Автореферат и диссертация по медицине (14.00.44) на тему:Экспериментально-клиническое обоснование новой модели ксеноаортального биопротеза в хирургии митрального порока

Р Г о 0.1

О 1 1Шн 1ро?

На правах рукописи

КОКОРИН СТАНИСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ

ЭКСП1 « МЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОьС МОДЕЛИ КСЕНОАОРТАЛЬНОГО БИОПРОТЕЗА В ХИРУРГИИ МИТРАЛЬНОГО ПОРОКА

(14.00.44. - сердечно-сосудистая хирургия)

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

НОВОСИБИРСК 1997

Работа выполнена в Кемеровском кардиологическом центре Научный руководитель:

Доктор медицинских наук, профессор Л.С.Барбараш

официальные оппоненты Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор В.С.Щукин

Доктор медицинских наук И.Ю.Бравве

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт кардиологии Томского научного центра РАМН

Защита диссертации состоится "_"_1997г. в_часов

на заседании диссертационного совета (шифр Д 084.47.01) при Новосибирском НИИ патологии кровообращения МЗ и МП РФ (630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского НИИ патологии 1фавообращения. МЗ и МП РФ

Автореферат разослан "_"_1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

доктор медицинских наук, профессор В.Н.Обухов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Реконструктивные операции на митральном клапане являются одним из наиболее распространенных методов лечения в современной хирургии сердца. Поражение митрального клапана встречается у 60-70% больных с приобретенными пороками сердца, причем в подавляющем большинстве случаев требуется замена пораженного клапана. Достижения в области медико- биологических наук за последние десятилетия позволили снизить процент неудач у данной категории больных (Цукерман Г.И. и др., 1974; Амосов НМ. и др., 1978; Барбараш Л.С., 1986; Малиновский и др., 1988; Семеновский ММ. и др., 1990).

Вместе с тем, остается еще много нерешенных проблем, одной из которых является выбор оптимального клапанного заменителя, однако ни один из известных протезов не гарантирует отсутствие специфических клапанообусловленных осложнений (Дземешкевич СЛ. 1984; Цукерман ГЛ. и др., Jamîeson W.R et al., 1992).

В этой связи большой интерес представляют биологические протезы и, в частности, биопротезы, изготовленные из свиных аортальных комплексов. Обладая хорошими гемодинамическими характеристиками, ксенобиопрогезы способствуют достижению быстрой нормализации кровообращения в ближайшем послеоперационном пержаде(Reis R.L., et al., 1971; Estes M.S., et al., 1979; Gallo JJ., et al, 1983).

Однако создание оптимального биопротеза требует совершенствования его конструктивных элементов, а его долговечность зависит от выбора консервирующего агента и технологии консервации.

Технология консервации характеризуется большим разнообразием. В этом смысле революционным явилось открытие A. Carpentier (1979) предложившего использовать в качестве консерванта глутаровый альдегид. На сегодняшний день обработка большинства коммерческих биопротезов осуществляется с помощью этого консерванта.

В то же время гидродинамические параметры современных биопротезов не являются идеальными. Поэтому функциональная адекватность биоклапанов может быть повышена за счет улучшения свойств замыкагельного элемента (Роева ЛЛ. и др., 1984; Барбараш

Л.С., 1986).

В этом смысле привлекательным является предложенный Е. 1татига (1880) метод моделирования створок биопротеза, принцип которого состоит в том, что консервация: биопротеаа проводится яри полуоткрытом состоянии створчатого аппарата. Реализация данного метода приводит к уменьшению препятствий на пути кровотока, поскольку для открытия створок не требуется дополнительных усилий. Однако недостатком метода является опасность травматизации створок стержнем, вводимым в просвет протеза при консервации.

Преодоление недостатков существующих моделей биопротезов и решение задачи улучшения их гидродинамических свойств явилось предметом данной работы.

Цель и задачи исследования. Цепью настоящего исследования явилась разработка ксеноаортального биопротеза новой модели с улучшенными гемодинамическими параметрами.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Обосновать и разработать новую технологию консервации, направленную на улучшение функциональных параметров биопротезов.

2. Исследовать влияние новой технологии консервации на процесс структурной стабилизации биоткани.

3. Оценить гидродинамические параметры новых биопротезов в стендовых условиях в сравнении с традиционными моделями биопротезов и дисковыми протезами.

4. Провести клиническую апробацию биопротезов новой модели с оценкой гемодинамических и клинических результатов.

Научная новизна исследования. Впервые обоснован и разработан способ консервации ксенобиопротезов клапанов сердца в условиях постоянного потока консерванта.

Доказаны преимущества гидродинамических параметров новой модели биопротеза по сравнению с параметрами клапанов традиционной модели и дисковых протезов.

Впервые выполнена имплантация биопротезов новой модели больным с пороками митрального клапана.

Доказано, что биопротезы новой модели обеспечивают высокое

качество жизни и стабильность результатов в отдаленном послеоперационном периоде.

Практическая ценность исследования. Предложена и внедрена в практику специальная установка для проведения консервации биопротезов. На разработанный способ консервации ксеноаортальных биопротезов получено авторское свидетельство № 1330773.

Реализация результатов работы. В лаборатории по производству биопротезов клапанов сердца и сосудов Кемеровского кардиологического центра начато серийное производство указанных био протезов. Изготовленные б но протезы применяются у больных с митральными пороками сердца в отделении сердечно-сосудистой хирургии Кемеровского кардиологического центра, НЙИТиИО МЗ РФ, ИССХ им. А.Н.Бакулева РАМН

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседании на I Всесоюзном и II Всероссийском съездах сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 1990 и Санкт-Петербург, 1993); на 42-ом Конгрессе Скандинавского общества торакальных и сердечных хирургов (Тампере, Финляндия, 1993); на объединенной конференции кафедры хирургических болезней № 1 КГМИ, хирургических отделений Кемеровской областной клинической больницы и Кемеровского кардиологического центра (Кемерово, 1995), на заседании Ученого совета НИИПК МЗ и МП (28 марта 1997 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научных работ. Получено 1 авторское свидетельство на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы.

Работа изложена на 117 страницах машинописи, иллюстрирована 17 рисунками и содержит 21 таблицу. Указатель литературы включает 75 отечественных и 142 зарубежных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В качестве материала для изготовления биопротезов использовались аортальные комплексы свиней.

Обработанный ксеноаоргальный комплекс размещали на опорном каркасе, изготовленном из полипропилена и разработанном в Кемеровском кардиологическом центра Правильно ориентированный па отношению к стойкам иативный ксеноаортальный комплекс фиксировали по общепринятой методике.

На следующем этапе обработки укрепленного на опорном каркасе ксенокладана в качестве консерванта использовали 0,625% раствор глутарового альдегида, стабилизированный фосфатным буфером при рН 7,4. Нативный ксеноклапан помещали в специальную камеру, изготовленную из биологически инертного полимера. В камеру заливали раствор глутарового альдегида в объеме 1500 мл. С помощью роликового насоса в камере создавали непрерывный ламинарный поток консерванта, проходящий через приточную часть ксеноклапана. Производительность насоса в период консервации составляла 800-1000 мл/мин. При гаком условии достигалось открытие створок клапана, составляющее 85-90% от максимально возможного. Консервация в потоке консерванта (динамическая консервация) проводилась в течение 1 часа при постоянном визуальном контроле через специальную смотровую камеру. При этом отмечено, что открытие створок происходит равномерно, и проходное отверстие клапана по форме приближается к правильной окружности. После окончания консервации в потоке консерванта ксеноаортальный биоцрогез в открытом состоянии помещали в контейнер с 0,625% раствором глутарового альдегида, в котором протез находился до окончания процесса консервации.

Разработанный метод динамической консервации имеет ряд преимуществ перед традиционным "статическим":

1) нативный ксеноклапан не приходится искусственно моделировать, тампонируя синусы Вальсальвы и створки, что, вероятно, позволяет избежать излишней травматизации тканей протеза;

2) наличие постоянного перемещения консерванта должно исключить создание зоны пониженной концентрации глутарового альдегида вокруг протеза;

3) открытое состояние створок биопротеза, несомненно, должно уменьшать сопротивление замыкательного элемента потоку;

4) постоянный поток может увеличивать скорость диффузии консерванта в глубь тканей биопротеза, что должно ускорять процесс структурной стабилизации;

5) при синхронном открытии створок биопротеза происходит равномерное распределение нагрузки на каждую створку, что повышает ресурсные возможности протеза;

6) проходное отверстие биопротеза, консервированного в потоке консерванта, приближается по своей форме к правильной окружности, что непременно должно отражаться на структуре потока, проходящего через биопротез, в частности, предупреждать формирование завихрений и застойных зон.

Для подтверждения вышесказанного было необходимо выполнение экспериментальных исследований, направленных на всесторонний анализ предлагаемого способа консервации. Исследования были проведены в двух направлениях:

♦ изучение влияния способа консервации на достижение структурной стабильности тканей биопротеза;

♦ исследование гидродинамических параметров биопротеза новой модели.

Были проведены исследования кинетики поглощения глутарового альдегида тканями, аминокислотный анализ, определение устойчивости консервированной ткани к коллагеназному перевариванию, физико-механические испытания створок биопротезов.

В качестве исследуемого материала были взяты две группы пат ив ны х свиных ксеноаортальных клапанов, средняя масса которых составлял 8,5±0,1 граммов.

Консервацию клапанов первой группы, состоящей из 10 нативных ксеноаортальных клапанов, проводили по общепринятой методике, в статическом состоянии. Вгорую группу, состоящую также из 10 нативных ксеноаортальных клапанов, консервировали в условиях постоянного потока консерванта при комнатной температуре, в специально сконструированной для этой цели камере.

Изменения концентраций глутарового альдегида на этапах консервации представлен на рисунке 1, из которого видно, что в обеих группах отмечено достоверное снижение (р<0.05) концентрации

растворе через 12 часов от начала консервации.

рисунок 1.

изменения КОНЦЕНТРАЦИИ глутарового альдегида (%) в течение всего периода процесса консервации

О 1 группа (ii=10) 2 группа (п-10)

1 12 24 48 72 96 168 672 Время консервации (час)

Í группа - биопротезы, консервированные в статическом состоянии^ 2 группа - биопротезы, консервированные в условиях постоянного ^__потока консерванта_^

На следующем этапе исследования было рассчитано поглощение глугарового альдегида тканями биопротезов в течение всего периода консервации. Результаты исследования представлены на рисунке 2.

Рисунок 2.

Динамика поглощения глугарового альдегида тканями

биопротеза в течение процесса консервации_■

г

о

■ Л

о

О. <

I

I §

L >,

30-f 26 20 15 10 б О

га,4 ао,а

2М

□ 1 группа (п=10)

□ 2 группа (п«10)

г1>4 10,0

0,1 0,1

i 1 1 *i"ir 96 168 672

12 24 48 72 Длительность консервации (час)

1 группа - биопротезы, консервированные в статическом состоянии

2 группа - биопротезы, консервированные в условиях постоянного потока консерванта

I

Видео, что количество глутарового альдегида, поглощенного тканями за весь период консервации, примерно одинаково в обеих группах. При исследовании в первые сутки консервации оказалось, что в первой группе биопрогезов поглощение составило 55,4 кг/т, или 66,2% от общего количества поглощенного консерванта, а во второй группе -соответственно 63,6 мг/г и 71,1%. При сравнении поглощения глутарового альдегида в течение первого часа консервации получены следующие данные: в группе биопрогезов, консервированных но стандартной методике, поглощено 19,2^0.3 мг/г, или 34,6% от поглощенного в первые сутки консерванта, в то время как во второй группе биопротезов - соответственно 26,4±0.2 мг/г, или 41,5%, при этом было найдено статистически достоверное различие между группами (р<0.05).

В дальнейшем снижение концентрации раствора не имело столь выраженного характера. Если к 12 часам в обеих группах концентрация раствора снизилась до 0,28±0.022% и 0,27±0.014%, то после очередной смены раствора к концу первых суток от начала консервации концентрация в обеих группах снизилась лишь до 0,525±0.015% и 0,527*0.012%. При этом динамика падения концентрации раствора в обеих исследуемых 1руппах биопротезов не имела достоверных различий (р>0.05). Из этого следует, что предлагаемый метод консервации, принципиально не отличается от стандартного.

При консервации в динамическом режиме отмечено достоверное ускорение поглощения консерванта в течение первого часа консервации, что, по-видимому, обусловлено постоянным обменом консерванта вокруг биопротеза.

Для Комплексной оценки структурной стабильности биоткани, консервированной в условиях непрерывного потока глутарового альдегида был использован метод аминокислотного анализа.

Полный аминокислотный анализ определен в нативной ткани свиных аортальных клапанов, а также в группах тканей биопротезов, обработанных по стандартной методике и в условиях непрерывного потока консерванта.

Прямое определение аминокислотного состава белка биоткани створчатого аппарата клапанов проведено совместно с к.б.н. В.В.Самуковым и В.А.Герасимовым (НИИ молекулярной биологии СО РАМН, г.Новосибирск) в 5 сериях образцов (41 образец):

1. Нативная ткань - 9 образцов;

2. Биоткань, консервированная по стандартной методике в

течение 1 часа • контрольная серия из 7 образцов;

3. Биоткань, консервированная в потоке консерванта в течение 1 часа - опытная серия из 7 образцов;

4. Биоткань, консервированная по стандартной методике в течение 28 суток - контрольная серия из 9 образцов;

5. Биоткань, консервированная в потоке консерванта и взятая через 28 суток от начала консервации - опытная серия из 9 образцов.

Проведена оценка относительного содержания лизиновых и гндроксилизиновых остатков на 1000 остатков аминокислот в каждой серии. Результаты расчета количества свободных остатков лизина и гидроксилизина в процессе консервации представлены на рисунке 3.

рисунок 3.

Относительное содержание свободных остатков лизина и гидроксилизина в створках ксенобиопяотезов на 1000 аминокислотных остатоков

0 группа образцы нативной ткани;

1 группе- образцы, обработанные по стандартной методике глутаровы* альдегидом в течение 1 часа;

2 группа- образцы, обработанные в потоке консерванта а течение 1 час

3 группа- образцы, обработанные по стандартной методике после завершения процесса консервации;

4 группа- образцы, обработанные в потоке консерванта после завершен

процесса консервации.

Отмечено достоверное снижение остатков как лизина, так и гвдроксилизина к концу процесса консервации (р<0,001), что может говорить о высоком сшивающем эффекте данных методов консервации. При сравнении стандартного и нового метода консервации было установлено, что по окончании процесса консервации достоверных различий в снижении остатков аминокислот лизина и гвдроксилизина не выявлено. Однако отмечена тенденция к большему снижению числа остатков лизина в группе образцов, консервированных по новой методике, в сравнении со стандартной обработкой в течение первого часа консервации (25,77 и 28,14 соответственно) и достоверно большее снижение количества остатков гидроксилизина (р<0,001) - 6,61 и 7,21 соответственно.

Таким образом, проведенный аминокислотный анализ позволил прийти к заключению, что динамический способ консервации обеспечивает достаточно прочную сшивку первичных аминогрупп лизина и гидроксилизина. Полученные данные позволяют предположить, что образование поперечных ингра- и интермолекулярных связей при новом способе консервации происходит в течение первого часа быстрее и тем самым предотвращает развитие аутолитических процессов на начальном этапе консервации.

Однако для оценки эффективности консервации новым методом было необходимо также испытание консервированной ткани на ее устойчивость к воздействию коллагеназы.

О структурной стабильности консервированной биоткани можно судить по результатам определения устойчивости к коллагеназному перевариванию, поскольку степень ферментативного повреждения коллагеновой основы позволяет судить, прежде всего, о качестве структурной стабилизации.

Оценка устойчивости к ферментативному воздействию проведена совместно с с.н.с. института биоорганической химии СО РАН к.б.н. Л.В.Гаевой на трех сериях образцов тканей: нагивных (0), консервированные по стандартной методике (1) и в динамических условиях (2).

Результаты определения процентного соотношения остаточной массы к исходной приведены в таблице 1, из которой видно, что в обеих группах консервированных образцов биоткани достоверные различия в остаточной массе консервированных разными способами биологических тканей отсутствуют (р > 0,05), а отношение остаточной массы к исходной в обеих группах практически одинаково и составило

77,6 и 79,7%. Исходя из полученных результатов, можно утверждать, что оба способа консервации обеспечивают достаточно полную структурную стабильность биоткани.

Таблица 1.

остаточная масса ткани створок (м±т мг) после воздействия на ткань коааагеназой

Способ консервации Исходная масса (мг) Остаточная масса (мг) Соотношение остаточной массы к исходной (%)

0 (п-10) 7.81±0.97 0 0

1 (п=10) 15.61*1.35 12.10*1.41 77.6

2(п-10) 15.82*2.03 12.51*1.13 79.7

♦ 0- нашивная биоткань;

♦ 1- биоткань, обработанная по стандартной методике; ¿2- биоткань, обработанная в потоке консерванта.

Как один из методов оценки структурной стабильности консервированной биоткани было выбрано испытание устойчивости на разрыв, т.е. оценка прочностных характеристик биоматериала.

Физико-механические испытания проведены совместно с с.н.с. НИИ испытательной и медицинской техники МЗ РФ, к.м.н. Г.М.Деркач на разрывной машине "1ю^оп-1122".

Исследуемый биомагериал при проведении данного испытания был разделен на две группы: контрольная - образцы, консервированные по стандартной методике, и опытная - образцы, консервированные в динамических условиях. Исследовано 20 образцов ткани. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

таблица 2.

прочностные характеристики створок биопротезов (м±т)

Способ консерваци и Толщина образца й (см) Разрушающее напряжение О (кг/си2) Относительное удлинение Етах (%)

0 (п=10) 1(п=10) 0.048*0.002 0.048*0.003 62.41*3.23 65.62*7.24 41.50*1.96 40.82*1.36

♦ 1- образцы биоткани, обработанные по стандартной

методике;

♦ 2- образцы биоткани, обработанные в потоке консерванта.

В результате проведенных физика- механических испытаний было выявлено, что прочностные характеристики биопротезов, консервированных в условиях постоянного потока консерванта, достоверно не отличаются от своих традиционных аналогов.

Таким образом, исследования биоткани, обработанной по новой методике, показали, что тканевые элементы биопротезов, консервированных в постоянном потоке консерванта, по своей структурной стабильности не уступают своим традиционным аналогам и обладают достаточной хорошими ресурсными возможностями.

В дальнейшем были проведены испытания биопротезов в стендовых условиях.

В стенде стационарного потока проведено исследование грех групп протезов: первую группу составили 10 аортальных ксенобиопрогезов, консервированных по стандартной методике . (в закрытом состоянии), вторую группу - 10 аортальных ксенобиопротезов, консервированных в непрерывном потоке консерванта (в открытом состоянии), и третью группу - дисковые протезы "ЭМИКС".

Результаты изменения перепада давления на протезах представлены в таблице 3, из которой видно, что величина перепада давления на биопротезах, консервированных в условиях постоянного потока консерванта (в открытом состоянии), достоверно ниже, чем на биопротезах, консервированных по стандартной методике, как при больших, гак и при малых расходах жидкости (р < 0,001). При сравнении с дисковыми протезами показатели перепада давления на биопротезе предлагаемой модели также лучше, однако достоверность различий прослеживается только при показателях расхода жидкости, равных 20 и 15 л/мин.

Таблица з.

Зависимость перепада давления (М±и - мм рт.ст.) на протезах

_от расхода жидкости, протекающей через протез

Расход жидкости, протекающей через протез Q (л/мин)

25

20

15

10

1 (п=10)

2 (п=10) ЭМИВСМШ2Э(п~10)

7.8±0,2* 4.8±0.3* 5.8±0.1*

5.4±0.2* 3.0±0.2* 3.2±0.1

3.3±0.1* 1.8±0.1* 2.1±0.1*

1.8±0.2* 0.9±0.1* 1.0±0.1

0.8±0.1* 0.2±0.1* 0.3±0.1

*' 1 (а-10) - • -2(п=10) —эмикс мш 29 <п=10)

25

20

15

Q (л/мкк)

10

1- биопротезы, консервированные по стандартной методике

2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта

* -статистически достоверные различия (р<0.05)._

Результаты расчетов коэффициента сопротивления представлены в таблице 4, из которой видно, что биопротезы, консервированные в динамическом режиме, имеют значительно меньший коэффициент сопротивления, чем биопротезы, консервированных по традиционной методике, и дисковые протезы. Особенно важно то, что величина коэффициента сопротивления новой модели протеза практически не зависит от количества расходуемой жидкости, протекающей через протез, в то время как у стандартных моделей биопротеза этот показатель значительно возрастает по мере уменьшения расхода жидкости.

Таблица 4.

ИЗМЕНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ (М±т) В ЗАВИСИМОСТИ

_ОТ РАСХОДА ЖИДКОСТИ. ПРОТЕКАЮЩЕЙ ЧЕРЕЗ ПРОТЕЗ_

Расход жидкости,

протекающей через 25 20 16 10 5 протез (} (л/мин)______

1 (п=10) 18.9*0.4* 20.4*0.3* 22.2*0.4* 27.2*0.5* 48.5±0.7*

2 (П~10) 11.1*0.3* 11.3±0.3* 12.1*0.2* 12.8*0.2* 13.6*0.4*

амине мша (ту-Ю) 14.о*о.1*[ 14.1*0.2* 14.1*0.1* 15.1*0.1* 18.1*0.2*

9 (л/мнл)

1- биопротезы, консервированные по стандартной методике

2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта

* -статистически достоверные различил (р<0.05)._

Стабильность коэффициента сопротивления на биопротезах новой модели обусловлена открытым состоянием створок. В связи с этим для их открытия не требуется дополнительных усилий. Кроме того, показатели перепада давления и коэффициента сопротивления свидетельствуют о лучшей пропускной способности опытной модели биопрогеза.

Таким образом, исследования в стенде стационарного потока показали, что биопрогезы, консервированные по новой методике, обладают . рядом преимуществ перед традиционными моделями биопротезов и дисковыми протезами. Наличие меньших показателей перепада давления и коэффициента сопротивления при всех прочих

равных условиях свидетельствует о лучших гидродинамических параметрах данных биопротезов.

В стенде пульсирующего потока проведено исследование трех групп протезов: первая - 10 биопрогезов, консервированных по стандартней методике; вторая - 10 биопротезов, консервированных в динамическом режиме, и третья - 3 протеза Эмикс МП1-29.

Был определен эффект быстродействия испытуемых протезов. Полученные результаты представлены в таблице 5, из которой видно, что биопрогезы, консервированные в динамическом режиме, обладают высоким быстродействием, особенно выражена такая тенденция в период открытия створок.

Таблица 5.

результаты определения эффекта быстродействия протезов _(М±ш)_

показатели <¡0гкр. ^акр. Ьткр+ t3aKp.ii/,,

(сек) (сек) (сек) 1;о

1 (п~10) 3.0±0.2* 5.2±0.2 3.0±0.2* 2,3±0.2

2(п-10) 2,0±0.1* 5.9±0.1 4.1±0.1* 4.0±0.3

ЭМИКС МШ 29 3.0±0.1* 5.8±0.2 3.3±0.1* 7.2±0.3

. (л=3)

1- биопротезы, консервированные по стандартной методике

2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта

ткр - время открытия створок;

{яо*р ■ время закрытия створок;

t0 - время открытого состояния створок;

На следующем этапе были исследованы гидродинамические параметры трех групп протезов при различной частоте циклов (Ы), т.е. в условиях имитирующих тахикардию и брадикардию. Исследование проведено при следующих параметрах: давление в камере "желудочек" (Рж) - 120 мм рт.ст., давление в камере "предсердие" (Рп) - 10 мм рг.сг., длительность импульса давления на выходе из протеза (Т) -0,45 секунды. Результаты исследования представлены в таблице в.

При анализе полученных результатов установлено, что ударный объем во всех исследуемых группах был наибольшим при частоте циклов 50 в минуту. Объем регургитации в двух группах биопрогезов не различался, у дискового протеза этот показатель был достоверно ниже при частотах 70, 90 и 120 по сравнению с параметрами биопротеза новой модели и при всех частотах - по сравнению с традиционной. Пфепад давления на биопротезах, консервированных в

динамическом режиме, был наименьшим, это было достоверным при частотах 90 и 120. Изменения перепада давления в зависимости от частоты циклов изображены на рисунке 4.

Таблица 6.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОТЕЗОВ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ЧАСТОТЕ ЦИКЛОВ (М±ш)

протезы параметры

N число цикл, в мин Ууд (мл) Уобр (мл) Др ммртлг. МО (л/мин) вэф (см2)

1 (П=10) 50 70 90 120 97±3 86*1 59*3 36*3 4±0.5 2*0.2 1±0.1 0.5±0.3 2±0.2 3*0.2 4±0.1 5±0.3 4.8±0.2 6*0.3 5,3*0.2 4.3*0.3 3.3±0.7 3.4*0.3 2.6*0.1 1.9*0.1

2 (П-10) 50 70 90 120 108±3 98±2 67*2 44±3 5*0.7 4±0.4 2*0.1 1±0.1 2±0.2 2±0.2 2.5*0.2* 3*0.1* 5.4±0.2 6.8*0.2 6*0.1 5.2*0.2 3.8±0.1 4.8±0.2 3.7*0.7* 3±0.1*

ЗМИКСМШ29 (п=3) 50 70 90 120 105±3 96±0.3 63*2 40±2 8±0.4* 7±0.1* 6*0.1* 5*0.1* 3*0.2 3±0.4 4*0.2 5*0.3 5.2±0.2 6.7*0.3 5.6±0.1 4.8*0.1 3*0.1 3.8*0.2 2.8*0.1 2,1*0.1

1- биопротезы, консервированные по стандартной методике 2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта - ударный объем; У„я - объем регургитации; Ар - перепад давления на протезе; МО - минутный объем жидкости, протекающей через протез; - эффективная гидравлическая площадь; * -статистически достоверные различия.

РИСУНОК 4

ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕПАДОВ ДАВЛЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧАСТОТЫ

ЦИКЛОВ

N (число циклов а минуту)

Рисунок 5

Изменения эффективной гидравлической площади в зависимости от частоты циклов

N (чксло циклов в минуту)

Эффективная гидравлическая площадь протезов предлагаемой модели при частотах циклов 90 и 120 была достоверно больше протезов двух других групп. Зависимость эффективной гидравлической площади от частоты циклов изображена на рисунке 5.

В последующем: была проведена оценка гидродинамических параметров протезов грех групп при различных показателях давления в камере "предсердие" (Рп), при этом частота циклов составила 70 в минуту, длительность "систолы"(1;сист) - 0,40 секунды и давление в камере "желудочек" (Рж) - 120 мм рт.ст.. Опыт проведен в трех режимах: при Рп, равном 10, 7 и 4 мм рт.ст,

таблица 7.

гидродинамические параметры протезов при различном

давлении в камере "предсердие" (м±ш)

ПРОТЕЗЫ параметры

Рп мм рт.ст. Ууд (мл) Уобр (мл) Др ммрг.сг. МО (л/мин) вэф (СМ2)

1 (П—10) 10 7 4 86*2 65*8 47*1 2*0.1 2*0.1 2*0.2 3*0.1 2*0.1 1*0.1 6*0.5 4.6*0.3 3.3*0.3 3.4*0.3 3.2*0.1 3.3*0.2

2 (п=10) 10 7 4 98*2 74*3 56*3 4*0.1 4*0.2 4*0.2 2*0.1 1.5*0.2 1*0.1 6.8*0.4 5.1*0.3 3.9*0.2 4.8*0.3 4.1*0.1 3.9*0.1

ШИКС МШ 20 (11=3) 10 7 4 96.3*3 71*1 52*1 7*0. й 7*0.1 7*0.2 3*0.2 2*0.1 1.5*0.1 6.7*0.2 4.9*0.2 3.6*0.8 3.8*0.2 3.4*0.3 2.9*0.2

1- биоярошзы, консервированные по стандартной методике 2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта Рп ■ давление в камере "предсердие"; Уид - ударный, оЬъем;

- объехриургитацш; ф - перепад давления на претезе; МО ■ минутный объем жидкости, протекающей через протез; - эффективная гидравлическая площадь: * -статистически 9(ктов^рнь1е_различия^

Из таблицы 7 видно, что перепад давления на биопротезах, консервированных в динамическом режиме, достоверно ниже, чем на протезах традиционной модели и дисковых протезах при давлении в камере " предсердие", равном 10 мм рт.сг.. Эффективная гидравлическая площадь биопротезов новой модели превышала таковую обычной модели при давлении в камере "предсердие", равном 7 мм рт.ст., и превышала показатель дисковых - при давлении, равном 4 мм рт.ст..

Для определения эффекта быстродействия испытуемых протезов проведена скоростная киносъемка (48 кадров в секунду) 8-10 циклов работы каждого протеза. Расчеты, представленные в таблице 8, показали, что биопротезы, консервированные в динамическом режиме, обладают высоким быстродействием, особенно в период открытия створок.

ТАБЛНЦА8.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТА БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОТЕЗОВ (М±т)

показатели ¿откр. 1закр. ео 1откр+ 1закр.%

(сек) (сек) (сек) 1о

1 (п=10) 3.0±0.2* 5.2±0.2 3.0±0.2* 2.3±0.2

2 (п-10) 2.0±0.1* 5.9±0.1 4.1±0.1* 4.0±0.3

ЕМИЬС МП1 29 3.0±0.1* 5.8±0.2 3.3±0.1* 7.2±0.3

(пг8)

1- биопротезы, консервированные по стандартной метоОике 2- биопротезы, консервированные в условиях потока консерванта

готкр - время открытия створок; %закр • время закрытия створок; ¿о - время открытого состояния створок;

Полученные результаты стендовых испытаний

гидродинамических параметров биопротеза новой модели явились основанием для клинической апробации протезов данной модели у больных с пороком митрального клапана.

В период с 1987 по 1990гг. в Кемеровском кардиологическом центре 22 ксеноаоргальных биоцрогеза, обработанных в непрерывном потоке консерванта, было имплантировано 22 больным с пороками митрального клапана. Все биопрогезы были одного типоразмера с наружным диаметром посадочного кольца опорного каркаса 32 мм.

Пол и возраст больных представлены в таблице 9.

Таблица 9.

Распределение больных по возрасту и полу._

пол 30-39 ЛЕТ 40-60 ЛЕТ СТАРШЕбО ЛЕТ ВСЕГО

мужчины 6 6 1 13(59%)

женщины 1 5 3 9(40,9%)

ВСЕГО 7(32%) 11(60%) 4(18%) 22(100%)

Причиной формирования порока сердца, у всех пациентов был ревматизм, у 5 больных течение ревматического процесса осложнилось вторичным инфекционным эндокардитом, подтвержденным интраоперационными находками и бактериологическими методами исследования. У трех пациентов возбудителем инфекции являлся золотистый стафилококк, у одного - гемолитический стрептококк и у еще одного - эпидермальный стафилококк.

По клиническому состоянию на момент операции больные были распределены согласно классификации NYHA следующим образом: к III функциональному классу было отнесено 8 (36,4%), к 1У - 14 (63,6%) больных.

Средний функциональный класс был равен в среднем 3,6±0,3

Распределение пациентов по типу морфологических проявлений митрального порока представлено на рисунке 6.

Рисунок

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬНЫХ ПО ТИПУ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ МИТРАЛЬНОГО ПОРОКА

50% (11)

(Всего: 22)

41% (9)

9% (2)

' В ПреобАКДШфЯЦ ИЯТрМЬНЫЙ ОПФ1 □ Прео&лдджюфм иитрилыия недостаточность В Сте»оя ы кнтпчнт Мк. к ршиой псоеаа шршни

У половины больных были в равной степени выражены стеноз и недостаточность митрального клапана, у 40% преобладал стеноз митрального клапана.

Тяжесть исходного состояния больных во многом была обусловлена длительностью ревматического процесса, приведшего к декомпенсации кровообращения. У 14 (63,6%) пациентов длительность заболевания превышала 10 лет.

Кроме того, тяжесть состояния усугублялась осложнениями

митрального порока, характер которых представлен в таблице 10.

У половины пациентов выявлено обызвествление митрального клапана II-III степеней, у большинства из них ревматический анамнез превышал 10 лег. У трех больных диагностирован тромбоз левого предсердия, причем у одной больной до поступления в клинику были трижды зарегистрированы эпизоды артериальных тромбоэмболий в сосуды нижних конечностей, по поводу которых были выполнены оперативные вмешательства с восстановлением кровотока в конечностях.

Таблица 10.

Осложнения митрального порока

Вид ОСЛОЖНЕНИЙ МА ТЛП ТЭ ИЭ КМ СП CA II-III

Количество % от общего количества 15 88.2% 3 13.6% 1 4.5% 5 22.8% , 2 9.1% 1 4,5% 11 50%

МА - мерцательная аритмия;, ТЛП - тромбоз левого предсердия; ТЭ- предшествующие системные тромбоэмболии; ИЭ - инфекционный эндокардит; Км - кардиомезалия; СП - сопутствующие пороки; Ca II -III - обызвествление митрального клапана II-III степеней

У 68,2% больных выявлена стойкая длительно существующая мерцательная аритмия, которая, несомненно, способствовала ухудшению их состояния.

Для оценки функции биопротеза через 30-40 минут после коррекции порока в условиях умеренной гиперволемии и стабилизированной гемодинамики у б пациентов проведена интраоперационная манометрия. Результаты исследования представлены в таблице 11, из которой видно, что биопрогезы новой модели характеризуется хорошими гемогвдродинамическими показателями. Так, среднедиастолический градиент давления на протезе составил 2,3±0,6 мм рт.ст., а эффективная гидравлическая площадь - 3,8±0,3 см2.

таблица 11.

результаты интраоперационной манометрии (м±ш)

□они ЛП ЛА кдд олс ЛАС МО СИ СДГ ЭП1

(M±m) 19JÜ1-3 ЗбЛШ 5&L1.1 Э06±Х14£ 1902±17.4 б.9±0.7 3.2±0.2 3.8*0.3

Легальных исходов в госпитальном периоде не было. Характеристика осложнений, возникших в ближайшем послеоперационном периоде, представлена на рисунке 7.

рисунок 7

Структура послеоперационных осложнений.

(Всего: 27.2%) 43 о/о

13.6%

восн пгсо

И Кровотечение □ Прочие

с-~~~~~~———————————————————л

ОСН - острая сердечная недостаточность

ГСО - гнойно-септические осложнения

Перед выпиской из стационара у большинства пациентов отмечено значительное улучшение общеклинического статуса, что позволило оценить его более низким функциональным классом МУНА.

Из 22 больных, перенесших операцию биопротезирования митрального клапана, в отдаленном послеоперационном периоде наблюдали 21 пациента. Один больной выбыл из-под наблюдения в связи с переменой места жительства. Сроки наблюдения составили от 1 до 7 лет, в среднем 5,7*1,7 года.

Большую часть (71,4%) пациентов наблюдали в сроки свыше 5 лег после операции, общая длительность наблюдения составило 112 пациенто/лет.

Функциональное состояние больных по классификации КУНА отражено в таблице 12.

Таблица 12.

Характеристика функционального состояния больных в

отдаленные сроки после операции.

годы наблюдения ДО операции 1 2 3 4 5 в 7

функциональный класс ЫУНА 3,64 1,47 1,42 1,38 1,38 1,26 1,32 1,50

п 22 21 21 21 21 16 11 2

• п - количество наблюдений

Относительная стабильность функционального состояния больных на протяжении всего срока наблюдения может свидетельствовать об адекватной коррекции порока и хорошей функции биопротеза в митральной позиции.

Для исследования непосредственно функции биопротеза в митральной позиции и его гемодннамических параметров, наряду с двухмерной эхокардиографией проводили цветную допплерометрию. Полученные результаты, представленные в табли,це13, свидетельствуйте том, что биопротезы, консервированные в условиях непрерывного потока консерванта, обладают хорошими гемогпдродинамическими параметрами. Так, среднедиастолический градиент давления на протезе не превысил 5,3 мм рт.ст., а площадь открытия биопротеза, оставаясь практически неизменной на протяжении всего периода наблюдения, составила в среднем 2,34 см2.

ТАБЛНЦА13,

ДИНАМИКА ЭХОКАРДИОГРАФИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИИ БИОПРОТЕЗОВ В МИТРАЛЬНОЙ ПОЗИЦИИ (М±М)

Параметры 1/2 1 2 3 4 5 6

¿ДГ&мрмг.) ¿±0.1 : 52i03 :

Saut (о«2) 24S±aœ Z32±OJQ6 аз1±ы& Uit№ 2&008 22Ш1

JCtaeys^&aaEp Û7MMÛ ойьодг QÎieOl: ШИШ йваьооз ÛSfcÛJt»

2ftfcû3 2L3±&8 гагу. 22.7ms ZI&0.7

"Уда*Нчм/с) 2424» щщ аоо*и

MPC (ми) 17Л±Л2 ШОй 1&Û8 ШЯйВ г&ти 1в±05 15.7iOj3

¿звйг'у

388=15 370±8 372±в 391±6 ЗМ±6 т±4 т±й

НгаОж) шаюг 1ДЛ01 шамг L3fe001 LtiûCC тлвюог

® СДГ - среднедиастолический градиент давления на протезе;

DBHyr/DHap - отношение внутреннего диаметра каркаса к наружному;

Усист - скорость движения каркаса во время систолы; Удиаст - скорость движения каркаса во время диастолы; MPC - максимальное расхождение створок; Уоткр - скорость открытия передней створки; Узакр - скорость закрытия передней створки; _Нств • толщина створок._

Оценка скоростных характеристик работы биопротезов показала, что последние обладают оптимальным быстродействием, особенно в фазе открытия створчатого аппарата.

Наличие стабильных величин толщины створок и отношения внутреннего диаметра каркаса к наружному свидетельствует об отсутствии признаков деструкции тканевых элементов биопротезов в отдаленные сроки наблюдения, что соответствует как клиническому статусу больных, так и данным других методов исследования.

Кроме указанных характеристик, с помощью допнлерометрии определяли характер кровотока в левом желудочке, ориентацию стоек биоцротеза по отношению к выходному тракту левого желудочка и наличие признаков регургнтации на протезе. Из 21 пациента, обследованных в отдаленные сроки после операции, в одном случае выявили, что одна из стоек биопротеза выступала в выходной тракт левого желудочка, это способствовало формированию умеренно выраженных завихрений кровотока в указанной зоне. Ни в одном случае нами не было зарегистрировано гемодинампчески значимой регургнтации на протезе.

Таким образом, с помощью зхокардиографического исследования было установлено, что использование биопротеза новой модели в митральной позиции способствует адекватной коррекции внутрисердечной гемодинамики. Обладая хорошими

гемодинамическими параметрами, данный биопротез позволяет добиться стабильных результатов в отдаленные сроки после операции.

Специфических клапанообусловленных осложнений выявлено не было. Актуарная кривая выживаемости представлена на рисунке 8. В группе исследуемых больных выживаемость к концу 7 года наблюдения составила 95,2%, общая смертность - 4,7 или 0,89% на 100 пациентов в год. Следует отметить, что летальных исходов, обусловленных нарушением функции биопротеза в митральной позиции, не наблюдалось.

Таким образом, клиническая апробация биопротезов, консервированных в динамическом режиме, показала, что эти протезы, обладая оптимальными гемодинамическими параметрами, способствуют достаточно быстрой коррекции расстройств кровообращения при митральном пороке сердца. Об этом свидетельствует течение госпитального периода, характеризующегося

значительным улучшением функционального состояния пациентов.

РИСУЯОК8.

Актуарная кривая выживаемости

Исследование в отдаленные сроки после операции с использованием как общеклинических, так и специальных методов, позволило выявить адекватную функцию биопротеза в митральной позиции и стабильность функциональных результатов. Отсутствие клапанообусловленных осложнений и легальных исходов в наблюдаемой группе больных свидетельствует о достаточной надежности новой модели ксеноаортального биопротеза.

ВЫВОДЫ

1. Консервация ксеноаортальных биопрогезов клапанов сердца в условиях постоянного потока глутарового альдегида обеспечивает оптимальную структурную стабильность биологических тканей. Процесс образования ингра- и интермолекулярных связей белковых структур развивается быстрее в течение первого часа консервации в отличие ог традиционного метода консервации, что в известной мере предотвращает развитие аутолитических процессов.

2. При стендовых испытаниях, имитирующих как физиологические, так и патологические условия, установлено, что биопротез новой модели обладает лучшими по сравнению с традиционными моделями биологического и дискового протезов гидродинамическими параметрами, что характеризуется меньшим на

50% перепадом давления на протезе в сравнении с традиционной моделью бионротеза и большей эффективной гидравлической площадью, которая превышает соответственно на 40 и 20% показатели стандартной модели биологического и дискового протезов.

3. Новая модель бионротеза способствовала улучшению функционального состояния больных в течение года после операции и приводило к снижению функционального класса в 2,4 раза.

4. При изучении отдаленных результатов протезирования митрального клапана биопрогезом новой модели не было выявлено специфических клапанообусловленных осложнений в сроки до 7 лет.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для проведения консервации укрепленный на опорном каркасе вативный ксеноклапан следует поместить в специальную камеру, заполненную 1500 мл 0,625% раствором глутарового альдегида, в камере необходимо создать в течение 1 часа постоянный поток консерванта через просвет протеза с помощью роликового насоса с производительностью 800-1000 жл/мин.

2. Через час консервации в условиях постоянного потока консерванта биопротез следует извлечь из камеры и поместить в специальный контейнер для завершения консервации.

3. Используемый в качестве консерванта глутаровый альдегид должен иметь кояценграциею 0,625%, рН 7,4 и температуру от +5 до +20° С.

4. Для поддержания оптимальной концентрации глутарового альдегида в течение всего периода консервации необходимо проводить четырехкратную смену раствора через 24, 72, 168 и 672 часа от начала консервации.

5. Перед имплантацией в стерильных условиях операционной необходимо произвести отмывание бионротеза от глутарового альдегида в течение 20 минут в 2000 мл изотонического раствора хлорида натрия.

6. Пациенты с биопротезами клапанов сердца должны находиться под постоянным диспансерным наблюдением и не реже 1 раза в год проходить полное клиническое обследование в условиях специализированного медицинского учреждения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Современное состояние и перспективы развития проблемы биопротезирования клапанов сердца в Кемеровском кардиологическом центре //Тез. докл. I Всесоюзного съезда сердечно-сосудистых хирургов, -М., 1990, - с. 409-410 (соавт. Л.С.Варбараш,

B.К.Нехорошев, В.В.Попов, Я.Л.Эльгудин, А.Н.Шапошников).

2. Клинико-экспериментальная оценка новых подходов к созданию ксенобиопротезов клапанов сердца // Тез. докл." I Всесоюзного съезда сердечно-сосудистых хирургов, - М., 1990, - с. 416417 (соавт. Л.С.Варбараш, В.К.Нехорошев, А.Н.Шапошников, Я.Л.Эльгудин, А.Ю.Бураго, И.Ю.Журавлева, Б.А.Федоров).

3. Первый клинический опыт замены митрального клапана новыми моделями биопрогезов клапанов сердца // Тез. докл. Всесоюзного симпозиума "Экспериментальная сердечно-сосудистая хирургия". - М., 1991. - с. 100-101 (соавг. В.К.Нехорошев, Я.Л,Эльгудин, А.Ю.Бураго, И.Ю.Журавлева, М.Ю.Огарков, А.Н.Шапошников, Л.С.Варбараш).

4. 10-летний опыт био протезирования клапанов сердца. Современное состояние и перспективы развития // Грудная и сердечнососудистая хирургия,-1991-№7- с. 21-25 (соавт. Л.С.Варбараш,

C.П.Новикова, В.К.Нехорошев, В.В.Попов, А.Н.Шапошников, А.Ю.Бураго, И.Ю.Журавлева, Б.А.Федоров, Я.Л.Эльгудин, И.С.Алферьев, А.К.Петров).

5. Ксенобиопротезы клапанов сердца нового поколения -экспериментальное обоснование и первый клинический опыт // II Всероссийский съезд сердечно-сосудистых хирургов, - Санкт-Петербург,- 1993, - с. 11 ( соавт. Л.С.Варбараш, В.К.Нехорошев, С.П.Новикова, В.В.Попов, Я.Л.Эльгудин).

6. New generation of heart valve bioprotheses. Experimental and first clinical datae. // The 42nd Annual Meeting of Scandinavian Association for Thorack and Cardiovascular Surgery.- Tampere, Finland. -1993, p. 102 (al. L.Barbarash, B.Nechoroshev, Y.Elgudin).

7. A.C. № 1330773 (СССР). Способ консервации аортальных ксенобиопролтезов / Л.С.Варбараш, В.В.Попов, В.К.Нехорошев, С.Г.Кокорин, А.А.Шрайбер. - Опубл. 5.07.1987