Способ перфузии для криоконсервации головного мозга человека Российский патент 2019 года по МПК A01N1/00 

Изобретение предназначено для криоконсервирования головного мозга человека, в т.ч. в научных и учебных целях, а также в медицине катастроф и судебно-медицинской экспертизе.

Охлаждение головного мозга человека производят путем наружного и внутреннего холодового воздействия. В терапевтических целях мозг охлаждают лишь на несколько градусов, в то время как для его криоконсервирования осуществляют глубокое охлаждение головы человека вплоть до криогенных температур. Для борьбы с повреждением тканей кристаллами льда, образующимися при замерзании, применяют перфузию (замещение) межклеточных жидкостей мозгового вещества специальными перфузатами с охлаждающими и криопротекторными свойствами.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения ниже рассмотрен ряд известных способов введения перфузатов в головной мозг, характеризуемых совокупностью признаков частично сходных с заявляемым способом.

Введение различных фиксирующих растворов в шейные артерии и/или вены, через верхний сагиттальный синус или через губчатые ткани костей свода черепа широко используется в технике бальзамирования трупов.

Известен, например, способ введения консервирующего раствора в сосудистую систему трупа при бальзамировании по патенту РФ №2423047, включающий подачу консервирующего раствора из подающего резервуара через насос и гидроударник в эндотрахеальную трубку и затем в легкие в режиме пульсации с гидроударом, отличающийся тем, что осуществляют циркуляцию консервирующего раствора с трупной жидкостью, отводя его из трупа в принимающий резервуар через саморезы-патрубки, установленные в дистальные эпифизы лучевых и большеберцовых костей и через троакар, установленный в черепно-мозговой полости, для чего иссекают мягкую ткань и нарушают внутренние пластины теменной и затылочной костей, из принимающего резервуара направляют трупную жидкость в подающий резервуар с консервирующим раствором, циркуляцию жидкостей осуществляют в режиме пульсации 70 уд/мин и гидроудара 3 атм.

Известны способы бальзамирования трупов путем пункционного введения перфузата в теменную часть верхнего сагиттального синуса твердой мозговой оболочки

Известен, например, способ введения растворов в сосудистую систему трупа для бальзамирования через верхний сагиттальный синус твердой мозговой оболочки с помощью устройства, отличающийся тем, что раствор подают при давлении 0,5-1,0 атм., через пункционную трубку, введенную в просвет верхнего сагиттального синуса твердой мозговой оболочки через его внутреннюю стенку, при помощи устройства, выполненного в виде дуги с цилиндрами на концах, причем первый цилиндр с резьбой на внутренней поверхности и винтом прикреплен к дуге вертикально, его устанавливают на своде костей черепа, в проекции сагиттального синуса, второй цилиндр с пункционной трубкой, имеющей с одной стороны острие под углом 45°, а с другой стороны шланг прикреплен к дуге в направлении нижнего конца первого цилиндра, его устанавливают напротив одного из носовых ходов, и вводят пункционную трубку до сагиттального синуса через носовой ход, решетчатую кость, мозолистое тело головного мозга, внутреннюю стенку сагиттального синуса, в боковой поверхности второго цилиндра имеется отверстие с резьбой для фиксирующего болта, от второго цилиндра отходит фигурная скоба для захвата верхней челюсти, см. патент РФ №2328117.

Известен способ введения растворов в сосудистую систему трупа для бальзамирования через металлическую трубку в костную ткань, отличающийся тем, что раствор подают в кости свода черепа через саморез-патрубок, введенный до диплое, саморез-патрубок выполнен в виде цилиндрической трубки с рабочим концом меньшего внешнего диаметра, имеющим заостренную нижнюю кромку и резьбу на внешней поверхности, на уровне окончания резьбы внешний диаметр трубки увеличен с образованием уступа в форме круговой опорной площадки, ограничивающей глубину погружения, в верхней части выполнен бортик в виде усеченного конуса, направленного большим основанием к рабочему концу, см. патент РФ №2294637.

Недостатки этих известных способов, в том, что перфузат в основном протекает по короткому пути «синус - вена» через твердую мозговую оболочку, диплоетические, эмиссарные и поверхностные вены головы и дренируется в сосудистую систему, но лишь меньшая его часть может проникнуть в мозговые ткани. Кроме того, эти способы не обеспечивают надежного и равномерного проникновения перфузата в нейронные структуры мозга.

Известны способы терапевтической экстракорпоральной очистки ликвора, путем его забора из желудочковых отделов головного мозга и возвратом его в люмбальное субарахноидальное пространство спинного мозга в режиме естественного ликворотока или в режиме его аппаратной прокачки и обработки при -20°С и при +40°С, центрифугирования и очищения.

Известен, например, способ проведения ликворосорбции по патенту РФ №2188669, включающий экстракорпоральную перфузию ликвора, отличающийся тем, что предварительно забранный аутоликвор центрифугируют, подвергают криообработке при температуре -20°С, размораживают при температуре +4°С, повторно центрифугируют, после чего очищенным аутоликвором заполняют экстракорпоральную систему.

Известен способ лечения повреждений центральной нервной системы по патенту РФ №2158613, включающий проведение очистки ликвора, отличающийся тем, что при проведении очистки ликвора дополнительно осуществляется его охлаждение при прохождении им детоксицирующего устройства, при этом охлаждение ликвора осуществляют в течение 60-90 мин до снижения температуры ликвора в точке забора на 2-3°С, затем поддерживают достигнутую температуру на протяжении всего цикла в течение 12-72 ч, причем скорость прохождения ликвора через детоксицирующее устройство составляет 0,5-2,0 мл в минуту. В этом же источнике упомянута ссылка на перфузию желудочков мозга охлажденными солевыми растворами [Головин А.П. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1948 г. - вып. 26, - N. 1. - С. 68-70].

Недостатки этих способов состоят в том, что перфузат (в этих случаях ликвор) циркулирует по головному мозгу в основном по ликвороносным путям, слабо проникая в периферические области мозговых тканей. Кроме того, перфузат протекает в теле по замкнутому пути, поэтому, мозг невозможно охладить с существенной скоростью, пока не охладится все тело.

При перфузии следует учитывать, что любые экстремальные ситуации приводят к внутрисосудистым изменениям, нарушениям реологических свойств крови, агрегации и деформации ее клеточных элементов, снижению скорости кровотока и образованию гиалинизированных тромбов из дезинтегрированных и некротизированных эритроцитов. При этом коллоидные молекулы и белки плазмы обтурируют артериолы. Кроме того, в сосудистой системе мозга существует ряд аномалий. Так, даже в норме, вены головного мозга обычно не сопровождают артерии, а их количество превышает количество артерий (анастомоз между артериями и венами без образования капиллярных сетей). Особый случай - патологические отклонения в строении сосудов. Аневризмы артерий головного мозга также чаще всего поражают сосуды Виллизиева круга. Известны частые асимметрии кровотока по позвоночным артериям (левая позвоночная вена отсутствует в 20-40% наблюдений). Нередко встречается артериовенозная мальформация сосудов головного мозга когда кровь из сосудов напрямую втекает в венозную систему человека, поскольку капилляры полностью отсутствуют.

Известен способ охлаждения головного мозга по а.с. СССР №594978 путем обнажения и вскрытия магистральных сосудов на шее и нагнетания в обе общие сонные артерии коллоидно-солевого перфузата и последующего удаления его, отличающийся тем, что, с целью удлинения периода жизнеспособности головного мозга, коллоидно-солевой перфузат нагнетают в общие сонные артерии и внутреннюю яремную вену при температуре (+2)-(+4)°C с объемной скоростью 500-700 мл/мин и при давлении 70-80 мм рт. ст.

Недостаток данного способа, принятого нами в качестве прототипа, состоит в том, что для охлаждения головного мозга перфузат пропускают через сосудистую систему, в частности, через микроциркуляторное русло, которое в нормальном состоянии уже имеет высокое сосудистое сопротивление. Поэтому здесь скорость протекания перфузата невелика и обеспечить быстрое охлаждение затруднительно. Кроме того, существенным недостатком данного способа перфузии является принципиальная невозможность равномерной пропитки мозгового вещества человека криопротектором через сосудистую систему головного мозга при локальных нарушениях сосудистой системы мозга (асимметрий кровотока, сосудистых мальформаций, аневризмов и анастомозов сосудов и др.).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа перфузии, характеризующегося повышенной скоростью охлаждения, сокращению длительности перфузии и улучшению качества пропитки мозгового вещества криопротекторами.

Сущность заявленного способа выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения вышеуказанной задачи изобретения.

Согласно изобретению способ перфузии для криоконсервации головного мозга человека, включающий введение в головной мозг перфузата с последующим его удалением, характеризуется тем, что перфузат, обладающий охлаждающим свойством, вводят в точке оперативного доступа в переднем отделе верхнего сагиттального синуса, а перфузат, обладающий криопротекторным свойством, вводят в точке оперативного доступа в желудочковых отделах головного мозга, при этом движение перфузата, обладающего криопротекторным свойством, в тканях головного мозга изменяют путем регулирования разности входных давлений перфузатов в точках оперативного доступа.

Кроме того, заявленное техническое решение имеет ряд дополнительных факультативных признаков:

- дренирование шейных сосудов производят путем декапитации;

- просвет субарахноидального пространства шейного отдела спинного мозга обтурируют.

Заявленная совокупности существенных признаков обеспечивает достижения технического результата, который заключается в том, что система ввода перфузатов в полость черепа разделена на два канала: охлаждающий и пропитывающий. В качестве охлаждающего канала выбран путь «сагиттальный синус - яремная вена». В отличие от известных решений ввод охлаждающего перфузата в полость черепа выполняют в передний отдел сагиттального синуса. Заявленный способ, за счет интенсивного пропускания охлаждающего перфузата, например, в виде «жидкого льда» (Ice Slurry) или холодного инертного газа через синусы и крупнокалиберные анастомозные вены головы, позволит существенно повысить скорость охлаждения мозговых тканей.

В качестве пропитывающего канала использован путь «желудочек головного мозга - шейные артерии и вены». В отличие от известных решений, путь через субарахноидальное пространство спинного мозга обтурируют (перекрывают), поэтому пропитывающий перфузат протекает распределяясь по всему межклеточному пространству головного мозга и затем через микроциркуляторное русло мозговых сосудов в направлении от капилляров к крупным артериям и венам покидает черепно-мозговое пространство. Использование вместо сосудистой системы головного мозга (обладающей локальной топологией с многочисленными видами нарушений) ликворной системы (характеризуемой распределенной топологией), обеспечивает равномерную пропитку межклеточного пространства перфузатом (криопротектором) и устраняет проблему закупоривания путей его протекания.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлен стилизованный сагиттальный разрез головного мозга человека (сосудистая система артерий и вен с установленными в области шеи катетерами не показана) с точками оперативного доступа, условно показанных в виде пункционных трубок.

Способ перфузии головного мозга человека включает нагнетание в головной мозг перфузатов, обладающего как охлаждающими, так и криопротекторными свойствами. Перфузаты вводят в пространственно разнесенные точки оперативного доступа раздельно, при этом в качестве первой точки доступа 1 выбирают передний отдел верхнего сагиттального синуса 2, а в качестве второй точки доступа 3 выбирают желудочковые отделы 4 головного мозга.

Заявленный способ реализуют следующим образом.

Наружное охлаждение головы, например, с помощью известных аппликаторов, начинают незамедлительно после констатации смерти человека. Затем обычным способом проводят катетеризацию яремных вен и сонных артерий через центральный или задний оперативный доступ.

Оперативный вход 1 в лобный участок (в области crista galli решетчатой кости) верхнего сагиттального синуса 2 осуществляют, например, малоинвазивным чрезкостным доступом по а.с. СССР №1491480.

Оперативный вход 3 в желудочковые отделы 4 головного мозга, например, в передний рог одного из боковых желудочков головного мозга через точку Кохера, осуществляют способом вентрикулопункции, например, малоинвазивным чрезкостным доступом по патенту РФ №2212903.

Внутреннее охлаждение головы осуществляют перфузией венозной крови охлаждающим перфузатом по пути «сагиттальный синус - катетеры яремных вен». С этой целью давление перфузата в первом оперативном входе 1 устанавливают выше, чем давление перфузата во втором оперативном входе 3, вследствие чего охлаждающий перфузат (белые стрелки на Фиг. 1) направляют через сагиттальный синус в венозную систему и сливают через катетеры яремных вен.

Для пропитки мозговых тканей криопротектором осуществляют перфузию ликвора перфузатом, обладающим криопротекторным свойством, по пути «желудочек мозга -катетеры яремных вен и сонных артерий». С этой целью давление охлаждающего перфузата в первом оперативном входе 1 устанавливают ниже, чем давление перфузата, обладающего криопротекторным свойством, во втором оперативном входе 3, вследствие чего основной поток этого перфузата (черные стрелки на Фиг. 1) направляют через желудочки, желудочковые бассейны, в межклеточное пространство головного мозга, микроциркуляторное русло мозговых сосудов (от капилляров к крупным артериям и венам) и сливают параллельно через катетеры сонных артерий и яремных вен.

Дополнительно осуществляют декапитацию с дренированием шейных сосудов и обтурацию субарахноидального пространства шейного отдела спинного мозга.

Заявленный способ может быть реализован с использованием широко применяемых технических и технологических средств.

Изобретение предназначено для криоконсервирования головного мозга человека. Способ перфузии для криоконсервации головного мозга включает введение в головной мозг перфузата с последующим его удалением, по двум раздельным каналам. В качестве охлаждающего канала выбран путь «сагиттальный синус -яремная вена», с входом в передний отдел сагиттального синуса. В качестве пропитывающего канала выбран путь «желудочки - шейные артерии и вены» с входом в желудочковые отделы головного мозга. Предлагаемый способ перфузии для криоконсервации головного мозга за счёт пропускания охлаждающего перфузата через крупнокалиберные сосуды головы, обеспечивает повышение скорости охлаждения мозговых тканей, а за счёт перфузии через ликворную систему с распределенной топологией обеспечивает равномерную пропитку межклеточного пространства головного мозга криопротектором и устраняет проблему закупоривания путей его протекания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ перфузии для криоконсервации головного мозга человека, включающий введение в головной мозг перфузата с последующим его удалением, отличающийся тем, что перфузат, обладающий охлаждающим свойством, вводят в точке оперативного доступа в переднем отделе верхнего сагиттального синуса, а перфузат, обладающий криопротекторным свойством, вводят в точке оперативного доступа в желудочковых отделах головного мозга, при этом движение перфузата, обладающего криопротекторным свойством, в тканях головного мозга изменяют путем регулирования разности входных давлений перфузатов в точках оперативного доступа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дренирование шейных сосудов производят путем декапитации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что просвет субарахноидального пространства шейного отдела спинного мозга обтурируют.