Способ лечения инфекционного эндокардита, аллогенный клапаносодержащий кондуит для его осуществления и способ девитализации и доимплантационной подготовки аллогенного кондуита
Владельцы патента RU 2770548:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева" Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)
Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Выполняют подключение искусственного кровообращения на фоне гипотермии 32-34°С. Выделяют магистральные сосуды, проводят поперечную аортотомию с санацией очагов инфекции и фиброзного кольца растворами антисептиков. Подготавливают изготовленный предлагаемым способом аллогенный клапаносодержащий кондуит, который имплантируют в аортальную позицию на 16-19 П-образных швах к фиброзному кольцу аортального клапана. Затем формируют анастомозы с правой и левой коронарными артериями и выполняют дистальный анастомоз между восходящей аортой и восходящей частью аллогенного кондуита. Способ изготовления аллогенного клапаносодержащего кондуита восходящей аорты, включающий его обработку 1%-ным полярным додецилсульфатом натрия при непрерывном перемешивании в режиме ротационного шейкера со скоростью 20-30 об/мин в течение 60 мин при температуре 18-22°С, сверхкритическую экстракцию в динамическом режиме в присутствии раствора 1,5% Твин 80 в 20%-ном водном этаноле. Аллогенный клапаносодержащий кондуит восходящей аорты представляет собой полностью девитализированный аортальный ствол с состоятельным фиброзным кольцом, содержит полноценный функционирующий аортальный трехстворчатый клапан с девитализированными створками, при этом его посадочный размер может быть более проходного отверстия на 3-6 мм в зависимости от состоятельности окружающих его тканей. Группа изобретений позволяет обеспечить адекватное восстановление функций замещаемого клапана, увеличить срок службы, предотвратить рецидив эндокардита с образованием абсцессов; уменьшить число возможных послеоперационных кровопотерь и обеспечить гемостаз. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике и может быть использована в хирургии приобретенных пороков сердца для лечения активного инфекционного эндокардита аортального клапана или его протеза путем замены пораженного клапана (протеза), возможно, с участком восходящей аорты.
Прототипом предлагаемого способа лечения инфекционного эндокардита выбран способ хирургической коррекции пороков клапанов на фоне активного инфекционного эндокардита, известный из RU 2291675 С2, 20.01.2007 и заключающийся в замене поврежденных клапанов на устойчивые к развитию инфекции аллографты, девитализированные для предотвращения развития иммунного конфликта, ведущего к кальцификации и дегенерации протезов на ранних сроках. В качестве способа девитализации в прототипе выбран метод, заключающийся в удалении клеточных элементов инкубацией в растворе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) с дигитонином в течение 48 ч и последующей стерилизацией раствором антибиотиков (RU 2291675 С2, 20.01.2007) или диоксидина (RU 2457867 С1, 10.08.2012). Недостатком указанного способа девитализации является неполное удаление клеточных элементов и их остатков из межклеточного пространства аллогенной ткани протезов, которые в дальнейшем служат инициаторами кальцификации и мишенью для иммунных клеток реципиента.
Недостаток способа стерилизации в растворе антибиотиков в выбранном прототипе заключается в его недостаточной надежности, поскольку, как хорошо известно, существуют устойчивые к антибиотикам формы микроорганизмов, кроме того, не обеспечивается уничтожение вирусов ни растворами антибиотиков, ни раствором диоксидина, у которого отмечено наличие тератогенного, эмбриотоксического и мутагенного действия.
Предлагаемая группа изобретений - способ лечения инфекционного эндокардита, аллогенный клапаносодержащий кондуит для его осуществления и оригинальный способ девитализации и доимплантационной подготовки аллогенного кондуита, заключающийся в обработке аллогенного кондуита в сверхкритическом диоксиде углерода растворами этанола и поверхностно-активных веществ - полярным додецилсульфатом натрия (ДСН) и неполярным полисорбатом 80 (Твин 80). Одновременно с удалением клеток достигается полная стерилизация аллогенного кондуита за счет одновременного действия детергентов и высокого давления (давление 2000 psi, температура 39°С), повреждающего клеточные мембраны и оболочки вирусов во всем объеме аллогенной ткани благодаря высокому коэффициенту диффузии сверхкритической фазы СО2.
Предлагаемая группа изобретений направлена на решение технической проблемы, заключающейся в создании способа лечения инфекционного эндокардита с применением аллогенного клапаносодержащего кондуита для его осуществления и оригинального способа девитализации и доимплантационной подготовки аллогенного кондуита, чтобы повысить эффективность лечения активного инфекционного эндокардита аортального клапана и/или лечения протезного эндокардита.
Технический результат предлагаемой группы изобретений, а именно способа лечения инфекционного эндокардита, аллогенного клапаносодержащего кондуита для его осуществления и оригинального способа девитализации и доимплантационной подготовки аллогенного кондуита, является комплексным и заключается в: снижении риска повторных оперативных вмешательств в группе тяжелых пациентов использованию полностью девитализированного аллогенного клапаносодержащего кондуита, обеспечивающего адекватное восстановление функций замещаемого клапана или его протеза в силу идентичности его анатомического строения, увеличения срока службы вследствие полного удаления клеток и их остатков - инициаторов кальцификации и иммунных атак; отсутствие рецидивов эндокардита с образованием абсцессов; уменьшение числа возможных послеоперационных кровопотерь за счет надежного крепления фиброзного кольца девитализированного аллогенного клапаносодержащего кондуита к фиброзному кольцу клапана пациента, обеспечивающего гемостаз.
Сущность группы изобретений выражается в совокупности существенных признаков, в которой способ лечения инфекционного эндокардита, аллогенный клапаносодержащий кондуит для его осуществления и способ девитализации, стерилизации и консервации аллогенного кондуита, включающий подключение искусственного кровообращения (ИК) на фоне гипотермии 32-34°С, выделение магистральных сосудов, проведение поперечной аортотомии с санацией очагов инфекции и фиброзного кольца растворами антисептиков, отличается от ближайшего аналога тем, что подготавливают изготовленный предлагаемым способом аллогенный клапаносодержащий кондуит, который имплантируют в аортальную позицию на 16-19 П-образных швах к фиброзному кольцу аортального клапана или к нескомпрометированным инфекцией тканям сердца, формируют анастомозы с правой и левой коронарными артериями и выполняют дистальный анастомоз между восходящей аортой и восходящей частью аллогенного кондуита.
В частных случаях применения способа лечения инфекционного эндокардита при санации очагов инфекции иссекают разрушенные створки аортального клапана или иссекают инфицированный протез аортального клапана или эксплантируют пораженный клапаносодержащий кондуит, удаляют вегетации, абсцессы.
Способ девитализации аллогенного кондуита состоит из нескольких этапов: обработка аллогенного клапаносодержащего кондуита 1% раствором полярного детергента додецилсульфата натрия (ДСН) при непрерывном перемешивании в режиме ротационного шейкера в течение 60 мин при комнатной температуре; сверхкритическая экстракция в динамическом режиме в присутствии раствора 1,5% неполярного детергента Твин 80 в 20% водном этаноле, причем объем раствора составляет 1% v/v от объема реактора (300 мл) для сверхкритической экстракции; динамический режим, включающий первичный подъем давления СО2 до 1300 psi при температуре 35°С с установлением термодинамического равновесия в реакторе, затем - троекратный цикл подъема и сброса давления СО2: подъемом давления от 1800 до 2000 psi и температуры реактора от 40 до 45°С с одновременной закачкой 95% этанола в качестве сорастворителя со скоростью 1 или 3 мл/мин в течение 1 мин, экспозиция в этих условиях от 20 до 45 мин, сброс давления СО2 до 1300 psi и температуры до 35°С в течение 5 мин; завершающий сброс давления СО2 и температуры реактора до атмосферных значений в течение 60 мин.
Предлагаемый способ девитализации позволяет достичь не имеющей аналогов, полной и гистологически подтверждаемой девитализации аллографта, не повреждая при этом гистоархитектонику аллогенной ткани кондуита и не меняя его прочностных свойств.
На фигуре 1 представлены результаты упруго-прочностных испытаний образцов стенки аорты, обработанных ДСН и сверхкритическим СО2 (2), контрольных образцов, обработанных дигитонином и этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА), без обработки сверхкритическим СО2 (1), комбинированной обработки ДСН с последующим воздействием сверхкритического СО2, этанола и Твин 80 (3).
На фигуре 2 изображен гистологический срез участка стенки аорты после обработки дигитонином, ЭДТА, сверхкритическим СО2 и этанолом. Окраска гематоксилин-эозин, ув. 10×20. Структура ткани сохранена. Волокна коллагена и эластина полностью сохранены.
Отмечается нечеткость контуров ядер (кариолизис), что свидетельствует о гибели клеточных элементов. Интима без видимых повреждений.
На фигуре 3 - гистологический срез участка стенки аорты после обработки ДСН, сверхкритическим СО2, Твин 80 и этанолом. Окраска гематоксилин-эозин, ув. 10×10. Участок стенки аорты после обработки сверхкритическим СО2, Твин 80 и этанолом. Единичные ядра клеток в поле зрения (клеточные элементы почти полностью отсутствуют). Структура ткани, коллагеновых и эластиновых волокон сохранена.
Помимо полной девитализации аллогенного клапаносодержащего кондуита предлагаемый способ обработки позволяет достичь полной стерилизации его ткани, что подтверждается данными определения микробиологической чистоты препаратов аллогенных кондуитов (см. таблицу).
Помимо полной девитализации аллогенного клапаносодержащего кондуита предлагаемый способ обработки позволяет достичь полной стерилизации его ткани после искусственной инокуляции тест-культурами Bacillus subtilis АТСС 6633 в концентрациях 106 Кл/мл (ГОСТ Р ИСО 11737-1-2012 и ГОСТ ISO 11737-2-2011), что подтверждается данными определения микробиологической чистоты препаратов аллогенных клапаносодержащих кондуитов.
Результаты стерилизации аллогенных клапаносодержащих кондуитов
Стерилизация сверхкритическим диоксидом углерода обеспечивает полное обеспложивание искусственно инокулированных аллогенных клапаносодержащих кондуитов, достигая гарантированного уровня стерильности SAL 10-6.
В частных случаях применения способа изготовления аллогенного клапаносодержащего кондуита его дополняют обработкой биологически активными соединениями, повышающими антимикробность аллогенного клапаносодержащего кондуита, например, 0,5% раствором диоксидина в объеме 1 v/v %, или 1% раствором диоксидина в объеме 5 v/v %, который закачивают в реактор для сверхкритической экстракции после троекратного цикла подъема и сброса давления СО2.
На фигуре 4 представлены результаты определения содержания кальция в образцах стенки аорты человека линии Wistar после 1 месяца подкожной имплантации крысам без обработки (контроль) (1), после обработки сверхкритическим СО2, ДСН и Твин 80 (2) и после стандартной обработки ЭДТА и дигитонином (3).
Аллогенный клапаносодержащий кондуит восходящей аорты, изготовленный предлагаемым способом, представляет собой полностью девитализированный аортальный ствол длиной от 20 до 60 мм с состоятельным фиброзным кольцом, содержащий полноценный функционирующий аортальный трехстворчатый клапан с девитализированными створками, диаметром проходного отверстия 18-30 мм, которое может быть менее его посадочного диаметра на 3-6 мм.
Клинические примеры
Пациент Д., 50 лет, поступил с жалобами на боли в области сердца сжимающего характера, одышку при минимальных физических нагрузках. Повышение температуры тела до 39,8°С, с ознобом. Считает себя больным более двух месяцев, когда после переохлаждения отметил повышение температуры тела до 39,5°С, с ознобом. Обследован, выявлен инфекционный эндокардит аортального клапана с абсцессом фиброзного кольца.
Выполнена срединная стернотомия. Продольно вскрыт перикард. Канюляция аорты, раздельная канюляция полых вен. Начато ИК с гипотермией 28°С. Пережата и поперечно вскрыта аорта. Кардиоплегия раствором кустодиола в устья коронарных артерий 2 л аортальный клапан: двухстворчатый, створки гиперемированы отечны, на створках множество вегетаций. Клапан иссечен. Отмечается циркулярный абсцесс фиброзного кольца аортального клапана. Полость абсцесса частично заполнена некротическими массами. Выполнена санация. Отсечена аорта от корня до синотубулярного перехода с оставлением устьев коронарных артерий на площадках. Выводной отдел левого желудочка (ВОЛЖ) пропускает буж 23. Заготовлен девитализированный криосохраненный аортальный аллографт с внутренним диаметром № 23. Выполнен проксимальный анастомоз между аллографтом и ВОЛЖ отдельными узловыми швами 16 нитями этибонд 3-0/26 на полоске «Экофлон». Выполнен анастомоз между аллографтом и левой коронарной артерией (ЛКА) нитью пролен 5/0 по типу конец в бок. Выполнен дистальный анастомоз между аллографтом и восходящей аортой нитью пролен 5-0. Приспущен зажим аорты для определения места реимплантации правой коронарной артерии (ПКА). Выполнен анастомоз между ПКА и стенкой аллографта нитью пролен 5-0. Завершено ИК, больной согрет, рана ушита, переведен в отделение ОРИТ, общее время пребывания в отделении ОРИТ 43 ч. По данным трансторакальной ЭхоКГ, в отделении ОРИТ сразу после операции градиент систолического давления на аортальном клапане протеза составил ~12 мм рт.ст. Послеоперационный период неосложнен, подъемов температуры не отмечено, ритм синусовый с ЧСС 72 уд./мин. На 10-е сутки после операции пациент выписан из профильного стационара. Данные ЭхоКГ при выписке: градиент давления на аортальном клапане 8 мм рт.ст., I степень недостаточности, фракция выброса левого желудочка (ФВЛЖ) 45%.
Пациентка Б., 66 лет, поступила с жалобами на слабость, повышение температуры тела, спустя чуть больше года после выполнения ей операции протезирования аортального клапана биологическим протезом Carpentier-Edwards Perimount 23. Через 2 месяца после операции повышение температуры тела до 38°С. На фоне антибактериальной терапии температура тела снизилась, но в дальнейшем отмечается рецидив подъема температуры тела. При обследовании выявлен протезный эндокардит.
После поступления выполнены операция по протезированию корня аорты девитализированным криосохраненным аортальным аллографтом и пластика трикуспидального клапана по De Vega.
Выполнена срединная рестернотомия. Тотальный слипчивый перикардит. Мобилизован корень аорты и начальный отдел дуги. Пережата и поперечно вскрыта аорта. Кардиоплегия раствором кустодиола в устья коронарных артерий. В позиции аортального клапана биологический протез Carpentier-Edwards Perimount 23. Створки биопротеза отечные, с массивными наложениями как с аортальной, так и с желудочковой поверхностей. Протез легко удален. Выявлен циркулярный абсцесс фиброзного кольца аортального клапана (АК), заполненный некротическими массами. Фиброзное кольцо АК санировано и промыто растворами антисептиков. Устья коронарных артерий выделены на площадках. Фиброзное кольцо АК пропускает буж 25. Заготовлен синтетический клапаносодержащий кондуит (Карбоникс 24, сосудистый протез Vaskutek 28). При выполнении проксимального анастомоза после наложения П-образных швов отмечается его несостоятельность вследствие прорезывания тканей. В связи с этим принято решение о протезировании корня аорты бескаркасным протезом. Заготовлен криосохраненный девитализированный аортальный аллографт с внутренним диаметром 23 мм. Наложена проксимальная линия швов - 18 отдельных узловых швов этибонд 0-3-26 с укреплением зоны анастомоза полоской «Экофлон». Последовательно реимплантированы левая и правая коронарные артерии в стенку аллографта нитью пролен 5-0. В связи с истончением стенки аорты и ее хрупкостью решено выполнить открытый дистальный анастомоз с протезированием части дуги аорты. Остановлено ИК. Выполнена прямая канюляция брахиоцефального ствола (БЦС), начата унилатеральная перфузия головного мозга со скоростью 700 мл/мин. Иссечена восходящая аорта по малой кривизне до артериальной связки, по большой до устья БЦС. Наложен анастомоз дуги с синтетическим протезом Vaskutek 28 нитью пролен 4-0 на полоске «Экофлон». Деканюляция БЦС, начато ИК с расчетной скоростью. Наложен анастомоз по типу конец в конец между синтетическим кондуитом и аллографтом нитью пролен 5-0. Завершено ИК, больная согрета, рана ушита, переведена в отделение ОРИТ в удовлетворительном состоянии, общее время пребывания в отделении ОРИТ 48 ч. По данным трансторакальной ЭхоКГ, в отделении ОРИТ сразу после операции градиент систолического давления на аортальном клапане протеза составил ~18 мм рт.ст. В последующем больная проделывает неосложненный послеоперационный период без значительных подъемов температуры, ритм синусовый с ЧСС 75 уд./мин. На 14-е сутки после операции пациентка выписана из кардиохирургического стационара под наблюдение кардиолога по месту жительства. Данные ЭхоКГ при выписке: градиент давления на аортальном клапане 12 мм рт.ст., 1 степень недостаточности, ФВЛЖ 44%.
Таким образом, предложенная группа изобретений позволяет предотвратить повторное развитие эндокардита в ближайшем послеоперационном периоде и полностью восстановить аортальный ствол, фиброзное кольцо и створки пораженного аортального клапана пациента при его деструкции.
Достижение технического результата при осуществлении предлагаемого способа лечения инфекционного эндокардита с применением разработанного аллогенного клапаносодержащего кондуита восходящей аорты, изготовленного разработанным способом, подтверждается клиническими примерами.
1. Способ лечения инфекционного эндокардита, включающий подключение искусственного кровообращения на фоне гипотермии 32-34°С, выделение магистральных сосудов, проведение поперечной аортотомии с удалением инфицированных тканей и санацией очагов инфекции, имплантацию аллогенного клапаносодержащего кондуита, отличающийся тем, что заранее подготавливают изготовленный способом по п. 4 аллогенный клапаносодержащий кондуит, который имплантируют в аортальную позицию на 16-19 П-образных швах к фиброзному кольцу аортального клапана, формируют анастомозы с правой и левой коронарными артериями и выполняют дистальный анастомоз между восходящей аортой и восходящей частью аллогенного кондуита.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при санации очагов инфекции при необходимости выполняется пластика фиброзного кольца пациента с помощью тканей аллогенного клапаносодержащего кондуита.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при санации очагов инфекции иссекают разрушенные створки аортального клапана или иссекают инфицированный протез аортального клапана.
4. Способ изготовления аллогенного клапаносодержащего кондуита восходящей аорты, включающий его обработку 1%-ным раствором полярного додецилсульфата натрия при непрерывном перемешивании в режиме ротационного шейкера 20-30 об/мин в течение 60 мин при комнатной температуре, сверхкритическую экстракцию в динамическом режиме в присутствии раствора 1,5% Твин 80 в 20%-ном водном этаноле, причем объем раствора составлял 1% v/v от объема реактора для сверхкритической экстракции в динамическом режиме с первичным подъемом давления СО2 до 1300 psi при температуре 35°С, затем - троекратным циклом подъема и сброса давления СО2: подъемом давления от 1800 до 2000 psi и температуры реактора от 40 до 45°С с закачкой 95% этанола в качестве сорастворителя со скоростью от 1 или 3 мл/мин в течение 1 мин, экспозицией в этих условиях 20-45 мин, сбросом давления СО2 до 1300 psi и температуры до 35°С в течение 5 мин и завершающим сбросом давления СО2 и температуры реактора до атмосферных значений в течение 60 мин.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что динамический режим сверхкритической экстракции проводят при давлении СО2 2000 psi, температуре реактора до 45°С и времени экспозиции в этих условиях 20 мин.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что динамический режим сверхкритической экстракции проводят при давлении СО2 1800 psi, температуре реактора до 40°С и времени экспозиции в этих условиях 45 мин.
7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что динамический режим сверхкритической экстракции проводят при давлении СО2 2000 psi, температуре реактора до 40°С с закачкой 95% этанола в качестве сорастворителя со скоростью 3 мл/мин в течение 1 мин и временем экспозиции в этих условиях 30 мин.
8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что динамический режим сверхкритической экстракции проводят при давлении СО2 2000 psi, температуре реактора до 40°С с закачкой 95% этанола в качестве сорастворителя со скоростью 1 мл/мин в течение 1 мин и временем экспозиции в этих условиях 30 мин, с дополнительной закачкой в реактор для сверхкритической экстракции после троекратного цикла подъема и сброса давления СО2 1% раствора диоксидина в объеме 5 v/v %.
9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что динамический режим сверхкритической экстракции проводят при давлении СО2 2000 psi, температуре реактора до 40°С с закачкой 95% этанола в качестве сорастворителя со скоростью 3 мл/мин в течение 1 мин и временем экспозиции в этих условиях 30 мин, с дополнительной закачкой в реактор для сверхкритической экстракции после троекратного цикла подъема и сброса давления СО2 0,5% раствора диоксидина в объеме 1 v/v %.
10. Аллогенный клапаносодержащий кондуит восходящей аорты, изготовленный способом, предлагаемым в п. 4, представляет собой полностью девитализированный аортальный ствол длиной от 20 до 60 мм с состоятельным фиброзным кольцом, содержащий полноценный функционирующий аортальный трехстворчатый клапан с девитализированными створками, диаметром проходного отверстия от 18 до 30 мм и посадочным размером, превышающим диаметр проходного отверстия на 3-6 мм, в зависимости от состоятельности окружающих его тканей.
