СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ КАРДИОПЛЕГИИ Российский патент 2011 года по МПК A61B17/00 

Способ относится к кардиологии, а именно к обеспечению длительных оперативных вмешательств на открытом сердце.

Наблюдаемый прогресс в кардиохирургии - операции реваскуляризации миокарда при множественном поражении коронарного русла, хирургическое лечение острого инфаркта миокарда, лечение пациентов с поражением клапанов сердца, неразрывно связаны с совершенствованием методов защиты миокарда во время основного этапа операции. Для обеспечения защиты используют кардиоплегию - любой способ обратимой остановки сердца. Это повышает устойчивость миокарда к ишемии и делает возможным работу на «бескровном» и неподвижном операционном поле. Разработано несколько способов осуществления кардиоплегии: ищемическая, холодовая и химическая. Для осуществления ишемической кардиоплегии прекращают коронарный кровоток [1]. Холодовая кардиоплегия - это когда в дополнение к ишемической кардиоплегии сердце орошают охлажденным физиологическим раствором для уменьшения повреждающего эффекта гипоксии [2]. Однако эти способы не обеспечивают достаточной защиты миокарда при длительных операциях [3].

В настоящее время операции на сердце в большинстве кардиохирургических центров проводятся в условиях искусственного кровообращения на фоне химической кардиоплегии (введение в венечные артерии сердца фармакологических средств: препаратов калия, ацетилхолина и др.). Такой способ остановки сердца обеспечивает достаточный уровень защиты миокарда от ишемического повреждения на длительный срок. Первая химическая кардиоплегия была проведена более 50-ти лет назад путем введения 10% (1300 ммоль/л) раствора цитрата калия, однократно болюсно в корень аорты во время ее пережатия и искусственного кровообращения. При этом кардиоплегический раствор попадал естественным путем, то есть антеградно, через коронарные артерии в миокард [4]. Это довольно простой и эффективный способ кардиоплегии, однако имеющий свои недостатки, связанные с повреждающим действием высоких (более 26 ммоль/л) концентраций калия на миокард и развития очаговых некрозов, а также развития синдрома малого выброса в раннем послеоперационном периоде у 25-30% пациентов [5].

Поэтому были разработаны принципы низкокалиевой кардиоплегии [6] и многокомпонентные кардиоплегические растворы, один из которых - St. Thomas solution - используется во многих центрах и по сей день. Было экспериментально доказано, что применение низкокалиевых кардиоплегических растворов более безопасно, чем высококалиевые растворы, что обеспечивало более высокий уровень защиты миокарда.

К 80 годам наиболее эффективной считалась фармакохолодовая кардиоплегия, при которой каждые 25-30 мин в коронарное русло струйно за 2-3 мин вводили 600-1500 мл охлажденного раствора разнообразных по составу прописей. Этот способ достаточно простой по выполнению, дешевый способ обеспечения защиты миокарда. Однако повторные сеансы кардиоплегии вызывают значимую гемодилюцию, повышение уровня калия плазмы к концу основного этапа, развитие опасных нарушений ритма в раннем послеоперационном периоде у 10-15% пациентов [7].

Для уменьшения количества осложнений и улучшения результатов защиты была разработана методика с использованием аутокрови больного в качестве кардиоплегической среды. Концепция применения крови в качестве носителя заключалась в следующем - идеальный буфер, снижение гемодилюции, превосходный переносчик кислорода, обладает лучшими осмотическими свойствами, физиологическими рН и электролитным составом, содержит ряд эндогенных антиоксидантов и поглотителей свободных радикалов, и, напоследок, кардиоплегический раствор на базе крови может быть достаточно просто приготовлен. Применение же низких доз калия не вызывает значимой гиперкалиемии в конце основного этапа операции, не выражено токсическое действие на миокард и эндотелий сосудов сердца.

Известен способ осуществления кардиоплегии, выбранный нами в качестве прототипа [8]. В нем в качестве плегической среды использовалась кровь больного, которая смешивалась с раствором калия в определенной пропорции и подавалась при помощи роликового насоса антеградно - естественным путем или ретроградно, то есть через коронарный синус при помощи специальной канюли. Первый сеанс (индукция) кардиоплегии длительностью 2-2.5 мин проводился после пережатия аорты и декомпрессии сердца (удаление крови из его полостей) из расчета 10 мл/кг веса пациента. Введение 10% раствора калия в кровь для кардиоплегии осуществлялось шприцевым инфузоматом с постоянной для данного сеанса скоростью в магистраль после роликового насоса. Затем через каждые 15 мин сеансы плегии повторялись. Объем повторных кардиоплегий составлял 750 мл, длительность 2.5 мин. Скорость шприцевого инфузомата с раствором калия снижалась перфузиологом от сеанса к сеансу от 300 до 100 мл/час [9].

Однако количество послеоперационных осложнений оставалось достаточно высоким. Это связано с тем, что невозможно управлять концентрацией калия в растворе плегии. Недостаточная концентрация калия в подаваемом растворе не вызовет остановки сердца, что повлечет за собой снижение качества защиты и некомфортные условия работы хирургов. Избыточная концентрация калия вызывает спазм коронарных сосудов, неравномерность реперфузии, прямое токсическое повреждение за счет перегрузки кардиомиоцитов кальцием. Повышенное (избыточное) содержание калия в кардиоплегии вызывает подъем плазменного калия выше физиологических величин, что вызывает отсроченное восстановление сердечной деятельности, нарушение ритма и проводимости, снижение контрактильности в раннем восстановительном периоде. В ряде случаев развивалась ятрогенная гиперкалиемия, что снижало качество защиты миокарда, и выражалось в необходимости назначения инотропной поддержки у 58% пациентов на 6 и более часов, увеличивало время нахождения на искусственной вентиляции легких (ИВЛ), удлинялось время пребывания пациентов в палате реанимации, составлявшее в среднем 37 часов.

Целью нашего изобретения является повышение качества защиты миокарда на основном этапе операции.

Это достигается тем, что перед проведением каждого сеанса плегии определяют концентрацию калия в плазме крови пациента, а требуемую скорость инфузии раствора калия определенной концентрации для достижения необходимого уровня калия крови кардиоплегического раствора вычисляют по формуле:

СКИ=((((Кплегии-Кпациент)/10)·(СККП/100))/(0.134·К%))·60,

где СКИ - скорость инфузомата с раствором калия в мл/ч;

Кплегии - необходимая концентрация калия в растворе плегии, ммоль/л;

Кпациент - плазменная концентрация калия пациента, ммоль/л;

СККП - скорость кардиоплегии в мл/мин;

К% - концентрация используемого калия в %;

0.134 - коэффициент перевода мг в моль.

Считается, что для индукции необходима концентрация калия в кардиоплегическом растворе 16 ммоль/л, а для поддержания кардиоплегии 8-11 ммоль/л [6].

Это способствует более быстрому восстановлению насосной функции сердца, улучшению качества защиты миокарда во время основного этапа операции. Более гладко протекает ранний послеоперационный период. Это в свою очередь влечет за собой снижение потребности пациентов в инотропной поддержке, сокращает время пребывания пациента в отделении реанимации и стационаре.

Способ осуществляется следующим образом. Экстракорпоральное кровообращение проводится с помощью аппарата искусственного кровообращения (АИК) Shtokert S3 с использованием одноразовых мембранных оксигенаторов Quadrox (Medtronics). Подключение пациента к АИКу производится по стандартной схеме: кровь пациента через венозную канюлю или канюли дренируется в кардиотомный резервуар. Из кардиотомного резервуара роликовым насосом венозная кровь нагнетается в оксигенатор, где происходит обмен газами, кровь становится артериальной и через аортальную канюлю поступает в аорту. Корень аорты канюлируется канюлей с отводом (Jostra Root Cannula 9Fr), коронарный синус канюлируется ретроградной канюлей (Jostra Cardioplegia Cannula retrograde 14 Fr). Через них проводится антеградная и ретроградная плегии соответственно. На выходе из оксигенатора имеется порт, по которому через роликовый насос с определенной скоростью забирается артериальная кровь для проведения кардиоплегии. После кардиоплегического насоса в магистраль включены линии для мониторирования давления и подачи раствора калия. Концентрацию калия в артериальной крови пациента определяли на ионоанализаторе (Radiometer ABL800 FLEX). Для анализа отбирались пробы артериальной крови и на этапах отработки способа - парные пробы трансмиокардиальной крови для контроля уровня калия, подаваемого в коронарное русло. Исходя из плазменной концентрации калия, шприцевым инфузоматом Perfusor compact S (B.Braun Melsungen) (10) в кардиоплегическую магистраль с рассчитанной по формуле скоростью подается раствор, состоящий из 45 мл 10% хлорида калия и 5 мл 25% сульфата магния. Смешанная с этим раствором кровь попадает через кардиоплегические канюли в коронарное русло сердца. Подача плегии осуществляется интермиттирующим способом, то есть по 2-3 минуты через каждые 15 минут.

Пример осуществления кардиоплегии.

У пациента исходный калий плазмы крови перед проведением сеанса кардиоплегии составляет 4,1 ммоль/л. Для достижения асистолии и обеспечения защиты необходимо подавать кровь в коронарное русло со скоростью 300 мл/мин и концентрацией калия в этой крови 16 ммоль/л. Подставив эти значения, получим скорость подачи раствора калия 178.9 мл/час. Для обеспечения повторных сеансов плегии необходима концентрация калия в растворе плегии 8-11 ммоль/л. Скорость подачи в среднем колеблется от 250 до 350 мл/мин. Концентрация калия в крови пациента, как правило, повышается в течение искусственного кровообращения. Если концентрация калия крови пациента составляет 5.2 ммоль/л, необходимый уровень калия в растворе кардиоплегии составляет 10 ммоль/л, скорость подачи кардиоплегии составляет 270 мл/мин, то скорость подачи раствора калия составит 65 мл/час.

Апробация способа проводилась на базе кардиохирургического отделения ФГУ «ФЦСКЭ им. В.А.Алмазова Росмедтехнологий» у 100 пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни сердца, изолированной клапанной патологии, сочетанной патологии.

В результате применения данной методики за время наблюдения не было ни одного летального исхода. 12% пациентов потребовали назначения инотропной поддержки в раннем послеоперационном периоде. Среднее время нахождения на ИВЛ составило 5.5 часов с момента выезда из операционной. Среднее время пребывания пациентов в отделении реанимации составило 17 часов. По сравнению со способом-прототипом число пациентов, требующих инотропной поддержки, снизилось на 25%, среднее время нахождения на ИВЛ уменьшилось на 9%, среднее время пребывания в отделении реанимации уменьшилось на 11%.

Таким образом, предлагаемый способ проведения кардиоплегии позволяет улучшить качество защиты миокарда, снизить расходы на обеспечение послеоперационного периода.

Список использованной литературы:

1. Antunes M.J., Bernardo J.E., Oliveira J.M. et al. Coronary artery bypass surgery with intermittent aortic cross-clamping // Eur. J. Cardiothorac. Surg. - 1992. - Vol.6, №4. - P.189-193; discussion - P.193-194.

2. Shumway N., Lower L., Stofer R. Selective hypothermia of the heart in anoxic cardiac arrest // Surg. Gynec. Obstet. - 1959. - Vol.1096, №10. - P.750-754.

3. Малашенков А.И. Сравнительная оценка методов защиты миокарда при операциях с искусственным кровообращением: Автореф. дис. докт. - М., 1982.

4. Melrose DG, Dreyer В, Bentall HH, et al: Elective cardiac arrest. Lance 1955; 2:21.

5. Colapinto ND, Silver MD: Prosthetic heart valve replacement: Causes of early postoperative death. J Thorac Cardiovasc Surg 1971; 61:938.

6. Bretschneider HJ, Hübner G, Knoll D, et al: Myocardial resistance and tolerance to ischemia: Physiological and biochemical basis. J Cardiovasc Surg 1975; 16:241.

7. Левицкий С., Файнберг Г. Клиническое состояние проблемы защиты миокарда с использованием гипотермической калиевой кардиоплегии // Вестн. АМН СССР. - 1981. - №10. - С.3-9.

8. Худоногова С.В., Рубинчик В.Е., Наймушин А.В. и др. Результаты использования кровяной кардиоплегии у больных ишемической болезнью сердца со сниженной сократительной способностью миокарда. // Материалы 3 Всероссийского съезда по экстракорпоральным технологиям. - Суздаль. - 2001. - С.19.

9. Barner H.B., Jelliner M. Blood cardioplegia: an introduction // A textbook of clinical cardioplegia - N.Y., 1982. - P.227-235.

10. http://www.bbraun.com/index.cfm?uuid=D9A0F0A92A5AE6266A9842B65DDE3B0B&product_id=PRID00000145&object_id=3086006&parent_id=3086006&pfad3=Perfusor%C2%AE%20compact%20S&mode=2.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано при оперативных вмешательствах на открытом сердце с использованием кровяной кардиоплегии. Для этого перед проведением каждого сеанса кардиоплегии определяют концентрацию калия в плазме крови пациента. Скорость инфузии раствора калия определенной концентрации вычисляют по формуле СКИ=((((Кплегии-Кпациент)/10)·(СККП/100))/(0.134·К%))·60, где СКИ - скорость инфузомата с раствором калия в мл/ч; Кплегии - необходимая концентрация калия в растворе плегии, ммоль/л; Кпациент - плазменная концентрация калия пациента, ммоль/л; СККП - скорость кардиоплегии в мл/мин; К% - концентрация используемого калия в %; 0.134 - коэффициент перевода мг в моль. Способ позволяет повысить качество защиты миокарда на основном этапе операции, соблюдая при этом принцип низкокалиевой кардиоплегии, что предотвращает повреждающее действие высоких концентраций калия на миокард.

Способ осуществления кардиоплегии путем введения в коронарное русло обогащенной калием крови, отличающийся тем, что перед проведением каждого сеанса кардиоплегии определяют концентрацию калия в плазме крови пациента, а требуемую скорость инфузии раствора калия определенной концентрации вычисляют по формуле:
СКИ=((((Кплегии-Кпациент)/10)·(СККП/100))/(0,134·К%))·60,
где СКИ - скорость инфузомата с раствором калия, мл/ч;
Кплегии - необходимая концентрация калия в растворе плегии, ммоль/л;
Кпациент - плазменная концентрация калия пациента, ммоль/л;
СККП - скорость кардиоплегии, мл/мин;
К% - концентрация используемого калия, %;
0,134 - коэффициент перевода мг в ммоль.