Способ предупреждения органного повреждения при проведении искусственного кровообращения во время кардиохирургических вмешательств Российский патент 2024 года по МПК A61M16/12 A61K33/08 A61P9/02 

В многочисленных работах показано, что при искусственном кровообращении (ИК) происходит активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) биомембран, где индуцирующую роль играют свободные радикалы кислорода. Продукты ПОЛ способны повреждать энергетический аппарат клетки, разобщать сопряженное с дыханием окислительное фосфорилирование, изменять активность мембранно-связанных ферментов, увеличивать проницаемость клеточных мембран, нарушать системы клеточной регуляции и клеточного деления, т.е. могут оказывать системное повреждающее воздействие на клетку.

Известно, что кислород в клетке утилизируется двумя путями - оксидазным и оксигеназным. В 1-м случае кислород восстанавливается до молекулы воды на дыхательных цепях митохондрий, во 2-м - образует свободные радикалы кислорода (СРК), которые чрезвычайно активны, способны повреждать клеточные структуры как непосредственно, так и опосредованно через активацию процессов ПОЛ. В ответ на любое экстремальное воздействие (например, хирургическое вмешательство) организм сначала реагирует увеличением интенсивности обмена веществ, способствующим адаптации к новым условиям. Если нагрузка превышает возможности защиты, то происходит срыв с развитием, так называемого окислительного стресса. При невозможности организма нивелировать образовавшиеся СРК, происходит окислительное повреждение органов и тканей.

Обширное хирургическое вмешательство, при котором нарушаются нормальное потребление кислорода и образование энергии, обусловливает возникновение и развитие каскада патофизиологических реакций, основой которого является изменение процессов свободнорадикального окисления, т.е. происходит сдвиг динамического равновесия в сторону стимуляции образования СРК и накопления недоокисленных токсичных продуктов, способствующих усилению повреждающего действия.

Интенсификация свободнорадикальных процессов играет существенную роль в патогенезе внутриорганных повреждений при операциях в условиях ИК. В ходе хирургического вмешательства ткани подвергаются гипоксии и реоксигенации, что вызывает активацию процессов ПОЛ и изменение антиоксидантных свойств крови. Вызываемые усиленной генерацией СРК окислительные повреждения мембран занимают важное место среди ишемических и реперфузионных осложнений, оказывают существенное влияние на исход операции и могут возникать как сразу после ИК, так и в раннем послеоперационном периоде.

Показано, что оксид азота обладает антиоксидантным действием, проявляющимся в ингибировании оксидативных реакций, увеличении активности антиоксидантных ферментов и экспрессии кодирующих их генов. Оксид азота может замедлять перекисное окисление липидов, действуя как скавенджер кислородных радикалов. Поэтому взаимодействие между супероксид-анионом и оксид азотом может быть биологически важным путем детоксикации потенциально опасных активных форм кислорода.

Известен способ органопротекции при кардиохирургических вмешательствах с искусственным кровообращением, заключающийся в том, что после достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса в период первого параллельного кровообращения осуществляют подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. После снятия зажима с аорты, восстановления эффективной сердечной деятельности в период второго параллельного кровообращения подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают. Сразу после отключения пациента от аппарата искусственного кровообращения осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких в дозе 40 ppm. Сохраняют данный протокол подачи NO в течение операции и далее на протяжении 4 часов после вмешательства. Способ обеспечивает органопротекцию и улучшение результатов оперативного вмешательства при кардиохирургических вмешательствах за счет подобранных протоколов подачи NO, что позволяет исключить возможность реперфузионного повреждения и системного воспаления.

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

Недостатком данного способа является относительно невысокая эффективность в предупреждении интенсификации свободнорадикальных процессов. Тем не менее, известно, что молекулярный водород эффективно связывает свободные радикалы гидроксила и пероксинитрита. Повреждающее воздействие этих радикалов на критически важные биомолекулы нуклеиновых кислот, липопротеидов мембран клеток и клеточных органелл приводит к повреждению органов и тканей при операциях с искусственным кровообращением.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего повысить антиоксидантное действие, проявляющегося в ингибировании оксидативных реакций и увеличении активности антиоксидантных ферментов, тем самым снизить проявления органных повреждений при искусственном кровообращении.

Поставленная задача решается путем дополнительной ингаляционной подачи газообразного водорода в дозе 1,2 ppm на этапах до- и после искусственного кровообращения, и комбинированной подачи оксида азота в дозе 40 ppm и водорода в дозе 1,2 ppm в магистраль доставки газо-воздушной смеси аппарата искусственного кровообращения (АПК) на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения.

Новым в предлагаемом изобретении является дополнительная ингаляционная подача газообразного водорода в дозе 1,2 ppm на этапах до- и после искусственного кровообращения, и комбинированное введение оксида азота в дозе 40 ppm и водорода в дозе 1.2 ppm непосредственно в магистраль подачи газо-воздушной смеси АПК на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения.

Техническим результатом данного изобретения является ограничение активации процесса перекисного окисления липидов во время искусственного кровообращения, уменьшение числа послеоперационных осложнений, и улучшение результатов кардиохирургических вмешательств.

Процессы активации перекисного окисления липидов не в достаточной степени ограничиваются изолированным применением оксида азота во время искусственного кровообращения. В этой связи применение ингаляций водорода в до- и послеперфузионном периоде и комбинированная доставка оксида азота и водорода является патогенетически обоснованной.

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: в линию вдоха наркозно-дыхательного аппарата осуществляют ингаляционную подачу газообразного водорода в дозе 1,2 ppm в период проведения ИВЛ (до и после искусственного кровообращения). В качестве генератора водорода используют аппарат «Bozon Н2/О3 UV control». Схема подачи газообразного водорода представлена на рис. 1.

Перед искусственным кровообращением в магистраль подачи газо-воздушной смеси в асептических условиях врезают дополнительные линии для доставки оксида азота и водорода. Коннектор линии доставки газов должен быть максимально приближен к оксигенатору АИК и иметь бактериальный фильтр. В качестве генератора газообразного оксида азота используется аппарат «Тианокс», а в качестве генератора водорода аппарат «Bozon Н2/O3 UV control». Дозирование газов осуществляется с помощью встроенных мониторов генерирующих их устройств. Схема подключения подачи газов в экстракорпоральный контур представлена на рис. 2.

После достижения расчетной объемной скорости перфузии осуществляют подачу оксида азота в дозе 40 ppm и водорода в дозе 1,2 ppm в контур экстракорпоральной циркуляции. Данный протокол подачи оксида азота и водорода сохраняют на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. Подачу газов в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают после восстановления эффективной сердечной деятельности за 5 мин до окончания искусственного кровообращения.

Проведен анализ течения интра- и послеоперационного периодов у 61 больного, которым были выполнены операции на сердце в условиях искусственного кровообращения (операции на клапанах сердца, АКШ+коррекция клапанной патологии). Больные рандомизированы по случайному принципу на 2 группы. 1 группа - 33 больных, которым проводилась изолированная подача оксида азота (40 ppm) в экстракорпоральный контур в ходе ИК (способ прототип); 2 группа - 28 больных, которым проводилась ингаляция водорода (1,2 ppm) в период до- и после ИК и комбинированная подача оксида азота (40 ppm) и водорода (1,2 ppm) в экстракорпоральный контур в ходе ИК (предлагаемый способ). Характеристика пациентов представлена в таблице 1.

Большинство пациентов обеих групп относились к III и IV функциональному классу по классификации NYHA. Всем пациентам выполнены оперативные вмешательства на клапанах сердца или сочетанные операции на клапанах и коронарных артериях сердца. Все операции выполнялись в условиях нормотермического искусственного кровообращения и кристаллоидной фармакохолодовой кардиоплегии «Кустадиолом». Длительность ИК составила в 1 группе - 124,6±7,0 мин, во 2 группе - 117,4±8,5 мин, время пережатия аорты составило 93,1±5,6 мин и 89,3±6,0 мин в 1 и 2 группе соответственно. Статистически значимых различий между группами не выявлено. Во время оперативного вмешательства нами была исследована интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) по содержанию: диеновых конъюгатов (ДК); триеновых конъюгатов (ТК); оснований Шиффа (ОШ) в плазме крови; также исследовали агрегацию эритроцитов. Результаты отображены на графиках, приведенных на рис. 3, рис. 4, рис. 5, рис. 6.

Как следует из представленных данных, содержание диеновых конъюгатов на 90 минуте ИК, по окончании искусственного кровообращения и в конце операции статистически значимо ниже при применении предлагаемого способа.

Как следует из представленных данных, содержание триеновых конъюгатов в начале операции, на этапах, предшествующих ИК, а также на 30 и 60 мин ИК у пациентов исследуемой группы было статистически значимо выше, однако отмечалось статистически значимое снижение этого показателя на указанных этапах и к 90 минуте ИК содержание триеновых конъюгатов было статистически значимо ниже, чем при применении способа прототипа.

Как следует из представленных данных, содержание оснований Шиффа в начале операции, на этапах, предшествующих ИК, а также на 30 и 60 мин ИК у пациентов исследуемой группы было статистически значимо выше, однако отмечалось статистически значимое снижение этого показателя на указанных этапах, к 90 минуте ИК и по окончании ИК содержание оснований Шиффа было статистически значимо ниже, чем при применении способа прототипа.

Как следует из представленных данных, агрегация эритроцитов при применении предлагаемого способа в ходе всей операции статистически значимо снижалось, и было статистически значимо ниже, чем при использовании способа прототипа, начиная с 60 минуты ИК и до момента окончания операции. Статистически значимое снижение агрегации эритроцитов при применении предлагаемого способа обеспечивало лучшее состояние микроциркуляции и доставки кислорода органам и тканям в ходе и по окончании ИК.

Применение предлагаемого способа позволило статистически значимо снизить уровень активации перекисного окисления липидов и агрегации эритроцитов в ходе операции и искусственного кровообращения, что обеспечивало более высокий уровень органопртекции при кардиохирургическом вмешательстве.

Предлагаемый нами способ предупреждения органного повреждения при проведении искусственного кровообращения во время кардиохирургических вмешательств направлен на минимизацию воздействия повреждающих факторов на органы и ткани пациентов как до искусственного кровообращения, так и в период проведения перфузии и по ее окончании.

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии, органопротекции и кардиохирургии. Выполняют подачу газо-воздушной смеси в контур экстракорпоральной циркуляции, при этом до и после искусственного кровообращения проводят ингаляционную подачу водорода в дозе 1,2 ppm. Во время искусственного кровообращения после достижения расчетной объемной скорости перфузии в магистраль подачи газо-воздушной смеси дополнительно осуществляют подачу оксида азота в дозе 40 ppm и водорода в дозе 1,2 ppm и сохраняют данный протокол подачи газов на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. Подачу оксида азота и водорода прекращают за 5 мин до окончания искусственного кровообращения. Способ позволяет повысить антиоксидантное действие, проявляется в ингибировании оксидативных реакций и увеличении активности антиоксидантных ферментов, тем самым снижает проявления органных повреждений при искусственном кровообращении. 6 ил., 1 табл.

Способ предупреждения органного повреждения при проведении искусственного кровообращения во время кардиохирургических вмешательств, включающий подачу газо-воздушной смеси в контур экстракорпоральной циркуляции, отличающийся тем, что до и после искусственного кровообращения проводят ингаляционную подачу водорода в дозе 1,2 ppm, а во время искусственного кровообращения после достижения расчетной объемной скорости перфузии в магистраль подачи газо-воздушной смеси дополнительно осуществляют подачу оксида азота в дозе 40 ppm и водорода в дозе 1,2 ppm и сохраняют данный протокол подачи газов на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения, прекращают подачу оксида азота и водорода за 5 мин до окончания искусственного кровообращения.