Защита миокарда (кардиоплегия)

В последние несколько лет наши знания относительно различных методов защиты миокарда значительно углубились, что позволяет осуществлять достаточно эффективную защиту миокарда. Исторический опыт развития защиты миокарда в целом укладывается в 3 больших раздела:

1) коронарная перфузия;

2) ишемическая остановка сердца, включая локальное (местное) применение холода;

3) ишемическая остановка сердца с помощью холодового кардиоплегического раствора.

Нашей задачей не является рассмотрение всех этих методов. Сведения о них можно найти в специальной литературе, посвященной защите миокарда. Мы же считаем необходимым остановиться на вопросах применения комбинированной холодовой кардиоплегии.
Кардиоплегией можно назвать такой метод, который позволяет удлинить толерантность сердца к глобальной (общей) ишемии.
В развитии ишемии миокарда следует выделить ряд фаз, или периодов развития.
Фаза I, которая не носит повреждающего характера, называется латентным периодом. Она идентична продолжительности поддержания функции миокарда аэробной энергией и сохраняется благодаря некоторому резерву кислорода в коронарном русле. Этот резерв составляют оксигемоглобин (кислород, растворенный в крови коронарных сосудов). Продолжительность латентного периода миокарда незначительна и при нормальной температуре миокарда колеблется от 1 до 15° С.
Когда резерв кислорода становится критическим. это происходит при тканевом РО2 менее 5 мм рт. ст. миокард начинает потреблять энергию по анаэробному механизму, приспосабливая для этого гликолиз - энергию фосфатов. Этот период называют периодом «выживания». Он изучен и прослежен в условиях гипотермии; при 28 °С он продолжается 5—6 мин.
Если период выживания удлиняется, то миокард в соответствии с анаэробным процессом начинает потреблять АТФ. Ультраструктурные изменения становятся очень глубокими. Реперфузия и повторна: оксигенация приводят к восстановлению предишемической функции только после латентного периода который увеличивается экспоненциально с увеличением длительности общей ишемии.
Фаза II, которая продолжается от начала ишемии до периода развития обратимых ишемических повреждений, называется временем «переживания». В этом периоде следует обязательно выделить фактический период переживания, который коррелирует со временем латентного выздоровления, составляющим около 20 мин. С учетом потребности миокарда в кислороде при температуре 25 °С оно составляет 40 мин.
Фазы II и III включают период от возникновения первых обратимых изменений в миокарде до развития в нем некробиотических процессов. В это время обратимые изменения быстро переходят в необратимые, а именно развиваются денатурация белков, мелкокапельное ожирение и появляются рассеянные некрозы в миокарде. В среднем через 15 мин после острой ишемии при нормальной температуре тела возникают распространенные некрозы миокарда, а восстановление функции сердца становится сомнительным. Через 20 мин ишемии гистологические изменения миокарда идентичны таковым в трупном сердце.
Таким образом, границы между фазами II и III по существу очертить невозможно. Их представляют в виде символического порога между обратимыми и необратимыми изменениями в сердце, развивающимися вслед за ишемией. Восстановление сердечных сокращений на фоне множественных некрозов миокарда возможно, однако в последующем периоде у больного может развиться тяжелая сердечная недостаточность, и нормализация его функции произойдет лишь после длительного и интенсивного лечения.
Исходя из теории трехфазности влияния общей ишемии, можно предположить, что увеличение толе-рантности миокарда к ишемии может быть достигнуто на всех трех этапах. В сущности говоря, необходимо повысить величину соотношения «доставка энергии/потребление кислорода миокардом». Последнее может быть достигнуто:

1) уменьшением энергии потребления;

2) увеличением резерва «миокардиальной энергии» (количество гликогена, энергия фосфатов, запас О²);

3) улучшением обменных процессов благодаря повышению сродства АТФ к каждой молекуле О² в аэробных или анаэробных условиях.

Кардиоплегия предназначена для предотвращения развития в миокарде даже легкообратимых сдвигов. Однако исследования дали возможность прийти к заключению, что у многих больных, особенно с коронарной патологией, и у детей первого года жизни во время операции на сердце происходят выраженные некробиотические изменения в миокарде, несмотря на применение современных методов кардиоплегии.
Основным фактором защиты миокарда во время операции является холод. Большинство ведущих кардиохирургов мира утверждают, что если температура миокарда во время пережатия аорты превышает 15° — 18 °С, то, следовательно, о надежности кардиоплегии говорить не приходится. Именно поэтому требуется непрерывное измерение температуры во время всего периода пережатия аорты.
Лишь хирургическая бригада, обладающая огромным опытом операций на «открытом» сердце, может себе позволить не применять непрерывную термометрию миокарда. Все методы фармакологической кардиоплегии необходимо сочетать с непрерывным глубоким охлаждением миокарда.
Из известных в настоящее время фармакологических методов, предназначенных для защиты миокарда, наибольшее значение приобрели следующие.
1. Увеличение К⁺, что ведет к инактивации как быстрого, так и медленного канала Na⁺ и Са²⁺ Na⁺, а благодаря этому — к электрической и механической остановке сердца.
2. Повышение содержания внеклеточного магния, вызывающего смещение Са²⁺ из места его нахождения вне мембраны, в частности к сократительной системе, что приводит к механической остановке и расслаблению сердца.
3. Уменьшение количества Na⁺ в цитоплазме с одновременным уменьшением концентрации внеклеточного Са²⁺ для полной электрической и механической инактивации клеток миокарда.
4. Фармакологическая остановка сердца введением бета-блокаторов и местных анестетиков или антагонистов кальция самостоятельно или в сочетании с перечисленными выше препаратами, применение которых основано на электрофизиологических принципах.
В настоящее время четвертый метод используется крайне редко, поскольку перечисленные препараты обусловливают глубокую химическую связь с миокардом в период ишемии. Такая связь приводит к продолжению их влияния на миокард в ишемической фазе и задерживает восстановление функций сердца. Поэтому предпочтительнее использовать методы. обозначенные в пунктах 1—3 или в комбинации 1—2, 2—3, 1—3 и т. д.
Каковы же теоретические проблемы кардиоплегии в настоящее время? При ишемии, возникающей под влияние кардиоплегии, так же как и при «чистой ишемий», необходимо соблюдать очень строгую корреляцию между уровнем энергии сердца и степенью структурных изменений, возникающих под воздействием ,этой ишемии и позволяющих надеяться на восстановление функций сердца. Понятно, что такая корреляция не носит абсолютного характера. Результаты анализа пассивных электрических свойств ми-окарда и содержания энергии в миокарде во время ишемии доказывают, что защита миокарда изменяется существенно в зависимости от энергии обеспечения сердца и сохранения его структур. На них большое влияние оказывает лекарственное воздействие в периоде, предшествующем ишемии. Более того, ишемический стресс в результате исключительно специфического воздействия на функциональную интеграцию клеток и клеточных мембран может привести к необратимым изменениям, несмотря на достаточную «доставку энергии к клеткам». В подтверждение сказанного можно привести такой пример. Если в миокарде уменьшить число кальциевых связей на поверхности мембран ниже допустимого минимального уровня. то даже при содержании в тканях креатинфосфокиназы и АТФ в пределах физиологической нормы внезапное восполнение количества Са²⁺ приводит к необратимым изменениям сердца. Это так называемый феномен кальциевого парадокса. Вместе с тем клинический опыт свидетельствует о том, что в настоящее время возможна даже специфическая защита структур. Она достигается введением препаратов защиты (например, верапамил) в предишемическом периоде. Эффект их влияния становится очевидным при изучении периода восстановления метаболического равновесия. Клинический эффект проявляется уменьшением выраженности аритмии и улучшением коронарного кровотока в послеперфузионном периоде. Специфическое (направленное) воздействие является новейшим методом улучшения защиты миокарда в периоде общей ишемии, что приводит к более эффективному сохранению метаболических, структурных и функциональных взаимоотношений в миокарде.

Компоненты кардиоплегического раствора.

Современные многочисленные кардиоплегические растворы отличаются друг от друга по химическому составу, температуре, при которой их вводят, рН, осмолярности и другим факторам. Анализ показывает, что состав кардиоплегических растворов, используемых в разных клиниках мира, многообразен.

Гипотермия.

В большинстве случаев температура раствора при введении его в сердце составляет 4 °С. В настоящее время имеется достаточное количество фактов, подтверждающих, что гипотермическая перфузия является наиболее важным фактором, вызывающим снижение потребления энергии во время ишемии, что приводит к нормальному восстановлению их функции после ишемии. Еще в 60-е годы было изучено воздействие холодной крови или кристаллоидных растворов на миокард с целью выявления предельно допустимых сроков остановки сердца. Оказалось, что безопасным периодом асистолии при глубокой гипотермии без применения препаратов, восстанавливающих сердце, в подавляющем большинстве случаев является 60-минутная ишемия.
Оказалось, что остановка сердца путем введения К⁺ или прокаина при нормальной температуре миокарда практически не удлиняет сроки нормотермической ишемической остановки сердца. Холодовая перфузия без кардиоплегических компонентов гораздо более эффективна, чем нормотермическая остановка с применением К⁺ или прокаина. Гипотермическая перфузия приводит к электромеханической остановке сердца при температуре миокарда 16 °С и ниже. Сочетанное воздействие лекарственных препаратов и гипотермии способствует более эффективному восста-новлению функции миокарда в постишемическом периоде, чем воздействие каждого из этих факторов в отдельности. Оказалось также, что потребление запасов энергии, накопленной клеткой, резко снижается по мере усугубления гипотермии миокарда. Чем ниже температура миокарда перед остановкой сердца, тем лучше функция миокарда в постишемическом периоде. Что касается необходимой температуры миокарда во время кардиоплегии, то в этом вопросе нет единого мнения. Перечисление приверженцев той или иной точки зрения отвлекло бы внимание читателя. Одна группа считает, что температура миокарда во время кардиоплегии должна быть 10° —15 °С. Однако не менее многочисленна группа исследователей, считающих, что температуру миокарда необходимо поддерживать на уровне 7°—10°С. Безоговорочно и единогласно принято условие лишь о должной температуре вводимого раствора - 4 °С.
Препараты, останавливающие сердце. Большинство из них содержит или К⁺, или прокаин. К⁺ останавливает сердце благодаря деполяризации мембран, а прокаин путем предотвращения распространения электрического импульса или «стабилизации» мембран. Сопоставление воздействия этих двух препаратов не позволило выявить преимущество какого-либо из них на работу сердца в постишемическом периоде, несмотря на то что их воздействие на мембраны различно.
В качестве препарата, останавливающего сердце, широко используется также Mg²⁺. К числу наиболее известных растворов с применением Mg²⁺ относится раствор Кирша (U. Kirsch). В экспериментальных исследованиях для этих целей использовали также нифедипин, верапамил, тетродотоксин и др.

Водородный показатель (рН).

В настоящее время рН большинства растворов составляет 7,4, поскольку было установлено отрицательное влияние внутриклеточного ацидоза на процессы анаэробного метаболизма. В частности, хорошо известно, что растворы с рН менее 7.4 ухудшают насосную функцию сердца в постишемическом периоде. В большинстве кардиоплегических растворов в качестве буферного препарата используют натрия гидрокарбонат или трисамин.
Избыточная осмолярность также оказывает повреждающее действие. Было показано, что применение гиперосмолярного раствора, предложенного D. Melrose, неблагоприятно сказывается на функции миокарда. В частности, установлено, что постишемическая работа желудочков при использовании гиперосмолярного раствора Кирша (450 мосмоль) переносится хуже, чем растворов с осмолярностью 300—320 мосмоль. Гипоосмолярные растворы (270 мосмоль) вызывают отек миокарда. Наилучшие результаты получены при применении изоосмолярных или слегка гиперосмолярных растворов. Таким образом, напрашивается вывод, что при выборе растворов для кардиоплегии следует стремиться к применению изоосмолярного или слегка гиперосмолярного раствора с осмолярностью, не превышающей 380 мосмоль. Необходимо также иметь в виду, что в тех случаях, когда раствор обладает небольшой гиперосмолярностью, онкотическое давление белков утрачивает основное значение.
В практической кардиохирургии хорошие результаты были получены при применении кардиоплегических растворов, содержащих К⁺ в сочетании с Са²⁺. Можно применять только один Са²⁺ в свободном растворе. В литературе описан синдром «кальциевого парадокса», выявленный при работе с изолированными сердцами крыс (Zimmerman A. et al.,1967). В опытах с нормотермической аэробной перфузией сердца крыс сначала раствором, не содержащим Са²⁺, а в последующем с наличием небольшого его количества в перфузате наступало необратимое снижение злектрической и механической активности сердца. Проявление синдрома резко видоизменялось в условиях глубокой гипотермии, что может объяснить хорошие клинические результаты, полученные с применением растворов, не содержащих Са²⁺. Поскольку нет клинических объективных доказательств повреждающего воздействия Са²⁺, а, наоборот, есть доказательства того, что он оказывается очень полезным, многие авторы используют растворы, содержащие Са²⁺ в концентрации 4,5 ммоль/л, приоперациях на «открытом» сердце.
Теоретически обосновано применение в составе кардиоплегического раствора глюкозы с целью обеспечения анаэробного обмена, несмотря на то что до последнего времени это обстоятельство однозначно не определено. Глюкозу добавляют в раствор в концентрации 2 г/л, так как в большей концентрации она может изменять осмолярность раствора.
Охлажденная оксигенированная кровь с одним или несколькими кардиоплегическими препаратами используется для защиты сердца довольно часто. Результаты экспериментальных исследований с использованием охлажденной крови показали, что метод позволяет защитить сердце при пережатии аорты в сроки до 2 ч. Однако данный метод не оказался эффективнее холодовой кристаллоидной кардиоплегии. Практическое преимущество кардиоплегии кровью состоит в сохранении клетками энергии аэробного метаболизма в период инфузии раствора. В то же время большим недостатком этого метода является значительное потребление энергии во время ишемии по сравнению с ее потреблением при использовании кристаллоидной кардиоплегии. Это связано с тем, что при «кровяной» кардиоплегии температура миокарда не достигает таких низких цифр, как при кристаллоидной кардиоплегии. Предполагают, что нижним пределом температуры при кровяной кардиоплегии является 22 °С.
При более низкой температуре изменяются реологические свойства крови, что приводит к нарушению микроциркуляции, а следовательно, невозможности клинического применения метода в данных условиях. Введение раствора при температуре 20° — 22 °С не позволяет достичь необходимого охлаждения миокарда. Охлаждение миокарда ниже 15 °С возможно при введении кристаллоидного раствора с температурой 4 °С. Другим недостатком метода холодовой «кровяной» кардиоплегии является то, что для ее проведения необходима более сложная система, а, кроме того, в АИК попадает избыток К⁺ , содержащегося в кардиоплегическом растворе (так как раствор отсасывают коронарными отсосами и через левожелудочковый дренаж). Для объективной оценки метода, безусловно. необходимы дальнейшие исследования с целью установления достоинств, недостатков и различия в защите сердца методом холодовой кровяной и холодовой кристаллоидной кардиоплегии. Большинство хирургов считают, что лучшие результаты можно получить при использовании холодовой кристаллоидной кардиоплегии. Однако накопление клинического опыта опровергнет или подтвердит результаты теоретических и экспериментальных исследований.
Применение кристаллоидной холодовой кардиоплегии базируется на следующих принципах:

1) возможность „молниеносной" остановки сердца, длительное (продолжительное) сохранение асистолии и глубокой гипотермии миокарда;

2) предупреждение повреждения коронарных артерий или миокарда самим раствором;

3) предупреждение повреждения от реперфузии крови после снятия зажима с аорты;

4) создание физиологических условий в период восстановления сердечной деятельности после кардиоплегии.

Эффективность холодовой кардиоплегии прямо пропорциональна уровню снижения температуры миокарда. В настоящее время одним из эффективных методов оценки адекватности защиты миокарда является непрерывная запись температуры миокарда (см. вы¬ше). Измеряют
температуру в межжелудочковой перегородке с помощью иглы-термистера и стараются поддерживать ее в пределах 7°—10 °С, не допуская ее подъема выше 17°—20 °С. Термистер вводят в миокард примерно на 1,5 см правее передней межжелудочковой ветви левой венечной артерии в сторону верхушки сердца. Температуру миокарда целесообразнее измерять в нескольких местах в зависимости от состояния коронарного русла; при измерении в одном и том же месте она не отражает истинной картины. Это часто наблюдается у больных с ИБС. У больных со стенозирующим поражением венечных артерий в недостаточно перфузируемых областях следует также измерять температуру миокарда. Желательно проводить постоянную регистрацию температуры.
Такое внимание к измерению температуры дисциплинирует хирургическую бригаду и вынуждает по мере необходимости выполнять повторные введения кардиоплегического раствора.
Метод инфузии кардиоплегического раствора освоен достаточно хорошо, хотя и есть необходимость в дальнейшем его совершенствовании. К числу таких проблем относится контроль за количеством вводимого раствора, давлением, скоростью введения, температурой раствора и температурой миокарда. В настоящее время уже созданы промышленные образцы аппаратов для введения кардиоплегического раствора, позволяющие в определенной степени снять поставленные выше вопросы. Особенности инфузии раствора возникают при протезировании аортального клапана и выполнении операций на восходящей части аорты. При протезировании аортального клапана кардиоплегический раствор с помощью специальных канюль вводят непосредственно в устье венечных артерий. Введение кардиоплегического раствора в корень аорты при наличии патологии клапанов аорты не оправдано. Такое введение не обеспечит удовлетворительной и безопасной перфузии всего миокарда по следующим причинам: если функционирует дренаж из левого желудочка, то основная масса раствора выведется через него наружу и не попадет в коронарный кровоток; если левожелудочковый дренаж пережат, а желудочек очень сильно перерастянут, то внутрижелудочковое давление возрастет, что вызывает компрессию миокарда. Поэтому нецелесообразно вводить кардиоплегический раствор в корень аорты.
Перед введением кардиоплегического раствора необходимо перейти на полное ИК, т. е. пережать турникеты на полых венах. В нижнем его отделе правого предсердия делают небольшой разрез (1 см), вокруг которого накладывают кисетный шов и берут его в турникет. Это отверстие обычно служит хорошим дренажем для кардиоплегического раствора, поступающего из венечного синуса. Кардиоплегический раствор можно эвакуировать наружу также с помощью отсоса, введенного в правое предсердие. Наружный (некоронарный) отсос предназначен только для удаления этого раствора и профилактики гемодилюции. Необходимо следить за тем, чтобы своевременно отсасывалась кровь из правого желудочка, тем самым добиваясь профилактики «согревания» правого желудочка и перегородки сердца.
Температура кардиоплегического раствора должна составлять 4 °С. Обычно первое введение кардиоплегического раствора у взрослого больного составляет не менее 1000 мл, скорость введения 150 — 200 мл и минуту. После введения этого количества карлиопле гического раствора температура миокарда снижается в среднем до 10°—11 °С. Дальнейшее охлаждение достигается обкладыванием сердца льдом снаружи.
При операциях протезирования митрального клапана, аортокоронарного шунтирования, коррекции врожденных пороков сердца, сложных нарушений ритма сердца вводить кардиоплегический раствор целесообразно через корень аорты; для этого используют толстую иглу, вставляемую непосредственно в аорту. При протезировании митрального клапана можно вызвать сверхчастой стимуляцией фибрилляцию желудочка, вскрыть левое предсердие и поставить коронарный отсос в левое предсердие или через митральный клапан провести его в левый желудочек. Затем пережимают аорту и вводят кардиоплегический раствор. Таким способом удается сохранить створки аортального клапана в замкнутом состоянии. Это необходимо. чтобы не пропустить сопутствующей аортальной недостаточности и перерастяжения левого желудочка у данной категории больных. У больных с митральным пороком даже при наличии небольшой аортальной недостаточности следует вскрыть аорту и ввести кардиоплегический раствор через устья венечных сосудов.
Повторные инфузии кардиоплегического раствора необходимы для поддержания уровня гипотермии и защиты сердца от аноксии. Раствор также отмывает миокард от продуктов метаболизма, восстанавливает содержание глюкозы, необходимой для анаэробною обмена веществ. В процессе операции сердце согревается благодаря воздействию более высокой окружающей температуры в помещении, а также возврата крови к левому желудочку через бронхиальные сосуды и некоронарные коллатерали. Наличие выраженных некоронарных коллатералей приводит к быстрому вымыванию кардиоплегического раствора. В результате восстанавливается электромеханическая активность сердца, что приводит к крайне нежелательному явлению — резкому повышению уровня потребления энергии.
Быстрое повышение температуры миокарда в период кардиоплегии предупреждают общим охлаждением больного и локальным орошением сердца ледяном кашей.
По мнению большинства авторов, повторные инфузии необходимо проводить через каждые 25 — 30 мин. но не реже чем через 40 мин. Внеплановые инфузии делают в том случае, если температура миокарда превышает 20 °С и наблюдается восстановление электромеханической активности сердца. В тех случаях. когда повторное введение кардиоплегического раствора совпадает с временем снятия зажима с аорты. реинфузию проводить не следует, чтобы не продлевать период согревания и восстановления сердца.
Реперфузия сердца после снятия зажима с аорты и восстановление сердечной деятельности перед прекращением ИК считаются критическими периодами. Известно, например, что повреждение миокарда может иметь вторичное происхождение и обусловлено у ряда больных повышением артериального давления после снятия зажима с аорты. Вероятнее всего этот тип повреждения обусловлен неподготовленностью миокарда, находящегося до этого в состоянии кардиоплегии к воздействию «теплой» крови. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы в момент снятия зажима с аорты среднее артериальное давление было примерно на цифрах 50 мм рт. ст. по меньшей мере в течение 2 — 3 мин. Показателем постепенного адекватного восстановления служит появление фибрилляции сердца в этот же период.
Обычный путь восстановления сердечной деятельности после кардиоплегии — это восстановление через фибрилляцию желудочков. Однако имеются публикации, свидетельствующие о том, что сердечная деятельность может восстановиться спонтанно. Не надо придавать серьезного значения тем случаям, когда сердечная деятельность восстанавливается через синусовый ритм, а затем наступает фибрилляция желудочков. Прогностического значения, как показывает опыт, это не имеет, что, возможно, обусловлено электрической нестабильностью, вызванной согреванием сердца и переходом клеток из состояния асистолии к нормальной функции. Полное согревание миокарда обычно занимает 5 —10 мин, несмотря на то что температура крови в корне аорты может быть 37 °С. Исключительное внимание следует придавать профилактике растяжения левого желудочка в этот период. После снятия зажима с аорты оптимальная, полноценная функция желудочков восстанавливается через 15—20 мин; этот период совпадает со временем возможного отключения АИК.
На основании анализа большого клинического опытa можно прийти к выводу, что холодовая кардиоплегическая остановка сердца является прекрасным методом защиты миокарда, превосходящим по своему достоинству метод коронарной перфузии или ишемию, достигаемую местной глубокой гипотермией, так как позволяет глубоко и равномерно снизить скорость обменных процессов в период ишемии и не вызывать необратимых изменений клеток в период аноксии. Она позволяет избежать опасностей, которые нельзя преодолеть при коронарной перфузии или наружном охлаждении миокарда, у больных с левожелудочковой гипертрофией, ИБС, при сложных и травматичных операциях, при пережатии аорты на сроки более 60 мин.
В настоящее время абсолютно безопасный период при применении метода холодовой кардиоплегии составляет по меньшей мере 2 ч. В литературе имеются сведения об адекватной защите миокарда холодовой комбинированной кардиоплегией при пережатии аорты на 3—4 ч.
Холодовая кардиоплегия является достижением и инструментом дальнейшего развития хирургии сердца. Результаты хирургического лечения с применением кардиоплегии меняют представление о значении продолжительности операции. На первое место в исходе операции выходит элемент тщательности и радикальности коррекции порока. В настоящее время известно, что высокий уровень «производительности» сердца как насоса после большинства операций с применением кардиоплегии свидетельствует об эффективности защиты миокарда при индуцированной остановке сердца. Благодаря этому кардиоплегия имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими методами защиты миокарда при операциях на открытом сердце.

Ключевые слова:

кардиоплегия

защита миокарда