Автореферат и диссертация по медицине (14.00.44) на тему:Экспериментальная оценка эффективности противоэмболических кава-фильтров

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ OCf|Äl^CgHft ^ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

i г 0HJ ГЦ

На правах рукописи ПАВЛЕНКО Владимир Вячеславович

УДК 616 . 131 - 005 - 089

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТИВОЭМБОЛИЧЕСКИХ КАВА-ФИЛЬТРОВ

( 14.00.44 - сердечно-сосудистая хирургия )

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва 1994

Работа выполнена в Российском государственном медицинско: университете.

Научный руководитель

академик Российской академии медицинских наук, профессор B.C. САВЕЛЬЕВ

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Е.П. Кохан, доктор медицинских наук, профессор В.В. Кунгурцев

Ведущее учреждение — Институт сердечно-сосудисто хирургии Академии медицинских наук имени А.Н. Бакулева.

Защита диссертации состоится « . . . » . . . 19941

в.....часов на заседании специализированного Ученого Совет

Д-084.14.01 при Российском государственном медицинско: университете. (Москва, 117434, ул. Островитянова, д.1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек университета.

Автореферат разослан....... 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор медицинских наук, профессор

М.И. ФИЛИМОНО]

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Профилактика тромбоэмболии легочной артерии является одной из наиболее актуальных проблем клинической медицины, поскольку результаты какоперативного.таки консервативного леченияэтого заболевания оставляют желать лучшего (B.C. Савельев и соавт.. 1990; J.D. Robinson et al., 1988). В последние два десятилетия стали интенсивно разрабатываться и завоевали признание непрямые методы хирургической профилактики тромбоэмболии легочной артерии, из которых наиболее широкое применение приобрела имплантация кава-фильтра. Создание новых противоэмболическихустройств постоянно продолжается в связи с тем, что их конструкции далеки от идеала (H.Y. Yune, 1989). Направление поисков сконцентрировано на разработке кава-фильтра обладающего высокой эмболоулавливающей эффективностью и минимально нарушающего кавальный кровоток (B.C. Савельев и соавт., 1990;C.J. Grassietal., 1989). Учитывая возможностьоценкиэтих характеристик при исследовании in vitro, оно, таким образом, должно быть первым этапом в отборе экспериментальных моделей кава-фильтров (D.W. Hunter et al., 1987; А.А. Katsamouris et al., 1988). Кроме того, критериями оптимального фильтра являются атромбогенность и биоинертность материала из которого онизготовлен.легкостьего имплантации, надежностьибезопасность фиксации к стенке нижней полой вены, содействие лизисууловленных тромбоэмболов. Важность изучения последних показывает значение исследования наиболее перспективных моделей в опыте на животных. Необходимость поиска оптимального кава-фильтра, подходящего большинству больных, с учетом трудности оценки противоэмболического устройства при выборочном клиническом изучении, определяет актуальность проведения экспериментального исследования.

Цель и задачи исследования.

Цель работы — разработать стандартную методику экспериментальной оценки эффективности кава-фильтров, провести сравнительный анализ различных моделей противоэмболическихустройств в опыте in vitro и дать всестороннюю доклиническую оценку новому кава-фильтру "Песочные часы".

Для достижения намеченной цели нами были поставлены следующие задаж

1. Сконструировать устройство, моделирующее кровообращение в нижней полой вене, и создать методику тестирования кава-фильтров in vitro.

2. Изучить в эксперименте in vitro:

а) эмболоулавливающуга эффективность различных моделей противоэмболическихустройств и факторы воздействующие на нее;

б) влияние имплантации противоэмболических устройств на гидродинамику в модели НПВ;

3. Оценить в эксперименте на животных механические I гидродинамические характеристики нового экспериментального кава-фильтр. "Песочные часы".

Научная новизна.

1. В работе впервые представлены методические основы доклиническо оценки противоэмболических кава-фильтров в эксперименте in vitro и in vive

2. Разработано устройство, моделирующее кровообращение в НПВ подобрана среда, имитирующая вязкость крови (положительное решение н заявку об изобретении №5050734/14/031708 от 12.12.92), для осуществлен« тестирования кава-фильтров в опыте in vitro.

3. Определены критерии оценки противоэмболических устройств эксперименте.

4. Впервые проведена апробация противоэмболического устройств "Песочные часы" на животных и дана оценка его механическим гидродинамическим свойствам.

Практическая ценность работы.

1. Предложена методика экспериментальной оценки функциональны свойств противоэмболических кава-фильтров, позволяющая отбират наиболее перспективные модели для дальнейших клинических испытаний

2. Сконструировано устройство, моделирующее кровообращение НПВ, дающее возможность объективно оценивать механические гидродинамические свойства различных моделей кава-фильтров.

3. Проведен сравнительный анализ результатов экслериментальног тестирования противоэмболических кава-фильтров.

4. Изучен механизм улавливания тромбоэмболов различными моделям кава-фильтров.

5. Определены причины снижения эмболоулавливающей способност противоэмболических устройств.

6. Рекомендован для клинических испытаний новый npoтивoз^ болический кава-фильтр "Песочные часы".

Внедрение результатов работы.

Предложенная методика исследования новых экспериментальнь конструкций кава-фильтров на базе устройства моделирующег кровообращение в НПВ используется в клинике факультетской хирург имени С.И. Спасокукоцкого РГМУ, отделе экспериментальной хирургии МГ РГМУ, ТОО "Комед".

Апробация работы.

Основные положения работы доложены и обсуждены на совместнс конференции сотрудников кафедры факультетской хирургии лечебно! факультета РГМУ, лабораторииангиологии, анестезиологии и реаниматологи внутрисердечных и контрастных методов рентгеновского исследовани эндоскопии и врачей хирургических отделений Городской клиническс больницы N»1 им. Н.И. Пирогова (Москва, 17.05.94 г.).

Публикации.

По теме диссертации принято в печать 3 научные работы, из них опубликованы 2. Выпущены методические рекомендации.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 194 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций. Текст иллюстрирован 13 таблицами и 70 рисунками. Указатель литературы включает 20 отечественных и 149 зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования.

В основу работы положены результаты тестирования 4 моделей кава-фильтров в эксперименте. Были испытаны: отечественная конструкция противоэмболического устройства "РЭПТЭЛА" (Медспектр, Минск), его перспективная экспериментальная модификация "Песочные часы", а также широко применяющиеся за рубежом фильтры Понтера "ВаэкеПфирмы William Cook, Дания) и "Bird's nest" Джантурко-Роема (фирмы Cook, Ink., Bloomington).

Рис. 1 Тестируемые кава-фильтры, а — "РЭПТЭЛА" б — "Песочные часы" в — "Basket" г — "Bird's nest"

Кава-фильтр "РЭПТЭЛА".(Рис. 1а) Исследование трех наиболее употребляемых размеров кава-фильтра "РЭЛТЭЛА"(ФИ-1, ФИ-2, ФИ-3 с максимальным диаметром раскрытия "ножек" — 23 мм, 28 мм, 32 мм, соответственно) проводилось в моделях НПВ, различающихся по внутреннему диаметру — 20 мм, 25 мм и 29 мм, соответственно.

Экспериментальный кава-фильтр "Песочные часы" (Рис,16). В опыте in vitro применялся фильтр длиной 4.0 см и с максимальным диаметром раскрытия "ножек" 30 мм. В опыте in vivo применялся фильтр длиной 3.0-3.5 см и с максимальным диаметром раскрытия "ножек" 12-16 мм.

"Basket"- фильтр Гюнтера (Рис. 1в). Тестировался средний размер фильтра (с максимальным диаметром раскрытия "ножек" 26мм),

Кава-фильтр "Bird's nest" (Рис. 1г). Фильтр "Bird's nest" исследовался нами в оптимальной (5.0 см между проксимальными и дистальными крючками) и "удлиненной" позиции, когда расстояние между проксимальными и дистальными его крючками составляло 7.0 см.

Для эксперимента in vitro изготавливали "тромбоэмболы" посредством смешивания консервированной цельной человеческой крови, хлорида кальция (10% раствор) и раствора тромбина в соотношении 5:1:4. Таким образом были получены "тромбоэмболы" 7 размеров: 2x10, 2x15 ("мелкие"), 3x20, 4x30 ("средние"), 6x50, 7x20, 9x40 мм ("крупные"). Для эксперимента in vivo изготавливали рентгенконтрастные "тромбоэмболы" размером 3x10 мм, посредством смешивания собачьей крови и раствора сульфата бария в соотношении 4:1.

Методика оценки эффективности кава-фильтров in vitro.

Стендовые испытания противоэмболической эффективности кава-фильтров и нарушений гидродинамики в модели НПВ, обусловленных ими проводились на сконструированном нами устройстве, моделирующем кровообращение в нижней полой вене (Рис.2). По модели НПВ циркулировала жидкость состоящая из смеси глицерина и дистиллированной воды, призтом соотношение ингредиентов составляло 3:2, что позволяло имитировать кровь больного с острым венозным тромбозом, по вязкости (гипервязкость - 7,5 сантиПуаз, определяли на аппарате "Rotovisko-ЮО" ФРГ).

Изучение эмболоулавливающей эффективности кава-фильтров.

Для выяснения влияния изменения условий кавальной гемодинамики на эмболоулавлизающую эффективность кава-фильтров, последняя оценивалась нами эмболизацией фильтров "тромбоэмболами" 7 вышеописанных размеров (каждая серия—из 50 эмболии ), при трех объемных скоростях циркуляции жидкости в модели НПВ:

— при О =2.0 л/мин, соответствующей скорости кавального кровотока человека в состоянии покоя;

— при О =3.0 л/мин, что соответствовало объемной скорости кровотока в НПВ человека при легкой физической нагрузке;

— при С! =4.5 л/мин, соответствующей скорости кавального кровотока человека при средней физической нагрузке.

Изучалась зависимость эмболоулавливающей эффективности кава-фильтров "РЭПТЭЛА" (ФИ-1, ФИ-2, ФИ-3) от ориентации кава-фильтра в модели НПВ. Фильтры тестировались в центральной и наклонной

(эксцентричной) позициях. Угол наклона был продиктован максимально возможным смещением, достижимым в модели НПВ.

Рис.2. Схема устройства для моделирования кровообращения в нижней полой вене:

1—модель НПВ; 2—"почечные вены"; 3,4—роторные насосы;

5—резервуар с жидкостью; 5—термостат; 7,8—флоуметры ;

9,10—манометры; 11—резиновое кольцо для фиксации фильтров;

12—фильтрующее устройство; 13—отводная трубка для введения

"тромбоэмболов"; 14—соединительные трубки.

Влияние эффекта гравитации на эмболоулавливающую эффективность кава-фильтров изучалось в сериях экспериментов при горизонтальном и вертикальном положении модели НПВ.

После каждого эмболического эпизода, тестирующего эффективность фильтра, регистрировался его результат и система очищалась от тромбозмбола, перед последующей эмболией в фильтр. Каждая серия ("тромбоэмболами" определенного размера) состояла из 50 эмболических эпизодов. Общее количество эмболических эпизодов во всехсериях составило 8894.

Тестирование эмболоулавливающей способности кава-фильтров при последовательной их эмболизации кровяными сгустками размером 2x10 мм, проводилось следующим образом: 10 кровяных сгустков последовательно вводились для каждого исследуемого противоэмболического устройства при объемной скорости циркуляции жидкости С3= 3.0 л/мин. Результат каждого

5

эмболического эпизода фиксировался, после чего рассчитывался процент улавливания кава-фильтром всей серии последовательно введенных "тромбоэмболов", а также изучался механизм их улавливания и фиксации фильтрующим средством.

Оценка нарушений циркуляции жидкости в модели НПВ после имплантации кава-фильтра при последовательном захвате им от 1 до 12 тромбоэмболов одинакового наименьшего размера (2x10 мм) проводилась на основании измерения градиента давления через противоэмболическое устройство (разница между давлением ниже и выше фильтра) приобъемной скорости "кровотока" Q =2.0 л/мин, О =3.0 л/мин и Q =4.5 л/мин, то есть в условиях, имитирующих различные состояния физической активности больного после имплантации кава-фильтра.

Измерение давления проводилось одновременно выше и ниже кава-фильтра с регистрацией на аппарате "M¡ngograf-82" фирмы "S¡emens"(OPr), при этом изменения давления фиксировались после каждого эмболического эпизода.

Для определения изменений ламинарного тока жидкости фильтры

тестировались при объемной скорости циркуляции Q = 3.0 л/мин. Число

Рейнольдса при этом составило 389. Оно расчитывалось по формуле:

г, D х V х р

Re = —Ñ—, где

D - диаметр модели НПВ (2.5 см),

V - линейная скорость циркуляции жидкости в модели НПВ (10.18 см/с),

р - удельный вес жидкости (1.156 г/см3),

N - вязкость жидкости (7.5 сР) .

Через отводную трубку в модель НПВ проводились два катетера (1 мм в диаметре), через которые инъецировалась краска (для качественной оценки нарушения тока жидкости). Приэтом один катетер располагался в ее просвете по центру (центрально), другой - пристеночно (по периферии). Через катетеры в модель НПВ вводилась краска-сафранин-Т (розовая) через центральный, синяя - через периферический.Чтобы провести последующее сравнение выраженности нарушений циркуляции в модели НПВ, продуцируемыми различными кава-фильтрами, проводилось фотографирование.

Методика оценки эффективности противоэмболического

кава-фильтра "Песочные часы* in vivo»

Эксперимент проводился на пятнадцати беспородных собаках обоего пола, весом 16-30 кг под внутривенным гексеналовым наркозом (15 мг/кг). Имплантация фильтра осуществлялась посредством венотомии V. [етогаНв проводящим катетером 15-1Рв инфраренальный сегмент задней полой вены (ЗПВ), после предварительно проведенной кавографии (верографин 70% -20,0). Под рентгеноскопическим контролем верхний край проводящего катетера с кава-фильтром (подобранного размера) устанавливался ниже устьев почечных вен. Тракцией катетера-проводника вниз, удерживая стилет на месте постепенно освобождали фильтр до полного раскрытия обоих его конусов.

■ Для тестирования эмболоулавливающей эффективности кава-фильтра, рентгеноконтрастные кровяные сгустки (размером 3x10 мм) вводились по катетеру в бедренную вену. Судьба каждого введенного тромбоэмбола

определялась с помощью рентгеноскопиигруднойклеткиибрюшной полости. После введения 5 кровяных сгустков в подфильтровое пространство, что соответствовало заполнению около 70% объема каудального конуса противоэмболического устройства, измерялось давление в ЗПВ дистальнее фильтра, катетером проведенным через бедренную вену и проксимальнее фильтра, катетером проведенным через яремную вену.

Возможное влияние конструкции кава-фильтра на лизис уловленных тромбоэмболов тестировалось одиночными кровяными сгустками, приготовленными из свежей аутовенозной крови. "Тромбоэмболы" предварительно взвешивались и вводились в подфильтровое пространство 4 животным сразу после имплантации противоэмболического устройства и подтверждения проходимости ЗПВ по данным кавографии. На 14 сутки постимплантационного периода при секционном исследовании животного "тромбоэмболы" осторожно извлекались из подфильтрового пространства и повторно взвешивались.

Воздействие кава-фильтра на гемодинамику в ЗПВ было изучено проведением контрольной кавографии 11 животным в различные сроки постимплантационного периода посредством проведения контрольной кавографии.

Систем наяантикоагу ля нтная терапия животным после имплантации кава-фильтра не проводилась.

Срок наблюдения составил от 3 дней до 6 месяцев, после чего животные забивались передозировкой гексеналового наркоза. Забитым животным выполнялось макро- и микроскопическое исследования.

Полученные результаты обрабатывали с использованием стандартных статистических методов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование in vitro.

Эмболоулавливающая эффективность кава-фильтров.

Главным критерием оценки эффективности кава-фильтра, является частота эмболизации легочного артериального русла, после его имплантации (B.C. Савельев и соавт., 1990), поэтому решающим фактором при выборе той или иной экспериментальной конструкции противоэмболического устройства для дальнейшей клинической апробации, служит показатель эмболоулавливающей способности, продемонстрированный фильтром в опыте in vitro (Hunter и соавт., 1987). Следовательно, тщательное и всестороннее тестирование in vitro эмболоулавливающей эффективности интравенозных фильтрующих средств, в условиях, моделирующих наиболее часто встречающиеся клинические ситуации, является главной задачей подобного исследования.

Необходимость тестирования эмболоулавливающей способности кава-фильтров, используя "тромбоэмболы" различных размеров, объясняется следующим: действительно, исходя из данных ранее проведенных исследований наиболее часто источником эмболии является илио-кавальный сегмент венозной системы (B.C. Савельев и соавт., 1990), тромбоэмболы из

которого являются потенциально опасными для жизни большинства больных. Однако, улавливание маленьких одиночных эмболов имеет также большое значение, особенно для контингента больных, с тяжелым сердечно-легочным статусом, вследствие ранее перенесенной легочной эмболии или по другим причинам. Источником тромбоэмболов маленьких размеров может бытьфрагментированныйтромбиз илио-кавального,подвздошно-бедренного, бедренно-подколенного сегментов, крупный эмбол захваченный кава-фильтром и подвергшийся фрагментированию вследствии частичного лизиса, в процессе проведения больному тромболитической терапии.

Проведенное нами исследование показало, что различия в конструкциях фильтрующих устройств оказывают влияние на их эмболоулавливающую способность. В целом она оказалась достаточно высокой у всех протестированных противоэмболических средств. Наилучшую эмболоулавливающую способностьпродемонстрировалэкспериментальный кава-фильтр "Песочные Часы", захвативший значительное большинство наименьших по размеру "тромбоэмболов". Близкие результаты по улавливанию кровяных сгустков показали кава-фильтр Понтера "Basket" и "РЭПТЭЛА"(ФИ-2), в оптимальной позиции. Наименьшая фильтрующая способность оказалась у "Bird's Nest" фильтра, хотя в целом она может быть расценена как удовлетворительная (Рис.3).

Рис. 3. Эмбоулавливающая эффективность кава-фильтров (%) (объемная скорость - 3.0 л/мин).

Меньшая эмболоулавливающая эффективность кава-фильтра "Bird's nest", по нашему мнению, объясняется сложностью формирования "качественной" эмболоконтактной "сетки" фильтра Роема, обеспечивающей фильтрацию

тромбозмболов, Экспериментальный кава-фильтр "Песочные Часы" и "Bas-ket''-фильтр Гюнтера, являются самоцентрирующимися, в кавальном просвете, устройствами, что подтвердило наше исследование. Это свойство фильтровимеет большое значение, таккакобеспечиваетихфункционирование в оптимальной позиции. Самоцентрация достигается благодаря наличию двухллоскосгейфиксациифильтрующихустройствв просвете НПВ,служащих к тому же и двумя барьерами на пути миграции эмболов. В случае с кава-фильтром "Песочные Часы" в его конструкции удалось соединить высокую эмболоулавливающую эффективность, присущую большинству конусообразных фильтров и преодолеть их хроническую проблему — имплантацию в наклонную позицию в кавальном просвете. Действительно, если кава-фильтр "РЭПТЭЛА", при имплантации в оптимальную позицию в НПВ, показал себя высокоэффективным средством по улавливанию "тромбозмболов", то в наклонной позиции его эмболоулавливающая эффективность существенно снижалась. К общим недостаткам противоэм-болическихустройств подобной, конусообразной конструкции, можно отнести и случаи перекреста или перелома ножекфильтра, которые иногда происходят в процессе имплантации. При этом , мы установили значительное снижение эмболоулавливающей эффективности кава-фильтра, что, очевидно, должно служить причиной имплантации второго фильтра, в клинической практике. Мы не отметили снижение эмболоулавливающей эффективности кава-фильтра "Bird's nest" при имплантации в неоптимальную ("удлиненную") позицию, когда расстояние между проксимальными и дистальными фиксирующими крючками было около 7.0 см (при оптимальной— 5,0 см). Важно так же обратить внимание и на тот факт, за счет чего достигается высокая эмболоулавливающая эффективность фильтра. По результатам нашего исследования "Basket''-фильтр является надежным барьером для мигрирующих эмболов. Однако необходимо учитывать, что фильтр Гюнтера— громоздкая противоэмболическзя ловушка, а, как известно, чем больше материала используется в имплантируемых фильтрах, тем выше вероятность их последующего тромбирования. Этот недостаток "Basket''-фильтра уже нашел подтверждение в клинической практике.

Помимо тестирования эмболоулавливающей способности кава-фильтров "тромбоэмболами" большого размера, имеет значение и определение эффективности противоэмболических устройств при моделировании другой часто встречающейся клинической ситуации, как эмболия несколькими маленькими тромбоэмболами, изолированно не фатальными для больного, но суммарно опасными. По нашим данным и в этом случае самым эффективным оказался фильтр "Песочные Часы", в то время как, "Bird's Nest" фильтр показал худший результат. Этот факт, по нашему мнению, объясняется особенностями механизма функционирования противоэмболических устройств при захвате тромбозмболов, который был нами подробно изучен. Анализ механизма захвата тромбозмболов кава-фильтром "РЭПТЭЛА" показал, что если кровяной сгусток двигался ближе к центральной продольной оси модели НПВ, то он улавливался и фиксировался цилиндрической частью фильтра(совокупностью ножек фильтра расходящихся от его вершины, где расстояние между ними минимальное). В случае, если "тромбоэмбол" двигался ближе к стенке модели НПВ , то он, вследствие столкновения с фиксирующей ножкой фильтра, "сползал" по ней в его цилиндрическую часть, где надежно фиксировался. Таким образом, в процессе улавливания и фиксации тромбозмболов участвуют, как совокупность расходящихсяотверхушкиножекфильтра, образующих его цилиндрическую часть, так и свободные части ножек-фиксаторов. Однако, по мере заполнения цилиндрической части кава-фильтра кровяными сгустками, вероятность

захвата последующих тромбоэмболов снижается, так как расстояние между ножками фильтра увеличивается к периферии. Сходный механизм улавливания кровяных сгустков продемонстрировал и кава-фильтр "Песочные Часы". Иной механизм улавливания "тромбоэмболов" был отмечен нами у кава-фильтра Гюнтера. Кровяной.сгусток, ударившись о проксимальную наружную часть "корзинки", по образующим ее проволочкам соскальзывал к стенке модели НПВ и надежно фиксировался в месте контакта ее с "корзинкой" фильтра. Если же "тромбоэмбол" миновал этот барьер, он сталкивался с внутренней дистальной частью "корзинки" и сползал по проволочкам конусоподобной ее части, из которой расходятся проволочки образующие "корзинку" фильтра. В случае прохождения и этого барьера "тромбоэмбол" свободно проходил якорные (фиксирующие) ножки фильтра, которые являются третьим барьером фильтра, по нашему мнению, только теоретически. Нами была отмечена существенная особенность функционирования фильтра Роема. "Тромбоэмбол", попав в "сети" фильтра, прочно не фиксируется, а постоянно мигрирует по ее лабиринтам, под влиянием динамики внутрикавального давления. В результате этого, чаще кровяной сгусток попав в более густой "клубок" проволочек фильтра, надежно в нем фиксировался, однако иногда итогом "блуждания" тромбоэмбола оказывалось прохождение через противоэмбо-лическое устройство. Таким образом, "свободно формирующаяся" эмболоконтактная область фильтра "Bird's nest" не обеспечивает надежную фиксацию уловленных тромбоэмболов, что по нашему мнению, служит причиной более низкой его эмболоулавливающей эффективности по сравнению с другими протестированными фильтрами. Значение отмеченных нами отличий в механизме улавливания "тромбоэмболов", кроме того, имеет и еще один важный аспект. В случае кава-фильтра "РЭПТЭЛА" и "Песочные Часы", захваченные ими тромбоэмболы располагаются в центре просвета НПВ, области наиболее интенсивного кровотока. Это способствует процессам самопроизвольного лизиса тромбоэмболов в подфильтровом пространстве, в результате чего должна снизится вероятность тромбирования фильтров. Наоборот, фиксация захваченных тромбоэмболов кава-фильтром Гюнтера, по периферии НПВ (пристеночно), то есть в области замедленного кровотока, создает условия для продолженного тромбообразования, способствующего окклюзии НПВ и развитию рецидива тромбоэмболии легочной артерии. Значение этих фактов для клинической практики трудно переоценить.

Многие из применяемых сейчас моделей кава-фильтров выпускаются нескольких размеров для выбора наиболее подходящего по параметрам устройства, установленному внутреннему диаметру НПВ больного, нуждающегося в имплантации противоэмболическогоустройства. Конструкция фильтров при этом, какправило, не корректируется, а лишь пропорционально увеличиваются или уменьшаются все исходные ее размеры. Таким образом, в случае необходимости имплантации фильтра в НПВ большого диаметра, нефильтруемая область кавального просвета увеличивается (так как увеличивается расстояние между соседними "ножками" фильтра). Это должно повлечь снижение эмболоулавливающей эффективности противоэм-болического устройства.

Нами были проанализированы результаты оценки эмболоулавливающей эффективности кава-фильтра "РЭПТЭЛА" в разных по внутреннему диаметру моделях НПВ. Было установлено, что наибольшей способностью улавливать тромбоэмболы обладает "РЭПТЭЛА"(ФИ-1), который тестировался в НПВ наименьшего диаметра, а худшую эмболоулавливающую способность продемонстрировал"РЭПТЭЛА"(ФИ-3), который имплантировался в модель НПВ самого большого диаметра. По нашему мнению, это объясняется тем,

что разные размеры кава-фильтров "РЭПТЭЛА"(ФИ-1,2,3), используемые при определенных установленных параметрах НП В (по данным кавографии), по конструкции имеют одинаковое количество фильтрующих формообразующих ножек - 12. Естественно, что фильтр, тестируемый в максимальной по диаметру НПВ, имеет наибольшее расстояние между фильтрующими ножками, что снижает его эффективность.

Таким образом, модификация больших размеров фильтра "РЭПТЭЛА"(ФИ-3), в плане уменьшения свободного, для прохождения эмболов, пространства, способствовала бы преодолению этой проблемы.

Изучение эмболоулавливающей эффективности при различных объемных скоростях циркуляции жидкости в модели НПВ позволило смоделировать ситуации, когда больные после имплантации фильтра выполняют различные действия (двигаются, кашляют, натуживаются) изменяющие кавальную гемодинамику. Отмечалась общая для всех протестированных моделей кава-фильтров тенденция к снижению эмболоулавливающей способности при увеличении скорости циркуляции

жидкости. (Табл.1) • „ .

Таблица 1.

Зависимость эмбоулавливающей эффективности от объемной скорости циркуляции (%),

кава-фильтр Q размеры тромбоэмболов(мм)

л/мин 2x10 2x15 3x20 4 х 30 6х 50 7 х 20 9x40

"Песочные 2,0 96 98 100 100 100 100 100

часы" 3,0 92 96 96 100 100 100 100

4,5 84 # 92 96 100 100 100 100

"Basket" 2,0 92 96 100 100 100 100 100

3,0 92 94 96 100 100 100 100

4,5 76 # 88 96 100 100 100 100

"РЭПТЭЛА" 2,0 94 96 100 100 100 100 100

(ФИ-2) 3,0 88 94 96 96 100 100 100

4,5 76 # 80# 88# 96 100 100 100

"Bird's 2,0 86 88* 100 100 100 100 100

nest" 3,0 76* 84* 92 # 96 100 100 100

4,5 70# 76* 84*## 92* # 100 100 100

О — объемная скорость циркуляции жидкости в модели НПВ;

* — Р < 0,05;

** — Р < 0,01 по отношению к показателям эмболоулавливающей эффективности разных моделей кава-фильтров.

# — Р < 0,05;

## — Р < 0,01 по отношению к показателям эмболоулавливающей эффективности кава-фильтров при разных Q.

С уметом того, что резкая активизация больных с эмболооласным венозным тромбозом, после имплантации кава-фильтра, вероятно провоцирует эмболию, то установление нами факта снижения его эмболоулавливающей способности в таких ситуациях, должно найти отражение в клинике, в виде строго дозированного наращивания нагрузки у больного в постимплантационном периоде.

Исследование влияния эффекта гравитации показало, что фильтры "Bird's Nest" Роема и Гюнтера "Basket" не подвержены ему, благодаря геометрическим особенностям конструкции, обеспечивающей равные промежутки между формирующими их проволочками по всему поперечному сечению. В то же время гравитационный эффект повлек значительное уменьшение эмболоулавливающей способности фильтров "Песочные Часы" и "РЭПТЭЛА", таккак гравитационные силы (горизонтальное положение модели НПВ, соответствующее ее расположению у лежащего больного) вынуждают тромбоэмболы двигаться вдоль зависимой ("нижней") кавальной стенки, то есть по ее периферии, где в силу конструктивных особенностей конусообразных фильтров они имеют наибольшее расстояние между фильтрующими фиксирующими ножками, что и приводит к более частому прохождению через нихтромбоэмболов. (Табл.2)

Таблица 2.

Зависимость эмбоулавливающей эффективности от эффекта гравитации (%) (объемная скорость 3,0 л/мин).

кава-фильтр # размеры тромбоэмболов(мм)

2х 10 2 х 15 3x20 4 х 30 6x50 7x20 9x40

"Песочные в 92 96 96 100 100 100 100

часы" г 76* 82* 84* 92* 100 100 100

"Basket" в 88 92 96 96 100 100 100

г-о 72* 74" 84' 88 100 100 100

г-н 64* 70* 72** 78* 96 100 100

"РЭПТЭЛА" в 92 92 96 100 100 100 100

(ФИ-2) г 90 92 98 98 100 100 100

"Bird's в 76 84 92 96 100 100 100

nest" г 78 86 94 98 100 100 100

* — Р< 0,05;

** — Р < 0,01 по отношению к показателям эмболоулавливающей эффективности кава-фильтров при вертикальном (В) и горизонтальном (Г) расположении модели НПВ.

Позиция фильтра: О — оптимальная, Н — наклонная.

Мы также изумили влияние этого эффекта на конусообразные фильтры при их латеральной наклонной позиции, то есть в среднем положении, по сравнению с наихудшим вариантом - наклоном от зависимой стенки, когда нефильтрующаяся область возле нее максимальная и наилучшим вариантом, когда фильтр имеет наклон к зависимой стенке и соответственно при максимально возможной степени фильтрации этой области. Полученные нами результаты показали значительное ухудшение эмболоулавливающей способности кава-фильтров "РЭПТЭЛА"(ФИ-1, ФИ-2, ФИ-3) при сочетанном воздействии двух этих факторов. Таким образом мы еще раз подтвердили мнение, что смещение фильтрующего устройства в кавальном просвете значительная фактическая проблема.

Нарушение гидродинамики в модели НПВ, вследствии имплантации тестируемых кава-фильтров.

Важно разработать не только эффективную по захвату тромбоэмболов конструкцию фильтрующего устройства, ной постараться добиться сочетания этого основного свойства фильтра с возможно меньшим препятствием кровотоку в НПВ (Grassi, 1991). Наибольший градиент давления регистрировался при тестировании кава-фильтра Гюнтера. Тестирование при средней объемной скорости показало, что он возникал после захвата фильтром только 3 "тромбоэмбола" и достигал 20 мм вод. ст. после 12 "тромбоэмбола". При захвате 12 "тромбоэмбола" фильтром "Bird's nest", градиент давления не превышал 14 мм вод. ст. Более низкий градиент давления через фильтр Роема, по нашему мнению объясняется тем, что "Bird's Nest" фильтр имеет произвольную "свободно формирующуюся" конструкцию. В результате этого захватываемые фильтром "тромбоэмболы" располагаются в разных плоскостях его "сетки"инеобразуютконгломерат в виде одноплоскостного сплошного барьера в подфильтровом пространстве, как в случае с фильтрующими устройствами, имеющими более жесткую конструкцию. Наилучшие результаты были отмечены при тестировании кава-фильтров "Песочные Часы" и "РЭПТЭЛА"(ФИ-2), градиент давления через которые возникал при захвате 4 и 9 "тромбоэмболов", соответственно. При этом, после улавливания ими 12 "тромбоэмбола" он не превышал 7 мм вод. ст. (Рис.4а). Возникающий градиент давления через тестируемые фильтры при их последовательной эмболизации фиксировался при 3 объемных скоростях. Наибольших величин он достигал при максимальной объемной скорости (Q = 4.5 л/мин), после захвата 12 "тромбоэмбола" и был равен для кава-фильтра Гюнтера —34 мм вод. ст., 27 мм вод. ст. для "Bird's Nest" фильтра, 20 мм вод. ст. — при тестировании экспериментального фильтра "Песочные Часы" и только 14 мм вод. ст. для кава-фильтра "РЭПТЭЛА"(ФИ-2).(Рис.4б)

Тромбогенностьпротивоэмболическихустройствсвязанас вызываемой ими турбулентностью кавального кровотока в норме имеющего характер ламинарного. Наше исследование подтвердило факт воздействия противоэмболическихустройств на циркуляцию в модели НПВ. Мы наблюдали нарушение ламинарного "кровотока" притестировании всех фильтров. Однако, в меньшей степени это проявилось при исследовании "Bird's Nest" фильтра. Наибольшую турбулентность, циркулирующей по модели НПВ жидкости, вызывал кава-фильтр Гюнтера. Таким образом можно предположить, что в клинической практике вероятность тромбирования "Basket''-фильтра будет наиболее высокой, что в свою очередь может повлечь повышение частоты рецидива эмболии легочной артерии.

грааклиг даллвккл (мы »ад ст)

О 12346676 0 10 И 12 количество уловленных "тромбоэмболов"

-гаотхи"

-е- 'Бшас«'

Рис. 4а.

градиент деллекм* (ми вод ст)

0 I 2 3 4 6 в 7 в в 10 И 12 количество уловленных "тромбоэмболов"

'РЭПТЭДА*

Рис. 46.

Рис. 4. Градиент давления (мм вод. ст.), создаваемый кава-фильтрам при улавливании "тромбоэмболов", размерами 2x10мм. (объемная скорост а—3,0 л/мин, б—4,5л/мин)

Исследование in vivo.

Тестирование эмболоулавливающей эффективности и влияния на циркуляцию в модели НП В нового экспериментального противоэмболического устройства "Песочные часы" дало обнадеживающие результаты. Они послужили объективным условием для исследования in vivo кава-фильтра в соответствии с современными требованиями, предъявляемыми к противоэмболическим устройствам. Значение исследования нового кава-фильтра в опыте на животных, в соответствии стестамилроводимыми in vitro, обусловлено тем, что экспериментальный стенд ограниченно воспроизводит физические свойствастенки полой веныиусловия кавальной гемодинамики. Исследование фильтра ¡n vivo дает больше информации о его функциональных свойствах и позволяет с большей вероятностью предположить насколько он будет эффективен при клиническом применении.

Важным результатом проведенного исследования явилось подтверждение факта самоцентрации нового кава-фильтра в просвете полой вены, установленного нами в опыте in vitro. При этом мы считаем, что основную роль в установке противоэмболического устройства в оптимальной позиции играет его проксимальный конус, "ножки" которого не имеют крючков. Так, когда фильтр имплантируется антеградно и, следовательно, первым выталкивается из проводящего катетерапроксимальный конус, он равномерно растягивает просветполой вены, что обеспечивает центрацию дистального конуса. При ретроградном способе имплантации, когда первым из проводящего катетера выходит дистальный конус фильтра, в случае фиксации крючкамиего"ножек"застенкуполойвены в наклонном положении, раскрытие проксимального конуса вероятно будет коррегировать позицию фильтра по вышеописанному механизму.

Тестирование in vivo эмболоулавливающей способности противоэмболического устройства "Песочные часы" показало, что он является надежным барьером для мигрирующего по полой вене тромбоэмбола. Это соответствует результатам исследования кава-фильтра, полученным на экспериментальном стенде. Крометого, фильтр такжеоказалсяэффективным по захвату нескольких, последовательно вводившихся "тромбоэмболов". При этом заполнение "тромбоэмболами" около 70% объема каудального конуса противоэмболического устройства не вызывало увеличение давления дистальнее фильтра. Мы установили, что конструкция противоэмболического устройства "Песочные часы" способствует рассасыванию уловленных тромбоэмболов (Табл. 3). Учитывая также отсутствие продолженного тромбообразования на фильтре, можно предполагать, что это снизит риск развития рецидива тромбоэмболии легочной артерии и окклюзии НПВ в постимплантационном периоде.

Как показало наше исследование, посредством проведения контрольной кавографии и измерения градиента давления, имплантация кава-фильтра "Песочные часы" не приводит к заметным нарушениям гемодинамики в ЗПВ собаки.

Тромбогенность кава-фильтра оказывает большое влияние на обструкцию кровотока в НПВ, что обуславливает значение оценки этого критерия противоэмболических устройств. Тромбообразование на кава-фильтре обычно связано с его наклонным положением в кавальном просвете, которое вызывает усиление турбулентности кровотока в месте его имплантации. Кава-фильтр "Песочные часы" продемонстрировал себя, как атромбогенная конструкция. Во всех случаях в постимплантационном периоде ЗПВ оставалась проходимой, чему, дополнительно, способствовало

расширение еепросвета "ножками" фильтра,тем самым предотвращая стеноз, который часто наблюдается в месте имплантации противоэмболичесшх устройств.

Таблица 3.

Рассасывание "тромбоэмбола", уловленного кава-фильтром "Песочные часы" на 14 сутки после эмболического эпизода".

вес введенного тромбоэмбола вес удаленного тромбоэмбола % рассасывания тромбоэмбола

1-я собака 1.13 0,24

2-я собака 1,65 0,32

3-я собака 0,77 0,16

4-я собака 0,92 0,11

средний вес 1,12 0,21 81%*

* р < 0,05

Мы не отметили случаев миграции фильтра. Это, по нашему мнению объясняется как расширением просвета ЗПВ "ножками" фильтра, так V фиксацией крючками "ножек" дистального конуса за кавальную стенку, чтс обеспечивает фильтру надежное сопротивление силам, смещающим его.

При секционном исследовании, выполненном всем животным, мы не наблюдали случаев образования забрюшинных гематом и перфорации стеню/ ЗПВ "ножками" фильтра, кроме одного случая, связанного с ошибкой в подборе адекватного по размерам противоэмболического устройства. Важнс подчеркнуть, что крючки дистальных "ножек" фильтра, благодаря лазерной рассечке, обеспечивают не только надежность фиксации противоэмболи-ческого устройства, но и ее безопасность, предотвращая перфорацию стенка полой вены. Фильтр начинал "прилипать" к стенке полой вены на 7 сутм постимплантационного периода за счет развития в месте контакте соединительной ткани. По прошествии 4-6 месяцев проволочки фильтре частично покрывались неоинтимой. Ни у одного из животных мы не отметь тромбообразования на фильтре, что коррелирует с результатами контрольны) кавографий и подтверждает атромбогенность конструкцм противоэмболического устройства.

Морфологическоеисследование по оценке состояния сосудистой стенкь задней полой вены, в месте контакта с кава-фильтром, показало развитие реакции соединительной ткани, сходное с воспалительной асептическое реакцией вокруг инородного тела. Фибробластическая реакция ткань сосудистой стенки сопровождается синтезом коллагена. В зоне контакте

формируются многочисленные коллагеновые волокна. 8 начальные сроки (аблюдения, среди коллагеновых волокон выявляется значительное :оличество тонких метахроматическихволокон, а также метахроматические 'частки основного вещества. Наличие метахроматически окрашенной ;оединительной ткани указывает на выявление гликозаминогликанов, :арактерных для молодой новообразующейся соединительной ткани. В >олее поздние сроки, способность ткани окрашиваться метахроматически 1адает, что также характерно для более зрелой соединительной ткани. Слеточная реакция в зоне контакта незначительная. Интенсивность сосудистой 1роницаемости и кровенаполнение сосудов значительно снижается к поздним ;рокам наблюдения. Таким образом можно утверждать, что кава-фильтр не зызываетхронической воспалительной реакции стенки полой вены. На поздних сроках исследования реакция на кава-фильтр сходна с реакцией на инертное инородное тело.

ВЫВОДЫ

1. Первым доклиническим этапом в отборе наиболее перспективных моделей противоэмболических устройств должно быть исследование in vitro, максимально приближенное к реальным условиям.

2. Сконструированное нами устройство, моделирующее кровообращение в НПВ, дает возможность объективно оценивать функциональные свойства различных моделей кава-фильтров in vitro. Стендовая модель позволяет наиболее полно и точно имитировать условия кавальной гемодинамики, моделироватьимплантацию большинства применяющихся в настоящий момент кава-фильтров, оценивать эмболоулавливающую способность кава-фильтров и влияние на нее эффекта гравитации, атаюке изучать механизм улавливания тромбоэмболов,регистрировать нарушения гидродинамики в модели НПВ, обусловленные кава-фильтром.

3. Сравнительный анализ результатов исследования in vitro противоэмболических устройств показал, что наиболее эффективными эмболоулавливающими моделями являются кава-фильтры "Песочные часы" и "РЭПТЭЛА". При этом они не вызывают значительных нарушений гидродинамики в модели НПВ.

4. Эксперимент на животных позволил установить важные преимущества нового кава-фильтра "Песочные часы": его биоинертность и атромбогенность, возможность имплантации в оптимальную позицию в кавальном просвете, надежность и безопасность фиксации к стенке НПВ, высокую эмболоулавливающую эффективность без существенного нарушения кровотока в НПВ и содействие лизису уловленных тромбоэмболов, в связи счем кава-фильтр "Песочные часы" может быть рекомендовандля клинических испытаний.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Экспериментальное исследование новых конструкций проти-воэмболическихустройств или модификаций применяющихся, предлагаемых для клинического использования, должно бытьобязательным первым этапом оценки их функциональных свойств.

2. Для получения объективных результатов экспериментальног тестирования кава-фильтров рекомендуем его проведение в соответствии предлагаемой нами методикой,

3. Рекомендуем для проведения т уйго исследования кава-фильтрс разработанное нами оригинальное устройство, моделирующе кровообращение в НПВ и вещество для его осуществления (положительно решение по заявке N25050734/14/031708 от 18.12.92г.).

4. Рекомендуем для клиническихиспытаний новый экспериментальнь кава-фильтр "Песочные Часы".

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 .Экспериментальный стенд для испытаний противоэмболическихкав фильтров. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия 1994, №4. соавторстве).

2. Оценка эффективности противоэмболических кава-фильтр< (in vitro). Грудная и сердечно-сосудистая хирургия, №5 (в соавторстве),

3. Противоэмболмческий кава-фильтр "Песочные часы". Грудная сердечно-сосудистая хирургия. 1995 №2. Принято к печати, (в соавторства

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для моделирования кровообращения и вещество для е осуществления. Положительное решение по заявке на изобретение N2505073 14/031708 от 12.12.92 г. ( в соавторстве ).