Автореферат и диссертация по медицине (14.00.44) на тему:Аутомионеожелудочек - новый метод вспомогательного кровообращения. Разработка и экспериментальное обоснование эффективности метода

:., од /2 дек ет

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК [АУЧНЫЙ ЦЕНТР СЕРДЕЧНО - СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

На правах рукописи УДК 616.12-007.1-089

КОЛЕДИНСКИЙ ДЕНИС ГЕННАДЬЕВИЧ

" АУТОМИОНЕОЖЕЛУДОЧЕК - НОВЫЙ МЕТОД СПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА".

14.00.44 - Сердечно-сосудистая хирургия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва 1997

Работа выполнена в Научном Центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.Бакулева Российской АМН.

Научные руководители: лауреат Ленинской и Государственной премий, академик РАМН,

профессор Л.А.Бокерия доктор медицинских наук,

профессор К.В.Шаталов Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор С.Л.Дземешкевич

доктор медицинских наук, профессор И.И.Скопин

Ведущее учреждение:

НИИ трансплантологии и искусственных органов Минздрава РФ

Защита состоится " 1997г. в 14 часов на

заседании Диссертационного Совета Д.001.15.01. при Научном Центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.Бакулева РАМН, по адресу: 117421, Москва, Ленинский проспект, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научного Центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.Бакулева РАМН.

Автореферат разослан " _1997г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор медицинских наук,

ведущий научный сотрудник

Ю.Ф.Самойлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.

Успехи современной кардиологии в лечении больных с различной шогией сердечно-сосудистой системы не вызывают сомнений. Но несмотря го низкая выживаемость и высокая смертность при развитии рефракторной :дикаментозной терапии терминальной сердечной недостаточности диктует гение акцента на хирургические методы лечения критической сердечной сгаточностк.

Многочисленные противопоказания и специфические ограничения ют невозможным выполнение трансплантации сердца более, чем у 60% ных при отборе реципиентов для постановки на "лист ожидания".

Клиническое применение вспомогательного кровообращения (ВК) енивается в настоящее время, в основном, с двух позиций: ликвидация о возникшей обратимой сердечной недостаточности и своеобразный "мост" >зможной трансплантации сердца у больных с терминальной стадией ечной недостаточности.

В связи с этим особую важность приобретает поиск альтернативных дов хирургического лечения терминальной сердечной недостаточности.

Гениальная по своей простоте идея использования сократительной силы гвенной скелетной мышцы больного в качестве источника энергии для ты экстракардиального насоса дает основание для развития способов ¡еханической поддержки ослабленной насосной функции пораженного ца.

Цель исследования: - разработать, создать действующую модель неожелудочка, и ;рименгально апробировать биомеханическую систему

лионеожелудочек (АМНЖ)-, осуществляющую вспомогательное эобращение с использованием энергии сокращения собственной ггной мускулатуры для хирургического лечения терминальной сердечной латочности.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Спроектировать механическое устройство - собственно неожелудочек-;новать гидродинамически конструкцию.

2. Разработать технологию изготовления модели.

3. Определить и обосновать оптимальное топографо-анатомическое ) АМНЖ в организме.

4. Разработать операционную технику имплантации шонеожелудочка без использования искусственного кровообращения.

5. Обосновать гемодинамическую эффективность данного метода вспомогательного кровообращения при лечении критических поражен миокарда на экспериментальной модели сердечной недостаточности.

6. Определить показания к применению аугомионеожелудочка метода вспомогательного кровообращения для хирургического лече: терминальной сердечной недостаточности.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработана новая конструкция механической имплантируемой ча АМНЖ, в которой рабочая камера выполнена в виде конфузорного изогнут канала со спиралевидными направляющими на внешней и внутреш поверхности рабочей камеры.

Конструкция обеспечивает гидродинамическую оптимизацию AMI за счет создания закрученного потока, а отсутствие застойных и отрывных: обеспечивает устойчивое течение, а также снижение потери энергии в АМН уменьшая тем самым риск тромбообразования.

Разработана оригинальная концепция создания биомеханиче« системы вспомогательного кровообращения после экспериментальн» моделирования критической левожелудочковой недостаточности ( использования искусственного кровообращения.

Создана и всесторонне апробирована простая и относигель атравматичная хирургическая методика имплантации неожелудочка,элемен которой могут быть применены в клинике.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Элементы разработанной операции по имплантац аугомионеожелудочка могут быть с успехом применены в клинических услови при проведении операции у больных, у которых применение традициошп методик хирургического лечения сопряжено с высоким риском и невозможно.

Разработанная конструкция и созданная на ее основе имплантируем модель может служить отправной точкой для создания и клиническо применения методик длительного вспомогательного кровообращения использованием энергии сокращения собственных скелетных мышц.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационного исследования внедрены экспериментальную и клиническую практику Научного Центра сердечн сосудистой хирургии им.А.Н.Бакулева РАМН и могут быть использованы других кардиохирургических центрах страны.

Апробация работы.

Материалы и основные положения диссертационной работы доложены обсуждены на:

- заседаниях Ученого Совета НЦССХ РАМН в 1992-1996 годах;

- научной конференции молодых ученых "Актуальные проблеммы [рургии", посвященной 50-летию Института им. А.В.Вишневского РАМН,( осква, 1995);

- пятом всемирном конгрессе по грудной и сердечно-сосудистой хирургии 'orado, Puerto-Rico, 1995);

- III всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 1996);

- Всероссийской конференции молодых ученых, (Москва, 1997);

Регулярно результаты исследований докладывались и обсуждались еженедельных рабочих конференциях экспериментального отдела НЦ ССХ lMH.

Публикации результатов исследования.

По теме диссертации опубликовано 4 научные работы, из них 1 за эсжом. Зарегистрирована заявка на изобретение и защищено ционализаторское предложение.

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста и :тоит из введения, 5 основных глав, заключения, выводов, практических юмендаций и указателя литературы, включающего 66 отечественных и 153 о странных источников. Работа иллюстрирована 5 таблицами и 26 рисунками.

Во введении изложено обоснование выбора темы исследования, гуальность темы, его научная новизна, и практическая значимость.

Глава 1 представлена обзором литературы, который содержит анализ (ременного состояния основных методов механического и биомеханического юмогательного кровообращения.

Глава 2 содержит описание основных направлений экспериментального ;ледования, а так же технического и анестезиологического обеспечения, тсывает применяемые методы исследования.

Глава 3 посвящена разработке механической части АМНЖ, (родинамическому обоснованию и оптимизации конструкции механической плантируемой части, технологии изготовления моделей, обоснованию "имального топографо-анатомического расположения и приведена шеханика функционирования всей системы в целом.

В главе 4 приведено подробное описание хирургической техники дания модели левожелудочковой недостаточности и последующее эмирование АМНЖ с подключением последнего в кровоток.

Глава 5 посвящена описанию гемодинамических результатов ледования работы АМНЖ на модели критической левожелудочковой (остаточности.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛ

И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ:

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ:

Всего выполнено 116 экспериментов на собаках обоего пола, весом 14 до 48 кг без соблюдения хронобиологического фактора.

Проведенные эксперименты разделены на 2 основные серии:

1-я серия, состоящая из 18 острых опытов (п=18), была посвяще отработке операционной техники и проводилась с целью разработки оп мальной хирургической методологии имплантации скелетномышечного ново желудочка. Данная серия не вошла в научный анализ.

2-я серия, состоящая из 98 острых и хронических экспериментов (п=9< являлась основной рабочей группой. В этой серии на основании анали внутрисердечной и системной гемодинамики изучалось влиян функционирующей системы АМНЖ, на гемодинамический статус животных различными моделями критического поражения миокарда в ближайшем отдаленном послеоперационном периоде.

При изучении гемодинамических параметров экспериментальнь животных после моделирования тяжелой левожелудочковой недостаточности последующей имплантацией АМНЖ проведенные эксперименты разделены на подгрупп, которые представлены в Таблице 1.

Таблица!

N Этап наблюдения Кратность синхронизации по Я - зубиу ЭКГ Количество исследуемых животных

1 Исход 98

2 После моделирования левожелудочковой недостаточности 86

ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ АМНЖ 79

3 10 мин. стимуляции 1:2 29

4 30 мин. стимуляции 1:2 21

5 40 мин. стимуляции 1:16 61

6 8 час. стимуляции 1:16 59

7 3 суг. стимуляции 1:8 33

8 2 нед. стимуляции 1:4 5

Комплексное гемодинамические изучение системной и внутрисердечной данамики осуществлялось с помощью аппарата "Mingograf-7, Siemens-ia" (Швеция).

Определение сердечного выброса и объемной скорости кровотока цествляли на электромагнитном флоумегре "Statham Gould Inc.SP-1"(США) с набором замкнутых манжеточных датчиков SP-7518.

В ходе экспериментального исследования регистрировали следующие эдинамические параметры:

- Частота сердечных сокращений

- Центральное венозное давление

- Давление в аорте

- Давление в левом предсердии

- Давление в левом желудочке

- Ударный выброс ЛЖС

- Минутный объем(выброс)сердца

- Ударный индекс

- Насосный коэффициент"левого сердца"

- Мощность "левого сердца"

Обработку полученных цифровых значений по вышеуказанным рмулам производили на персональном компьютере IBM PS / 486 SX швань).

Разработанная нами биомеханическая система вспомогательного эвообращения состоит из неожелудочка (исполнительное устройство), лоскута [рочайшей мышцы спины (привод) и кардиомиостимулятора с сенсорным и плечным электродами (система управления).

Имплантируемая экспериментальная модель биомеханической системы ломогательного кровообращения - неожелудочек представляет собой овый"(что отражено в названии), "дополнительный" желудочек сердца (в нном случае - левый). Это предъявляет к конструкции "неожелудочка" ределенные требования, имеющие целью создание гидродинамически тимизированной конструкции, обеспечивающей структуру потока крови, ¡изкую к физиологической.

Реализуя идею создания гемодинамически оптимального [еожелудочка" необходимо было изменять механическую конструкцию, что в ою очередь требовало оптимизации размеров, формы, профилей и т.д. Кроме iro, определение топического места АМНЖ в микроорганизме требовало эдификации формы, что неизбежно влекло конструктивные изменения, «бовавшие гемодинамической оптимизации.

В результате "кристаллизации" идеи относительно оптимальной формы, 1змеров и гидродинамических характеристик создана оригинальная инструкция неожелудочка, использованная в данном исследовании при

создании биомеханической системы вспомогательного кровообращения ¡. хирургического лечения терминальной сердечной недостаточности.

Конструкция представляет собой сложно изогнутую трубку, имеющ форму изогнутого по оси эллипса с многокомпонентными вспомогательны элементами, и состоит из (Рис. 1.):

- нагнетательного устройства, выполненного в виде эластичной рабо1 камеры 1, полой эластичной спирали 3, навитой на рабочую камеру 1 закрепленной на ней. Нагнетательное устройство имеет входную 4 и выходн магистрали, с установленными в них низкопрофильными клапана» связанными с рабочей камерой 1. К полой эластичной спирали 3 через дроссс 6 подключен баллон 2. Баллон 2, дроссель 6 и полая эластичная спираль представляют собой единую колебательную систему, заполненную углекисл) газом. Предложенная нами последняя модификация конструкц "неожелудочка" отличается от существующих устройств и предыдуш модификаций тем, что с целью устранения застойных зон и "слипания" стен< "неожелудочек" имеет форму изогнутого конфузорного канала (Е)/<1=1.75) внешними спиральными ребрами, расположенными под углом а=35+/.5 гр. к с желудочка.

Рисунок 1. Общая схема аутомионеожелудочка, геометрические соотношения рабочей камеры, входной и выходной магистрали. Объяснения в тексте.

Геометрические соотношения в конструкции (D/d=1.95; Rkp=78mm; 5мм; а=35+/.гр.) выбраны нами на основании: 1) литературных данных; 2) ^гвенных гидродинамических исследований течения вязкой жидкости в гнутых каналах; 3) собственных гидродинамических исследований АМНЖ с -var; Rkp - var; t - var.

Спиральные ребра выполнены монолитно с камерой желудочка и несут бы двойную функцию, являясь с одной стороны ребрами жесткости, а с гой участвуют в формировании потока внутри камеры. Спиралевидный ьеф на внутренней поверхности камеры подобен спиралевидным трабекулам внутренней поверхности левого желудочка сердца в норме. Таким образом, усственно образованные "трабекулы" позволяют формировать закрученный ок крови.

На основании анализа результатов визуализации потока была изведена качественная оценка условий течения в исследуемых в моделях НЖ без закрутки и с закруткой потока. Просмотр кинограмм позволил нить состояние потока, характеризующееся наличием отдельных вихревых , зон отрыва и отслаивания потока. При закрученном движении крови в юли АМНЖ за счет действия центробежных сил происходит "отжим" потока гриферии полости желудочка и увеличения давления на стенках камеры, что тветствует устранению застойных и вихревых зон, приводя к большей ойчивости потока.

Количественное исследование структуры потока в объемных моделях щуитов было- проведено с использованием метода лазерно-допплеровской мометрии, основанного на принципе наличия частотного сдвига света, сеянного примесными частицами, движущимися вместе с жидкостью, иерение локальных скоростей производилось по заранее выбранным девяти 5ным створам. Средняя скорость потока в моделях была не ниже 0.5 м/сек. рисунке 2 представлено распределение скоростей в створах II и III в области иба АМНЖ, наиболее уязвимого с точки зрения несовпадения граничных шй тока жидкости со стенкой рабочей камеры. Анализ профиля осевых 'ростей показал, что наибольшее влияние на структуру потока при его рутке оказывает смещение к внешней стенке оси вращения макровихря, рактерно, что в створе III вблизи внутренней стенки наблюдалось резкое кние скорости в модели N1, что связано с имеющейся в этом месте застойной гой. Закрутка потока приводит к выравниванию эпюры осевых скоростей в цели N2, тем самым стабилизируя поток.

Решенная таким образом, конструкция рабочей камеры обеспечивает фодинамическую оптимизацию "неожелудочка" за счет создания рученного потока в рабочей камере, выполненной в виде конфузорного (гнутого канала со спиралевидными направляющими на внешней и /тренней поверхности рабочей камеры. Отсутствие в предложенной ктрукции застойных и отрывных зон обеспечивает устойчивое течение, а

также происходит снижение потерь энергии в "неожелудочке", уменьшая тс: самым риск тромбообразования.

Основными требованиями к конструкционному материалу "неожелудочка" являются: высокая прочность, эластичность, устойчивость к знакопеременным динамическим нагрузкам, высокая биологическая совместимость и устойчивость к воздействию сред организма. Поскольку "неожелудочек" функционирует в условиях длительного прямого контакта с кровью материал должен обладать тромборезистентными свойствами - не вызывать коагуляцию крови (тромбоза) в месте контакта, не инициировать процессы системного свертывания, а также не изменять функций форменных элементов крови.

-в-- с закруткой потока (модель №2)

В качестве конструкционного материала для изготовления экспериментальных моделей "неожелудочка" нами был использован природный цис-1,4-полиизопрен в виде водной дисперсии (натуральный латекс). Эти материалы превосходят по эластичности все известные полимерные материалы, обладая при этом высокой прочностью, низкими усилиями деформации, малой остаточной деформацией, стойкостью к стерилизации, способностью к

огерметизации, стойкостью к фрагментации при проколе хирургической ой, относительно легки при переработке и достаточно дешевы.

Технология переработки латекса позволяет относительно легко отавливать бесшовные изделия сложной конструкции с заданной толщиной нки, снабженные вспомогательными деталями из полимеров, тканей, алла.

Экспериментальные модели "неожелудочка" изготавливали методом )гократного коагулянтного макания.

Формы для получения рабочей камеры моделей "неожелудочка" отавливались из гипса, армированного металлической проволокой. Формы [ получения спирали изготавливали из полированного дюралюминия.

В работе использовали натуральный подвулканизованный латекс марки УЦЬТЕХ МИ (фирма 11еуикех). В качестве коагулянта применяли 30%-ый твор азотнокислого кальция в этиловом спирте.

Для придания материалу тромборезистентных свойств проводили его (ерхностную модификацию путем иммобилизации природного икоагулянта крови гепарина по ионо-ковалентному способу.

Для придания модели активных антибиотических свойств проводили щфикацию материала синтетическим химиотерапевтическим препаратом рокого спектра действия - ципрофлоксацином.

После изготовления рабочей камеры в нее устанавливались и ксировались проксимальная и дистальная магистрали для последующего цслючения в сердечно-сосудистую систему.

Следующий основной момент при разработке систем вспомогательного тообращения, использующих энергию сокращающихся скелетных мышц -| адекватный выбор мышечного трансплантата, которому впоследствии 5дстоит работать "мотором" всей системы.

В настоящее время из всего многообразия скелетных мышц для вдержки сердца широко используется только широчайшая мышца спины. :кут ШМС удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к донорским шцам: геометрический размер и масса лоскута ШМС значительно :вышают все остальные ближайшие мышцы; кровообращение и иннервация тцествляются из одного сосудисто-нервного пучка; отсутствие видимого ;.метического дефекта и функциональных нарушений со стороны руки после юра. Методика выделения лоскута и имплантация электродов разработаны ально и многократно апробированы в экспериментальных и клинических ювиях.

На основании литературных данных, и собственного опыта разработан гимальный вариант расположения комплекса "нагнетательное устройство + тлицированный лоскут ШМС" в грудной стенке, на месте резецированной ли 4-го ребра. Подробное описание формирования устройства представленно же.

ХИРУРГИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛЕВОЖЕЛУДОЧКОВОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ СОЗДАНИЕМ НА ОПЕРАЦИОННОМ СТОЛЕ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АУТОМИОНЕОЖЕЛУДОЧКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕМ ПОСЛЕДНЕГО В СИСТЕМУ КРОВООБРАЩЕНИЯ.

Основной задачей разрабатываемой операции явилось формирован! функционального комплекса "пораженное сердце-АМШ

кардиомиостимулятор", с использованием контрактильных свойс скелетномышечной ткани (лоскута ШМС) индуцируемых специальж электрической стимуляцией.

Разработанная в эксперименте методика операции условно разделена 1 два основных этапа:

1- создание экспериментальной модели критической необратим« левожелудочковой недостаточности путем формирования трансмурально инфаркта миокарда переднеперегородочной области с захватом верхушки.

2- имплантация АМНЖ и подключение в сердечно-сосудистую систе» всей биомеханической системы.

Животное укладывалось на правый бок с отведенной вперед и вве! левой передней лапой. Производился широкий кожный разрез от аксиллярш впадины, в проекции прикрепления сухожилия ШМС к плечевой кости, ; верхнего края подвздошной кости. Субфасциально наружная поверхнос мышцы отделялась от надлежащей подкожно - жировой клетчатки. Затем тупы и острым путем мобилизовывались латеральный край и медиальная поверхнос-дистальной и средней третей ШМС. Выделялся основной сосудисто - нервнь пучок, в состав которого входят а.,у.,пДИогасодог5аН5.

В мышечную ткань в области бифуркации п.ШогасоскэгеаНБ (тотчас г входу его в ШМС) имплантировался стимулирующий электрод миостимулятор

Сухожилие мышцы в области плечевой кости отсекалось,точ] фиксации переводилась на второе ребро и закреплялось 3-мя 2-образньш швами за ребра и межреберные мышцы.

Выделенный лоскут ШМС окутывался влажной салфеткой и помещал< в подкожный карман.

Затем выполнялась широкая левосторонняя боковая торакотомия I четвертому межреберью.

Следующий этап операции заключался в моделировании кригическс левожелудочковой недостаточности путем формирования трансмурально! инфаркта миокарда переднеперегородочной области с захватом верхушки.

Левый диафрагмальный нерв отделялся от перикарда и отводился I держалках, перикард освобождался от жировых наложений по максимальному

яметру и после вскрытия разводился на держалках. Передняя ¡желудочковая артерия прошивалась и перевязывалась на границе ксимальной и средней третей. Также перевязывались все мелкие ветви, воснабжающие переднюю стенку левого желудочка. На ЭКГ фиксировалась ичная картина трансмурального инфаркта миокарда передне-перегородочной 1сти с захватом верхушки. В область выводного отдела правого желудочка ща имплантировался сенсорный электрод миостимулятора.

Затем приступали к основному этапу операции - имплантации >желудочка" и созданию биомеханической системы вспомогательного юобращения, использующей энергию сокращения собственных скелетных ац. На рисунке 3 изображена общая принципиальная схема подключения мионеожелудочка в сердечно-сосудистую систему.

Производилась субнадкостничная резекция средней трети 4-го ребра, кут ШМС выводился из подкожного кармана и растягивался на зажимах.

По демаркационной линии венозного стаза на границе средней и альной третей лоскута надсекалась собственная фасция широчайшей ты спины, затем тупым путем производилось расслоение мышечной ткани одольном направлении на протяжении.

В полученное отверстие мышца выворачивалась таким образом, чтобы лилась петля по типу "удавки" .

Рисунок 3. Принципиальная схема хирургического создания биомеханической системы вспомогательного кровообращения.

В полученную петлю проводилась рабочая камера и располагалась кривизне 4-го ребра.

Накладывали 2 фиксирующих шва (МЕЯБГЬЕМ 2.0-25) с фетровы прокладками на сформированную петлю для предотвращения миграции рабо1 полости во время сокращений.

Таким образом рабочая камера оказывалась в кольце лоскута ШМС при этом практически исключалось повреждающее действие швов на систе кровоснабжения мышечного лоскута.

После этого производили подключение системы в кровоток следующем порядке. Выделялся участок грудной аорты тот час ниже перешей Накладывался пристеночно сосудистый зажим типа "Байтку" на выделенн участок. Продольно рассекалась стенка аорты остроконечным скальпел Выполнялся анастомоз по типу "конец-в-бок" между сосудистым проте: выходной магистрали и грудной аортой непрерывным швом нитью РЯОЬ 5.0-13.

Затем отжималось ушко левого предсердия и накладывались , кисетных шва (МЕЯЗШЕЫ 3.0-17), иглы срезались, нити брались в турнике Вскрывался просвет ушка, зажим снимался и канюля входной магистр; вводилась в ушко.

Фиксировались кисетные швы затягиванием турникетов, линия I обрабатывалась клеевым составом МК-8 для предотвращения подсасыва] воздуха во время диастолы АМНЖ. После эвакуации воздуха из рабочей кам< последняя заполнялась кровью и белковыми препаратами в соотношении Сенсорный и стимулирующий электроды соединялись с соответствующе гнездами стимулятора. Для стимуляции мышечного лоскута нами £ использован внешний полифункциональный отечественный миостимуля "СТИМИНАК-04".

Производилась короткая серия пробной стимуляции для профилакт воздушной эмболии и визуальной оценки адекватности функционирования в системы в целом.

БИОМЕХАНИКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ АМНЖ.

Во время систолы АМНЖ (Рис. 4 А), которая вызвана тетаничеа сокращением апплицированного лоскута ШМС, одновременно с повышен] давления в рабочей камере (1) повышается давление в спирали (3), углекиа газ (среда) из которой через дроссель поступает в упруго-элластичный бал (2). Конструкция дросселя 6 такова, что сопротивление в направлении "спирг >баллон" намного меньше, чем "баллон -> спираль". Давление внутри рабо камеры (1) становится равным системному, происходит выброс крови в ао] После окончания периода изгнания энергии (рис 4, Б), запасенной за с растяжения упругих стенок баллона (2), достаточно для преодоления контрактуры мышцы, которая остается после сокращения, кроме того

сходит возврат спирали (3) к исходной геометрии, что влечет •ановление исходного объема рабочей камеры (1) с одновременным шем давления в ней, что и обеспечивает заполнение рабочей камеры (1) >ю из левого предсердия. Описанное выше увеличение сопротивления :еля во время всей диастолы АМНЖ обеспечивает более плавное гнение рабочей камеры (1), без значительных колебаний давления в левом :ердии и не изменяет режима заполнения левого желудочка. Оставшиеся :нты 4-го ребра фиксировали к пятому ребру "^'-образными лавсановыми и.

Дистальный свободный край лоскута ШМС одиночными швами ивали к грудной стенке для закрытия дефекта после резекции и гнительной фиксации всей системы.

В плевральной полости и подкожной клетчатке ложа ШМС оставлялись жи для эвакуации воздуха и возможного отделяемого. Операционная рана !лась послойно. На кожу накладывались одиночные швы и обрабатывалась ептиком. После относительной стабилизации гемодинамики переходили к ольному этапу эксперимента.

Состояние системной гемодинамики у оперированных животных валось нами на восьми временных этапах исследования (Таблица 1).

Рисунок 4. Принципиальная схема биомеханики [щонирования АМНЖ: а - «систола», б - «диастола»; 1-ость "рабочей камеры, 2-эластичный баллон, 3-полость спирали.

Непосредственно после моделирования трансмурального инфарк миокарда переднеперегородочной области с захватом верхушки ЛЖС обраща на себя внимание резкое изменение параметров, отражающ гемодинамический статус системы кровообращения, характерное д критической левожелудочковой недостаточности. Это объясняется в характером моделируемой патологии, так и травматичностью сам экспериментальной методики. Созданная патологическая модель терминальн левожелудочковой недостаточности является многокомпонентной, между т подобные ситуации нередки в клинических условиях.

Во всех экспериментах после лигирования коронарных сосу; электрокардиографически определяется обширная зона острого инфар! миокарда в передне-перегородочной области с захватом верхушки лев( желудочка. В указанной области сердца визуализировалась гипокинетич! зона, со сменой цвета на иссеня-черный. Несомненно, данная область обладала сократительной активностью. Стенки пораженной зо гипокинетически двигались, отражая вялые сокращения желудочка.

Естественно, что подобная травма основной части миокарда желужо' влечет за собой критические ухудшения насосной и сократительной фуни сердца.

Значительно уменьшалось по сравнению с исходным состоят максимальное давление в левом желудочке сердца (ЬУБР) (в среднем на 54°А одновременным критическим достоверным увеличением конеч диастолического давления в желудочке (ЬУЕОР) (в 4,5 раза в среднем) (Рис. Это влекло за собой неизбежное падение артериального давления (в среднем 48%), уменьшение среднего давления в аорте (РАМ) ниже 50мм.рт.ст., а сред давление в левом предсердии (РЬА) достигает критических значений - бо 27мм.рт.ст. (в среднем на 106%).

Состояние системной гемодинамики и основные показатели насос! характеристик левого желудочка после моделирования критичес левожелудочковой недостаточности свидетельствуют о создании мод кардиогенного шока (Рис. 5). Значительно достоверно уменьшались сравнению с исходным состоянием ударный индекс (81) и минутный об' сердца (СО) - в среднем на 81% и 67% соответственно (Рис. 5.) После созда патологической модели критической левожелудочковой недостаточно наблюдается значительное и закономерное ухудшение насосной функции лев желудочка сердца. Насосный коэффициент "левого сердца" (КЬН) достове уменьшается в среднем на 76% по сравнению с исходом. Мощность "лет сердца" (ЫЬН) достоверно уменьшается в среднем по сравнению с исходов 74 (Рис.5).

Рисунок 5. Формирование модели терминальной сердечной недостаточности.

Описанный гемодинамический статус экспериментального животного ложет наблюдаться долго и как правило без проведения второго этапа едования - имплантации АМНЖ животные погибали на операционном е от прогрессирующей сердечной недостаточности.

Непосредственно после начала (40 минут) прогрессирующей [уляции 1:16 гемодинамический статус животных несколько облегчался, что шалось в недостоверном увеличении суммарных значений бСО и е51 по нению с этапом моделирования левожелудочковой недостаточности в нем на 10% и 12% соответственно. На этом этапе значительно снижается БР (в среднем на 16%) при одновременном недостоверным увеличении Р и достоверным увеличении РАМ на 14%, продолжает оставаться высоким ение в левом предсердие ( на 65-80% больше от исхода), по сравнению с ом моделирования критической сердечной недостаточности. Недостоверно астают показатели, характеризующие суммарную насосную функцию левого дочка: г.КЬН на 8%, еМЛ на 11%, (Рис. 6).

Во время кардиосинхронизированной стимуляции апплицированной :цы в режиме "1:8" через 3 суток после выполнения операции гемодинамика фиментальных животных практически стабилизировалась, несмотря на то, ю ряду регистрируемых и расчетных показателей гемодинамический статус не приблизился к исходным параметрам. Значения максимального гния в левом желудочке сердца практически не изменились и недостоверно ышали значения, регистрируемые на этапе моделирования келудочковой недостаточности в среднем на 8% . При этом ЬУЕБР и РЬА йлись выше нормы - в среднем на 81% и 36%, что в совокупности с

оценкой сократительной способности сердца свидетельствует о е компенсированной недостаточности и относительно неполной разгрузке лево желудочка в фазу диастолы (Рис. 6). Активно сокращающаяся апплицированн на рабочую камеру АМНЖ скелетная мышца значительно достовер увеличивает суммарные значения насосного коэффициента и мощности "леве сердца" в среднем на 21% и 18% соответственно по сравнению с этап формирования терминальной сердечной недостаточности (Рис. 6).

При этом вСО и е81 также отличается от этапа формирования поро превышая соответствующие показатели на 20% и 23% соответственно (Рис. 6)

Все полученные данные на этапе функционирования аутомышечн( нового желудочка после формирования трансмурального инфаркта миока] переднеперегородочной области с захватом верхушки левого желудочка сер; в ближайшие сроки после операции свидетельствуют о достаточном эффе выполненной процедуры.

При изучении гемодинамического статуса в ближайшем отдален! сроке (с 4-го дня до 2-х недель) после имплантации АМНЖ выявляе отчетливая тенденция к нормализации параметров, отражающих насоснуь сократительную функцию сердца. Обнаруживается значительное положитель отличие некоторых гемодинамических параметров на разных этапах

Рисунок 6. Прогрессирующая тренировочная стмуляция

......... Исход

- Формирование СН

---40 мшуг кгила стимуляции

1:16

— ■■ 3 суток - стимуляция 1:8 —X— 2 недели - стимуляция 1:4

Рисунок 7. Сравнителы гемодинамический анализ 1го; 3го и 8го; этапов.

.......... 1 этап -Исход

- 2 этап - Формирова

СН

----3 этап-Стимуляция 1

«остром» периоде —X— 8 этап - «тренирово рабочая» стимул: 1:4

июдения. Выявляется зависимость улучшения параметров, характеризующих ояние гемодинамического статуса от режима стимуляции лоскута ШМС.

Через 2 недели после выполнения операции имплантации АМНЖ по ифицированному нами протоколу стимуляции, выброс крови из АМНЖ «водился с кратностью синхронизации "1:4" относительно собственных ощений сердца (Рис. 6). Мы считаем, что стимуляция мышечного лоскута, шцированного на рабочую камеру с кратностью синхронизации "1:4" и ", является " начально-рабочей", иными словами функционирование анной системы "сердце-АМНЖ" при этих режимах стимуляции является динамически адекватным, выполняющим задачи, возлагаемые на данный я ВК в целом.

На этом этапе значения параметров бСО, eSI, sKLH, sNLH в среднем }вляют 62-65% от исходных. При этом значения LVEDP, PLA, PV все еще стоверно превышают исходные значения (Рис. 6). Это объясняется, прежде ), отсутствием ожидаемой компенсаторной реакции со стороны левого дочка, т.е. сократительная способность собственного биологического левого дочка остается низкой и незначительно отличается от контрольного этапа, сительная компенсация достигается за счет работы вспомогательной :мы кровообращения - АМНЖ. Этот факт подтверждается тем, что во время очения стимулятора для замены элементов питания наблюдалась картина тогенного шока с явлениями отека легкого, которые быстро купировались юзобновлении стимуляции.

Следующий этап исследования направлен на изучение цшамической эффективности операции по имплантации АМНЖ уляции лоскута ШМС в кардиосинхронизированном режиме "1:2") в м периоде после моделирования критической левожелудочковой таточности. В настоящее время эта методика рассматривается, как чисто риментальная, в клинических условиях пока такая ситуация невозможна, бъясняется тем, что для полноценной биомеханической поддержки сердца, ¡чный лоскут должен пройти определенный путь "тренировочной" ации к новым условиям своего функционирования под воздействием альной электрической стимуляции. Травмированный при выделении и кации на рабочую полость АМНЖ мышечный лоскут должен иметь время установления своей морфологической и биохимической структуры. Слои чного лоскута должны быть интимно "сращены" между собой, так как в гт начала полноценных сильных сокращений под воздействием шческой стимуляции может произойти дислокация лоскута относительно

камеры.

В экспериментальных условиях подобное исследование возможно, так о проводится не более 15-40 мин после начала стимуляции мышечного

лоскута до возникновения феномена "усталости" и проводится под контр зрения.

Через 10 мин после начала кардиосинхронизированной стимул лоскута ШМС в режиме "1:2" сформированной системы АМНЖ, определи значительное достоверное увеличение по сравнению с моде левожелудочковой недостаточности ЬУБР в среднем на 21% и РАМ в сре; на 49%. Одновременно с этим достоверно снижаются величины давле ЬУЕЭР на 65% (Рис. 7).

Наряду с этим, наблюдается повышение суммарного сердеч выброса в среднем на 82%, еБ1 в среднем на 94,4% по отношению к пер] этапу моделирования критической левожелудочковой недостаточности (Рис.

Суммарная мощность "левого сердца" (еКШ) достоверно возрастае 94,7%. Суммарный насосный коэффициент "левого сердца" (еКЬН) т£ возрастает на 125% в среднем, составляя 81% от исхода. (Рис. 7).

Таким образом, после моделирования левожелудочю недостаточности ощутимый эффект по имплантации АМНЖ нам уда зарегистрировать в остром периоде - непосредственно после формиров; трансмурального инфаркта миокарда и подключении АМНЖ в серде сосудистую систему. В ближайшем периоде улучшение гемодинамичес статуса экспериментальных животных отчетливо проявилось "тренировочно-рабочей" стимуляции лоскута ШМС с кратное синхронизации "1:4".

В ближайшие сроки после хирургического вмешатель гемодинамический эффект имплантации АМНЖ по некоторым парамет выражен несколько слабее, чем при стимуляции "1:2" непосредственно го операции.

Однако, по сравнению с гемодинамическим статусом животных п< моделирования терминальной сердечной недостаточности, вызват трансмуральным инфарктом миокарда левого желудочка, на этом э: гемодинамический статус можно оценить как компенсированный.

Так, не наблюдаются признаки перегрузки сердца: РЬА и ЬУ1 практически не отличаются от исходных значений (Рис.7).

Значения гемодинамических параметров, характеризующих суммар нагнетательную и сократительную способность комплекса "пораженное сер, АМНЖ", хотя и отличаются от исходных значений, при этом значите; превышают регистрируемые параметры на этапе моделирования патолс (Рис. 7).

Однако необходимо отметить, что регистрируемые и вычисляе гемодинамические показатели на этапе 2 недель после имплантации АМ значительно достоверно отличаются от аналогичных показате регистрируемых в остром периоде после формирования трансмурального

гаркта миокарда переднеперегородочной области с захватом верхушки ого желудочка сердца и имплантации АМНЖ с одномоментным началом его иуляции в режиме "1:2". Прежде всего это связано с иной кратностью хронизации подаваемых на мышечный лоскут электрических импульсов. Мы дениваем режим стимуляции с кратностью "1:4", как своеобразную гнировочно-рабочую" стимуляцию лоскута ШМС. При этом необходимо гывать, что при оценке гемодинамических параметров на этом этапе мы газировали среднее значение из совокупности 10-ти следующих друг за гом сердечных сокращений. При этом на этот период приходится не более 2-:имуляционных "пачковых" сокращений лоскута ШМС - систолы АМНЖ. я расчет гемодинамических параметров проводить только по 1улированным сердечным сокращениям (т.е. систолам АМНЖ), то различие ду этими этапами будет настолько значительным и недостоверным, что с си зрения физиологии функционирования системы "сердце-АМНЖ", эти сеты не имеют смысла. Поэтому мы воздержались от подобных анализов.

Основной вывод несомненно можно подчеркнуть: у метода 1Могательного кровообращения с помощью АМНЖ огромное будующее. од должен стать в дальнейшем мощной альтернативной методикой в ргическом лечении больных с критической сердечной недостаточностью.

ВЫВОДЫ

1. Разработан принципиально новый способ создания биомеханической :мы вспомогательного тсрспссбращсккя с использованием энергии ащения собственных скелетных мышц - метод обхода левого желудочка ца с помощью аутомионеожелудочка.

2. На основе оригинальной конструкции создана экспериментальная интируемая модель механической части - неожелудочек.

3. Предложеная конструкция модели обеспечивает гидродинамическую оптимизацию неожелудочка за счет создания закрученного sea и отсутствия застойных и отрывных зон.

4. Наличие колебательной системы позволяет в условиях реальной гагрузки осуществлять "диастолу" АМНЖ.

5. Разработаная методика и хирургическая техника операции создания [Ж, без применения искусственного кровообращения может пополнить [ал хирургического пособия при лечении терминальной сердечной ггаточности.

6. Разработан новый принцип формирования "петли" из лоскута чайшей мышцы спины вокруг неожелудочка.

7. Созданная в результате оперативного вмешательства гханическая система вспомогательного кровообращения обеспечивает при чей" стимуляции необходимый адекватный обход левого желудочка ;а.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. С учетом доказанной эффективности и относигелы атравматичности предлагаемой операции имплантации неожелудоч обоснованный и разработанный в эксперименте метод хирургического лече] терминальной сердечной недостаточности с помощью создаваел биомеханической системы кровообращения может быть рекомендован клиническому применению для оказания эффективной помощи наибо. сложному контингенту кардиохирургических больных с подобной патологи у которых применение традиционных методик хирургического лече! сопряжено с высоким риском. '

2. В связи с некоторой отсрочснностью полного гемодинамичесю эффекта предлагаемой операции не рекомендуется ее выполнение пациента! острой левожелудочковой недостаточностью, и терминальным больнь неспособным перенести ранний послеоперационный период.

3. Разработанная методика операции может быть рекомендована ; экспериментальной кардиохирургии при апробации новых кнструкв подобного типа в условиях реального организма.

4. Разработанная простая, дешевая и эффективная технолот изготовления экспериментальных имплантируемых моделей "неоделудоч! может быть использована при производстве опытных образцов подобн конструкций.

Список опубликованиях работ по теме диссертации:

1. Аутомионеожелудочек - новые возможности в хирургическ лечении терминальной сердечной недостаточности., Бюллете экспериментальной биологии и медицины. -1994.- N3.- Стр. 321-3; (К.В.Шаталов, Р.Р.Мовсесян, В.Ю.Мерзляков, Д.Г.Колединский).

2.Разработка и экспериментальная апробация новой моде аутомионеожелудочека. Гемодинамическое обоснование эффективности мето; Материалы научной конференции молодых ученых, посвященной 50-лел Института хирургии имАВ.Випшевского РАМН.-Москва- 24 ноября 1995 (ДГ.Колединский, КВ.Шаталов, Р.Р.Мовсесян, В.Ю.Мерзляков).

3.New conception in the problem of auxiliari circulatic automioneoventricle(AMNV). 5 WOLD CONGRESS of cardio-thoracic surgeoi DORADO - Puerto Rico, JUNE 4-8, 1995.- ( K.V.Shatalcv, R.R.Movsessu D.G.Koledinskiy)

4.Новый желудочек, сформированный из скелетной мышцы- тупик концепции динамической кардиомиопластшш или новый виток в развил методов вспомогательного кровообращения? Грудная и сердечно-сосудист хирургия. Тезисы всероссийской конференции молодых ученых по пробле! сердечно- сосудистой хирургии и кардиологии,- Москва- 21 мая 1997] Стр.160.-( Д.Г.Колединский).