Научно-технический прогресс и сердечно-сосудистая хирургия

Сердечно-сосудистая хирургия — значительнейшее явление в медицине ХХ века. Освоение операций на “открытом сердце” радикально изменило мировоззрение практикующих врачей, открыло совершенно новую эпоху в здравоохранении. Состоялся пересмотр основ и принципов хирургии. Возникла новая концепция лечения пациентов с заболеваниями сердца. Прогресс в этой области сопровождался развитием сопутствующих направлений. Революционные открытия были сделаны в анестезиологии и интенсивной терапии, в применении искусственного кровообращения (ИК) и защите внутренних органов от ишемии, в электрофизиологии и искусственном регулировании сердечного ритма, в диагностике и агрессивной кардиологии, в разработке медицинской техники, искусственных органов и биоматериалов.

История сердечно-сосудистой хирургии поражает смелостью идей. Ее подходы к решению проблем в период первых открытий можно отнести скорее к научной фантастике, чем к реальной практике здравоохранения того времени.

Наиболее драматичными были попытки защитить организм, осуществив временную замену функций оперируемого сердца при его вынужденном выключении из кровообращения. Для этого были разработаны три основные методики, которые вначале использовались раздельно: гипотермия, ИК и гипербарическая оксигенация.

Гипотермия оказалась наиболее доступной и технически не очень сложной процедурой. Однако сама идея использовать ее во благо была чрезвычайно смелой для своего времени. Ведь охлаждение рассматривалось только как отрицательный для человека фактор. Между тем поверхностное охлаждение больных до температур, близких к 30^оС, позволяло останавливать кровообращение на несколько минут и внутрисердечно устранять простейшие пороки.

Связанное с гипотермией урежение сердечного ритма вызвало необходимость создания искусственного электрокардиостимулятора.
Сегодня имеется огромное количество моделей

Первое оживление головы собаки с помощью автожектора электрокардиостимуляторов, которые можно адаптировать практически к любым нарушениям сердечного ритма. Клиническая электрофизиология превратилась в самостоятельную медицинскую специальность. В распоряжении врачей — имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы, автоматически восстанавливающие сердечную деятельность при внезапной сердечной смерти.

В нынешнем году мировая кардиохирургия отмечает 50-летний юбилей использования в кардиохирургической практике искусственного кровообращения. Здесь нужно упомянуть экспериментальные исследования по созданию аппарата искусственного кровообращения (АИК) — “автожектор”, искусственное легкое (“оксигенатор”), перфузию с целью оживления отделенной от туловища головы собаки, оживление при помощи “автожектора” животных в состоянии клинической смерти, экспериментальные внутрисердечные операции под контролем зрения в условиях ИК.

Следующим значимым этапом стали операции на открытом сердце у детей в условиях перекрестного кровообращения со взрослыми донорами.

Первая успешная операция на открытом сердце была выполнена Н.М. Амосовым с применением АИК собственной конструкции. Сегодня ИК — это общепринятая методика.

Благодаря развитию технологий биополимеров в настоящее время созданы оксигенаторы из полых волокон, моделирующие капиллярный кровоток. Разработаны высокотехнологичные конструкции насосов, не травмирующих кровь. Контактирующие с кровью поверхности имеют специальное биосовместимое покрытие с антикоагулянтными свойствами. Это позволяет проводить многочасовые перфузии и механическую поддержку сердца и легких на протяжении многих дней, а иногда и недель.

Таким образом, благодаря потребностям сердечной хирургии начали появляться первые омываемые кровью искусственные органы. Возникло новое направление: перфузиология — наука о поддержании жизнедеятельности и временной замене функций организма при помощи омываемых кровью экстракорпоральных и вживляемых массообменных устройств.

Сегодня в клинической практике применяются методы частичной и полной замены: насосной функции сердца (вспомогательное и полное ИК), газообменной функции легких (экстракорпоральная мембранная оксигенация), выделительной функции почек (гемосорбция, аппарат “искусственная почка”), ретикуло-эндотелиальной системы (плазмо- и гемофорез, плазмосорбция).

Одновременно с ИК развивались методы механической поддержки сердца при сердечной слабости. В настоящее время это имплантация искусственных желудочков, центробежных насосов, минимально травмирующих кровь, а также высокоскоростных микротурбин, вводимых пункционно непосредственно в аорту.

Простым и эффективным способом выведения больного из кардиогенного шока при инфаркте миокарда является внутриаортальная баллонная контрапульсация.

При тяжелой патологии легких, когда искусственная вентиляция неэффективна, применяют экстракорпоральную мембранную оксигенацию; для удаления избытка жидкости и замещения функции почек — экстракорпоральную ультрафильтрацию.

Однако главным органом, механические прототипы которого вызывали наибольший интерес у кардиохирургов, всегда оставалось сердце.

Эффективным мостом к пересадке сердца являются имплантируемые и стационарные искусственные желудочки. Примечательно, что при некоторых ранее неизлечимых заболеваниях временное применение искусственного желудочка позволяет сердцу больного восстановить свои функции и избавляет от необходимости пересадки.

Выдающееся достижение кардиохирургии нового тысячелетия — первая в мире имплантация искусственного сердца, выполненная в 2001 г. в Jewish Hospital (штат Кентукки, США).

Ведутся интенсивные разработки вживляемых искусственных желудочков сердца, легких, почек, поджелудочной железы. К перечисленным методам примыкают различные варианты регионарной перфузии для устранения злокачественных новообразований.

Применение ИК и искусственных органов не ограничивается сферой радикальной терапии. Оно открывает принципиально новую методологическую область фундаментальной медицины, основанную на имитационно-аналоговом моделировании функций организма.

Благодаря передовым технологиям создания медицинских полимеров, электронных систем и электромеханических устройств перфузиология выделилась за рубежом в одно из передовых направлений научно-практической медицины на стыке хирургии, анестезиологии и интенсивной терапии.

Поскольку искусственное кровообращение не имеет аналогов в живой природе, применение этого метода переносит организм в условия, по отношению к которым отсутствуют механизмы естественной адаптации. Искусственное регулирование гомеостаза поставило новые задачи перед анестезиологией, интенсивной терапией, трансфузиологией. Разработаны различные варианты обезболивания, начиная с ингаляционного эфирного наркоза, на смену которому пришли комбинированный наркоз, нейролептаналгезия, атаральгезия, внутривенный “мононаркоз”.

Современный арсенал препаратов для кардиоанестезиологии позволяет легко управлять состоянием больного и максимально сокращает время, необходимое для полного восстановления естественных функций после сложнейших многочасовых операций. Благодаря сердечной хирургии значительное развитие получили технические средства наблюдения за больными, мониторинга показателей кровообращения и дыхания, биохимического контроля, искусственной вентиляции легких и искусственного управления другими жизненно важными функциями. Возникли технологии фармако-холодовой защиты внутренних органов от гипоксичеких и других повреждений, позволяющие сохранять жизнеспособность сердца при его многочасовом выключении из кровообращения.

Одно из уникальных направлений кардиохирургической анестезиологии и интенсивной терапии середины ХХ века — гипербарическая оксигенация, родоначальником которой является голландский врач Boerema.

Отдельная глава в истории кардиохирургии — это создание биосовместимых протезов клапанов и сосудов из искусственных компонентов и биоматериалов. В 1963 г. Н.М. Амосов выполнил первую операцию митрального протезирования, а в 1965 г. — создал первую в мире антитромботическую модель протеза митрального клапана с обшитым синтетической тканью кольцом, и эта идея до настоящего времени используется во всех современных моделях протеза клапанов сердца. Усилия, связанные с созданием омываемых кровью устройств, привели к развитию нового направления разработки биополимеров. Современные поверхности, контактирующие с кровью, практически биоинертны, имеют антитромбогенное покрытие, отличаются высокой износостойкостью и, вживленные в организм, служат годами, не вызывая отторжения. Некоторые из них, например искусственные сосуды, постепенно приобретают свойства естественных.

Следует отметить вызванное кардиохирургией интенсивное развитие специальных диагностических методов, таких как ангиография, эхокардиография, компьютерная томография и др. Развитию рентгеноангиографии предшествовал смелый эксперимент Forsman, который впервые ввел через вену в полость собственного сердца тонкий мочевой катетер, за что был удостоен Нобелевской премии. Развиваясь параллельно с кардиохирургией и благодаря ей, эта методика эволюционировала в транскутальную ангиовальвулопластику, которая в настоящее время успешно соперничает со сложными кардиохирургическими операциями, а в диагностическом отношении постепенно вытесняется высокоинформативными методиками ультразвуковой диагностики и компьютерной томографии.

Во всех ведущих кардиохирургических центрах мира постоянно проводился анализ эффективности нового оборудования и методик его применения. Главным выводом было то, что новые методы и более совершенное оборудование — это условие необходимое, но недостаточное для обеспечения безопасности при операциях с ИК, в которых участвуют большие группы специалистов различного профиля. Во время операции и сразу же после нее больной проходит через несколько принципиально различных функциональных состояний: наркоз, операционная травма, искусственное кровообращение, искусственная вентиляция легких, массивная инфузионная терапия и т. д. Это требует согласованных действий и преемственности на всех этапах лечения.

Осознание этого факта легло в основу разработки технологий стандартизации операций — современного этапа хирургии открытого сердца. Стандартные протоколы ведения больных, применения ИК, наркоза, защиты миокарда, искусственной вентиляции, интенсивной терапии — это рутинная практика кардиохирургии, которая относится к наиболее прогрессивным и организованным в отношении стандартов качества направлений здравоохранения. И можно с уверенностью утверждать, что это та область, через которую концепция стандарта вошла в медицину.

Н.М. Амосов стал первым в мире кардиохирургом, который начал активно развивать биокибернетику, применил новые подходы к моделированию сложных систем человеческого организма, обосновал подходы к их практическому использованию. Сегодня его последователи продолжают фундаментальные разработки в области компьютерного моделирования естественного и искусственного кровообращения, которые существенно повышают эффективность оценки и регулирования состояний организма в практике интенсивной терапии.

Высокая эффективность кардиохирургической помощи больным опирается сегодня и на современные достижения в области телекоммуникации. “Телемедицинские” технологии обеспечивают возможность контролировать состояние пациентов с помощью мобильных средств связи. Использование компьютерных сетей, связь через Интернет позволяют осуществлять передачу изображений на значительные расстояния и таким образом консультировать коллег и больных. Очередное достижение кардиохирургии — выполнение операций на расстоянии с помощью робототехники, когда оперирующий хирург находится за тысячи километров от больного.