Введение

Лечение аневризм и расслоений дуги аорты является одним из самых сложных разделов кардиохирургии, предъявляющих высокие требования как к квалификации оперирующего хирурга, так и к кардиоанестезиологической бригаде в целом. Ключевой проблемой ввиду анатомии данного отдела аорты была и остается высокая частота церебральных осложнений вследствие недостаточной интраоперационной защиты головного мозга от ишемии. Так, согласно литературным данным, если госпитальная летальность от всех причин при операциях на дуге аорты составляет в среднем 11,4% [1], то в случае инвалидизирующего инсульта она вырастает до 26,2% [2].

В современной реконструктивной хирургии дуги аорты широко используются циркуляторный арест и гипотермическое искусственное кровообращение. Соответственно, выбор определенного уровня гипотермии, использование оптимального режима перфузии головного мозга и контроль его адекватности во время циркуляторного ареста, а также фармакологическая поддержка являются ключевыми аспектами церебропротекции.

Предикторы церебральных осложнений в хирургии дуги аорты

Несмотря на совершенствование хирургической техники, неврологические осложнения, и, в частности, инсульт, продолжают оставаться основной причиной инвалидизации и смертности после реконструктивных вмешательств на дуге аорты [2]. Согласно литературным данным, частота послеоперационного инсульта может достигать 13%, приводя к полиорганной недостаточности, увеличению времени искусственной вентиляции легких, длительности пребывания в палате интенсивной терапии и общего койко-дня, снижению выживаемости пациентов в долгосрочной перспективе [3, 4].

Под понятием послеоперационных неврологических осложнений принято подразумевать постоянный дефицит, сопровождающийся морфологическими изменениями и выявляемый с помощью инструментальной диагностики, и преходящий дефицит, вызывающий краткосрочные глобальные нейрокогнитивные нарушения [5]. По этиологии инсульт разделяют на четыре типа, основываясь на данных компьютерной томографии. Выделяют гипоперфузионный инсульт, связанный с длительным циркуляторным арестом, геморрагический, а также множественный либо единичный эмболический инсульты [6]. Тяжесть инсульта принято оценивать в послеоперационном периоде по модифицированной шкале Рэнкина (modified Rankin Scale, mRS), выделяя неинвалидизирующий и инвалидизирующий инсульты [7].

Для стандартизации всех видов неврологических осложнений международная группа исследования хирургии дуги аорты (The International Aortic Arch Surgery Study Group) во главе с Yan T. [8] предложила классификацию, основанную на виде, объеме поражения и длительности дисфункции нервной системы (табл. 1).

Таблица 1. Классификация неврологических осложнений в хирургии дуги аорты

Среди основных предикторов неврологических осложнений после вмешательств на дуге аорты большинством исследователей выделяются: длительный циркуляторный арест, атеросклеротическое поражение аорты и ее ветвей, пожилой возраст пациентов, экстренные показания к операции, женский пол, наличие фибрилляции предсердий и хронической обструктивной болезни легких в анамнезе [9—19].

Так, в исследовании Tokuda Y. и соавт. [5] у 11% прооперированных больных наблюдался послеоперационный неврологический дефицит, основной причиной которого являлось атеросклеротическое поражение как проксимальной, так и дистальной аорты в сочетании с периферическим подключением аппарата искусственного кровообращения [5]. Значимая роль атеросклероза краниоцервикальных артерий в развитии послеоперационного инсульта, наблюдавшегося в 10,9% случаев, продемонстрирована также в исследовании Matsuura K. и соавт. [9], охватившем 470 пациентов с плановыми либо экстренными показаниями к протезированию дуги аорты. При этом 4,9% пациентов имели в анамнезе фибрилляцию предсердий, а в 50% случаев отмечали пароксизмальную ее форму в послеоперационном периоде.

Ожидаемо высокая частота послеоперационных неврологических осложнений (до 30%) наблюдается среди ургентных пациентов с расслоением аорты типа А по Стэндфордской классификации [10]. Это связано с вовлеченностью ветвей дуги аорты в процесс расслоения, развивающимся в предоперационном периоде синдромом церебральной мальперфузии, проявления которого усугубляются под действием циркуляторного ареста. Примерно у половины пациентов данной категории отмечается развитие инсульта в послеоперационном периоде [11]. Также показано, что циркуляторный арест более 40 мин наряду с каротидным атеросклерозом, массивной плазмо- и гемотрансфузией являются независимыми факторами риска неврологических осложнений у пациентов с расслоением дуги аорты [12].

К тщательному предоперационному отбору пациентов старше 70 лет с аневризмами дуги аорты призывают Berger T. и соавт. [12] ввиду высокого риска инвалидизирующего инсульта и, как следствие, повышенной летальности. Так, согласно данным канадского национального мультицентрового регистра, в исследуемой группе, включавшей в себя 2520 пациентов, прооперированных на дуге аорты, частота послеоперационного инсульта у пациентов моложе 65 лет составила 6,3%, тогда как в группе старше 75 лет — 11%. Летальность составляла 6,1% и 14% соответственно [13]. Кроме того, у возрастных пациентов чаще отмечаются неврологические нарушения в предоперационном периоде, что неблагоприятно влияет на прогноз и требует использования менее инвазивных методик, например эндопротезирования дуги аорты в сочетании с ее дебранчингом [14].

Сопутствующий атеросклероз коронарных артерий также рассматривается значимым предиктором неврологических нарушений после операций на дуге аорты. Otomo S. и соавт. [15] предполагают у данной группы пациентов сочетание атеросклеротического поражения как артерий сердца, так и микрососудов головного мозга. В их исследовании показано, что у 35% пациентов, которым совместно с протезированием дуги аорты выполнялось коронарное шунтирование, в послеоперационном периоде диагностировали когнитивные нарушения. В ретроспективном исследовании Demal T.J. и соавт. [16], охватившем 1334 пациента, независимыми факторами риска послеоперационного инсульта наряду с сопутствующим коронарным атеросклерозом также названы возраст старше 70 лет, экстренность вмешательства, время искусственного кровообращения более 230 мин. Основная доля инсультов (62,8%) имела эмболическую этиологию.

Существуют данные о взаимосвязи предоперационного уровня тромбоцитов и инсульта. Так, тромбоцитопения потребления, наряду с длительным искусственным кровообращением и наличием в анамнезе сахарного диабета 2 типа, названы независимыми предикторами послеоперационного инсульта у пациентов с острым расслоением аорты типа А по Стэнфорду, которым выполняли протезирование дуги аорты в сочетании с техникой замороженного хобота слона [17].

Современные способы защиты головного мозга

Уровень гипотермии при циркуляторном аресте

Согласно рекомендациям Американского колледжа кардиологов (American College of Cardiology, ACC) и Американской ассоциации сердца (American Heart Association, AHA), выбор оптимального уровня гипотермии является одним из основных методов защиты головного мозга в хирургии аорты (класс IIa, уровень доказательности В) [18].

Гипотермия снижает потребность нейронов и глиальных клеток в кислороде, замедляя церебральный метаболизм. Принято считать, что при снижении температуры головного мозга на 1 °C интенсивность метаболизма кислорода уменьшается в среднем на 6—7%, составляя таким образом 37% от базального уровня при 25 °C (табл. 2). Кроме того, гипотермия уменьшает высвобождение нейромедиатора возбуждения глутамата и, напротив, увеличивает высвобождение гамма-аминомасляной кислоты, стабилизирующей мозговой метаболизм, а также подавляет захват межклеточного кальция и синтез свободных радикалов, смягчая последствия реперфузионного синдрома [19].

Таблица 2. Взаимосвязь уровня гипотермии и среднего безопасного времени циркуляторного ареста (по Griepp R.B., Di Luozzo G. [20])

В соответствии с «Консенсусом по гипотермии в хирургии дуги аорты» [21], выводы которого основаны на исследовании метаболической потребности головного мозга и отсутствии нейрональной активности по данным электроэнцефалографии при различной температуре тела, принято выделять глубочайшую, глубокую, умеренную и легкую гипотермии (табл. 3). В качестве мест для измерения температуры предлагаются: дистальный отдел пищевода, носоглотка, мочевой пузырь и прямая кишка. При этом носоглотка, анатомически наиболее близкая к головному мозгу и кровоснабжаемая с ним из одного и того же сосудистого русла при проведении антеградной церебральной перфузии, имеет минимальную с мозгом температурную разницу, составляющую в среднем 0,8 °C.

Таблица 3. Классификация гипотермии в хирургии дуги аорты

Для мониторинга кислотно-основного состояния пациента во время гипотермии рекомендуется использовать pH-стратегию «α-stat» [22]. Считается, что в отличии от «pH-stat», «α-stat» более проста, т.к. не требует подачи в оксигенатор аппарата искусственного кровообращения углекислого газа, а также имеет лучшие протективные свойства за счет стабилизации церебрального метаболизма у взрослых пациентов в условиях умеренной гипотермии [23, 24].

Доказано, что при температуре более 23 °C сохраняются механизмы ауторегуляции мозгового кровотока. При более глубокой гипотермии, особенно менее 18 °C, реактивная вазоконстрикция и повышение церебрального сосудистого сопротивления (cerebral vascular resistance, CVR) ведут к выходу жидкости во внесосудистое пространство и нарастанию отека головного мозга, усугубляющегося свободнорадикальным повреждением нейронов в реперфузионном периоде [25, 26]. В связи с этим в последние годы появляется все больше исследований, подтверждающих высокую эффективность умеренной (26—28 °C) и легкой (29—32 °C) гипотермии во время циркуляторного ареста в сочетании с антеградной перфузией как для защиты головного мозга, так и для висцеральной органопротекции [27—29]. Это подтверждается не только клиническими, но и экспериментальными данными. Так, показано, что в образцах ткани головного мозга, взятых от свиней, перенесших циркуляторный арест при температуре тела 15 °C и 25 °C, значимых отличий по экспрессии белков апоптоза Bax, bcl-2 и каспазы-3, а также по апоптотическому индексу не наблюдалось [30].

Также при метаанализе данных 12370 пациентов, оперированных на дуге аорты, было показано, что циркуляторный арест в условиях гипотермии менее 20 °C (группа 1) ассоциирован с наибольшим количеством послеоперационных инсультов (8,5%). У пациентов, оперированных с охлаждением до 20,1—25 °C (группа 2), частота инсультов составила 5,8%, а наименьший показатель (4,9%) наблюдался при гипотермии не ниже 25,1 °C (группа 3). Однако следует отметить, что церебральная перфузия при этом использовалась в 1 группе в 74,6% случаев, во второй — 91,5%, в третьей — в 100% случаев [31].

Пути кровоснабжения головного мозга при циркуляторном аресте

Наряду с системной гипотермией перфузия головного мозга является вторым основным методом церебропротекции в реконструктивной хирургии дуги аорты согласно рекомендациям АСС и АНА [18]. Помимо обеспечения головного мозга необходимыми субстратами метаболизма и кислородом, она позволяет поддерживать необходимый уровень церебральной гипотермии во время циркуляторного ареста. Однако в современной кардиохирургической практике нет единого устоявшегося мнения о том, какой вид перфузии предпочтительнее (антеградная моногемисферальная (унилатеральная через правую подключичную артерию либо брахиоцефальный ствол), антеградная бигемисферальная (билатеральная, когда кровоснабжаются все ветви дуги аорты) либо ретроградная (через верхнюю полую вену)).

Что касается объемной скорости перфузии головного мозга, общепринятым считается диапазон 8—12 мл/мин/кг массы тела (0,6 мл/мин/г массы ткани головного мозга) при перфузионном давлении 40—60 мм рт. ст. с тенденцией к увеличению скорости при более высоких температурных режимах для антеградного режима и 100—300 мл/мин при давлении не выше 25 мм рт. ст. для ретроградного режима [32—35]. Экспериментальным путем доказано, что скорость перфузии ниже 6 мл/мин/кг массы тела ведет к запуску анаэробного метаболизма и экспрессии маркера церебрального повреждения S100β [36], тогда как увеличение скорости выше 18—20 мл/мин/кг ведет к повышению внутричерепного давления и нарастанию отека головного мозга [32].

Рядом ведущих отечественных исследовательских центров отдается предпочтение антеградной селективной перфузии головного мозга перфузатом 22—28 °C в сочетании с умеренной системной гипотермией [37—40]. При этом на основании данных клинического исследования о частоте послеоперационных неврологических нарушений отмечаются одинаковые протективные свойства моно- и бигемисферальной перфузии. Последнюю рекомендуют использовать как более физиологичную, хотя и технически более сложную, при разомкнутом Виллизиевом круге за счет кровоснабжения обоих полушарий головного мозга [41]. Также имеются отечественные данные о небольшом количестве послеоперационных инсультов (2%) при использовании ретроградной перфузии головного мозга длительностью более 45 мин в сочетании с глубоким гипотермическим циркуляторным арестом [42]. Полученные удовлетворительные результаты можно объяснить предположением, что ретроградный кровоток, помимо обеспечения метаболических потребностей и поддержания необходимой температуры, удаляет газовые и материальные эмболы из микроциркуляторного русла головного мозга [43]. Однако стоит учитывать и лимитирующий фактор — необходимость использования более глубокого уровня системной гипотермии в сравнении с антеградной церебральной перфузией.

Сравнительные данные зарубежных публикаций об эффективности различных видов перфузий головного мозга противоречивы. Так, метаанализ результатов 222 исследований, включавших в себя 43720 операций, показал, что наибольшая частота инвалидизирующих инсультов (7,3%) наблюдалась при антеградной бигемисферальной перфузии, тогда как при моногемисферальной перфузии этот показатель был наименьшим (4,8%), а при ретроградной перфузии и изолированном глубоком гипотермическом циркуляторном аресте — 6,4% и 6,3% соответственно [44]. Полученные данные коррелируют с результатами ретроспективного анализа 733 реконструктивных операций на дуге аорты с использованием антеградной моногемисферальной перфузии через правую подключичную артерию в условиях умеренной гипотермии, где частота постоянного неврологического дефицита составила 2,8% для плановых случаев и 4,2% для экстренных [45]. Кроме того, демонстрируются удовлетворительные протективные свойства бигемисферальной антеградной перфузии в сложных реконструкциях дуги аорты, когда время циркуляторного ареста превышало 90 мин [46].

В то же время два других метаанализа, в одном из которых исследовали результаты 7023 операций на дуге аорты, а в другом — 15365 операций, не выявили значимых различий в возникновении послеоперационного инсульта при использовании как антеградной, так и ретроградной церебральной перфузии [47, 48]. Также ряд исследователей демонстрируют лучшие результаты защиты головного мозга при использовании ретроградной перфузии в сравнении с антеградной при операциях по поводу острого расслоения аорты типа А по Стэнфорду и протезированиях аорты по методу полудуги [49—51].

Согласно данным базы Общества торакальных хирургов (The Society of Thoracic Surgeons, STS, США), в экстренной хирургии аорты с использованием циркуляторного ареста антеградная селективная перфузия головного мозга использовалась в 31% случаев, ретроградная — в 25%, обе — в 4%, ни одной — в 40% случаев [52]. По информации, полученной от 450 европейских центров кардиохирургии, 65% респондентов отдают предпочтение бигемисферальной антеградной перфузии в плановой хирургии дуги аорты и 53% — в экстренной, а 33% и 38% — моногемисферальной перфузии с преимущественной канюляцией правой подключичной артерии соответственно [53]. Очевидно, что для определения оптимальной перфузионной тактики требуется проведение проспективных многоцентровых исследований. Так, в одном недавнем рандомизированном ретроспективном исследовании выявлено, что канюляция безымянной артерии для антеградной перфузии головного мозга сопоставима по эффективности и безопасности с канюляцией подключичной артерии [54].

Мониторинг церебральной перфузии

Для контроля адекватности мозгового кровотока при церебральной перфузии экспертным советом Европейской ассоциации кардиоторакальной хирургии (European Association for Cardio-Thoracic surgery, EACTS) и Европейского общества сосудистой хирургии (European Society for Vascular Surgery, ESVS) к использованию рекомендованы ближняя инфракрасная спектроскопия (БИК-спектроскопия, Near-infrared spectroscopy, NIRS) и транскраниальная допплерография (ТКД) [55].

Метод БИК-спектроскопии основан на оценке региональной церебральной сатурации кислородом гемоглобина (rSO₂) в ближнем инфракрасном спектре (600—900 нм). Билатерально расположенные сенсоры с глубиной проникновения луча около 3—4 см позволяют получать информацию от тканей, кровоснабжаемых средними и передними церебральными артериями [56]. Принято считать, что гипоперфузия наступает при снижении rSO₂ менее 20% от базовой величины, однако на более корректную интерпретацию показателей могут влиять такие исходные условия регистрации базовых значений, как седация пациента либо его преоксигенация [57, 58].

Несмотря на простоту и широкое применение БИК-спектроскопии в хирургии дуги аорты, имеются данные о недостаточной эффективности изолированного использования этого метода в контроле перфузии головного мозга. Так, обзор 7 рандомизированных контролируемых исследований, охвативших 1138 кардиохирургических операций, не выявил прогностической ценности данного метода в возникновении инсульта [59]. В этой связи показано, что использование ТКД совместно с БИК-спектроскопией позволяет добиться более полноценного контроля кровоснабжения головного мозга [60]. Помимо данных о симметричности скорости кровотока в среднемозговых артериях, ТКД имеет высокую чувствительность к микро- и макроэмболии [61]. Во время циркуляторного ареста рекомендуется поддерживать линейную скорость кровотока не менее 20 см/с, а при регистрации асимметрии кровотока в одной из среднемозговых артерий более 25% переходить с моногемисферального на бигемисферальный режим антеградной перфузии [37]. Стоит учитывать, что лимитирующим фактором данного метода может явиться маленькое височное акустическое окно либо его отсутствие [62].

Измерение сатурации крови из луковицы внутренней яремной вены (jSvO₂) для оценки интенсивности церебрального кислородного метаболизма (jSvO₂>95% свидетельствует о значимом подавлении потребления O₂) в настоящий момент практически не используется вследствие инвазивности и сложности процедуры [42, 63]. Кроме того, имеются данные проспективного исследования о низкой чувствительности измерения jSvO₂ в прогнозировании неврологических исходов у пациентов с нарушениями кровоснабжения головного мозга [64].

Существуют несколько новых методик непрерывного контроля кровоснабжения головного мозга, находящихся в настоящий момент на стадии клинической апробации. Церебральная электрическая импедансная томография (ЦЭИТ, cerebral electrical impedance tomography) основана на регистрации изменений электрических потенциалов кожи головы в проекции обеих гемисфер в режиме реального времени в ответ на ишемию головного мозга [65]. При протезировании дуги аорты по поводу ее острого расслоения типа А у 8 из 42 пациентов данные ЦЭИТ явились независимым предиктором преходящих неврологических нарушений и инсульта [66]. Оптическая диффузионная спектроскопия в ближнем инфракрасном спектре (frequency-domain near-infrared spectroscopy, FD—NIRS) и функциональная диффузионная корреляционная спектроскопия (diffuse correlation spectroscopy, DCS) являются более технически сложными производными БИК-спектроскопии, основанными на количественных оценках содержания в тканях оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина в первом случае и тканевого кровотока во втором [67, 68]. В серии исследований продемонстрирована высокая информативность данных методов и содружественность их показаний с ЦЭИТ во время гипотермического искусственного кровообращения в одном случае и циркуляторного ареста и антеградной церебральной перфузии в другом, однако отмечается, что необходимы дальнейшие исследования прогностической ценности FD—NIRS и DCS в развитии неврологических осложнений [69, 70].

Фармакологическая протекция

Ввиду отсутствия к настоящему моменту рандомизированных клинических исследований, а также сложности сбора доказательной базы вследствие одновременного использования большого количества препаратов интраоперационно эффективность фармакологической церебропротекции при операциях на дуге аорты дискутабельна и может основываться преимущественно на экспериментальных данных, полученных in vivo и in vitro [19, 71].

Так, показано, что ингаляционные анестетики изофлуран, севофлуран и десфлуран защищают головной мозг за счет снижения эксайтотоксичности [72, 73], а ксенон как антагонист NMDA-рецепторов уменьшает зону поражения при фокальной ишемии [74]. Кортикостероиды (метилпреднизолон), снижающие системный воспалительный ответ и стабилизирующие мембраны липосом, а также барбитураты (тиопентал натрия), уменьшающие нейрональную потребность в кислороде, также часто включаются в протокол фармакологической протекции совместно с ингаляционными анестетиками [42, 53, 75].

Сульфат магния, снижающий концентрацию внутриклеточного кальция и подавляющий высвобождение глутамата, и маннитол, помимо диуретического эффекта обладающий вазодилятирующими и антиоксидантными свойствами, также используются кардиоанестезиологами для защиты головного мозга от ишемии, однако клинически доказанной эффективности у этих препаратов при операциях на дуге аорты к настоящему моменту не имеется [76—78].

Имеются экспериментальные данные об уменьшении зон церебральной ишемии, ингибировании нейронального апоптоза и оксидативного стресса под действием оксида азота (NO), подаваемого в оксигенатор во время искусственного кровообращения и гипотермического циркуляторного ареста [79].

Заключение

Несмотря на интенсивное развитие эндоваскулярных технологий, реконструктивная хирургия дуги аорты по-прежнему является золотым стандартом в лечении ее аневризм и расслоений [80]. При этом процент осложнений, связанных с мозговым кровообращением во время операции, остается достаточно высоким. Так, недавнее рандомизированное исследование показало, что у 70% пациентов, перенесших протезирование дуги аорты, обнаруживались «свежие» ишемические очаги с помощью нового метода диагностики — диффузионной спектральной томографии головного мозга [81].

В этой связи совершенствование методов церебропротекции остается крайне актуальной междисциплинарной задачей. Для этих целей исследуются дополнительные способы контроля перфузии головного мозга во время циркуляторного ареста, в частности — регистрация кровоснабжения глазного нерва посредством лазерной спекл-контрастной визуализации (laser speckle flowgraphy (LSFG)) [82]. Предлагаются новые способы артериальной и венозной канюляции для обеспечения перфузии головного мозга, а также различные ее режимы [82—85]. Изучается влияние объема реконструкции дуги аорты на частоту периоперационных неврологических осложнений [86].

Перспективным представляется использование биомаркеров повреждения головного мозга для контроля адекватности церебральной перфузии. Для этих целей в клинических и экспериментальных исследованиях оценивается экспрессия нейроспецифической енолазы (НСЕ), глиального протеина S100β, маркеров апоптоза каспазы-3 и оксидативного стресса 8-оксо-2’-дезоксигуанозина (8oxoDG), кольцевых РНК экзосом (circRNA_089763), NR2-пептида и антител к нему [42, 78, 87—89]. Однако методики экспресс-диагностики вышеуказанных маркеров непосредственно у операционного стола к настоящему моменту еще не разработаны.

Таким образом, для совершенствования и стандартизации эффективной персонализированной стратегии комплексной защиты головного мозга при реконструкциях дуги аорты необходимы дальнейшие проспективные исследования.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.