Способ органопротекции при кардиохирургических вмешательствах с искусственным кровообращением
Владельцы патента RU 2681124:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук" (Томский НИМЦ) (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, интенсивной терапии, и может быть использовано при кардиохирургических вмешательствах с использованием аппарата искусственного кровообращения. Для этого после достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса в период первого параллельного кровообращения осуществляют подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. После снятия зажима с аорты, восстановления эффективной сердечной деятельности в период второго параллельного кровообращения подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают. Сразу после отключения пациента от аппарата искусственного кровообращения осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких в дозе 40 ppm. Сохраняют данный протокол подачи NO в течение операции и далее на протяжении 4 часов после вмешательства. Способ обеспечивает органопротекцию и улучшение результатов оперативного вмешательства при кардиохирургических вмешательствах за счет подобранных протоколов подачи NO, что позволяет исключить возможность реперфузионного повреждения и системного воспаления. 1 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, к технологиям проведения искусственного кровообращения и интенсивной терапии при кардиохирургических вмешательствах.
Кардиохирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения (ИК) сопряжено с развитием мультиорганного повреждения, значительно увеличивающего заболеваемость и смертность в этой когорте пациентов. Остается высокой частота осложнений и крупных органных компликаций, таких, как острое почечное повреждение [1-4], легочная дисфункция [5], миокардиальное повреждение [6], сепсис и полиорганная недостаточность.
Органные компликаций в послеоперационном периоде связанны с комплексом факторов, которые включают системную гипоперфузию [7, 8], ишемически-реперфузионное повреждение тканей [9, 10], а также активацию системного воспалительно-коагуляционного ответа [11, 12].
Проведение искусственного кровообращения также ассоциировано с гемолизом [13]. Свободный гемоглобин способствует усилению свободнорадикального и реперфузионного повреждения [14], а также связывает эндогенный оксид азота (NO) [15]. Снижение пула NO приводит к расстройствам органной перфузии, региональной ишемии и повреждению органов спланхнического бассейна.
Частота осложнений побуждает клиницистов на разработку эффективных способов защиты пациентов.
Известен способ интраоперационной органопротекции при кардиохирургических вмешательствах, заключающийся в доставке NO в дозе 40 ppm в контур экстракорпоральной циркуляции на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения [16].
Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является воздействие только в период ИК. При этом патогенетические механизмы органного повреждения оказывают действие и в раннем послеоперационном периоде за счет пролонгированной реперфузии и перераспределения кровотока, компартментализации воспаления и персистирования высоких концентраций свободного гемоглобина плазмы крови до 4 часов после вмешательства [17].
Задачей изобретения является создание способа, позволяющего устранить негативные эффекты искусственного кровообращения и нивелировать органное повреждение у кардиохирургических пациентов.
Поставленная задача решается путем подачи NO в дозе 40 ppm в магистраль доставки газо-воздушной смеси аппарата искусственного кровообращения (АИК) на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. Сразу после отлучения пациента от искусственного кровообращения продолжают доставку NO в дозе 40 ppm через контур аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в течение операции и далее на протяжении 4 часов после вмешательства.
Новым в предлагаемом изобретении является дополнительное введение NO непосредственно в магистраль подачи газо-воздушной смеси АИК в дозе 40 ppm на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения с последующей доставкой NO в дозе 40 ppm через контур аппарата искусственной вентиляции легких в течение операции и на протяжении 4 часов после вмешательства.
Техническим результатом данного изобретения является сокращение числа послеоперационных осложнений у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения и улучшение результатов кардиохирургических вмешательств.
Процессы реперфузионного повреждения и системного воспаления не ограничиваются операционным периодом, а повышенные концентрации внеклеточного гемоглобина сохраняются в течение 4 часов после вмешательства, способствуя и усугубляя микроциркуляторный дистресс. В этой связи пролонгированная доставка NO в периоперационном периоде является патогенетически обоснованной.
Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и неочевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в проанализированной патентной и научно-медицинской литературе. Предлагаемый в качестве изобретения способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения качества и эффективности лечения.
Исходя из вышеизложенного, следует считать данное техническое решение соответствующим условиям патентоспособности: «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».
Способ осуществляют следующим образом: После достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса уже в период первого параллельного кровообращения осуществляют подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения. После снятия зажима с аорты, восстановления эффективной сердечной деятельности в период второго параллельного кровообращения подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают. Сразу после отлучения пациента от искусственного кровообращения осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких в дозе 40 ppm. Данный протокол подачи NO сохраняют в течение операции и на протяжении 4 часов после вмешательства.
Клинический пример.
Пациентка Н., 60 лет; вес 90 кг; рост 164
Основной диагноз: Ишемическая болезнь сердца, стенокардия напряжения 3 ФК, стеноз передней нисходящей артерии средней трети 75%, стеноз правой коронарной артерии проксимальной трети 75%. ПИКС (2016), недостаточность митрального клапана 3 ст.
Сопутствующие заболевания: ХОБЛ 2 ст., неполная ремиссия. СД 2 типа с потребностью в инсулине.
Пациентке выполнено маммарно-коронарное шунтирование ПНА, аортокоронарное шунтирование ПКА, протезирование митрального клапана условиях ИК и фармако-холодовой кардиоплегии «Кустодиолом» на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. Продолжительность ИК составила 135 мин, время тотальной ишемии миокарда 100 мин. Подключение АИК по схеме «аорта - правое предсердие». Искусственное кровообращения осуществлялось в непульсирующем режиме. Перфузионный индекс 2,8 л/мин/м2. После достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса уже в период первого параллельного кровообращения начата подача NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm. Дозирование NO осуществлялось с помощью анализатора PrinterNOX (CareFusion). Уровень метгемоглобина в периферической крови контролировался методом отражающей фотометрии с помощью газоанализатора Stat Profile ССХ (Nova Biomedical, USA). Данный протокол подачи NO сохранялся на протяжении всего периода проведения ИК. Адекватность проведения механической перфузии оценивался по комплексу параметров.
Состояние микроциркуляции оценивалось по данным тканевой оксиметрии тенора правой кисти - оксиметр INOVUS (Somanetics). В период проведения ИК с подачей N0 в контур АИК средний показатель насыщения капиллярной крови кислородом составил 68%. Сатурация смешанной венозной крови на протяжении механической перфузии оставалась в пределах 70-75%, отражая удовлетворительный общий кислородный бюджет организма. После снятия зажима с аорты отмечалось спонтанное восстановление сердечной деятельности с исходом в синусовый ритм. Подача N0 в контур экстракорпоральной циркуляции прекращена за 5 мин до отлучения пациента от АИК. Отлучение от ИК произошло на фоне стартовых доз инотропной поддержки (допмин 4 мкг/кг/мин), без признаков перегрузки левых или правых отделов сердца (ЦВД-8 мм рт.ст., ДЗЛА-6 мм рт.ст.) и без потребности в высокой ингалируемой фракции кислорода (FiO2-0,35). Сразу после отлучения от ИК начата подача NO в дозе 40 ppm через контур аппарата ИВЛ. Данный протокол подачи NO через контур аппарата ИВЛ сохраняли в течение всей операции и на протяжении 4 часов после вмешательства. Ранний послеоперационный период протекал без особенностей. Пациентка не требовала массивных доз инотропной и вазопрессорной поддержк. P/F индекс при поступлении в отделение реанимации составил 440. Время ИВЛ составило 4 ч. Средний гемоглобин составил 100 г/л, гемотрансфузий пациентка не требовала. Отмечалось раннее восстановление перистальтики кишечника. На протяжении 7 суток послеоперационного периода не было отмечено значимое повышение уровня креатинина плазмы, позволяющее диагностировать острое почечное повреждение по критериям RIFLE.
Осложнений в раннем послеоперационном периоде не наблюдалось. Время пребывания в ОАР составило 2 суток.
Предлагаемый авторами способ апробирован у 28 пациентов и позволяет устранить негативные эффекты ИК и нивелировать органное повреждение у кардиохирургических пациентов с улучшением результатов вмешательств.
Список использованной литературы:
1. Andersson L.G., Ekroth R., Bratteby L.E., Hallhagen S., and O.: Acute renal failure after coronary surgery-a study of incidence and risk factors in 2009 consecutive patients.
Thorac Cardiovasc Surg 1993; 41: pp. 237241 Cross Ref (http://dx.doi.org/10.1055/s20071013861)
2. Conlon P.J., StaffordSmith M., White W.D., Newman M.F., King S., Winn M.P., et al: Acute renal failure following cardiac surgery. Nephrol Dial Transplant 1999; 14: pp. 11581162 Cross Ref (http://dx.doi.Org/10.1093/ndt/14.5.1158)
3. Grayson A.D., Khater M., Jackson M., and Fox M.A.: Valvular heart operation is an independent risk factor for acute renal failure. Ann Thorac Surg 2003; 75: pp.18291835 Cross Ref (http://dx.doi.org/10.1016/S00034975 (03)001668)
4. 
S., 
G., Hufhagel G., Vicaut E., De Vaumas C., Lecharny J.В., et al: Renal dysfunction after cardiac surgery with normothermic cardiopulmonary bypass: incidence, risk factors, and effect on clinical outcome. Anesth Analg 2003; 96: pp.12581264
5. Badenes R., Lozano A., Belda F.J. Postoperative pulmonary dysfunction and mechanical ventilation in cardiac surgery. Crit. Care Res. Pract. Vol. 2015; 2015:420513.
6. Domanski MJ, Mahaffey K, Hasselblad V, Brener SJ, Smith PK, Hikis G, et al. Association of myocardial enzyme elevation and survival following coronary artery bypass graft surgery. JAMA.2011; 305:585-91.
7. Leijdekkers V.J., Wirds J.W., Vahl A.C., van Genderingen H.R., Siebenga J., Westerhof N., et al: The visceral perfusion system and distal bypass during thoracoabdominal aneurysm surgery: an alternative for physiological blood flow? Cardiovasc Surg 1999; 7: pp. 219224
Cross Ref (http://dx.doi.org/10.1016/S09672109 (98)000672)
8. Kuttila K., Niinikoski J., and Haglund U.: Visceral and peripheral tissue perfusion after cardiac surgery. Scand J Thorac Cardiovasc Surg 1991; 25: pp. 5762 Cross Ref
(http://dx.doi.org/10.3109/14017439109098084)
9. Borhetti V., Piccin C, Luciani G.B. et al. Postperfusionssyndrom // Extrakorporale Zirkulation in Theorie und Praxis / Ed. R. J. Tschaut. - Lengerich; Berlin; Dusseldorf; Leipzig; Riga; Scottdale (USA); Wien; Zagreb: Pabst, 1999. - S. 467- 488.
10. Локшин Л.С., Лурье Г.О., Дементьева И.И. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно-сосудистой хирургии. - М., 1998
11. Меныпугин И.Н. «Искусственное кровообращение у детей в условиях ганглионарной блокады и пульсирующего потока». Руководство для врачей. - СПб: «Специальная Литература» 1998. - 26.
12. Hanssen S.J., Derikx J.P., Vermeulen Windsant I.С, Heijmans J.H., Koeppel T.A., Schurink G.W., et al: Visceral injury and systemic inflammation in patients undergoing extracorporeal circulation during aortic surgery. Ann Surg 2008; 248: pp.117125 Cross Ref
(http://dx.doi.org/l 0.1097/SLA.0b013е3181784cc5)
13. Vercaemst, L. (2008). Hemolysis in cardiac surgery patients undergoing cardiopulmonary bypass: a review in search of a treatment algorithm. J. Extra Corpor. Technol. 40, 257-267.
14. Pepper JR, Mumby S, Gutteridge JMC: Sequential oxidative damage and changes in iron-binding and iron-oxidizing plasma antioxidants during cardiopulmonary bypass surgery. Free Radic Res21: 377-385, 1994.
15. Cardiovascular surgery and organ damage: Time to reconsider the role of hemolysis
Iris C. Vermeulen Windsant MD, Sebastiaan J. Hanssen MD, Wim A. Buurman PhD and Michael J. Jacobs MD, PhD Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, The, 20110701, Volume 142, Issue 1, Pages 111.
16. Патент на изобретение №2611938 «Способ проведения искусственного кровообращения при обеспечении кардиохирургических вмешательств» от 01.03.2017.
17. Vermeulen Windsant IС, de Wit NCJ, Sertorio JTC, van Bijnen AA, Ganushchak YM, Heijmans JH, Tanus-Santos JE, Jacobs MJ, Maessen JG and Buurman WA (2014) Hemolysis during cardiac surgery is associated with increased intravascular nitric oxide consumption and perioperative kidney and intestinal tissue damage. Front. Physiol. 5:340.
doi:10.3389/fphys.2014.00340
Способ органопротекции при кардиохирургических вмешательствах с искусственным кровообращением, заключающийся в том, что после достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса уже в период первого параллельного кровообращения осуществляют подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm и сохраняют данный протокол подачи NO на протяжении всего периода проведения искусственного кровообращения, а после снятия зажима с аорты, восстановления эффективной сердечной деятельности в период второго параллельного кровообращения подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают, отличающийся тем, что сразу после отлучения пациента от искусственного кровообращения осуществляют подачу NO через контур аппарата искусственной вентиляции легких в дозе 40 ppm и сохраняют данный протокол подачи NO в течение операции и далее на протяжении 4 часов после вмешательства.
