Автореферат и диссертация по медицине (14.01.26) на тему:"Бифуркационный клапаносодержащий легочный кондуит для детей первого года жизни с врожденными пороками сердца"(экспериментальное исследование)

ФГБУ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

им. А.В. Бакулева РАМН

На правах рукописи

04201361259

Гульмурадова Нилуфар Тошпулатовна

Бифуркационный клапаносодержащий легочный кондуит для детей первого года жизни с врожденными пороками сердца (экспериментальное исследование)

14.01.26 - сердечно-сосудистая хирургия

диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель д.м.н, проф, А.И. Ким

Москва - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................................................4 стр

Глава I

Обзор литературы

1.1 Исторический очерк...........................................................9 стр

1.2 Типы легочных кондуитов и результаты их клинического применения.........................................................................14 стр

1.3.Бифуркационные клапаносодержащие легочные кондуиты.........20 стр

Глава II

Материал и методы...............................................................25 стр

2.1 Эхокардиография..............................................................27 стр

2.2. Катетеризация сердца и ангиокардиография...........................28 стр

2.3 Мультиспиральная компьютерная ангиография........................30 стр

2.4.Гидродинамические испытания............................................31 стр

Глава III

Технология изготовления универсального бифуркационного клапаносо-

держащего ксеноперикардиального легочного кондуита..................Збстр

3.1 Забор и первичная обработка ксеноматериала...........................Збстр

3.2.Архитектоника универсального бифуркационного легочного кондуита...............................................................................38стр

3.3.Результаты гидродинамических испытаний............................42стр

Глава IV-Технология индивидуального изготовления бифуркационного клапаносодержащего кондуита легочной артерии для детей первого года

жизни с ВПС.........................................................................46стр

Заключение...........................................................................58стр

Выводы...............................................................................ббстр

Практические рекомендации....................................................67стр

Список литературы ................................................................6 8 стр

Список принятых сокращений

AJIA - атрезия легочной артерии

АКГ-ангиокардиография

ВПС - врожденные пороки сердца

ВОПЖ - выводной отдел правого желудочка

ДМЖП - дефект межжелудочковой перегородки

ДОС - двойное отхождение магистральных сосудов

JIA - легочная артерия

ЛЖ - левый желудочек

МСКТ АГ- мультиспиральная компьютерная ангиография НЦССХ - Научный центр сердечно-сосудистой хирургии ОАС - общий артериальный ствол ПЖ - правый желудочек ПТФЭ - политетрафторэтилен ПК - персональный компьютер

ТЛБАП - транслюминальная баллонная ангиопластика ЭПК - электропневмоклапан ЭхоКГ- эхокардиография ИЖ - искусственный желудочек УО - ударный объем

Reg - объем обратного перетока (регургитация) dP - средний градиент давления на клапане dP max- максимальный градиент давления на клапане ЕОА - эффективная площадь отверстия протеза ЧСС - частота сердечных сокращений

Введение

Актуальность исследования.

Одной из актуальных проблем детской кардиохирургии является коррекция сложных врожденных пороков сердца (ВПС) с реконструкцией выводного отдела правого желудочка (ВОПЖ). При этом методом выбора является создание искусственного ствола легочной артерии (ЛА) при помощи экстракардиального кондуита (Бураковский В.И. и соавт.,1986; Бухарин В.А. и соавт.1996; Подзолков В.П. и соавт., 2000; Бокерия Л.А. и соавт.2002-2010; Kirklin J.W. et al.,2004). Применение кондуитов расширили возможности хирургического лечения таких сложных пороков как, тет-радо Фалло с АЛА, атрезия легочной артерии с ДМЖП, двойное отхожде-ние сосудов от правого желудочка со стенозом легочной артерии, транспозиция магистральных сосудов с ДМЖП и стенозом легочной артерии, общий артериальный ствол (Бураковский В.И. и соавт., 1986, 1991; Подзолков В.П. и соавт., 2000; Ковалев Д.В., 2003; Шарыкин A.C., 2009; Hokken R.B. et al., 1995, Solomon N.A. et al.2006; Ando M. et al, 2009).

В настоящее время известны более 20 различных типов протезов ствола ЛА: биологические (ауто -и ксеноперикардиальные, сосудистые аллографты) и синтетические (Гор-Текс, дакрон) кондуиты (Подзолков В.П. и соавт.2000; Ковалев Д.В..,2003; Бокерия Л.А. и соавт.,2002-2009; Костава В.Т. и соавт.2012; Allen В. et al.,2002; Protopas A. et. al.2008; Fiore A. et al., 2011). При этом большинство авторов отдают предпочтение кла-паносодержащим кондуитам. Однако, все известные эктракардиальные кондуиты маленького диаметра имплантируемые детям до 1 года имеют существенные недостатки, к которым относятся подверженность к кальци-нозу, инфекционным и тромбоэмболическим осложнениям, развитию дисфункции клапана, стенозирования анастомозов и неадекватности кровотока в связи с ростом ребенка, что требует проведения повторной операции по замене кондуита (Шатахян М.П., 2009; Kirklin J.W et al., 1988; Karamlou Т. et al.,2006).

Анализ литературы свидетельствует об отсутствии приемлемых кондуитов малого диаметра для пациентов первого года жизни, что требует проведения дальнейших исследований в этом направлении.

В ряде сложных ВПС (АЛА 4-типа с ДМЖП, ОАС, ДОС от ПЖ, ТФ с АЛА) у детей раннего возраста, радикальная коррекция порока завершается имплантацией Т- или У-образных бифуркационных легочных кондуитов (Подзолков В.П. и соавт., 2003; Бокерия Л.А. и соавт. 2009; Бокерия Л.А., Каграманов И.И., Кокшенов И.В., Бритиков Д.В., 2010; Ким А.И. и соавт. 2012; Barbero-Marcial М. et al., 1990; Castañeda A. et al.,1994; Yagiha-ra T.1996, Quijano R.C. et al., 1999). При этом изготовление кондуита непосредственно в операционной из подручных материалов (аутоперикард, Гор-Текс и др.) негативно отражается на качестве протеза и имплантируемого клапана, удлиняет продолжительность операции, повышает риск развития послеоперационных осложнений. В связи с этим, применение предварительно изготовленного биологического бифуркационного кондуита улучшает результаты хирургического лечения тяжелых форм ВПС у детей первого года жизни.

У детей первых лет жизни наиболее перспективным является применение клапаносодержащих бифуркационных ксеноперикардиальных кондуитов, учитывающих индивидуальные анатомические особенности ребенка.

Целью исследования явилось создание биологического бифуркационного клапаносодержащего кондуита для реконструкции ВОПЖ и ветвей легочной артерии у детей первого года жизни с ВПС с учетом индивидуальных анатомических особенностей конкретного пациента.

Задачи исследования: 1. Разработать оригинальную конструкцию ксеноперикардиального бифуркационного легочного кондуита с трехстворчатым бескаркасным клапаном из глиссоновой капсулы печени.

2. Разработать технологию изготовления и создать с учетом индивидуальных анатомических особенностей конкретного пациента ксенопери-кардиальный бифуркационный клапаносодержащий кондуит для реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни.

3. Изучить гидродинамические характеристики разработанного биологического кондуита на компыотизированном стенде пульсирующего потока.

Научная новизна.

Впервые для реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни создана оригинальная модель ксеноперикардиального бифуркационного кондуита с трехстворчатым бескаркасным клапаном из глиссоновой капсулы печени.

Экспериментально доказано преимущество гидродинамических характеристик клапанов малого диаметра изготовленных из глиссоновой капсулы печени по сравнению с клапанами из ПТФЭ.

Впервые с учетом индивидуальных анатомических особенностей ребенка разработана технология изготовления и создан бифуркационный клапаносодержащий ксеноперикардиальный легочный кондуит малого диаметра, предполагаемый для оптимизированной реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни.

Практическая значимость работы.

Предложенная технология изготовления бифуркационного клапано-содержащего биологического протеза малого диаметра с учетом индивидуальных морфометрических параметров ствола и ветвей легочной артерии на основе экспериментальных, стендовых данных компьютерной модели пульсирующего потока, оптимизирует адаптацию кондуита при его имплантации.

Разработанный бифуркационный клапаносодержащий кондуит малого диаметра предлагается для реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни.

Реконструкция ВОПЖ с применением созданной модели бифуркационного ксеноперикардиального клапаносодержащего биопротеза малого диаметра позволит улучшить результаты хирургического лечения сложных ВПС (ОАС, АЛА с ДМЖП и др.) у детей раннего возраста.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Для реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни с ВПС предлагаются композитные бифуркационные ксеноперикардиальные легочные кондуиты с трехстворчатым клапаном из глиссоновой капсулы печени.

2. Химически стабилизированная глиссоновая капсула печени является материалом выбора для изготовления створок трехстворчатого клапана бифуркационного ксеноперикардиального легочного кондуита малого диаметра.

3. При радикальной коррекции ряда сложных форм ВПС у детей первого года жизни методом выбора является имплантация ксеноперикардиального клапаносодержащего бифуркационного кондуита малого диаметра, изготовленного в соответствии с оптимизированной моделью ВОПЖ с учетом индивидуальных анатомических особенностей конкретного пациента.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на XVI Ежегодной сессии НЦССХ им. А.Н. Бакулева с Всероссийской конференцией молодых ученых, 20-22 мая 2012 г; на первой Всероссийской научной конференции молодых ученых медиков: «Инновационные технологии в медицине XXI века», 6-7 декабря 2012 г., на объединенной научной конференции отделения реконструктивной хирургии новорожденных и отдела медицинской биотехнологии НЦ ССХ РАМН, 6 февраля 2013г.

Внедрение результатов исследования.

Разработанная технология изготовления новой модели клапаносо-держащего бифуркационного легочного кондуита малого диаметра внедрена в отделе медицинской биотехнологии НЦССХ им. А.Н. Бакулева, созданные модели экспериментально и математически изучены, рекомендуются для проведения клинических испытаний в кадиохирургических центрах занимающихся хирургическим лечением ВПС у детей первого года жизни.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 5 научных работ, в том числе 3 научные статьи в ВАК рецензируемых изданиях.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, содержащего ссылки на 44 отечественных и 62 зарубежных источников. Текст изложен на 80 страницах компьютерного текста, иллюстрирован 6 таблицами и 20 рисунками.

Глава I

"Биологические протезы ствола лёгочной артерии для реконструкции ВОПЖ у детей первого года жизни с ВПС"

(Обзор литературы)

1.1 Исторический очерк

Термин «кондуит» (от англ. conduit - трубопровод) появился в зарубежной литературе в начале 60-х годов прошлого столетия. Первоначально им обозначали трубчатый синтетический протез, соединяющий левый желудочек (JDK) с аортой. Несколько позже термин стали применять для обозначения искусственного ствола легочной артерии (JIA) (Подзолков В.П. и соавт. 2000). Отсутствие анатомической связи или затруднение сообщения между правым желудочком (ПЖ) и JIA, одна из наиболее сложных проблем хирургии врожденных пороков сердца (ВПС). Создание искусственного ствола JIA при помощи экстракардиального кондуита является методом выбора реконструкции выхода из венозного желудочка. Применение различных типов кондуитов биологических или синтетических, клапаносодержащих или бесклапанных расширили возможности хирургического лечения таких пороков как, тетрада Фалло (ТФ), атрезия легочной артерии с дефектом межжелудочковой перегородки (АЛА с ДМЖП), двойное отхождение сосудов (ДОС) от ПЖ со стенозом JIA, транспозиция магистральных сосудов (ТМС) с ДМЖП и стенозом JIA, общий артериальный ствол (Фурсов Б.А., 1982; Красиков ЛИ., 1982; Бура-ковский В.И. и соавт., 1986, 1991; Зеленикин М.А.,1991; Амато Д.Д. и соавт.,1993, Бухарин В .А. 1996; Подзолков В.П., и соавт. 1997-2003; Шамрин Ю.Н., Кокшенов И.В.,2004; Юрлов И.А. и соавт. 2009; Шарыкин А.С. 2009; Hokken R.B. et al., 1995; Perron J. et.al.,1999; Vazquez H. et al., 2000).

Первое клиническое использование экстракардиального кондуита в позицию ствола легочной артерии (между правым желудочком сердца и бифуркацией ствола легочной артерии) было осуществлено Lillehei С. at. al. (1964), которые имплантировали протез из тканевого тефлона между

правым желудочком и легочной артерией у больного с атрезией ствола лёгочной артерии. Однако, имплантация протезов без запирательного элемента сопровождалась значительной лёгочной регургитацией и перегрузкой правых отделов сердца, что привело к созданию кондуитов с механическими и биологическими клапанами (Чеканов B.C. и соавт., 1978; Красиков Л.И., 1982; Rastelli G. et.al.,1965; Clarke D. et al., 1997; Bove E.L. et al.,2001).

Впервые Rastelli G. et al. (1965) разработал и описал операцию коррекции ТМС со стенозом ствола легочной артерии с применением экстра-кардиального синтетического клапаносодержащего кондуита. Однако, быстрая кальцификация биологического клапана, разрастание и отслоение неоинтимы в просвете синтетического протеза, тромбоэмболические осложнения, стенозирование кондуита в области дистального и проксимального анастомозов заставили вести поиск более совершенных кондуитов для реконструкции ВОПЖ (Бураковский В.И. и соавт., 1986; Hoffman M. et al., 2000).

Переломным для развития кардиохирургии явилась успешная коррекция атрезии легочной артерии Kirklin J. W. в 1965 году с использованием аутоперикардиального бесклапанного кондуита (Kirklin J.W., BarratBoys H. 2004).

Об обнадеживающих результатах сообщали многие авторы (Брити-ков Д.В., 2004; Ross D. et al, 1966; Bando К. et al., 1995; Clarke D.R. et al., 1997; Perron J. et al., 1999; Gober V. et al.,2005; Shebami S.O. et al.,2006; Delmo-Walter E.M. et al., 2007.), которые в качестве исскуственного протеза ствола легочной артерии при радикальной коррекции атрезии легочной артерии, применяли аллоаортальные и аллопульмональные кондуиты.

Последние годы в качестве альтернативы известных легочных кондуитов для реконструкции ВОПЖ у пациентов с ВПС, предлагают биологический клапаносодержащий кондуит из яремной вены быка («Contegra»)

(Brown J.W. et al.,2006; Corno A.F.et al., 2008; Protopapas A.D. et al., 2008; Fiore A. et al.,2010).

Flore A. et al. (2010) на основании сравнительного изучения результатов имплантации кондуитов из бычьей яремной вены (12-14 мм) и лёгочных гомографтов (10-15 мм) для реконструкции ВОШК у 84 детей до 2-х лет установили, что дисфункция и недостаточность, и дистальные стенозы кондуита из бычьей яремной вены в сроки до 5 лет наблюдения возникали соответственно на 19%, 10%, и 8% меньше чем у кондуитов из лёгочного гомографта. В то же время, кондуиты из бычьей яремной вены также подвергаются периадвентициальному воспалению, стенозированию дистального анастомоза (от 6% до 50%) с проксимальным расширением кондуитов, обусловленное гиперплазией неоинтимы (Meyns В. et al., 2004., Rostan A.I. et al., 2006; Shebani S.O. et al., 2006). В связи с этим, Corno A.F.et al. (2008) рекомендуют накладывать широкий «элептический» ди-стальный анастомоз, что предотвращает сужение в области анастомоза, несмотря на развитие гиперплазии неоинтимы.

В настоящее время экстракардиальные биологические кондуиты используют в анатомической позиции «правый (венозный) желудочек - лёгочная артерия » при следующих сложных врожденных пороках сердца:

1.Тетрада Фалло:

- с атрезией ствола легочной артерии;

- с гипоплазией полости правого желудочка и фиброзного кольца ствола лёгочной артерии.

- с нарушением нагнетательной функции правого желудочка сердца;

- с наличием крупной коронарной артерии, пересекающей переднюю поверхность выводного отдела правого желудочка сердца.

2. Атрезия легочной артерии с дефектом межжелудочковой перегородки.

3. Общий артериальный ствол.

4. Двойное отхождение магистральных артерий от правого желудочка сердца со стенозом ствола легочной артерии.

5. Двойное отхождение магистральных артерий от левого желудочка сердца со стенозом ствола легочной артерии.

6. Транспозиция магистральных сосудов (ТМС) с ДМЖП и атрезией ствола лёгочной артерии (Бураковский В.И., Бокерия JI.A., 1989; Зеленикин М.А.,1991; Жикин Ю.Ю., 2000; Ковалев Д.В., 2003; Подзолков В.П. и со-авт., 2000, 2008; Шарыкин A.C.,2009; Danielson G.K. et al., 1995; Stark J. 1998; Kirklin J.W. et al., 2004; Ando M. et al., 2009).

Наиболее часто экстракардиальные легочные кондуиты используются при атрезии и гипоплазии ствола и ветвей легочной артерии. В литературе представлены ряд классификаций АЛА (Беришвили И. И., 1985; Подзолков В. П. с соавт.1986; Барчуков А.Ю., Кокшенов И. В., 1998; Бокерия Л.А, Беришвили И.И., 2006; Somerville J. et al., 1970; Mc.Goon D. 1977; Freedom R. et al., 1997 и др.). Среди них классификация Бокерия Л.А. и Беришвили И.И. (2006) содержит наиболее полное описание всех анатомических вариантов АЛА. В зависимости от характера и выраженности стеноза, числа гипоплазированных сегментов и их протяженности различают 4 типа аномалий формирования и развития легочно-артериального дерева. Систематика построена на общности хирургических подходов в каждой гр