В феврале 1970 г. на базе Благовещенской областной больницы по инициативе и при непосредственном участии Я.П. Кулика была открыта первая на Дальнем Востоке лаборатория искусственного кровообращения. Лаборатория была оснащена современным для того времени диагностическим и лечебным оборудованием, в том числе отечественным АИК — «ИСЛ-4» («Красногвардеец») [24]. В августе 1970 г. Я.П. Кулик с сотрудниками прооперировали сразу трех детей с врожденными пороками сердца 6, 12 и 13 лет. Время биологической оксигенации крови при перфузии составило от 4 до 9 мин. Две операции при ДМПП и операция при подклапанном стенозе легочного ствола в сочетании с дефектом межжелудочковой перегородки прошли успешно. Осложнений в послеоперационном периоде не было [19].

В ноябре 1970 г. в Ленинграде с трибуны Всесоюзного симпозиума по проблеме экстракорпорального кровообращения ученые из ВНИИХАиИ сообщили о разработке вариантов контейнеров для поддержания жизнедеятельности изолированных донорских легких, используемых в качестве биологических оксигенаторов, уточнили методику их «отмывки» от крови донора и сохранения органа для эффективного газообмена [25].

Таким образом, за пятилетний период масштабных экспериментальных исследований (1967—1972) группа Я.П. Кулика провела более 500 опытов, исследуя проблему искусственного кровообращения с биологической оксигенацией крови с разных сторон. За этот период были разработаны, апробированы и внедрены в клиническую практику 16 оригинальных технических решений в области сердечной хирургии и ИК, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения [26]. Помимо уже упомянутых, перечислим еще несколько: зажим для фиксации канюль в кровеносных сосудах (А.с. СССР № 311624, 1968), устройство для улавливания газовых пузырей в системе экстракорпорального кровообращения (А.с. СССР № 251770, 1968), демпфер перфузионно-пульсовой волны экстракорпоральной системы кровообращения (А.с. СССР № 291711, 1969), канюля для шунтирования желудочка сердца (А.с. СССР № 326960, 1970), способ промывки и перфузии изолированных легких животных в системе искусственного кровообращения (А.с. СССР № 354863, 1971).

Внедрение ИК в Амурской области оказало существенное влияние на дальнейшее развитие кардиохирургической помощи населению. В отделении грудной хирургии, открытом на базе Областной клинической больницы, стали регулярно проводиться операции по поводу сложных врожденных и приобретенных пороков сердца с использованием ИК (применялись аппараты ИСЛ-4, РП-64, ДС-5, аппарат Кулика—Мошконова и др.). Были подготовлены 6 хирургов, оперирующих на органах грудной клетки, сердце и магистральных сосудах, перфузиолог и кардиолог. Шесть врачей (М.В. Судаков, Б.Х. Балицкий, А.Г. Юрченко, Г.С. Кулик, А.И. Миронюк и В.И. Шишлов) защитили кандидатские диссертации, а Я.П. Кулик9 стал доктором медицинских наук (1973) [27].

В 1974 г. по предложению Совета Министров РСФСР на основании решения Коллегии Госкомитета СССР по науке и технике10 приказом Министерства здравоохранения РСФСР от 24 июня 1974 г.​11​᠎ в БГМИ была организована Проблемная научно-исследовательская лаборатория вспомогательного кровообращения с клиникой на 60 коек​12​᠎, которую возглавил проф. Я.П. Кулик13 [28]. Одним из направлений научно-практической работы лаборатории стало изучение в эксперименте и в клинике биологических свойств донорских легких, взятых от животных, при лечении больных с сердечно-сосудистой и сердечно-легочной недостаточностью, гнойной инфекцией.

Заключение

Таким образом, в 1967—1971 гг. в Благовещенске-на-Амуре канд. мед. наук Я.П. Куликом и сотрудниками экспериментальной лаборатории БГМИ впервые в Амурском регионе была поставлена и решена в эксперименте и клинике проблема операций на сердце в условиях искусственного кровообращения с ауто-гомооксигенацией крови. Возможно, впервые в СССР были проведены успешные операции на сердце в клинике с использованием легких животных. Для решения проблемы было поставлено более 500 экспериментов, проведено 300 операций на животных и 4 у больных, получено 16 патентов на изобретения, защищены 1 докторская и 6 кандидатских диссертаций.

В последующем накопленный опыт был положен в основу разработки методов регионарной и общей гипертермической перфузии с донорскими легкими при лечении больных с острым и хроническим гематогенным остеомиелитом, посттравматическими инфекционными процессами, сепсисом, облитерирующими заболеваниями нижних конечностей.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: i.pchelina@mail.cardiokhv.ru;

1А.с. СССР № 61321 от 31 мая 1942 г.

2В СССР первые операции в условиях ИК (охлаждение больного) и гипотермии (основной этап) провел в 1957 г. А.А. Вишневский в Институте хирургии им. А.В. Вишневского АМН СССР, а в условиях нормотермической перфузии — в 1959 г. группа английских и советских хирургов (W. Cleland, H. Bentall, С.А. Колесников и В.А. Бухарин) из Института грудной хирургии АМН СССР.

3Здание было построено на ул. Иркутской в 1905—1907 гг. (ныне ул. Горького, 97) на личные средства молокан. Во время Великой Отечественной войны в здании располагался госпиталь, а после войны — один из корпусов 2-й Городской больницы. С 1967 г. в здании работала экспериментальная лаборатория кафедры общей хирургии БГМИ.

4Кулик Я.П. Способ обеспечения циркуляции крови при механической замене функции левого и правого желудочка. А.с. СССР № 281744 от 28 августа 1968 г.

5Кулик Я.П. Канюля для соединения сердечно-сосудистой системы больного с магистралями аппарата искусственного кровообращения. А.с. СССР № 286145 от 3 июля 1968 г.

6Кулик Я.П., Балицкий Б.Х., Мошконов В.В. Устройство для промывки кровеносной системы донорских легких. А.с. СССР № 295305 от 30 июня 1969 г.

7Кулик Я.П., Мошконов В.В. Контейнер для донорских легких. А.с. СССР № 288870 от 26 мая 1969 г.

9В 1971 г. Я.П. Кулик возглавил кафедру госпитальной хирургии БГМИ, в 1972 г. защитил докторскую диссертацию на тему «Вспомогательное кровообращение в условиях ортоградного возврата крови».

10Выписка из протокола заседания Коллегии Госкомитета Совета министров СССР по науке и технике (ГКНТ) № 30 от 28 мая 1974 г. (Копия). Амурский областной музей. Ф.11. Оп.1. Д. 22.

11Приказ Министра здравоохранения РСФСР № 327 от 24 июня 1974 г. «Об организации Проблемной научно-исследовательской лаборатории вспомогательного кровообращения в Благовещенском медицинском институте» (копия). Амурский областной музей. Ф.11. Оп.1. Д. 22.

12Проблемная научно-исследовательская лаборатория вспомогательного кровообращения располагалась по адресу: Благовещенск-на-Амуре, ул. Горького, д. 97, ныне в этом здании находится Кардиохирургический центр Амурской государственной медицинской академии.

13В 1973 г. Я.П. Кулику было присвоено ученое звание «профессор».

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail