Клинико-морфологические изменения при дисфункциях биологических протезов сердца

А.М. Караськов, С.И. Железнев, В.М. Назаров, С.О. Лавинюков, П.М. Ларионов, А.В. Богачев-Прокофьев, Н.И. Глотова, М.П. Матюгин

ФГУ «Новосибирский НИИ патологии кровообращения им. акад. Е.Н. Мешалкина Росздрава»

С целью изучения особенностей клиники, диагностики и оперативного лечения дисфункции биологических протезов клапанов сердца изучено 24 пациента с указанной патологией. Дисфункция биопротезов в митральной позиции наблюдалась в 58,3% случаев, дисфункции биоклапанов в аортальной и трикуспидальной позициях составили по 21,3% наблюдений. Средний возраст пациентов - 37,3±15,7 года. По классификации NYHA, 58,3% пациентов с дисфункцией митрального протеза относились к IV ФК и имели стадию ХСН 11Б. Один пациент находился в I ФК, остальные пациенты имели ХСН IIA. Единственным методом лечения было репротезирование: в 2 случаях было выполнено репротезировние двух пораженных клапанов. Общая послеоперационная госпитальная летальность в группе составила 16,7%. Двум больным в критическом состоянии с развившейся полиорганной недостаточностью операции выполнялись по экстренным показаниям. Морфологическому анализу были подвергнуты 15 иссеченных биопротезов.

Протезирование клапанов по-прежнему является основным методом коррекции ППС. При этом проблема поиска оптимального «заместителя» поврежденного сердечного клапана не сходит со страниц российских и зарубежных журналов, посвященных данной тематике. За более чем 40-летний срок разработаны и предложены к клиническому применению десятки вариантов различных моделей механических и биологических протезов клапанов сердца, тем не менее «идеального» протеза, максимально приближающегося по своим свойствам к человеческому сердечному клапану, еще не создано. Наиболее близкими свойствами обладают протезы, полученные из ксеногенных материалов: перикарда, твердой мозговой оболочки, аортального комплекса свиньи. Их несомненными преимуществами являются низкий транспротезный градиент, наличие единого центрально расположенного проходного отверстия, менее жесткие требования к режиму антикоагулянтной терапии, возможность выполнения протезирования с полным сохранением хордо-папиллярного аппарата.

Главный недостаток искусственных клапанов сердца (ИКС) биологического происхождения - развитие их дисфункции с течением времени. По мнению большинства авторов, работающих в этом направлении, первое место в структуре осложнений работы биопротезов занимает дегенерация биоткани и ее кальцификация, что приводит к ограничению подвижно сти створок, а также появлению их разрывов и перфораций. По данным S. Khan (2001), угроза риска повторного вмешательства возникает уже к 7-му году и значительно возрастает с течением времени. Основными причинами повторных операций являются кальциноз, дегенерация створок, тромбоз клапана, пара-протезная фистула, протезный эндокардит. Так, например, по данным НИИТиИО, необходимость реоперации по поводу дисфункции биопротеза возникает, в зависимости от вида обработки клапана, в сроки от 3,8 до 8,8 года [6]. В связи с высоким процентом реопераций интерес к протезированию, в частности митрального клапана, биопротезами в последнее время несколько снизился. Настоящая работа посвящена анализу результатов нескольких повторных вмешательств у пациентов, ранее перенесших замещение клапанов сердца ксенопротезами.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

С февраля 2004 по февраль 2006 г. в Новосибирском НИИ патологии кровообращения повторные операции, связанные с развитием дисфункции биологических протезов, выполнены у 24 больных. Группу составили 10 мужчин и 14 женщин. Средний возраст пациентов -37,3±15,7 года. Дисфункция митрального клапана (МК) была выявлена в 58,3% наблюдений, аортального (АоК) и трикуспидального клапанов (ТК) по 21,3% наблюдений. У двоих паци- ентов была диагностирована дисфункция двух биоклапанов (один случай МК+ТК, второй MK+AoK).

Свыше 58% пациентов были госпитализированы в клинику для повторного оперативного лечения, имея стадию ХСН 11Б. У двоих поступивших (8,3%) наблюдалась выраженная полиорганная дисфункция. Большинство протезов, подлежащих замене вследствие дисфункции, составили каркасные протезы «КемКор» (19), по 2 бескаркасных протеза «Кемерово-АБ-моно» и «Кемерово-АБ-композит», 1 протез «БиоЛАБ-КС» и 1 гомографт. Средняя продолжительность работы биологических ИКС составила 3,40±1,47 года.

У четырех пациентов (16,7%) при поступлении был выявлен тромбоз правого (2) либо левого (2) предсердия. Еще у пятерых пациентов (20,8%) дисфункции биоклапанов сопровождались выраженной недостаточностью ТК. Одна пациентка 68 лет помимо репротезирования МК нуждалась в шунтировании передней нисходящей артерии.

Причинами дисфункций являлись как общие для всех ИКС причины: тромбоз, паннус, пара-протезная фистула, так и специфичные для биологических клапанов: первичная дегенерация створок, разрывы, кальциноз биоткани (рис. 1,2). Под термином «дегенерация» мы понимаем снижение эластических свойств створок и их сморщивание. Потеря подвижности створками, их укорочение и глыбчатая кальцификация - наиболее распространенные виды дисфункций имплантированных биоклапанов в нашем исследовании (табл.).

При сравнении состояния пациентов к моменту первичного протезирования и при повторном поступлении отмечалась отчетливая отрицательная динамика,связанная с присоединением симптомов, обусловленных нарушением функции клапана: отсутствие клинического эффекта от коррекции порока, ухудшение общего состояния, появление одышки, утомляе мости, быстрое прогрессирование недостаточности кровообращения.

Самым точным диагностическим критерием, позволяющим оценить степень нарушения внутрисердечной гемодинамики, является чреспищеводная УЗ-диагностика. Всем оперированным пациентам на предоперационном этапе она выполнялась с помощью аппаратов «Sonos 5500» фирмы «Philips» (Нидерланды) и «Vivid-7» фирмы «General Electric» (США). Наиболее частым диагностическим признаком является изменение работы ИКС и появление нового патологического шума, обусловленного наличием струи регургитации.

Хирургическая технология не отличалась от стандартной: срединная стернотомия; выделение восходящей аорты, устьев полых вен и правых отделов; канюляция восходящей аорты и полых вен через правое предсердие. Искусственное кровообращение в нормотермическом режиме, использовалась кристаллоидная либо кровяная кардиоплегия. Кардиоплегический раствор нагнетался в устья коронарных артерий при вмешательствах на АоК, в остальных случаях - в корень аорты. Доступ к МК осуществляли биатриально, к АоК путем поперечной аортотомии, а к ТК через правое предсердие.

Единственным видом хирургического вмешательства было репротезирование клапана. При его выполнении соблюдались следующие технологические манипуляции: механическая санация внутрикардиальных структур; реконструкция возникших разрушений внутрикардиальных структур; реимплантация протеза в подготовленное ложе.

При реимплантации использовались следующие виды ИКС: для митральной позиции только механические протезы «МедИнж-2», «МИКС», «Bicarbon» фирмы «Sorin Biomedica» (Италия) -15 случаев, в позицию ТК имплантированы ксе-нопротезы кемеровского и московского производства («КемКор», «ПериКор», «БиоЛАБ-КС»), в одном случае пациенту 16 лет с аномалией

Макроскопические виды дисфункций биологических протезов

Дисфункции протезов (позиция)	Паннус	Кальциноз	Деформация, разрывы створок	Тромбоз	Парапротезные фистулы
Митральная	2	4	6	2	1
Трикуспидальная	2	-	3	1	-
Аортальная	-	2	2	-	1
Всего	4	6	11	3	2

Эбштейна имплантирован двустворчатый механический протез «Sorin Bicarbon». Для реимплантации в аортальную позицию применялись механические протезы «МедИнж», а также в двух случаях кондуиты «МедИнж-Vascutec» и «Carbomedics-Vascutec» при выполнении операции Бентала. Объем вмешательств помимо репротезирования измененного клапана включал в себя также первичные протезирования других клапанов сердца, тромбэктомии, выполнение пластических коррекций.

Bud оперативного вмешательства п

Репротезирование

МК3

МК+ протезирование ТрК1

МК + репротезирование ТрК1

МК + аннулопластика ТрК5

МК + тромбэктомия3

МК+МКШ1

ТрК4

ТрК + тромбэктомия1

АоК+аортоаннулопластика2

АоК + протезирование восх. отдела аорты i (Операция Бентала)

АоК (Операция Бентала) +, протезирование МК

АоК+репротезирование МК1

Всего24

Следует отметить, что при выполнении репротезирования АоК в обоих случаях мы были вынуждены дополнять вмешательства расширением корня аорты по методике Manouguian. Одна из операций Бентала была дополнена первичным протезированием МК, а одно из репротезирований МК дополнялось первичным протезированием ТК. В двух случаях из четырех при замене протеза в трикуспидальной позиции производилась реимплантация ЭКС в миокардиальном варианте. При выполнении пластических вмешательств на ТК использовалась методика De Vega (3 случая) и имплантация опорных колец «МедИнж» (2 случая).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди нелетальных осложнений раннего послеоперационного периода можно выделить нарушения ритма сердца по типу полной АВ-блокады у четырех пациентов, трое из которых исходно имели брадиформу мерцательной аритмии. В половине случаев понадобилась установка постоянного ЭКС, у двух пациентов успех имела традиционная медикаментозная терапия.

С целью изучения особенностей дегенеративных изменений биологической ткани, которые мы наблюдали в большом проценте случаев (79,2%), были исследованы биоклапаны, иссеченные при репротезировании. Проведен морфологический анализ 15 биологических каркасных протезов, из которых 11 были имплантированы в позицию МК, 4 замещали ТК, и один бескаркасный протез, использованный для замещения АоК. Поводом для реоперации были явления дисфункций.

К основным макроскопическим особенностям проявлений дисфункций биологических протезов мы отнесли потерю эластичности створок протезов, часто сочетающуюся с увеличением толщины и их деформацией, что определялось в половине наблюдений. Кроме того, в трех каркасных протезах и одном бескаркасном наблюдались деструкции различной степени, от небольших округлой формы перфораций, до продольного перикомиссурального отрыва створок в трех случаях. Отмечено, что в большинстве наблюдений определялись сопутствующие тромботические проявления различной степени выраженности. Обзорная микроскопия гистологических препаратов также показала признаки различной степени минеральной дистрофии соединительной ткани, воспалительные проявления в сочетании с тромботическим компонентом. К наиболее интерес-

Рис. 1. Разрыв и кальциноз створок.

Рис. 5. Кристаллическая гидрокарбонатная минерализация на фоне апатитной. Сканирующая электронная микроскопия. х 1500 крат.

1, 2, 3 - места выполнения рентгенспектрального анализа.

Рис. 2. Тромбоз биоклапана.

Рис. 3. Массивная апатитная минерализация. Сканирующая электронная микроскопия. х 800 крат.

1 , 2 - места выполнения рентгенспектрального анализа.

Рис. 6. Результаты рентгенспектрального анализа мест минерализации волокон, отмеченных на рис. 5: а - уровень Са показывает гидрокарбонатную минерализацию; б, в - соотношение Са и Р показывает типичную апатитную минерализацию.

Рис. 4. Результаты рентгенспектрального анализа мест минерализации волокон, отмеченных на рис. 3. Соотношение Са и Р показывает типичную апа-титную минерализацию.

Рис. 7. Комплексы брушита. Сканирующая электронная микроскопия. х 800 крат.

ным находкам мы отнесли то, что наличие перфораций комиссур и створок всегда сочетается с массивной апатитной минерализацией волокон (рис. 3, 4), определяемой при проведе-

нии рентгенспектрального анализа. Кроме того, в створке бескаркасного биопротеза мы наблюдали очаги кристаллической гидрокарбонатной минерализации на фоне распространенной апа-титной (рис. 5, 6). Сопоставление результатов гистологического анализа и данных сканирующей микроскопии позволило установить, что появление «кислых фосфатных комплексов» брушита обусловлено воспалительной реакцией (рис. 7).

ОБСУЖДЕНИЕ

На сегодняшний день известна основная причина неудовлетворительных результатов применения биологических протезов клапанов сердца - первичная тканевая деградация ксе-номатериала. Данное осложнение является главным фактором, ограничивающим применение биопротезов у лиц молодого возраста.

Биопротезирование нашло свое широкое применение с начала 1970-х годов и связано с работами A. Carpentier, W. Hancock, W. Agell, B. Barrat-Boyes и других ученых. В нашей стране развитие данной области кардиохирургии связано с именами Б.А. Константинова, Г.М. Соловьева, Б.А. Фурсова, Г.И. Цукермана. Применение гибких опорных каркасов и обработка биотканей раствором глютарового альдегида позволило поставить производство различных моделей биопротезов на коммерческую основу. Впервые ксеноперикардиальные протезы были использованы в клинической практике M. Ionescu в 1971 г., а уже к концу 1970-х доля биоклапанов среди всех имплантируемых протезов сердца в США составила 90%. Однако уже в начале 1990-х годов стали появляться сообщения о структурной деградации и кальцификации биоклапанов у значительной части пациентов после 10-летнего функционирования [2, 8-11]. Главной причиной разрушения биопротезов были факторы механического воздействия, сопровождающие так называемый «гидродинамический удар», связанный с действием на составляющие клапана резкого перепада давления в фазу закрытия створок [3, 4, 16].

Основными направлениями исследований по улучшению работы биопротезов по-прежнему являются: 1. Совершенствование методов консервации биоткани. 2. Разработка более физиологичных конструкций опорного каркаса. 3. Совершенствование способа фиксации биоткани к опорным структурам [2, 3, 7, 11].

Отечественные и зарубежные хирурги сходятся во мнении, что среди причин госпиталь ной летальности при биопротезировании доля осложнений, связанная непосредственно с нарушением функции самого протеза, незначительна. А большинство случаев нарушения функционирования биоклапана связано с нарушениями режима антикоагулянтной терапии, хирургическими погрешностями при имплантации клапана и др. Тем не менее отдаленная летальность и различные осложнения, ухудшающие качество жизни больных, в большинстве случаев связаны именно с нарушением функции самого протеза, т.е. являются специфичными.

По данным K. Hammermeister (1993), преимущества механических конструкций проявляются на втором десятилетии функционирования, что выражается в более низком количестве повторных операций и общей летальности.

Некоторые осложнения являются неспецифическими, т.е. имеющими место при имплантации любого вида ИКС. К ним относят тромбозы протезов, системные тромбоэмболии, протезный эндокардит, образование парапротезных фистул. Сюда можно также отнести геморрагические осложнения, связанные с длительным приемом антикоагулянтов.

Основной причиной дисфункции биологических протезов является первичная дегенерация биоткани, или первичная тканевая несостоятельность, которая проявляется либо в структурной недостаточности коллагена, либо в кальцификации ксеноткани [1,3, 12]. Частота проявления первичной дегенерации биоткани, по данным различных авторов, колеблется от 40 до 60% в зависимости от сроков наблюдения, причем основным фактором, влияющим на отдаленные результаты протезирований биоклапанами, является возраст больного на момент имплантации [1,9, 13, 15].

Своевременное выявление клинических признаков развивающейся дисфункции биоклапана имеет значение как в плане изменения тактики консервативного ведения больных, так и в плане решения вопроса о выполнении повторной операции. Медикаментозная терапия у таких больных направлена, главным образом, на поддержание удовлетворительной функции миокарда, поскольку его сохранность определяет ближайшие и отдаленные результаты повторных вмешательств. Цель диспансерного наблюдения за больными, перенесшими имплантацию ксенопротеза, - своевременное решение вопроса о реоперации [3].

Мнения хирургов относительно сроков повторного вмешательства неоднозначны. С нашей точки зрения, оптимальной является рео- перация, выполненная в период между обнаружением гемодинамически значимых признаков дисфункции и началом развития миокардиальной слабости при условии отсутствия угрозы фатальных тромбоэмболий.

Что касается подобного рода осложнений, то, по данным большинства авторов, их причинами в ранние сроки после первичных операций традиционно считаются атриомегалия и фибрилляция предсердий, в меньшей степени клапаннообусловленные факторы. Во втором десятилетии функционирования биопротезов наступает второй этап увеличения количества тромбоэмболий, связанный с ухудшением поверхностных свойств биоткани, с одной стороны, и нарастанием степени расстройств внутрисердечной гемодинамики - с другой. Наиболее оправданной нам представляется тактика индивидуального подхода к антикоагулянтной терапии. Так или иначе, низкая тромбогенность биопротезов позволяет в большинстве случаев отказаться от пожизненного приема антикоагулянтов, что делает их средством выбора для больных, имеющих высокий риск медикаментозных кровотечений. Это особенно актуально для пациентов, у которых степень вероятности развития геморрагического синдрома и возникновения фатального кровотечения высока из-за возрастного нарушения свойств сосудистой стенки [1,6, 12]. Мы поддерживаем мнение авторов, которые рекомендуют имплантировать биологические протезы в митральную позицию только пациентам старше 60-65 лет, а также молодым женщинам, желающим в ближайшее время иметь детей. Кроме того, биопротезирование, безусловно, показано пациентам, у которых прием антикоагулянтов представляет опасность для жизни.

ВЫВОДЫ

• 1.    Основными причинами возникновения дисфункции ИКС является дегенерация биологической ткани с ее минерализацией.

• 2.    Диагностировать дисфункцию ИКС можно на основании данных клинического и неинвазивных методов исследования, среди которых основное значение имеет трансторакальная и транспищеводная эхокардиография.

• 3.    Консервативное лечение дисфункции ИКС неэффективно. При его диагностировании показано оперативное лечение.