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.

Пасечник И.Н.

ФГБУ ДПО «Центральная государственная медицинская академия» УД Президента РФ, Москва, Россия

Дворянчикова В.А.

ФГБУ «Клиническая больница» Управления делами Президента РФ, Москва, Россия

Цепенщиков В.А.

ФГБУ «Клиническая больница» Управления делами Президента РФ, Москва, Россия

Экстракорпоральное кровообращение при операциях на сердце: состояние проблемы

Авторы:

Пасечник И.Н., Дворянчикова В.А., Цепенщиков В.А.

Подробнее об авторах

Журнал: Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2017;(6): 72‑78

Просмотров : 1627

Загрузок: 61

Как цитировать:

Пасечник И.Н., Дворянчикова В.А., Цепенщиков В.А. Экстракорпоральное кровообращение при операциях на сердце: состояние проблемы. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2017;(6):72‑78.
Pasechnik IN, Dvoryanchikova VA, Tsepenshchikov VA. Extracorporeal circulation in cardiac surgery: state of the problem. Pirogov Russian Journal of Surgery = Khirurgiya. Zurnal im. N.I. Pirogova. 2017;(6):72‑78. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/hirurgia2017672-78

На протяжении многих лет заболевания органов кровообращения являются основной причиной смертности взрослого населения. В качестве путей увеличения продолжительности жизни больных с кардиальными заболеваниями можно рассматривать меры профилактики, своевременную диагностику, а также внедрение высокотехнологичных методов лечения, в том числе операций на открытом сердце. Необходимым условием проведения большинства кардиохирургических вмешательств является искусственное кровообращение (ИК). Его применение в настоящее время считают «золотым стандартом» оказания помощи [1]. Согласно определению В.И. Бураковского и соавт. [2], ИК — это «метод временной полной или частичной замены с помощью специальных устройств насосной функции сердца и газообменной функции легких».

1. Значение искусственного кровообращения при операциях на сердце

До появления ИК операции ушивания ранений сердца и коррекции нетяжелых врожденных пороков производились на работающем сердце. Однако для повышения переносимости кардиохирургических вмешательств и расширения их спектра требовалось временное аппаратное замещение функции сердца и легких. В 1926 г. российский патофизиолог С.С. Брюхоненко изобрел и запатентовал аппарат «Автожектор». Он воспроизводил полный замкнутый круг экстракорпорального кровообращения с терморегуляцией. Было выполнено несколько успешных операций в условиях ИК у собак [1]. В 1951 г. итальянский хирург А. Дольотти впервые использовал «сердечно-легочный обход» у человека в качестве экстракорпоральной поддержки кровообращения. Это был пациент с острой сердечной недостаточностью, развившейся во время операции удаления опухоли средостения. Затем в 1953 г. американский кардиохирург Дж. Гиббон успешно выполнил закрытие септального дефекта сердца у пациента в условиях ИК, и методика стала активно распространяться в разных странах [3]. За десятилетия своего развития ИК претерпело значительные изменения. Пузырьковые оксигенаторы сменились мембранными, появились безопасные методики остановки сердца (кардиоплегия), менялись температурные режимы ИК от глубокой и умеренной гипотермии до нормотермии, уменьшился объем первичного заполнения оксигенаторов, появилось биологически совместимое покрытие контура [1]. Эти разработки позволили значительно расширить спектр операций на сердце и уменьшить выраженность многих побочных эффектов И.К. Тем не менее на сегодняшний день ИК наряду с операционной травмой остается ведущим фактором, определяющим переносимость хирургического вмешательства, течение послеоперационного периода и сроки послеоперационной реабилитации.

2. Роль искусственного кровообращения в патогенезе полиорганной дисфункции в периоперационном периоде

Механизмы патологического воздействия ИК на организм больного к настоящему времени подробно изучены. Ключевыми триггерами постперфузионного синдрома являются контакт крови с инородной поверхностью и воздухом, гемодилюция, гипотермия, механическая травма клеток крови, гипероксия, системная гепаринизация с последующей реверсией, возвращение крови из операционной раны в системную циркуляцию, тканевые и воздушные микроэмболии, нефизиологичные кровоток и распределение объема циркулирующей крови, гипоперфузия внутренних органов [1, 4].

Главное патофизиологическое звено постперфузионного синдрома — системная воспалительная реакция (СВР). Она развивается вследствие операционной травмы и контакта крови с инородной поверхностью. Во время процедуры ИК запускается каскад активации системы комплемента, калликреин-кининовой системы, коагуляции и фибринолиза. Происходит активация лейкоцитов, тромбоцитов и клеток эндотелия [5, 6]. В результате развивается коагулопатия, страдает тромбоцитарное звено гемостаза, нарушается проницаемость сосудов. Происходит перемещение жидкости в интерстиций, развивается отек. За счет агрегации клеточных элементов нарушается микроциркуляция. Дисфункция тромбоцитов, коагулопатия и нарушения микроциркуляции также могут усугубляться под воздействием гипотермии, несмотря на ее органопротективное предназначение [1].

Следующим патофизиологическим звеном является гемодилюция. Изначально считалось, что снижение вязкости крови благоприятно влияет на микроциркуляцию и перфузию тканей в условиях хирургической травмы [7]. Однако в дальнейших исследованиях была установлена взаимосвязь гемодилюции с развитием послеоперационных осложнений и летальностью [8]. В начале ИК происходит одномоментное поступление избытка жидкости в сосудистое русло. Это вызывает дисбаланс свертывающей и противосвертывающей систем, снижение гематокрита и доставки кислорода к тканям, перемещение жидкости в интерстиций с развитием отека. В настоящий момент считается, что уровень гемодилюции, при котором достоверно ухудшается прогноз, соответствует значению гематокрита менее 21—24% [9]. Кроме снижения доставки кислорода к тканям, начало ИК может сопровождаться гипероксией, которая влечет за собой окислительный стресс [1].

Другой неотъемлемый компонент операций в условиях ИК — возврат излившейся в операционную рану крови в системную циркуляцию. При этом происходит смешивание крови с воздухом, в кровоток поступает большое количество провоспалительных цитокинов и эмбологенных субстанций [10, 11]. Использование роликовых насосов может приводить к механической травме эритроцитов и развитию гемолиза [12]. Результатом всего перечисленного выше является нарушение функции органов различной степени выраженности. Может развиться сердечная недостаточность (как систолическая, так и диастолическая), дыхательная недостаточность (синдром «постперфузионных легких», повышение риска инфекции), острое повреждение почек, церебральная дисфункция (нейрокогнитивные расстройства, нарушение мозгового кровообращения), различные метаболические нарушения [4]. Перечисленные явления в большинстве случаев бывают транзиторными. Однако их выраженность и возможность прогрессирования определяют тяжесть состояния в раннем послеоперационном периоде и влияют на продолжительность пребывания в отделении интенсивной терапии, длительность госпитализации и сроки реабилитации. Большинство описанных побочных эффектов ИК потенциально предотвратимы либо их выраженность можно уменьшить. Для минимизации негативных эффектов ИК была разработана и успешно внедряется стратегия миниинвазивного экстракорпорального кровообращения (МиЭКК).

3. Миниинвазивное экстракорпоральное кровообращение: терминология, задачи и преимущества

МиЭКК — это мультидисциплинарная стратегия, включающая комплексный подход хирурга, анестезиолога-реаниматолога и перфузиолога, направленная на снижение инвазивности оперативного вмешательства в условиях экстракорпорального кровообращения [13]. Понятие «миниинвазивность» за последние годы претерпело значительные изменения. Первоначально под ним понимали операции с уменьшенным хирургическим доступом (так называемая «хирургия через замочную скважину», keyhole surgery, или keyhole approach) [14]. Впоследствии стало ясно, что достигнуть хорошего клинического результата возможно, только используя комплексный мультидисциплинарный подход, при котором наряду с инновациями в хирургической технике совершенствуются методы защиты организма от хирургической травмы [13]. Миниинвазивный подход стал востребован с появлением концепции «быстрого восстановления пациентов» (enhanced recovery, или fast track). Она подразумевает оптимизацию периоперационного периода и достижение благоприятного клинического результата в наиболее короткие сроки при сохранении радикальности вмешательства [15]. Примеры успешной оптимизации периоперационного периода в кардиохирургии можно встретить в публикациях с 90-х годов XX века [16]. В настоящее время протоколы enhanced recovery, или fast track за рубежом применяются в ряде сердечно-сосудистых центров [17].

История МиЭКК напоминает ситуацию с миниинвазивной хирургией. Первоначально существовал термин «минимизированное», или «миниатюризированное», ИК, который отражал только уменьшение размеров экстракорпорального контура [4]. На этом этапе закрытые системы ИК с центрифужным насосом применяли для продленной экстракорпоральной поддержки кровообращения. Затем к ним была добавлена система для кровяной кардиоплегии (по методике A. Calafiore), что позволило использовать их для обеспечения ИК при операциях на сердце [18]. Однако среди первых публикаций встречалась серьезная критика безопасности методики, связанная с риском воздушной эмболии [19]. Это стало стимулом для усовершенствования контура ИК и для разработки мультидисциплинарного подхода [20]. Накопление мирового опыта применения «минимизированного» ИК привело к созданию Международного общества миниинвазивных экстракорпоральных технологий (MiECTiS). В декабре 2014 г. прошло заседание комитета MiECTiS, на котором был выработан Согласительный документ. Он обобщил данные проведенных на тот момент рандомизированных исследований и в нем впервые прозвучало определение МиЭКК как мультидисциплинарной стратегии. Рекомендуемые компоненты контура МиЭКК — закрытая система ИК, исключающая контакт крови с воздухом, отсутствие твердого венозного резервуара (его функцию выполняет венозное русло пациента), центрифужный насос, биологически совместимое покрытие всех компонентов контура и система для элиминации воздуха. Также могут быть интегрированы дополнительные компоненты, например мягкий резервуар, система аспирации с саморегулирующимся разрежением smart suction, системы для декомпрессии отделов сердца и крупных сосудов («вент» корня аорты и легочных сосудов) и др. В процессе ИК исключается забор в контур необработанной крови из операционной раны [13]. Наличие закрытого контура ИК, необходимость управления преднагрузкой и отказ от прямого забора излившейся крови в контур ИК требуют адаптации хирургической и анестезиолого-реанимационной тактики. Таким образом, сами по себе характеристики контура МиЭКК предполагают реализацию командной стратегии. Необходимы заблаговременная разработка четкого сценария действий, постоянная коммуникация и своевременное принятие решения о возможной конверсии в классическое ИК.

В 2015 г. K. Anastasiadis и соавт. [21] была предложена классификация контуров МиЭКК, которая впоследствии вошла в Согласительный протокол. Выделяют 4 типа миниинвазивных экстракорпоральных контуров (см. рисунок).

Классификация контуров МиЭКК по K. Anastasiadis и соавт. (схема). Х — главный насос ИК; О — оксигенатор; С — система для кардиоплегии; Т — воздушная ловушка/устройство для удаления воздуха; V — система дренирования («вент» корня аорты/легочных сосудов); S — мягкий резервуар; H — твердый венозный резервуар.

I тип представляет собой первоначальный, исторический вариант «минимизированного» контура: закрытую систему, состоящую из магистралей, центрифужного насоса, оксигенатора с терморегулирующим устройством и системы для проведения кардиоплегии.

II тип представляет собой контур I типа, дополненный венозной воздушной ловушкой.

III тип контуров, помимо перечисленных компонентов, характеризуется наличием мягкого, коллабирующего венозного резервуара, предназначенного для управления объемом циркулирующей крови.

К IV типу относятся так называемые модульные системы. Помимо компонентов систем II и III типа, они включают интегрированный твердый венозный резервуар. Его использование предполагается во время кратковременного планового этапа, сопровождающегося риском воздушной эмболии, либо в случае экстренной конверсии в классическое ИК при аварийной ситуации.

Главным предназначением основных компонентов контура, как и всей стратегии МиЭКК, является стремление исключить либо значительно снизить инициацию триггеров постперфузионного синдрома. Благодаря уменьшению площади контура ИК и отсутствию твердого венозного резервуара уменьшается контакт крови пациента с инородной поверхностью и воздухом. Это также позволяет снизить объем первичного заполнения контура. В результате уменьшается выраженность гемодилюции и сохраняется адекватная доставка кислорода к тканям, что дает органопротективный эффект [9]. Согласно совместным рекомендациям Общества кардиоторакальных хирургов (STS) и Общества сердечно-сосудистых анестезиологов (SCA) 2011 г., применение «минимизированных контуров ИК» считается кровосберегающей технологией (класс рекомендаций I, уровень доказательности A), позволяющей снизить количество гемотрансфузий, а следовательно, и связанных с ними осложнений [22]. Наряду с уменьшением гемодилюции и контактной активации клеток крови при МиЭКК также используется биологически совместимое покрытие контура, которое дает возможность снизить дозы гепарина и потребность в протамине. Благодаря перечисленным факторам при МиЭКК сохраняются большее число функционирующих тромбоцитов и коагуляционный потенциал [23, 24]. Благоприятное влияние на интра- и послеоперационный гемостаз сопровождается снижением потребности в переливании свежезамороженной плазмы [25].

Следующим преимуществом МиЭКК является уменьшение выраженности СВР. Лабораторно это подтверждается снижением числа нейтрофилов и провоспалительных цитокинов (ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ФНОα, фактор адгезии нейтрофилов) в раннем послеоперационном периоде [4]. Однако наряду с многочисленными публикациями, показавшими снижение маркеров СВР после МиЭКК, существуют единичные исследования с индифферентными результатами [26]. На сегодняшний день класс рекомендаций, касающихся СВР при МиЭКК, соответствует уровню IIB [13]. Это можно объяснить отсутствием крупных многоцентровых исследований, а также разнородностью маркеров СВР и временных интервалов их оценки в исследованиях.

Для оценки клинических результатов МиЭКК проведено большое количество одноцентровых рандомизированных исследований и несколько крупных метаанализов. Наиболее достоверными являются итоги исследований защиты миокарда, показавшие преимущество МиЭКК (класс рекомендаций I, уровень доказательности A) [23]. Этот благоприятный эффект связан со снижением СВР, улучшением доставки кислорода и лучшей реперфузией. Когда функцию венозного резервуара выполняет естественное русло пациента, присутствует неизменный циркулирующий объем и ИК становится более физиологичным. Отмечено, что МиЭКК по сравнению с классическим ИК характеризуется более высоким средним артериальным давлением при такой же скорости кровотока. Также улучшаются перфузия внутренних органов и доставка кислорода к тканям [18]. За счет меньшего выброса вазоактивных веществ на фоне МиЭКК сохраняется естественная регуляции сосудистого тонуса. Это сопровождается стабильностью общего периферического сосудистого сопротивления и меньшей потребностью в вазопрессорной поддержке. Благоприятное влияние МиЭКК на капиллярную органную перфузию подтверждается снижением маркеров повреждения внутренних органов (почек, легких, кишечника) и периоперационной капилляроскопией [27, 28]. Отсутствие резких волемических колебаний в начале МиЭКК предотвращает гипотензию и нарушения ритма, нередко встречающиеся в начале классического ИК [27].

Риск послеоперационной фибрилляции предсердий, которую также связывают с СВР и волемическими колебаниями, при МиЭКК уменьшается (уровень доказательности IА) [23].

Для оценки влияния МиЭКК на частоту возникновения неврологических нарушений объем исследований на сегодняшний день недостаточен. Однако имеются публикации, показавшие снижение частоты острого нарушения мозгового кровообращения и когнитивных расстройств при МиЭКК. Это объясняется редуцированием газовых, тканевых и жировых микроэмболий, а также улучшением перфузии и доставки кислорода по данным церебральной оксиметрии [23, 29, 30].

Концепция МиЭКК успешно используется в клиниках, работающих по протоколам ускоренного послеоперационного восстановления (fast track). Снижение негативного влияния ИК на органы и системы способствует ранней активизации пациентов, сокращению сроков пребывания в ОРИТ и длительности госпитализации [31]. Как следствие улучшения переносимости ИК отмечается повышение качества жизни пациентов [32]. Авторы нескольких исследований не отметили различий между ИК и МиЭКК в сроках послеоперационной искусственной вентиляции легких, пребывания в ОРИТ и госпитализации. Однако в этих публикациях обращают на себя внимание заведомо большая коморбидность и худший прогноз по шкалам риска у пациентов, которым проводили МиЭКК [33].

У некоторых пациентов с высоким риском осложнений и коморбидностью органопротективный потенциал МиЭКК позволяет пересмотреть вопрос операбельности [34].

4. Ограничения методики и перспективы

Несмотря на очевидный благоприятный потенциал МиЭКК и многочисленные исследования с хорошим клиническим результатом, интеграция этой методики в повседневную практику довольно низкая. Помимо субъективного дискомфорта и консервативной приверженности большинства операционных бригад, существует несколько объективных причин. В отсутствие убедительной доказательной базы у хирургов и перфузиологов остаются сомнения по поводу эффективности метода. На сегодняшний день объемы проведенных многоцентровых исследований не превышают 3000 наблюдений [13]. Интерпретация данных затруднена из-за отсутствия единой системы оценки лабораторных данных и клинического результата. Используются различные временные точки наблюдения и в подходах к реализации концепции МиЭКК сохраняются различия. Отсутствуют также крупные исследования, касающиеся экономической целесообразности методики. Тем не менее есть публикации, отмечающие оптимизацию экономических затрат на лечение пациентов при МиЭКК [35].

Другой трудностью на пути внедрения МиЭКК является необходимость подготовки и адаптации всей операционной бригады, включая хирурга, анестезиолога-реаниматолога, перфузиолога, среднего медицинского персонала. Обучающие мероприятия должны быть направлены на отработку как технических, так и коммуникационных навыков. Необходимо понимание потенциальных рисков, путей их профилактики и быстрого устранения. При работе с МиЭКК некоторые классические стереотипы действий значительно изменяются. Для перфузиолога может быть непривычной работа с центрифужным насосом, требуются непрерывный контроль и управление объемом циркулирующей крови. Хирург должен изменить алгоритм канюляции, уделив внимание профилактике воздушной эмболии, помнить об опасности дислокации венозной канюли и вскрытия полостей. Анестезиолог должен поддерживать положительное давление в дыхательных путях пациента на протяжении всего перфузионного периода, избегать болюсного введения лекарственных препаратов, отказаться от диуретиков и обязательно согласовывать инфузионную нагрузку с перфузиологом [4].

Принятию решения о проведении МиЭКК может препятствовать обеспокоенность хирургов и перфузиологов по поводу риска кровопотери, воздушной эмболии и трудностей управления объемом [36]. При изменении положения сердца во время манипуляций есть потенциальная вероятность нарушения разгрузки полостей сердца, ухудшения оттока и падения производительности главного насоса И.К. При дислокации венозной канюли возможно поступление воздуха в контур за счет разрежения, создаваемого центрифужным насосом. В публикациях зарубежных авторов эти особенности описаны. Неудобства при неполном опорожнении сердца могут быть устранены при использовании систем МиЭКК III типа (с мягким венозным резервуаром) и с помощью изменения положения операционного стола [37]. Для профилактики воздушной эмболии рекомендуется использовать системы МиЭКК не ниже II типа, обязательно включающие устройство для элиминации воздуха. Риск кровопотери при МиЭКК в большинстве работ оценивается как минимальный, за исключением одной публикации с противоречивыми результатами [38]. В ней показано повышение кровопотери в связи с забором раневой крови в аппарат для реинфузии (Cell saver). Однако авторы связывают этот факт с кривой обучения (learning curve) и демонстрируют последующее улучшение показателей. Этот результат подчеркивает, что отказ от забора раневой крови в контур ИК требует обеспечения незамедлительного гемостаза независимо от этапа операции. Благодаря перечисленным мерам риск осложнений минимизируется, и процедура становится технически выполнимой и безопасной [20, 36, 39].

Сделать течение МиЭКК более гибким позволяет использование модульных систем (IV тип) с интегрированным твердым венозным резервуаром. В случае изменения интраоперационной ситуации можно мгновенно переключиться на классическое ИК без негативных последствий. Среди так называемых аварийных ситуаций — угроза воздушной эмболии и кровотечение. Модульные системы позволяют выполнять более широкий спектр вмешательств, включая операции на клапанах и аорте, закрытие септального дефекта. Повторные вмешательства на сердце также становятся более безопасными. Кратковременное переключение на классическое ИК обеспечивает технический успех с лучшим клиническим результатом по сравнению с таковым при тотальном классическом ИК, так как подобная тактика безопасна и менее травматична для пациента [21]. Модульные системы считают перспективой МиЭКК. Отмечается тенденция к применению МиЭКК во время видеоассистированных вмешательств на сердце из мини-доступа [40].

Параллельно с периоперационным использованием систем МиЭКК рекомендуется их применение для непродолжительной экстракорпоральной поддержки жизни [41].

За последние несколько лет отмечается привлечение к МиЭКК большего количества специалистов. Активно разрабатываются образовательные программы, организуются тренинги как в странах восточной Европы, так и в России. В настоящее время международным сообществом MiECTiS разработан дизайн многоцентрового исследования. Поставлена задача прояснить сомнительные моменты относительно влияния МиЭКК на СВР, клинический результат и (что не менее важно) оценить экономическую целесообразность методики [42].

5. Реализация стратегии МиЭКК на примере ФГБУ «Клиническая больница» Управления делами Президента РФ

На базе ФГБУ «Клиническая больница» УДП РФ методика МиЭКК стала применяться с 2015 г. Операционная бригада предварительно проходила обучение на симуляционных тренингах и осуществляла самостоятельную теоретическую подготовку. На сегодняшний день на базе клиники выполнено 9 операций АКШ и 1 операция АКШ в сочетании с пластикой постинфарктной аневризмы сердца в условиях МиЭКК. По нашим наблюдениям, комплексная стратегия МиЭКК показала себя как хорошо воспроизводимая и безопасная методика, которая позволила успешно выполнить операции АКШ в условиях ИК у пациентов с высоким риском осложнений и коморбидностью. Кривая обучения (learning curve) в нашем случае как таковая отсутствовала, поскольку часть операционной бригады уже имела опыт работы с МиЭКК [43].

Таким образом, результаты нашего первого опыта применения МиЭКК согласуются с данными зарубежных исследователей. Предложенная стратегия позволяет потенциально снизить выраженность системной воспалительной реакции, нарушений гемостаза, уменьшить число и объем гемотрансфузий, а также редуцировать объем переливаемой свежезамороженной донорской плазмы. В результате сокращаются сроки пребывания в ОРИТ и длительность госпитализации.

*e-mail: violettadvo@gmail.com

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