Классификация методов защиты миокарда. Способы введения кардиоплегических. Оценка адекватности кардиоплегии

Защита миокарда

При операциях на “ открытом ” сердце

 

Пособие для интернов, клинических ординаторов, слушателей факультета последипломного образования и студентов 6 курса лечебного факультета.

 

 

Санкт-Петербург

Издательство СПбГМУ

 

Авторский коллектив:

асс. С.В.Кузнецов, проф. В.В. Давыденко, доценты: О.Ю.Мочалов, Д.Н.Дойников, А.С.Лапшин, Д.П. Грицаенко

 

Под редакцией доктора медицинских наук, профессора В.В.Гриценко

 

Рецензент: доктор медицинских наук, профессор В.М. Седов

 

 

Утверждено ЦМК факультета последипломного образования СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова. Протокол № 9 от 26 мая 2009 года

 

В пособии с современных позиций изложена методика проведения защиты миокарда при операциях на открытом сердце у больных пороком сердца. Особое внимание уделено истории становления и развития метода интраоперационной защиты миокарда в условиях тотальной ишемии, а также анализу полученных результатов в клинической практике. Пособие адресовано интернам, клиническим ординаторам слушателям факультета последипломного образования и может использоваться для преподавания студентам 6 курса лечебного факультета.

 

© С.В.Кузнецов, В.В. Давыденко, О.Ю.Мочалов, Д.Н.Дойников, А.С.Лапшин, Д.П. Грицаенко

 

©Издательство СПбГМУ, 2009.

 

 

Оглавление

 

Перечень использованных сокращений.. 4

Введение.. 5

Исторические сведения.. 6

Классификация методов защиты миокарда. Способы введения кардиоплегических. Оценка адекватности кардиоплегии.. 9

Метаболизм миокарда и его физиологические особенности. 12

Механизмы интраоперационного повреждения миокарда в хирургии «открытого» сердца. 13

Ишемические и реперфузионные интраоперационные повреждения миокарда.. 14

Патофизиология интраоперационной ишемии миокарда. 15

Патофизиология интраоперационной реперфузии миокарда. 18

Характеристика интраоперациоонных реперфузионных и ишемических повреждений при операциях на «открытом» сердце. 19

Некардиоплегические методы интраоперационной защиты миокарда. 21

Постоянная коронарная перфузия. Опорожненное сокращающееся сердце. 21

Изолированная перфузuя коронарных артерий. 22

Искусственная фибрилляция сердца.. 22

Декомпрессия левого желудочка. 23

Гипотермия миокарда. 23

Наружное охлаждение сердца.. 25

Умеренно-гипотермическая прерывистая глобальная миокардиальная ишемия. 25

Глубоко-гипотермическая глобальная миокардиальная ишемия. 25

Медикаментозная защита миокарда. 26

Кардиоплегия как основной методзащиты миокарда в современной хирургии «открытого» сердца. 28

Кардиопротекrорное воздействие наиболее часто используемых компонентов КП раствора.. 31

Фармако-холодовая крuсталлоuдная кардuоnлегuя. 34

Фармако-холодовая кардuoплегия на основе крови. 36

Тепловатая и нормотермическая кровяная кардиоплегия. 38

Контролируемая реперфузия миокарда. 39

Заключение.. 40

Список использованной литературы... 42

 

 

Перечень использованных сокращений

 

ИК – искусственное кровообращение

СЖК – свободные жирные кислоты

ЗМ – защита миокарда

КК – кровяная кардиоплегия

ОСН – острая сердечная недостаточность

ТРК – тепловая ретроградная кровяная кардиоплегия

КП – кардиоплегия

АТФ – аденозинтрифосфат

ЖК – жирные кислоты

НРК = нормотермическая ретроградная кардиоплегия

ФХКП - фармакохолодовая кристаллоидная кардиоплегия

АКШ - аорто-коронарное шунтирование

СПР - саркоплазматический ретикулум.

ФК - фосфокреатин

 

 

Введение

 

Современные успехи хирургического лечения пациентов с врожденными и приобретенными пороками сердца в условиях искусственного кровообращения (ИК) в большой степени связаны с разработкой и применением эффективных способов защиты миокарда (ЗМ) (Philip H. Kay et al., 2004; Фредерик А. Хенсли-мл. и др., 2008 ).

Многие кардиохирургические центры в США, Евросоюзе и России провели ряд исследований и выявили множество повреждающих факторов как ИК, так и кардиоплегической остановки сердца. Это обусловило повышенный интерес к развитию методов, направленных на повышение безопасности ИК и развития новых стратегий протекции миокарда.

Цель любой кардиохирургической операции состоит в том, чтобы улучшить или сохранить работу сердца пациента. Высшей задачей в достижении этой цели является сохранение функции сердца на интраоперационном этапе вмешательства. Это требует всесторонней политики миокардиальной защиты, которая охватывает и периоперационные периоды. Даже небольшой сбой на любой стадии этого процесса может свести на нет все усилия операционной бригады прилагаемые в этом направлении и привести к тяжелому повреждению миокарда и выраженной дисфункции сердца.

Большинство из используемых ныне интраоперационных методик ЗМ, включающих кровяную кардиоплегию (КК), обеспечивают безопасную и эффективную миокардиальную протекцию во время различных сердечных операций. Тем не менее, все методики, основанные на применении кардиоплегической остановки и используемые в настоящее время, подвергают сердце влиянию так называемой «мандаторной ишемии», когда сердце лишено коронарного кровообращения. В большинстве случаев это приводит к реперфузионному повреждению миокарда после снятия зажима с аорты и возобновления коронарного кровотока (Robert M.Mentzer, et al., 2008).

Развитие техники и появление новых технологий дало возможность оперировать все возрастающее количество пациентов из группы повышенного риска, пациентов более старшего возраста, а низкая миокардиальная функция, которая когда-то служила причиной отказа от операции - теперь банальная ситуация в кардиохирургической операционной. Однако при этом все более и более сложными становятся стратегии адекватной ЗМ. Тем не менее посткардиотомный кардиогенный шок является всё ещё весьма реальным у пациентов в группе высокого риска с серьезно скомпрометированной функцией левого желудочка (John W. C. Entwistle III и Andrew S. Wechsler, 2004). Стратегию ЗМ можно сделать бесконечно сложной, однако, существует возможность обеспечить адекватной защитой большинство пациентов с использованием ограниченного набора методик и препаратов, направленных на минимизацию дисбаланса между доставкой кислорода и его утилизацией во время ишемии.

Каждый уважающий себя кардиохирургический центр, как правило, использует свою методику и разобраться во всем этом многообразии зачастую сложно даже подготовленному специалисту. Хотя методики ЗМ многочисленны, основные принципы у всех одинаковые. Мы не ставим перед собой задачу разобраться во всем многообразии этих методик и различий между ними. В данной работе мы обсудим только основные, самые общие принципы стратегии миокардиальной протекции в целом.

 

Исторические сведения

Направление научной мысли и задачи практической медицины, как правило, взаимосвязаны. Развитие концепции ЗМ не является в данном случае исключением. С XIX века ученые исследовали влияние различных химических катионов на функцию клеток миокарда (Sidney Ringer, 1878), а в ХХ столетии с началом развития кардиохирургии целью монументальных исследований стала сохранность миокардиоцитов в условиях ишемии.

6 мая 1953 года John Gibbon, впервые успешно осуществил пластику дефекта межпредсердной перегородки в условиях ИК и открыл эру операций на «открытом» сердце. Вскоре перед хирургами встала проблема воздушной эмболии при работе на «открытом» сердце и визуализации операционнoго поля, заполненного кровью. Выход был найден очень просто: пережатие аорты и прекращение кровоснабжения миокарда с целью получения ишемической асистолии на время интракардиального этапа операции. Однако при этом для уменьшения высокой периоперационной летальности большинство хирургов прежде всего совершенствовали операционную и перфузионную технику, не уделяя должного внимания сохранению жизнеспособности миокарда. Более того, ИК использовалось уже 10 лет, а синдром низкого сердечного выброса в раннем послеоперационном периоде еще не связывался с повреждающим эффектом операции. В обзорах литературы за 1965 и 1966 годы миокардиальные некрозы не рассматривались как осложнение хирургического вмешательства в следствие развития острой сердечной недостаточности (ОСН).

В последующие годы улучшались методы прижизненной идетификации миокардиальных некрозов (стандартизация электрокардиографических критериев, исследование кардиоспецифических энзимов в плазме крови, радинуклидная диагностика, аутопсия), что позволило установить достоверную корреляцию количества некрозов с величиной сердечного выброса после кардиохирургических вмешательств и ранней послеоперационной летальностью. Кроме того, исследование биохимических маркеров позволило выявлять субклинические повреждения миокарда. Анализируя приобретенные знания, исследователи того времени доказали необходимость адекватной ЗМ при операциях на «открытом» сердце. Трудно уточнить, кто был первым в разработке специальных методов кардиопротекции. W.G. Bigelov и соавт. в Канаде, Е.J. Lewis с коллегами в Чикаго, Н. Swan в Денвере, R.С. Brock и D.N. Ross в Лондоне приобрели большой клинический опыт в использовании тотального охлаждения больного для выполнения операций на сердце с 1950 по 1956 годы. В этот же период времени C.A Hufnagel и соавт. впервые использовали локальное охлаждение сердца "ледяной крошкой". N.E Shumway, R.B.Griepp в Калифорнии применили с той же целью циркуляцию холодного физиологического раствора в перикарде. D.J. Hearse et al. (1977) описали зависимость между длительностью глобальной ишемии миокарда, его температурой и восстановлением функции левого желудочка.

D.G. Melroze et al. в 1955 году впервые использовали преднамеренную асистолию для профилактики воздушной эмболии и обеспечения бескровного операционного поля с помощью раствора на основе крови с цитратом калия. Эта работа обозначила начало развития кардиоплегии. Однако высокая концентрация калия вызывала очаги некроза миокарда, что заставило отказаться от этого метода на десятилетие.

Применялся также ацетилхолин для прекращения электромеханической активности миокарда, но эффект препарата был кратковременным. В середине 50-х годов J.N. Young и соавт. исследовали действие различных препаратов для предотвращения фибрилляции желудочков. Был создан раствор, включающий калий, магний, неостигмин для избирательной остановки сердца на фоне гипотермии и впервые использован термин - «кардиоплегия» (КП) (греч. καρδία - сердце, греч. plēgē - удар, оглушение).

С 1961 по 1972 годы в немецких кардиологических центрах В. Holscher et al., Н.J. Bretschneider и U. Кirsch с коллегами совершенствовали кардиоплегические растворы, основываясь на утверждении, что немедленное снижение потребления кислорода миокардом в момент прекращения коронарного кровотока уменьшает ишемическое повреждение миоцитов. Т. Sondergaard et al., затем N. Вleese et al. опубликовали хорошие клинические результаты миокардиальной протекции при длительной ишемии с использованием этих методик.

В США в 70-е годы кардиохирургические операции проводились в условиях постоянной коронарной перфузии либо на фибриллирующем сердце. Но в 1973 году W.А. Gay и Р.А Ebert провели серию экспериментов с гиперкалиевой гипотермической КП. Результаты функциональной, метаболической и морфологической оценки убедили многих хирургов в эффективности этого метода. По мнению В.В. Roe et al., введение в коронарное русло раствора Рингера с содержанием калия 20 mEq и охлаждение миокарда до 15 ºС обеспечивает безопасность вмешательств на сердце. D.J. Hearse et al. (1976) создали широко распространенный кристаллоидный кардиоплегический раствор St. Тhomas.

Большой вклад в практику использования фармакохолодовой кристаллоидной кардиоплегии (ФХКП) внесли специалисты НЦССХ под руководством профессора Г. И. Цукермана (Л. И. Малашенков, В. Т. Гаприндашвили, Д. О. Фаминский, Р. М. Муратов, А. В. Чижов). Они разработали и в 1977 г. впервые в стране внедрили в практику новокаинсодержащий КП раствор, а также варианты кристаллоидной калиевой КП, используемые в нашей стране длительное время, предложили эффективные способы применения кальциевых блокаторов, экзогенного фосфокреатинина, разработаны принципы нормотермической кардиоплегической реперфузии при ФХКП.

Монументальные исследования группы ученых во главе с G.D. Buckberg (1979) показали, что более оригинальным кардиоплегическим раствором является раствор на основе крови, с определенным содержанием калия и кальция, обогащенный аспартатом или глютаматом. Литературные данные последних лет также показали преимущества указанного метода при хирургическом лечении кардиогенного шока на фоне инфаркта миокарда.

В то же время доктор C.S. Akins (1984) в Бостоне проводил аортокоранарные шунтирования (АКШ) на фибриллирующем сердце при гипотермии без КП с очень низкой летальностью, что подтвердило возможность альтернативных методов ЗМ.

Еще в 1957 году V.L. Gott описал метод ретроградной перфузии через коронарный синус, однако практическое применение этот вариант ЗМ получил лишь в 80-х годах. А. Panos et al. с 1989 года начали эксперименты по применению постоянной нормотермической ретроградной кардиоплегии (НРК). Однако технические проблемы, в т.ч. недостаточный мониторинг метаболических процессов в миокарде, затруднили внедрение этого перспективного метода в клиническую практику.

В 1960 году W.H. Danforth в Вашингтонском университете продемонстрировал в эксперименте, что энергетические запасы миокарда, израсходованные в период ишемии, восстанавливаются намного быстрее при условии продолжающегося отсутствия электромеханической активности в течение нескольких минут в период реперфузии.

Однако полученные данные сравнительно продолжительное время не использовались в клинической практике, пока в 1978 году G.D.Buckberg et al. не показали, что применение гиперкалиевого реперфузата на основе крови достоверно оказывает положительное влияние на результаты кардиопротекции. Тем не менее , как и ряд других вопросов, касающихся ЗМ, преимущества гиперкалиевой реперфузии продолжают дебатироваться в настоящее время и приняты далеко не всеми кардиохирургами. Требуются дальнейшие экспериментальные и клинические исследования по модификации состава реперфузионного раствора включающие: определение оптимальной буферной емкости раствора, концентрации кальция, добавление аминокислот, контроль перфузионного давления, определение экспозиции введения раствора и его температура.

Сорокалетний опыт исследователей и клиницистов всего мира показал, что многочисленные методы ЗМ могут успешно использоваться до настоящего времени в различных кардиохирургических центрах. Полемика по поводу состава кардиоплегических растворов,их основы, температуры, вариантов введения, добавок, и необходимости применения методических аспектов контролируемой реперфузии стимулирует дальнейшие исследования и клинические испьrrания, направленные на повышение безопасности кардиохирургических вмешательств и выживаемости пациентов.

 

 

Классификация методов защиты миокарда. Способы введения кардиоплегических. Оценка адекватности кардиоплегии

Как уже было сказано выше вопрос адекватной ЗМ во время его вынужденной ишемии при операциях на открытом сердце еще далек от окончательного решения. Предложенные к настоящему времени разные способы кардиоплегии (КП) очень отличаются друг от друга, что обусловливает отсутствие их общепринятой классификации. Нам представляется целесообразной систематизация предложенная Л.С. Локшиным (1998 г.), наиболее полно учитывающей патофизиологические и методические особенности методик:

По механизму воздействия на миокард:

— ишемическая;

— электрическая (искусственная фибрилляция);

— холодовая;

— фармакологическая.

По способу применения КП раствора:

— наружная;

— перфузионная.

По основному составу КП раствора:

— бескровная (кристаллоидная);

— кровяная.

По месту нагнетения КП раствора:

— антеградная;

— ретроградная;

— сочетанная