Способ мультиорганной защиты при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно - сосудистой хирургии, к технологиям искусственного кровообращения и интенсивной терапии при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом.

Несмотря на значительный прогресс хирургической техники, анестезиологического обеспечения и технологий искусственного кровообращения (ИК), повреждение висцеральных органов с соответствующими осложнениями по-прежнему приводят к повышению летальности, продолжительности пребывания в реанимации и общей длительности госпитализации пациентов, перенесших циркуляторный арест. Системная ишемия, оксидативный стресс, а также реперфузионное и свободнорадикальное повреждение ведут к развернутому органному повреждению. По данным различных авторов у данной категории пациентов частота миокардиальной недостаточности может достигать 15% [1] острого почечного повреждения 48% [2, 3], остается неприемлемо высокой частота легочной дисфункции [4, 5] и гастроинтестинальных осложнений [6].

При проведении бесперфузионного гипотермического ареста основу патогенеза тканевых альтераций и органной дисфункции составляет эндотелиальное повреждение и плюрипотентное действие внеклеточного гемоглобина плазмы. [7, 8]. Инициация циркуляторного ареста сопряжена с гипоксией, а реперфузия с воспалительным ответом эндотелиальных клеток. Во время восстановления корпорального кровообращения уменьшается тотальный спланхнический кровоток до 50% от нормального с персистенцией мальперфузии и синдрома невосстановленного кровотока [9]. Субстратом данного состояния являются изменения сосудистой реактивности, усиление сосудистой проницаемости, адгезия лейкоцитов и агрегация тромбоцитов в микроциркуляторном русле, обусловленные эндотелиальной дисфункцией [10]. Эндотелиальное повреждение ассоциировано со снижением способности эндотелиальных клеток продуцировать эндогенный вазодилататор и противовоспалительный медиатор - оксид азота (NO), что усиливает воспалительные изменения и микроциркуляторный дистресс, лежащие в основе развернутых органных компликаций [11]. Помимо вышесказанного проведение механической перфузии и циркуляторного ареста связано с гемолизом и генерацией свободного гемоглобина [12]. Свободный гемоглобин связывает эндогенный N0, что еще больше снижает биодоступность этой регуляторной молекулы, усугубляет системные расстройства микроциркуляции и потенцирует мультиорганные повреждения [13].

Частота осложнений побуждает клиницистов на разработку эффективных способов гисто- и органопротекции у пациентов, перенесших циркуляторный арест.

Известен способ мультиорганной защиты при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом, заключающийся в доставке NO в дозе 40 ppm на протяжении всего периода ИК, за исключением этапа проведения антеградной перфузии головного мозга и циркуляторного ареста [14].

Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является органопротективное воздействие только в период ИК и раннем реперфузионном периоде после циркуляторного ареста. При этом патогенетические механизмы органного повреждения оказывают действие и в раннем послеоперационном периоде за счет пролонгированной вазоконстрикции, компартментализации воспаления и персистирования высоких концентраций свободного гемоглобина плазмы крови до 4 часов после вмешательства [15].

Задачей изобретения является создание способа мультиорганной защиты при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом, реализуемом в том числе в раннем послеоперационном периоде.

Поставленная задача решается путем подачи NO в дозе 40 ppm на протяжении всего периода проведения ИК до момента 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 не осуществляют. 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. Сразу после отлучения пациента от ИК осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всей операции и в послеоперационном периоде, а прекращают через 4 часов после вмешательства.

Новым в предлагаемом изобретении является дополнительное введение NO непосредственно в магистраль подачи газо-воздушной смеси аппарата искусственного кровообращения (АИК) в дозе 40 ppm. на протяжении 2-х периодов проведения ИК: до и после циркуляторного ареста, с последующей доставкой NO в дозе 40 ppm через контур аппарата ИВЛ в течение операции и на протяжении 4 часов после вмешательства.

Техническим результатом данного изобретения является сокращение числа послеоперационных осложнений у пациентов, оперированных в условиях ИК 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 неочевидные 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».

Способ осуществляют следующим образом: осуществляют подачу NO в дозе 40 ppm на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения до момента 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 не осуществляют. 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. Сразу после отлучения пациента от ИК осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всей операции и в послеоперационном периоде, а прекращают через 4 часов после вмешательства.

Клинический пример.

Пациентка М., 60 лет; вес 100 кг; рост 177 см.

Основной диагноз: Дисплазия соединительной ткани. Хроническое расслоение грудной аорты тип В по Стэнфордекой классификации с ретроградной диссекцией.

Сопутствующие заболевания: Гипертоническая болезнь III ст., риск 4.

Пациентке 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 ИК, фармако-холодовой кардиоплегии раствором «Кустодиол» (Dr. Franz Kohler Chemie GmbH, Германия), циркуляторного ареста с антеградной билатеральной перфузией головного мозга и гипотермии (24С°) на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. Продолжительность ИК составила 160 мин, время тотальной ишемии миокарда 100 мин, продолжительность циркуляторного ареста 32 мин. Подключение аппарата искусственного кровообращения по схеме «аорта-правое предсердие». Искусственное кровообращения осуществлялось в непульсирующем режиме. Перфузионный индекс 2,8 л/мин/м². 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. Данный протокол подачи NO сохранялся на протяжении всего периода проведения ИК до момента 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.

Адекватность проведения механической перфузии оценивалась по комплексу параметров. Состояние микроциркуляции оценивалось по данным тканевой оксиметрии тенора правой кисти - оксиметр INOVUS (Somanetics). В период проведения ИК с подачей NO в контур АИК средний показатель насыщения капиллярной крови кислородом составил 60%. Во время циркуляторного ареста средний показатель насыщения капиллярной крови кислородом на теноре правой кисти составил 50%. Сатурация смешанной венозной крови на протяжении механической перфузии оставалась в пределах 70-75%, отражая удовлетворительный общий кислородный бюджет организма. Ректально-периферический градиент на этапах охлаждения-согревания не превышал 4°С, что указывает на хорошее состояние 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 ИК произошло на фоне стартовых доз инотропной поддержки (допмин 4 мкг/кг/мин), без признаков перегрузки левых или правых отделов сердца (ЦВД - 8 мм рт.ст., ДЗЛА-6 мм рт.ст.) и без потребности в высокой ингалируемой фракции кислорода (FiO₂-0,35). Сразу после отлучения от ИК начата подача NO в дозе 40 ppm через контур аппарата ИВЛ. Данный протокол подачи NO через контур аппарата ИВЛ сохраняли в течение всей операции и на протяжении 4 часов после вмешательства. Ранний послеоперационный период протекал без особенностей. Пациентка не требовала массивных доз инотропной и вазопрессорной поддержки, что подтверждает кардиопротективные эффекты данного протокола подачи NO. P/F индекс при поступлении в отделение реанимации составил 400, что указывает на сохранность хорошей оксигенирующей функции легких. Время искусственной вентиляции легких составило 8 ч. Объем инфузий на протяжении 48 ч послеоперационного периода составил 5600 мл, диурез 4800 мл, дренажные потери 280 мл (объем возвращенных эритроцитов аппаратом Cell Saver Electa (Sorin Group, Италия) составил 200 мл), расчетные перспирационные потери - 600 мл. Средний гемоглобин составил 98 г/л, трансфузий аллогенной эритроцитарной массы пациентка не требовала. Лихорадки в послеоперационном периоде не наблюдалось. Пациентка не требовал проведения терапии диуретиками, на протяжении 7 суток послеоперационного периода не было отмечено значимое повышение уровня креатинина плазмы, позволяющее диагностировать острое почечное повреждение по критериям RIFLE. У пациентки не отмечалось клинических или лабораторных признаков печеночной недостаточности, гастроинтестинальный недостаточности или илеуса. Отмечалось раннее восстановление перистальтики кишечника.

Осложнений в раннем послеоперационном периоде не наблюдалось. Время пребывания в ОАР составило 3 суток.

Предлагаемый авторами способ апробирован у 8 пациентов и позволяет нивелировать негативные эффекты 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. Yau J.M., Alexander J.H., Hafley G., PREVENT IV Investigators, et al: Impact of perioperative myocardial infarction on angiographic and clinical outcomes following coronary artery bypass grafting [from project of exvivo vein graft engineering via transfection (PREVENT) IV]. Am J Cardiol 2008; 102: pp. 546551 Cross Ref (http://dx.doi.org/10.1016/j.amjcard.2008.04.069).

2 Abu-Omar Y, Ratnatunga C. Cardiopulmonary bypass and renal injury. Perfusion 2006; 21: 209-213.

3. Jacobs MJ, de Mol BA, Legemate DA et al. Retrograde aortic and selective organ perfusion during thoracoabdominal aortic aneurysm repair. Eur J Vase Endovasc Surg 1997; 14: 360-366.

4. Thell R, Hiesmayr M. Chapter 30. Pulmonary complications after cardiac surgery. In: Alston RP, Myles PS, Ranucci M, editors. Oxford Textbook of Cardiothoracic Anaesthesia. Oxford: Oxford University Press (2015). p. 339-45.

5. Al Jaaly E, Zakkar M, Fiorentino F, Angelini GD. Pulmonary protection strat-egies in cardiac surgery: are we making any progress? Oxid Med Cell Longev (2015) 2015:41623. doi:10.1155/2015/416235.

6. Achouh PE, Madsen K, Miller III CC et al. Gastrointestinal complications after descending thoracic and thoracoabdominal aortic repairs: a 14-year experience. J Vase Surg 2006; 44: 442-446.

7. Endothelial injury and dysfunction: role in the extension phase of acute renal failure. Molitoris, Bruce A.; Sutton, Timothy A. Kidney International. Aug2004, Vol. 66 Issue 2, p 496-499. 4p.

8. Vermeulen Windsant, I.C, Snoeijs, M.G., Hanssen, S.J., Altintas, S., Heijmans, J.H., Koeppel, T.A., et al. (2010). Hemolysis is associated with acute kidney injury during major aortic surgery. Kidney Int. 11, 913-920. doi: 10.1038/ki.2010.24.

9. AlejandroV, Scandling JD JR, SIBLEY RK, et al: Mechanisms of filtration failure during postischemic injury of the human kidney. A study of the reperfused renal allograft. J Clin Invest 95:820-831,1995.

10. Stevens T, Ggarcia JG, Shasby DM, et al: Mechanisms regulating endothelial cell barrier function. Am/Physiol Lung Cell Mol Physiol 279:L419-L422, 2000.

11. Linas S, Whittenburg D, Repine JE: Nitric oxide prevents neutrophil-mediated acute renal failure AmJ Physiol 272:F48-F54, 1997.

12. Wright G: Hemolysis during cardiopulmonary bypass: Update. Perfusion 16: 345-351, 2001

13. Rother, R.P., Bell, L., Hillmen, P., and Gladwin, M.T. (2005). The clinical sequelae of intravascular hemolysis and extracellular plasma hemoglobin: a novel mechanism of human disease. JAMA 293, 1653-1662. doi: 10.1001/jama.293.13.1653

14. Патент на изобретении №2611956 «Способ защиты жизненно важных органов пациентов при кардиохирургических вмешательствах, сопровождающихся циркуляторным арестом» от 01.03.2017.

15. Vermeulen Windsant IC, de Wit NCJ, Sertorio JTC, van Bijnen AA, Ganushchak YM, Heijmans JH, Tanus-Santos JE, Jacobs MJ, Maessen JG and Buurman WA (2014) Hemolysis during cardiac surgery is associated with increased intravascular nitric oxide consumption and perioperative kidney and intestinal tissue damage. Front. Physiol. 5:340. doi:10.3389/fphys.2014.00340