Оптимизация искусственного кровообращения при протезировании клапанов сердца у больных инфекционным эндокардитом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.37, доктор медицинских наук Бричкин, Юрий Дмитриевич

• Бричкин, Юрий Дмитриевич
• доктор медицинских наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор медицинских наук Бричкин, Юрий Дмитриевич

Актуальность проблемы. Сердечно-сосудистые заболевания и смертность от них прочно занимают первое место во всем мире. Среди них высок и постоянно растет удельный вес патологии клапанного аппарата сердца. Тенденцией последних десятилетий является увеличение частоты инфекционных поражений эндокарда (Ю.Л. Шевченко, 1986, 1995; О.М. Буткевич, 1998, 2000; Е.Б. Брусина, 2000; Л.А. Бокерия, И.И. Скопин, 2003; Arvay et al., 1989; Hutchison et Chandratatna, 1994). Актуальность проблемы инфекционного эндокардита (ИЭ) обусловлена трудностью его диагностики, серьезностью прогноза и высоким уровнем летальности.

Надежды, возлагавшиеся на антибиотикотерапию, не совсем оправдались, что связано с двумя факторами: превалированием среди возбудителей антибиотико-устойчивых штаммов и влиянием на исход заболевания, возникших в острый период, морфологических изменений в организме и, прежде всего, з сердце. При консервативном лечении ИЭ летальность остается высокой, варьируя в зависимости от различных показателей (вида возбудителя, возраста больного, варианта ИЭ и прочее) от 20% до 90% (Г.И. Цукерман и соавторы, 1986; О.М. Буткевич, 1998, 2000; Grosby et al., 1972; Mills, 1982; Cukingnan et al, Malguarti et al., 1984).

В связи с этим возрастает роль хирургических методов лечения инфекционного эндокардита. Развитие сердечно-сосудистой хирургии способствовало внедрению в практику методов искусственного кровообращения (ИК), защиты миокарда от ишемии и интенсивной терапии послеоперационного периода. Однако, как отметил Л.А. Бокерия (1998) на IV Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов, несмотря на усовершенствование вышеуказанных методов, в области приобретенных пороков сердца все же наиболее злободневной остается проблема инфекционного эндокардита. Послеоперационная летальность составляет 740% (Dinubill et al., 1982, Groft et al., 1983, Ю.Л. Шевченко, 1995 г., Г.И.

Цукерман, 1995). Основными причинами летальности в послеоперационном периоде является острая сердечная недостаточность, острая печеночная и почечная недостаточность, на фоне неконтролируемой инфекции с формированием синдромов полиорганной недостаточности и эндогенной интоксикации (Masson F. et al., 1974, В.М. Козлова, 1986, Ю.Л. Шевченко, 1995, АЛ. Медведев, 1997, Н.Ю. Векслер, 1998).

Учитывая вышеизложенное и тот факт, что анестезия, операционная травма, искусственное кровообращение и ишемия миокарда, формирующаяся в период выключения сердца из кровообращения, усугубляют уже имеющиеся нарушения у больного (В.Ф. Портной, 1976; Г.А. Бояринов и соавт., 1998, В.Н. Шумаков и соавт., 1998, В.А. Кожевников и соавт., 1998), логично предположить, что совершенствован ле методов проведения перфузии, защиты миокарда и интенсивной терапии послеоперационного периода, повышающих функциональные резервы организма, позволит снизить летальность при ИЭ.

Принимая во внимание литературные сведения, свидетельствующие о том, что основной причиной формирования повреждений в органах и тканях пациентов во время проведения искусственного кровообращения и в период ишемии миокарда является недостаток кислорода (Д.М. Зеленое, Г А Бояринов, В.П. Смирнов 1992; A.F.Corno et al., 1998), а в послеоперационном периоде еще развивается иммунодефицит и нарастающий эндотоксикоз, мы разработали комплекс мер, позволяющих оптимизировать искусственное кровообращение при протезировании клапанов сердца у больных ИЭ.

Цель исследования. Снизить число и тяжесть послеоперационных осложнений и госпитальную летальность у больных инфекционным эндокардитом путем разработки и внедрения в клиническую практику комплексной, многокомпонентной технологии оптимизации искусственного кровообращения при протезировании клапанов сердца.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследовать возможности автоматической электрической многоканальной термографии, используемой в целях эффективного управления тепломассообменом в биотехнической системе "организм-аппарат ИК".

2. Изучить факторы, влияющие на тепломассообмен при проведении перфузии и рекомендовать их дифференцированное использование, в зависимости от этапа ИК.

3. Дать клиническую оценку методам управления тепломассообменом во время ИК в зависимости от длительности пережатия аорты.

4. Изучить влияние температурных режимов реперфузии миокарда на полноту восстановления ритмической и сократительной функции сердца, определить оптимальную начальную температуру реперфузии.

5. Сравнить состояние кислородно-транспортной функции крови при гипотермическом и нормотермическом кровообращении.

6. Исследовать нарушения микроциркуляцчи и микрореологии во время искусственного кровообращения и разработать способы их коррекции.

7. Дать биохимическую и клиническую оценку противогипоксическому эффекту озонирования перфузата с содержанием озона 0,05-0,1 мг/л.

8. Изучить и дать оценку иммуномодулирующего эффекта комплексной технологии детоксикации.

9. Изучить эффективность технологии комплексной детоксикации с сочетанным применением в период перфузии озона, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации.

10.Разработать и внедрить в клиническую практику метод профилактики и коррекции нарушений сердечного ритма в раннем послеоперационном периоде внутривенным электрофорезом калия малым постоянным электрическим током.

Научная новизна исследований. Настоящая работа является первым наиболее полным анализом возможностей оптимизации искусственного кровообращения при протезировании клапанов сердца у больных ИЭ.

Основываясь на достаточном клиническом материале, изучены и систематизированы результаты комплекса мер по совершенствованию ИК, позволяющего улучшить результаты хирургического лечения ИЭ.

Разработаны методика и техника управления тепломассообменом в биотехнической системе "организм-аппарат ИК".

Обоснована и доказана целесообразность проведения реперфузии сердца с начальной температурой перфузата 32-34°С. Показано, что открытие аорты во время искусственного кровообращения при температурном градиенте между охлажденным миокардом и перфузатом менее 5°С способствует более быстрому и полноценному восстановлению ритмической функции сердца, ранней нормализации сократимости миокарда, уменьшению продолжительности инотропной поддержки и снижению числа случаев развития послеоперационной острой сердечной недостаточное!

Дана сравнительная оценка влияния на кислородно-транспортную функцию крови гипотермического и нормотермического ИК.

Изучены изменения микроциркуляции во время ИК и предложены оригинальные методики коррекции гемореологических расстройств с дифференцированным применением гемодилютантов на этапах ИК и использованием пентоксифиллина.

Установлено, что обработка перфузата микродозами озона (0,05-0,1 мг/л) повышает содержание 2,3 - ДФГ в эритроцитах в гипотермический период искусственного кровообращения и, в результате этого облегчает процесс отдачи кислорода органам и тканям больного, смещая равновесие Нв02/Нв в направлении восстановленного гемоглобина.

Показано, что озон, увеличивая потребление кислорода организмом больного во время искусственного кровообращения, и, вследствие этого, повышает утилизацию глюкозы органами и тканями, уменьшает содержание лактата и пирувата в венозной крови.

Установлено, что озонирование перфузата с содержанием озона 0,05-0,1 мг/л во время искусственного кровообращения не вызывает активации процессов перекисного окис пения липидов, а повышает активность супероксиддисмутазы; предупреждает расстройства гемостаза; уменьшает степень выраженности и число случаев развития нарушений билирубинвыделительной функции печени в постперфузионном периоде.

Впервые было использовано сочетанное применение озона, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации во время искусственного кровообращения, позволяющее предупреждать гипоксические повреждения органов и тканей, эффективно корригировать эндотоксемию, не вызывая каких-либо нежелательных явлений и способствующих профилактике острой почечно-печеночной и сердечной недостаточности в послеоперационном периоде.

Снижение степени эндотоксикоза, восстановление нормальной функции органов естественной детоксикации, "деблокирование" иммунной системы, которые обеспечиваются применением методики комплексной детоксикации, оказывают иммуномодулирующий эффект с восстановлением в раннем послеоперационном периоде показателей клеточного и гуморального иммунитета.

Впервые был разработан и внедрен в клиническую практику метод коррекции гипокалигистии миокарда у больных ИЭ с гипокалиемическим синдромом в раннем послеоперационном периоде внутривенным электрофорезом калия малым постоянным электрическим током, что позволило снизить частоту развития нарушений ритма сердца (Патент на изобретение № 2195335).

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основании анализа, проведенных исследований сделано важное в практическом отношении заключение о возможности оптимизации ИК при операциях по поводу ИЭ путем использования комплекса мер, включающего управление тепломассообменом в биотехнической системе "организм-аппарат Ж" выбор оптимального температурного режима перфузии и реперфузии сердца, профилактику и коррекцию нарушений микроциркуляции, гипоксии, эндотоксемии и иммунной системы.

Разработаны и реализованы организационные и технические принципы управления тепломассообменом в биотехнической системе "организм-аппарат ИК" с конкретными рекомендациями дифференцированного использования на этапах ИК таких факторов, как температура теплоносителя в теплообменнике аппарата ИК, перфузионный индекс, артериолярные и венулярные вазодилататоры, средства инотропной стимуляции сердца на фоне применения для мониторинга автоматической многоканальной термометрии.

Внедрено в клиническую практику проведение реперфузии сердца с начальной температурой перфузата 32-34°С, что способствует быстрому и полному восстановлению ритмической и сократительной функции миокарда.

На основании исследований кислородно-транспортной функции крови и течения послеоперационного периода дана положительная оценка применению методики нормотермического ИК в сочетании с фармакохолодовой кардиоплегией.

Предложенная методика дифференцированного применения гемодилютантов в зависимости от температурного режима ИК в сочетании с применением пентоксифиллина позволяет корригировать имеющиеся во время перфузии нарушения микроциркуляции и гемореологии.

Практическая значимость работы состоит еще и в том, что на основании результатов применения озона в кардиохирургии врачам предложены эффективные, безопасные и доступные в применении методы предупреждения гипоксических повреждений в организме больных во время операции на открытом сердце в условиях искусственного кровообращения, детоксикации и иммунокоррекции в послеоперационном периоде. Способ предупреждения гипоксических нарушений в организме пациента во врек** проведения искусственного кровообращения заключается в том, что перфузат в оксигенаторе аппарата ИК необходимо постоянно обрабатывать озонированным кислородом с содержанием озона 0,05-0,1мг/л.

Сочетанное применение озона, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации во время ИК позволило предупреждать гипоксические повреждения органов и тканей, эффективно корригировать эндотоксемию, не вызывая каких-либо нежелательных явлений и способствуя профилактике острой почечно-печоночной и сердечной недостаточности в послеоперационном периоде.

Проведение внутривенного электрофореза калия малым постоянным электрическим током на фоне гипокалиемии в раннем послеоперационном периоде позволяет купировать гипокалигистию миокарда, что проявляется положительной динамикой ЭКГ и снижением частоты развития нарушений ритма сердца.

Разработанная технология оптимизации ИК при протезировании клапанов сердца у больных ИЭ внедрена в практику работы Специализированной клинической кардиохирургической больницы г. Нижнего Новгорода. Опубликованные результаты диссертационного исследования используются при чтении лекций и проведении практически занятий кафедр анестезиологии, реаниматологии и трансфузиологии Военно-медицинского института ФПС России и госпитальной хирургии им. Б.А. Королева Нижегородской государственной медицинской академии.

Положения выносимые на защиту

1. Управление тепломассообменом в биотехнической системе "организм-аппарат ИК", правильный выбор температурных режимов ИК и начальной температуры реперфузии сердца позволяют обеспечить более быстрое и полноценное восстановление ритмической и сократительной функции сердца, способствуют уменьшению количества случаев развития почечно-печеночной и сердечной недостаточности в послеоперационном периоде.

2. Искусственное кровообращение, несмотря на гемодилюцию, сопровождается нарушениями микроциркуляции и гемореологии, корригировать которые возможно дифференцированным применением гемодилютантов, в зависимости от температурного режима ИК в сочетании с использованием пентоксифиллина.

3. Озонирование перфузата с содержанием озона 0,05-0,1 мг/л во время ИК оказывает противогипоксическое действие; не вызывает активацию перекисного окисления липидов, а повышает активность супероксиддисмутазы; предупреждает расстройства гемостаза, уменьшает степень выраженности и число случаев развития нарушений билирубинвыделительной функции печени в постперфузионном периоде.

4. Комплексная методика детоксикации во время ИК с сочетанным применением озона, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации позволяет предупреждать гипоксические повреждения органов и тканей, эффективно корригировать эндотоксемию, не вызывая каких-либо нежелательных явлений и способствует профилактике печеночно-почечной недостаточности.

5. Снижение степени эндотоксикоза, восстановление нормальной функции органов естественной детоксикации, "деблокирование" иммунной системы, которые обеспечиваются применением методики комплексной детоксикации, оказывают иммуномодулирующий эффект с восстановлением в раннем послеоперационном периоде показателей клеточного и гуморального иммунитета.

6. Коррекция гипокалигистии миокарда у больных ИЭ с гипокалиемическим синдромом в раннем послеоперационном периоде внутривенным электрофорезом калия малым постоянным электрическим током позволяет снизить частоту развития нарушений ритма сердца.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на:

Научно-практической конференции посвященной 60-летию образования СССР. (Горький, 1982);

X Всероссийском пленуме правления общества и федерации анестезиологов и реаниматологов. (Н.Новгород, 1995);

Республиканской научно-практической конференции "Современные технологии хирургической коррекции пороков сердца с учетом их естественного развития (проблемы и решения)". (Новосибирск, 1995);

III Республиканской конференции сердечно-сосудистых хирургов "Хирургическое лечение мульгифакальных поражений сердечнососудистой системы". (Минск, 1998);

IV Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов. (Москва, 1"'8);

Заседании № Нижегородского научно-практического общества анестезиологов и реаниматологов. (Н.Новгород, 1999);

Четвертой ежегодной сессии Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева с Всероссийской конференцией молодых ученых. (Москва, 2000);

IV Всероссийской научно-практической конференции "Озон и методы эфферентной терапии в медицине". (Н.Новгород, 2000);

III Международном медицинском форуме "Человек и сердце". (Н.Новгород, 2000 год);

Всероссийском научном форуме "Консервативное и хирургическое лечение заболеваний сердца и сосудов: границы выбора". (Москва, 2001);

Первой международной конференции "Креативная кардиология. Новые технологии в диагностике и лечении заболеваний сердца". (Москва, 2002)

Всероссийской конференции хирургов к 30-летию кафедры госпитальной хирургии Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева. "Эфферентные и квантовые методы лечения в медицине". (Саранск, 2002);

III Международный медицинский форум "Человек и инфекция". (Н.Новгород, 2002);

Восьмом Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов. (Москва 2002);

Научно-практической конференции "День Российской науки". (Н.Новгород, 2002);

I учредительный съезд ассоциации анестезиологов-реаниматологов Приволжского федерального округа. (Н. Новгород, 2002).

Научно-практической конференции "Актуальные вопросы сердечнососудистой хирургии". (Н.Новгород, 2003).

I Украинско-русской научно-практической конференции "Озон в биологии и медицине". (Одесса 2003).

V Всероссийской научно-практической конференции "Озон в биологии и медицине". (Н.Новгород, 2003).

II Съезде межрегиональной ассоциации общественных объединений анестезиологов и реаниматологов Северо-Запада. (Архангельск, 2003)

X Всероссийской конференции "Актуальные вопросы анестезиологии и реаниматологии". (Санкт-Петербург, 2003).

Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано работ, из них в центральной печати. Изданы три учебно-методических пособия.

Разработан и защищен авторским свидетельством

Патент на изобретение № 2195335 «Способ внутривенного электрофореза калия малым постоянным электрическим током». Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации декабря 2002 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы.

Текст диссертации изложен на машинописных страницах и содержит таблицы и рисунков.

Указатель литературы включает отечественных и зарубежных авторов.

Автор приносит искреннюю благодарность за помощь в организации и проведении исследования, осмыслении полученных результатов научному консультанту заслуженному врачу РФ, д.м.н., профессору Г.А. Бояринову. Автор глубоко признателен за сотрудничество и помощь в работе над диссертационным исследованием А.Н. Борисову - заслуженному врачу РФ, генерал-майору м/с, начальнику ВМИ ФПС РФ и всему коллективу института, сотрудникам кафедры АРиТ ВМИ ФПС РФ; В.В. Соколову - заслуженному врачу РФ д.м.н., профессору, главному врачу СККБ г. Н.Новгорода и всему коллективу больницы; А.П. Медведеву - д.м.н., профессору кафедры госпитальной хирургии НГМА, и коллективу кафедры.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ ПРИ ХИРУРГИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ ОСТРОГО ИНФЕКЦИОННОГО ЭНДОКАРДИТА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Особенности патогенеза и клинического течения острого инфекционного эндокардита в современных условиях, влияющие на анестезиолого-реанимационное обеспечение операций.

1.1.1.Эпидемиология инфекционного эндокардита, анализ летальности у этой категории больных

Инфекционный эндокардит (ИЭ) является одним из наиболее тяжёлых инфекционных заболеваний.

Анализируя случаев ИЭ за период с 1963 по 1972 гг., отмечено, что за эти лет имело место в среднем 12,5 случаев ИЭ в год [443].

Дёмин A.A. и Дёмин Ал.А. сообщили, что частота заболевания среди госпитализированных больных в 1970 г. составила 0,25%, а в 1976 г она возросла до 0,6%.

По данным Prati и соавт. ИЭ во второй половине XX века встречается с частотой 0,16 - 5,4 человека на 1000 стационарных больных [445], а по данным Rudolph W. [460] в ФРГ ИЭ отмечался у больных на 1000 населения ежегодно [56, 264, 68].

Урзинус и Кирхнер [309] сообщили о том, что 1,4% всех протезирований клапанов при приобретенных пороках сердца проводились по поводу ИЭ.

И, наконец, Шевченко Ю.Л. [344] отмечает, что за последние лет частота ИЭ возросла в раза, а среди больных ревмокардитом составила 25%.

В то же время, по данным Pelletyer L. и Petersdorf R. [443] послеоперационная летальность в 1963 - 1972 гг. составляла - 40%, причём показатель смертности в ближайшие сроки составляет 36,8%. Это обусловлено неконтролируемой инфекцией у больных, инфицированных микроорганизмами смешанной категории.

По данным Дёмина А.А. и Дёмина. Ал А. [110] послеоперационная летальность в 1970 - 1976 гг. составляла - 30%.

По данным Cnetochine и соавт. [385] причины смерти у больных, описанных в их обзоре, были: -в первые ч - сердечная и почечная недостаточности; -на девятый день - почечная недостаточность у больного с высокой лихорадкой, состояние которого с появлением почечной недостаточности прогрессивно ухудшалось;

-на девятнадцатые сутки - персистирующая септицемия.

Masson F. et al. [436] сообщили также, что из умерших больных, наблюдаемых ими, причиной смерти в 2-х случаях было состояние упорной септицемии, в -х - послеоперационное угасание сердечной деятельности и в одном случае - послеоперационная анурия при ранее существовавшей нефропатии.

Несмотря на усовершенствование техники операции, методов защиты миокарда во время искусственного кровообращения (ИК) и др. мероприятий, по данным Dinubile et al., Croft et al., госпитальная летальность составляет 714% [389, 397].

По данным Шевченко Ю.Л. [345], при консервативном лечении летальность достигает 80-90%, послеоперационная летальность составляет 20,5%. Причиной смерти 18,4% оперированных и 70,4% всех погибших была ОСН. По его мнению, в развитии сердечной недостаточности важную роль играет септическая интоксикация. 3,7% оперированных и 12% всех погибших умерли от ОДН. 25% оперированных больных погибли от ОПН, развившейся в послеоперационном периоде на фоне имевшего место гломерулонефрита. В 65% случаев причиной смерти была персистирующая инфекция.

В НЦССХ им. A.H. Бакулева РАМН с 1969 по 1995 г. по данным Цукермана Г.И. и совт. госпитальная летальность составила 13,3-14,1%. Основными причинами смерти была генерализованная инфекция и сердечная недостаточность [320].

В отделении приобретённых пороков сердца Нижегородской специализированной кардиохирургической больницы до 1988 г. послеоперационная летальность составляла 28-30% [200]. В ряду причин смерти, обусловивших летальность, ведущее место принадлежит неконтролируемой инфекции, органным нарушениям и эндогенной интоксикации.

Таким образом, из проанализированных источников информации видна тенденция к увеличению частоты встречаемости ИЭ на фоне достаточно высокой послеоперационной летальности, причём последняя обусловлена не только сердечной недостаточностью, но и неконтролируемой инфекцией с поражением других органов и, вследствие этого, формированием синдрома эндогенной интоксикации.

1.1.2. Патогенетические механизмы зндотоксемии при инфекционном эндокардите

В патогенезе инфекционного эндокардита решающее значение принадлежит микробной инвазии с наличием деструкции эндокарда. По мнению Сумарокова А.В, Дёмина A.A., Шевченко Ю.Л., Пеллетьера Л. и Петерсдорфа Р. [110, 240, 301, 344] толчком к развитию септического эндокардита служит транзиторная бакемия, которая может наблюдаться после стоматологических процедур, тонзиллэктомии, манипуляций на инфицированном мочеполовом тракте. Чаще он развивается у лиц с заболеваниями сердца, хотя при достаточной вирулентности микроорганизмы могут поражать клапаны сердца и у здоровых людей.

Шевченко Ю.Л. и БиИаш Р. [344,345, 474] выделяют три критически важных элемента в развитии ИЭ:

1. Подготовка клапана к микробной адгезии;

2. Адгезия (прилипание) циркулирующих в крови микроорганизмов в зоне повреждённого эндокарда;

3. Выживание этих микроорганизмов на поверхности клапана с образованием инфицированных бородавок. Причём вегетации могут напоминать бутерброд, в котором фибрин, тромбоциты и колонии микроорганизмов вследствие повторных бакемий расположены слоями [344].

Деструктивные изменения в эндокарде могут возникать не только вследствие механических воздействий (повреждение эндокарда катетерами, при операциях на сердце, ранениях его и т.д.), но и в результате травматизации его струёй регургитации или турбулентными токами крови при пороках и аномалиях сердца. Возможен и иммунокомплексный механизм повреждения эндокарда при инфекционных и инфекционно-аллергических заболеваниях. Кроме того, для правых камер сердца выделяется ещё один возможный вариант травматизации эндокарда - это частые внутривенные инъекции. Струйное введение лекарственных веществ приводит к возникновению в крови большого количества мелких пузырьков воздуха, которые "бомбардируя" поверхность эндокарда, вызывают его микротравму. Это объясняет факт преимущественного поражения трикуспидального клапана у наркоманов [345].В то же время, высокопатогенные микроорганизмы вызывают деструкцию и изъязвления клапанов[240], приводящие к развитию недостаточности клапана. Они могут приводить к ,'^разованию больших полипептидных вегетаций, способных закупоривать просвет клапана или отрываться, образуя эмболы.

Шевченко Ю.Л. и Шихвердиев Н.Н.[344] полагают, что главным в клиническом течении ангиогенного сепсиса и ИЭ является синдром полиорганной недостаточности (ПОН). ПОН - это системный процесс, обусловленный эндогенными и экзогенными циркулирующими факторами, действие которых проявляется после инициированного патофизиологического толчка. Пусковой фактор (сепсис, операция и т.д.) инициирует каскад реакций, кульминацией которых и становится ПОН.

В основе синдрома полиорганной недостаточности у больных острым ИЭ лежат эмболии различных органов. Возникновение эмболий - характерный признак септического эндокардита [240]. Рыхлые фибриновые вегетации могут попадать из мест локализации в системный или лёгочный кровоток в зависимости от того, какие отделы сердца - левые или правые- поражены. Наибольшие нарушения отмечаются в органах, которые располагаются на пути крови, оттекающего от очага поражения [345], в данном случае, от сердца. Чаще всего наблюдаются эмболии сосудов головного мозга, селезёнки, желудочно-кишечного тракта, почек, сердца, конечностей. Для грибкового эндокардита характерны эмболы большого размера, при этом они могут закупоривать просвет крупных сосудов. При поражении правых отделов сердца наблюдаются инфаркт или/и абсцесс лёгких.

При остром септическом эндокардите по данным большинства авторов [110, 200, 240, 301, 307, 344,345,420] наблюдаются поражения системы крови, почек, мозга, сосудов, лёгких, печени, селезёнки.

В зависимости от того, какой орган поражён эмболом, выделяют следующую патологию [345]:

- Почки: инфаркт, диффузный гломерулонефрит, очаговый нефрит, нефротоксический синдром, почечная недостаточность.

- Лёгкие: пневмония, инфаркт, абсцесс, лёгочная гипертензия.

- Печень: гепатит, цирроз.

- Селезёнка: спленомегалия, инфаркт, абсцесс, разрыв.

Нервная система: острое нарушение мозгового кровообращения, гемиплегия, менингоэнцефалит, абсцесс, киста.

- Сосуды: геморрагический васкулит, тромбоэмболии, аневризмы, тромбозы, тромбофлебит.

По данным Шевченко Ю.Л. спленомегалия, раньше встречавшаяся почти у всех пациентов, в настоящее время бывает у 30-40% больных. Наиболее частой является почечная патология, преимущественно иммунокомплексного происхождения. Неврологические проявления встречаются в 40% случаев.

Медведев А.П., описывая пациентов [200] отметил, что прогрессирующая анемизация, возникающая в большинстве случаев на ранних этапах заболевания, в то же время указывает на позднюю стадию болезни. У наблюдаемых им пациентов поражения почек проявлялись гломерулонефритом с умеренной протеинурией и микрогематурией, инфарктом почек. Почечные поражения были выраженными у пациентов. Церебральные изменения, обусловленные поражением сосудов мозга тромботическими или эмболическими процессами имели пациентов. У двух наблюдался системный аллергический васкулит.

Большое значение в патогенезе ИЭ имеют, по мнению всех исследователей, нарушения в иммунной защите организма, которые играют роль как в период первичной бактериальной агрессии, так и в последующем течении заболевания. По мнению Шевченко Ю.Л., именно эти нарушения являются основной причиной развития септической стадии ИЭ. Рассматривая патогенез ангиогенного сепсиса при септическом эндокардите, Шевченко Ю.Л. и Шихвердиев H.H. отмечают, что при механической травме эндокарда вегетирование микроорганизмов происходит под "прикрытием" слоев фибрина, откладывающегося в зоне травматизации и экранирующего возбудителей от действия бактерицидных факторов крови, а выброс микробных агентов и их токсинов осуществляется достаточно регулярно. Характерной особенностью первичного очага при ангиогенном сепсисе и септическом эндокардите является поступление возбудителей непосредственно в кровоток, минуя покровный, лимфатический и гистогематический барьеры, что в конце концов обеспечивает истощение (декомпенсацию) тех или иных звеньев иммунной системы с последующей генерализацией септического процесса и появлением вторичных очагов во внутренних органах и тканях (апостематозный нефрит, септическая пневмония и т.д.).

Возможность размножаться получают те микроорганизмы, которые не удаётся нейтрализовать либо ввиду их слабой иммуногенности, либо вследствие быстрых темпов размножения, опережающих темпы выработки антител. Для полного блока рецепторов иммунокомпетентных клеток, ответственных за распознавание и элиминацию генетически чужеродного материала, и рецепторов имеющихся антител достаточно небольшой дозы микроорганизмов при небольших размерах очага. Необезвреженные микробные агенты получают свободу для дальнейшего размножения и диссеминации. При этом развивающийся в последующие дни иммунный ответ как бы постоянно отстаёт, запаздывает и не может адекватно обеспечить санацию организма от инфекции. Необходимо учитывать и то, что формирование иммунного ответа протекает в условиях поражения печени и других органов, когда возможности организма ограничены. Отсюда следует, что декомпенсация иммунной системы с фатальным для больного исходом может наступить довольно быстро. Данный вариант патогенеза характерен для сепсиса, вызванного патогенной микрофлорой [244].

При ангиогенном сепсисе, вызванном условно-патогенной микрофлорой, организм не способен отвечать на инвазию выработкой антител ввиду слабой иммуногенности - и это также создаёт предпосылки для размножения и диссеминирования микроорганизмов [244].

У больных в септической стадии ИЭ характерны лимфопения, сопровождающаяся снижением количества Т - клеток при нормальном или повышенном уровне В - лимфоцитов [244,245]. Имеется диспропорция в синтезе иммуноглобулинов. Это выражается в повышении содержания и продолжающейся в то же время интенсивной выработке IgM, что свидетельствует о нарушении регуляции иммунного ответа в период напряжённого функционирования В - звена иммунной системы. В эту фазу процесса наблюдается максимальное число ЦИК. При отсутствии же сепсиса количество их практически не отличалось от нормы. № биохимических критериев, по его мнению [244, 245], важны неспецифические показатели воспалительного процесса: диспротеинемия (снижение альбуминов и повышение у - глобулинов), увеличение концентрации фибриногена и положительные осадочные пробы.

Цукерман Г.И. и др. [321,322] сообщили, что для инфекционного эндокардита в активной стадии процесса характерны следующие изменения иммунологических показателей:

1. Высокий уровень иммунных комплексов;

2. Увеличение содержания Ig M;

3. Угнетение Т - системы лимфоцитов.

Гладкова Н.Д., Зверева К.В. и др. [87], изучая иммунологические нарушения при различных клинических вариантах ИЭ, установили, что у больных ИЭ наблюдаются:

1 .Иммунологическая недостаточность клеточной системы иммунитета, что проявлялось достоверным снижением абсолютного значения Т и В -лимфоцитов;

2.Повышение уровня Ig M и Ig А, причём у больных с первичным ИЭ Ig M были более повышенными в сравнении с вторичным ИЭ;

3.Повышение уровня ЦИК.

Что касается подострого эндокардита, то в его патогенезе также пусковым моментом является транзиторная бакемия. Но также имеет значение и изменение реактивности организма, что отражается на состоянии местного иммунитета [301]. Garvey G.I., Neu Н.С. полагают, что на значение иммунных нарушений указывает и тот факт, что предраспологающими факторами развития инфекционного эндокардита являются лучевая и другая противоопухолевая терапия, длительная глюкокортикоидная терапия, сопутствующие коллагенозы, новообразования, сахарный диабет [411].

Мигунов Б.И. [211] в эксперименте показал, что после предварительной сенсибилизации организма чужеродными белками введение бактерий вызывает поражения эндокарда различной тяжести, напоминающие таковые при подостром септическом эндокардите человека. Фиксированные на клапанах микробы образуют колонии, вызывают длительную аутосенсибилизацию органов и тканей организма; кроме того, возможно и гематогенное распространение инфекции вследствие отрыва от клапанных микробных вегетаций кусочков с заносом в различные участки сосудистого русла, в том числе и в различные органы.

В активную фазу болезни при подостром ИЭ в 63-97% случаев в крови обнаруживаются ЦИК, тогда как при сепсисе без вовлечения эндокарда они встречаются значительно реже (7-12%) [427]. Буткевич О.М., Виноградова Т.А. [68,69] указывают на специфичность уровней ЦИК для диагностики ИЭ.

При иммунофлюорисцентном исследовании кожных биоптатов в 1/3 случаев определяется положительный тест с антисывороткой против ^М и одновременно [414]. На наличие иммунологических нарушений указывает также частота снижения титра комплимента, гипергаммаглобулинемии, поликлоновой иммуноглобулинемии. Описаны случаи моноклоновой гаммапатии при ИЭ [403].

Баранова И.Н. и соавт. [24], изучая биохимические и иммунологические показатели при септических состояниях у кардиохирургических больных, отметили, что при послеоперационных эндокардитах у пациентов наблюдается выраженная гипопротеинемия, диспротеинемия, повышается активность ЛДГ и отмечается резкое уменьшение активности каталазы крови. Иммунодефицитное состояние у этой группы больных затрагивает как клеточное, так и гуморальное звено.

По данным Цукермана Г.И [322] в клинической картине подострого ИЭ также характерны эмболии в различные органы. Бактериальная эмболизация может привести к разрушению участков сосудистой стенки с образованием микотических аневризм (бактериальных аневризм), являющихся серьёзным осложнением болезни.

Поражение органов сходно с таковым при остром ИЭ. Отметим только, что увеличение печени происходит как из-за инфекционно-токсического процесса, так и из-за застойных явлений. Цукерман Г.И. отмечает, что у 1/3 больных содержание билирубина в сыворотке увеличено главным образом за счёт свободной фракции. Сердечная недостаточность усугубляет диффузное поражение печени [322].

Известно, что химический гомеостаз обеспечивается кооперативной функцией органов естественной детоксикации в составе иммунной системы крови, детоксицирующей системой печени (монооксигеназы Р-450) и экскреторной системой выделительных органов (желудочно-кишечный тракт, почки и лёгкие) [188, 191]. Нарушение функции этих систем лежат в основе формирования синдрома эндогенной интоксикации [188].

Таким образом, анализ изученной литературы позволяет сделать вывод, что вследствие инфекционного эндокардита у пациентов имеет место "полом" трёх защитных систем организма: выделительной, монооксигеназной системы печени и иммунной, являющихся основой развития синдрома эндогенной интоксикации, что усугубляет уже имеющийся синдром полиорганной недостаточности

1.2. Влияние анестезиологического обеспечения и искусственного кровообращения на эндотоксемию, микроциркуляцию и кислородотранспортную функцию крови 1.2.1. Искусственное кровообращение и проблема гипоксии

Развитие сердечно-сосудистой хирургии способствовало внедрению в практику метода искусственного кровообращения, позволяющего поддерживать жизнь больного во время коррекции внутрисердечной патологии [163,203].

Однако, перфузия, особенно длительная, осуществляемая аппаратами ИК далека от идеальной в силу целого ряда причин, наиболее существенными из которых являются гемодилюция, гипотермия, нефизиологичные условия циркуляции крови и разрушение форменных элементов в оксигенаторе [136].

Несмотря на постоянное усовершенствование аппаратов ИК, методик проведения перфузии и способов управления ею и использование фармакологических препаратов, длительное ИК до сих пор еще часто приводит к развитию осложнений со стороны различных органов [122, 184, 305]. Основным пато1 ^нетическим звеном при длительном ИК, вызывающим необратимые изменения в органах и тканях, является гипоксия, которая приобретает в данной ситуации смешанный характер.

При искусственном кровообращении в результате нарушения гемодинамики и микроциркуляции формируется циркуляторная гипоксия, а вследствие уменьшения количества циркулирующих эритроцитов, низкой концентрации гемоглобина и расстройств кислородсвязывающих свойств последнего развивается гемическая гипоксия. Все это приводит к снижению транспорта и отдачи кислорода эритроцитами клеткам, что является причиной развития тканевой гипоксии [44, 360].

В силу того, что гипоксия - это общий процесс, то от нее страдают клетки всех органов больного [34, 122, 288]. Повреждающее действие гипоксия оказывает и на эритроциты [236]. В условиях нарастающей гипоксии в эритроцитах могут происходить структурные перестройки, которые вызывают изменения реологии крови, так и состояние газообмена [44].

В результате метаболических процессов в эритроцитах при ИК снижается их функциональная способность. Звеном, связывающим энергетику клетки с функциональной активностью содержащихся в эритроцитах молекул гемоглобина, служит 2,3-ДФГ и АТФ [216].

Уровень АТФ зависит от функционирования АТФ-производящей и потребляющей систем. В эритроците единственной системой, производящей АТФ, является гликолиз [317]. Энергия макроэргической связи АТФ используется для работы Ыа+, К+ и Са+2 насосов. Во время операций на открытом сердце при проведении длительного ИК с гипотермической перфузией происходит снижение содержания АТФ в клетках. Истощение запасов АТФ приводит к уменьшению активности АТФ-азы, что в свою очередь вызывает нарушения структуры клеток и гемолиз [237, 326, 386].

Метаболическое истощение эритроцитов затрагивает три уровня клеточной организации: макроструктура - форма эритроцитов, микроструктура - микрорельеф поверхности эритроцитов, ультраструктура -структура плазматических мембран [140, 152]. Дефицит АТФ в эритроцитах вызывает не только перестройку мембраны, но и нарушает процессы выработки основного физиологического лиганда гемоглобина 2,3-ДФГ. Биологическая роль 2,3-ДФГ заключается в том, что он влияет на сродство гемоглобина к кислороду, уменьшая его, т.е. облегчает отдачу кислорода тканям из оксигемоглобина [216, 296].

Его образование происходит в ходе гликолиза через шунт Ларорой-ЬиЬег^ [450]. 2,3-ДФГ составляет основную массу фосфатов эритроцита и за счет его синтеза из одной молекулы глюкозы образуется только одна молекула АТФ вместо двух, как это имеет место в ядерных предшественниках эритроцита.

Расхождение основного (Эмбдена-Мейергофа) и обходного путей анаэробного расщепления глюкозы (дифосфоглицератный шунт) начинается на уровне 1,3-ДФГ - общего субстрата для 3-ФГ и 2,3-ДФГ (рис. 1).

Благодаря большей продуктивности 2,3-ДФГМ по сравнению с 2,3-ДФГФ, синтез 2,3-ДФГ происходит интенсивнее, чем его распад, что обеспечивает высокую концентрацию 2,3-ДФГ, на долю которого в эритроцитах человека приходится 64% всех органических фосфатов. На активность ферментов дифосфоглицератного цикла влияют изменения рН и концентрации фосфатов (2,3-ДФГ, 1,3-ДФГ, 3-ФГ и АТФ) [450].

Глюкоза

АДФ

АДФ

АТФ

1,3-дифосфоглицерат, (1,3-ДФГ)

АТФ -фосфоглицерат (3 - ДФГ) ■

2-фосфоглицерат (2-ФГ) фосфоенолпируват

I-пиру ват

2,3-ДФГМ 2,3-дифоефоглицерат (2,3-ДФГ)

2,3-ДФГФ пируваткиназа (ПК)

Рис.1. Шунт Рапопорта-Люберинга.

Все реакции основного и ДФГ путей расщепления глюкозы взаимосвязаны и шунт Рапопорта-Люберинга рассматривается как саморегулирующаяся система, обеспечивающая поддержание в эритроцитах определенного уровня АТФ и 2,3-ДФГ [216].

При восстановлении коронарного кровотока ишемизированного миокарда наблюдается парадоксальная ситуация: реперфузия не только не способствует нормализации метаболизма, структуры и функции сердечной мышцы, но и катастрофически быстро повышает степень повреждения кардиомиоцитов, имеющую место при ишемии [370, 483]. Этот феномен назван "реперфузионным повреждением" или "кислородным парадоксом".

Изменения в миокарде, развивающиеся на раннем этапе реперфузии сопровождаются существенными расстройствами сократительной функции, дестабилизацией системной гемодинамики и микрогемоциркуляции [235].

В настоящее время можно выделить ряд механизмов, ответственных за повреждающее действие реперфузии на ишемизированый миокард и отметить некоторые пути их коррекции.

1. Нарушение синтеза, транспорта и утилизации энергии

Исследованиями Биленко М.В. (1989) [34] установлено, что в раннем постишемическом периоде резко снижается образование дыхательной АТФ, вследствие повреждения мембран митохондрий и падения активности мембранозависимых ферментов и возрастает синтез гликолитической АТФ [34]. Невозможность адекватного рефосфорелирования АДФ в АТФ, сопровождается распадом АДФ до продуктов гидролиза: АМФ, аденозина, инозина, гипоксантина, мочевой кислоты и аммиака [208]. При реперфузии уменьшается и содержание креатина, исполняющего челночную роль в транспорте энергии. Повреждение систем транспорта АТФ часто опережает нарушение систем ее преобразования, что вызывает разобщение мест синтеза и потребления АТФ и, отчасти, объясняет, возможность возникновения необратимых нарушений в органе на фоне довольно высокого уровня адениловых нуклеотидов [45,34,35]. В постишемическом периоде снижается способность ткани к потреблению АТФ, но активность систем, связанных с потреблением энергии восстанавливается быстрее, чем активность систем, продуцирующих АТФ. Такое превалирование расхода энергии над ее генерацией, приводит к позднему восстановлению (или невосстановлению вообще) запаса адениловых нуклеотидов при реперфузии.

2. Повреждение биомембран.

Мембраны являются наиболее уязвимыми структурами кардиомиоцитов. Их повреждение проявляется в нарушении функционирования мембраносвязанных липидзависимых ферментов и каналов ионной проницаемости сарколеммы, саркоплазматического ретикулума и митохондрий [158, 374]. Одним из факторов, обуславливающих разрушение мембран, является ПОЛ.

3. Токсическое действие соединений кислорода.

Блокада конечного звена переноса электронов приводит к неполному восстановлению кислорода, т.е. генерации его активных форм [316]. К ним относятся: супероксидный анионрадикал (02~), перекись водорода (Н202) и гидроксильный радикал (ОН). При окислении липидов образуются свободные радикалы [410]. Свободные радикалы - это молекулы с лишним непарным электроном, что делает молекулу нестабильной и высоко реактивной. Они, действуя совместно с ионами железа, способны запускать ряд цепных реакций, в результате которых повреждаются клеточные элементы и снижается сократительная функция миокарда. [77, 473]. Свободные кислородные радикалы рассматриваются в настоящее время как основной повреждающий миокард механизм в период реперфузии, определяющий развитие в реперфузионном периоде тяжелой, часто летальной сердечной недостаточности, аритмий. При этом клетки, обратимо измененные в период ишемии, становятся необратимо поврежденными в период реперфузии. Состояние миокарда в этот период оценивается как "потрясенный миокард".

4. Нарушение гомеостаза Са+2 и контрактура миокарда

При реперфузии имеется прямолинейная зависимость между величиной восстановления сократительной способности миокарда и повышением содержания кальция в ткани [435]. Следствием дефицита АТФ в миофибриллах является не только уменьшение амплитуды сокращения, но и возникновение контрактуры миокарда [371] Она представляет собой крайнюю степень нарушения процесса расслабления миокарда.

После длительной ишемии реперфузия вызывает развитие кальциевой перегрузки, которая характеризуется быстрым массивным входом Са+2 в клетки, нарушением работы саркоплазматического ретикулума, истощением запасов макроэргических фосфатов и выходом из клеток в внеклеточное пространство креатинкиназы и миоглобина [228, 391]. Избыток Са+2 приводит к развитию необратимых повреждений структур кардиомиоцитов. Контрактура способствует механическому разрушению клеток миокарда и миокардиального синцития в целом.

5. Изменение микроциркуляции

Реперфузионное повреждение структур миокарда приводит к значительному изменению его микроциркуляторного русла, что, ухудшает восстановление коронарного кровообращения и усугубляет ишемические повреждения кардиомиоцитов [409]. Нарушению микроциркуляции способствуют также отек миокарда и отложения тромбоцитов в микрососудистом русле, вследствие повреждения эндотелиальных клеток [405, 417,461]

6. Повреждение ультраструктуры кардиомиоцитов

Реперфузия ишемизированных органов сопровождается нарушением водно-электролитной проницаемости на уровне капилляров, что приводит к появлению выраженного внеклеточного и усугублению внутриклеточного отека [35]. Появляются резкие структурные повреждения клеток и субклеточных структур - полосы пересокращения миофибрилл с зонами контрактуры, дефекты и разрывы плазматической мембраны вставочных дисков [379], разрушение крист митохондрий, исчезновение их внешней мембраны и отложение кальция в них, резкое расширение просвета саркоплазматического ретикулума [58].

1.2.2. Изменения микроциркуляции во время анестезии и ИК в кардиохирургии

Известно, что операционное вмешательство, сопровождающееся даже адекватным анестезиологическим обеспечением, небезразлично для организма в целом и сердечно-сосудистой системы в частности. Уже на этапах операции еще до применения ИК развиваются изменения общей и органной гемодинамики, расстройства микроциркуляции и реологии крови [122].

Ряд операционных и послеоперационных осложнений можно связать с недостаточностью микроциркуляции.

Среди основных факторов, вызывающих нарушение кровотока по микрососудам, можно выделить операционную травму, кровопотерю и кровезамещение. Операционная травма является мощным неспецифическим стрессом.

После вводного наркоза, в системе МЦ у больных, оперированных по поводу митрального стеноза, отмечается спастико-атонический синдром 1-2 степени тяжести, характеризующийся констрикцией приносящего звена и декапилляризацией тканей, уменьшается диаметр артериол и прекапилляров в 2-2,5 раза по сравнению с исходным и возрастает проницаемость капилляров для жидкости.

Фтсротан значительно снижал тонус мелких сосудов, однако, кровообращение в капилярах ухудшалось: выявлялся синдром "запустевания", открывались артериоло-венулярные шунты. Авторы обнаружили положительное влияние барбитуратов на микроциркуляцию при условии медленного введения их. В противоположность этому мнению, Стащук В.Ф. сообщает о наибольшем угнетении периферического кровотока гексеналом и наимньшее оксибутиратом натрия [297]. Воронель В.Л. с соавт. изучали влияние на микроциркуляцию сочетания седуксена и оксибутирата натрия в сравнении с эфиром и фторотаном. При анестезии седуксеном и ГОМК не отмечено признаков вне- и внутрисосудистых нарушений микроциркуляции. Кровоток оставался быстрым, равномерным. Фторотан в обычных дозах не вызывает изменений, однако при увеличении концентрации развивалось резкое замедление кровотока в артериолах и венулах, наблюдался "сладж" -феномен [80].

Штыхно Ю.М., Носова В.П., Леонтьева Г.В. исследовали показатели микроциркуляции и реологически свойства кови в условиях нейролептанальгезии. Контролем служил нембуталовый наркоз. На фоне применения НЛА развивалось увеличение емкости терминального русла вследствие рассширения резистивных и емкостных сосудов увеличения числа функционирующих капиляров, что связано с адреноблокирующим действием дроперидола. По-видимому, осуществлялось шунтирование крови, о чем свидетельствовала высокая скорость кровотока, а также артериализация венозной крови. Описанное депонирование крови способствует агрегации эритроцитов и ухудшению реологических свойств крови. Вязкость крови была повышена, особенно при низких градиентах скоростей. Оперативное вмешательство не вызывало существенныхизменений , однако уменьшалась емкость венулярного звена, и вследствие увеличения кровотока, улучшились реологические свойства крови. [351]

Авторы приходят к выводу, что изменения микроциркуляции при операционной травме в условиях НЛА не носят патологического характера и создаются условия для хорошей перфузии тканей во время операции.

Изучая реологические свойства крови, определяющие условия кровотока в системе микроциркуляции, Серегин Ю.С., Косырев А.Б. и соавт., отметили незначительное уменьшение вязкости при проведении анестезии тиопенталом, кетамином и дроперидолом, что, по-видимому, связано с симпатолитическим эффектом этих препаратов. Более значительное снижение вязкости было полученно при применении эпонтола, диазецама и альтезина, то есть кремофторсодержащих анестетиков. [28 ]

Белоярцев Ф.Ф. и соавт. исследовали изменения показателей микроциркуляции под влиянием различных доз морфина. Авторы пришли к заключению, что при использовании как малых, так и больших (до мг/кг) доз морфина число функционирующих капилляров в поле зрения остается неизменным, при этом нарушений скорости кровотока также не зафиксировано [31].

Пневмоторакс при проведении торакотомии вызывает значительное уменьшение кровотока и потребления кислороа в органах брюшной полости [265].

Ряд авторов указывают, что введение катетеров в полые вены при подключении АИКа является дополнительной причиной дальнейшего прогрессирования нарушений МЦ, реологии крови и потребления кислорода.

Морфологические исследования на данном этапе операции показали значительное расширение посткапиллярного венозного русла, замедление кровотока с фрагментацией и признаками стаза крови в органах брюшной полости. Это, в свою очередь, обуславливает нарушение притока крови к правым опделам сердца, снижение минутного объема сердца и артериального давления [71, 283, 79].

Применение метода искусственного кровообращения ставит организм больного в совершенно необычные условия. Устройства для временной замены функций внешнего дыхания и кровообращения не имеют обратной связи с организмом вследствие чего частично утрачивается возможность аутогенной регуляции гомеостаза и развиваются различные его расстройства, среди которых важную роль играют нарушения гемореологии и микроциркуляции

И.И.Дементьева в своих исследованиях отмечает, что исходное состояние кровообращения ответственно за кровоснабжение тканей во время ИК. Особенно нарушения периферической циркуляции, возникшие до операции вследствие низкой производительности сердца, остаются одной из ведущих причин развития циркуляторной гипоксии [107].

С началом полного ИК артеральное давление значительно снижается, а нарушения состояния МЦ еще более углубляются, несмотря на расчетную объемную скорость перфузии, что рядом авторов [22, 71, 76] объясняется извращением интрорецептивных реакций с барорецепторов аорты и измененным частотным спектром перфузии. Снижению артериального давления приходит на смену его повышение, что свидетельствует о явлениях спазма в артериальном сосудистом русле. Спазм сосудов в начальном периоде ИК происходит в результате рефлекторной реакции сосудистой системы на внезапное запустевание правых отделов сердца [71] и вследствие повышения концентрации катехоламинов в циркулирующей крови [195].

По мере увеличения длительности ИК после стадии вазоконстрикции следует стадия вазодилатации, проявляющаяся в снижении артериального давления, ОПС, органного кровотока, централизации кровообращения, депонирования крови в паренхиматозных органах [247, 292, 293, 66, 67, 79].

В.В.Курек полагает, что основными причинами синдрома депонирования крови во время операций с ИК являются гомологичная кровь, увеличение емкости сосудистого русла вследствие высоких объемных скоростей перфузии, применение вазодилататоров и метаболический ацидоз. Автор показал, что синдром депонирования крови имеет две фазы. В первой фазе (15-30 мин РЖ) наблюдается снижение венозного возврата в результате роста ОПС и спазма сосудов терминального отдела воротьой вены. Во второй фазе развитие синдрома депонирования крови обусловлено циркуляторной гипоксией и метаболическими нарушениями [177].

Анализируя основные патогенетические факторы, сопутствующие ИК в клинике и эксперименте, ученые высказывают обобщение, что все они прямо или косвенно приводят к расстройству микроциркуляции, снижению кислородной емкости крови, ограничению транспорта кислорода к тканям и его потребления организмом. [237 , 30] Нарушение направления естественного кровотока по сосудистой системе в связи с подключением артериальной магистрали АИК к бедренной артерии приводит к возникновению ретроградного кровотока, что по мнению ряда авторов значительно усугубляет расстройства микрогемоциркуляции, так как направление кровотока при этом в артериальной системе противоположно физиологическому [22, 71, 76, 30]. Кроме того, неадекватная стимуляция рефлексогенных зон дуги аорты, легочной артерии и периферических сосудов в результате ретроградного кровотока усиливает адренергическую и вазоконстрикторную реакции организма, что еще в большей степени ускоряет развитие феномена централизации кровообращения.

Сторонники аортальной канюляции, аргументируя преимущества этого способа, обращают главное внимание на наиболее адекватное распределение кровотока, меньшее раздражение рефлексогенных зон и, таким образом, большую степень приближения ИК к естественному. Однако и они не отрицают, что указанные преимущества не предупреждают нарушения микрогемоциркуляции в период проведения ИК.

Показано, что по мере увеличения продолжительности ИК в экстракорпоральной системе и сосудистом русле больного возрастает количество микросгустков [315]. Это связано с тем, что на кровь во время перфузии влияют ряд травмирующих и биологических факторов. К ним относятся: сжатие клеток крови окклюзионными насосами, турбулентность потока крови при использовании неокклюзионных насосов, недостаточно гладкая поверхность магистралей аппарата, перемежающееся положительное давление в магистралях, усиление тока газа через отверстие диффузора в пузырьковых оксигенаторах, непульсирующий или пульсирующий кровоток и отсутствие его синхронизации с нервно-рефлекторными сосудистыми реакциями и выделение травмированными элементами крови активных гуморальных веществ [112, 30].

При создании искусственной гипотермии Konracl, Lindler (1958), Satter е.а (1964) отмечали появление агрегации форменных элементов крови при Т=34°С - 31°С.

Аналогичные изменения обн тужили Sehn, Lofstrom (1954) при охлаждении крыс, кроликов и со<~ . ле 28-25°С. Причем степень агрегации нарастала параллельно падешь» (ературы и при глубокой гипотермии просвет меньших сосудов ' i ся агрегатами, которые вызывают значительные затруднения для ¡¡рочождения крови вплоть до стаза [266].

Повышение вязкости крови при снижении температуры отмечают многие авторы [266]. Однако эти работы получены при работе с капилярными вискозиметрами, которые позволяют измерить вязкость жидкостей при очень больших градиентах скоростей. Susuki, Penn, (1965), определявшие вязкость крови при различных градиентах скоростей не приводят соответствующих цифр, отмечая только, что при скорости вращения цилиндра оборотов в минуту, вязкость крови увеличивается в 1,7 раза при снижении температуры тела до 22°С.

По данным Ефременко В.А. снижение температуры тела приводит к нарушениям микроциркуляции и реологических свойств крови. При глубокой гипотермии (24°С и менее) выявлены резкое замедление скорости кровотока, появление агрегации форменных элементов крови, гемоконцентрации, нарушения суспензионной стабильности крови и повышение ее вязкости. Наибольшие изменения реологических характеристик были отмечены при имитации реальной скорости кровотока в капилярах (градиент скорости 2,2 с" '). При согревании отмечена тенденция к нормализации реологических свойств крови, но полного восстановления реологических покащзателей не происходило. По мнению автора повышение вязкости было вызвано снижением общего белка при повышении процента глобулинов и уменьшении альбумина, повышение гематокрита, начиная с 30°С и ниже [117]. Вязкость крови повышается на 25% при снижении температуры до °с и на 50% при 25°с.

Bonhoeffer, Eigler (1961) также отметили повышение вязкости крови при охлаждении причем степень его зависела от гематокрита. Чем больше были гематокрит, тем значительнее повышалась вязкость.

Известно, что в период гипотермической перфузии уменьшается потребление кислорода. Но является ли это результатом того, что при низких температурах ткани не нуждаются в большом его количестве или это результат каких-то неблагоприятных факторов, которые нарушают свободную утилизацию кислорода, на этот вопрос четкого ответа в литературе нет. Л.А.Сумбатов с соавт. (1980) утверждают, что при низких температурах происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вследствие возрастания сродства гемоглобина к кислороду и на основании этого делают вывод о развитии парадоксальной гипотермической гипоксии в этих условиях. Таким образом, уменьшение потребления кислорода при гипотермии является не только следствием пониженной потребности организма в нем. Важным является также и то, что под влиянием охлаждения не во всех органах и тканях одинаково уменьшается потребление кислорода.[301]

Многие исследователи считают, что при снижении температуры тела при гипотермической перфузии венозный приток к аппарату значительно уменьшается из-за скопления крови в сосудистом депо [415; 364].

В результате поэтапного изучения морфологического состава периферической крови при гипотермической перфузии наблюдалось уменьшение количества эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов [195, 266, 207]. Это, по мнению авторов, обусловлено травматическим влиянием ИК, так как при снижении температуры понижается устойчивость форменных элементов крови вследствие уменьшения их осмотической резистентности.

При гипотермии в эритроцитах возникает дефицит макроэргов за счет замедления внутриклеточного гликолиза. В то же время известно, что 90% АТФ расходуется в эритроците на поддержание структурной целостности цитоплазматической мембраны, от которой зависит двояковогнутая форма клетки. Поэтому при охлаждении двояковогнутый нормоцит превращается в зубчатый дискоцит. В кровотоке нормотермического организма такие клетки не встречаются, так как они извлекаются из циркуляции селезенкой и в ней подвергаются лизису или фрагментации. При охлаждении способность селезенки производить селекцию эритроцитов подавляется холодом.

О нарушениях микроциркуляции свидетельствуют также исследования, косвенно отражающие состояние перфузии тканей. Начало перфузии сопровождалось снижением РаОг в подкожной клетчатке руки до мм. рт. ст. (исходные значения - мм. рт. ст.). При проведении гипотермии р02 падало до мм. рт. ст. и ниже.

Ходас М. Я. и соавт. обращают внимание на исследование «гипоксической» доли лактатацидоза - «избытка» лактата, как на тест, характеризующий кислородное снабжение, а значит и перфузию тканей у кардиохирургических больных во время искусственного кровообращения. Авторы делают выводы о том, что накопление лактата к концу перфузии является обычным следствием гипотермической перфузии, а «избыток» лактата тесно связан с продолжительностью ИК, уровнем АД, парциальным давлением кислорода в смешанной венозной крови и глубины гипотермии.

Для ИК характерны значительные изменения реологических характеристик крови.

Отмечено падение показателей вязкости во время перфузии, обусловленное гемодилюцией, выраженное в большей степени при низких градиентах скоростей [292, 293]. Авторы указывают на взаимосвязь между степенью снижения вязкости крови и исходами хирургического лечения. По их мнению вязкость не должна падать более, чем в раза.

Выявлено закономерное, связанное с разведением крови во время ИК, снижение ее вязкости (на 63%) и пределов текучести (на 67%) [171]. По мере выхода из гемодилюции показатели обнаруживали тенденцию к повышению. Хотя даже через сутки после операции не достигали исходных величин. Вместе с тем, несмотря на улучшение текучести крови, связанное с гемодилюцией, резко ухудшалось суспензионная стабильность эритроцитов. Так, через часа после операции были повышены показатели деформируемости (на 29%) и на 44% коэффициент агрегации эритроцитов, а также снижена их электрофоретическая подвижность (на 8%). Авторы приходят к выводу, что нарушение гемореологии играет ведущую роль в развитии таких послеоперационных осложнений, как легочная, печеночно-почечная и сердечная недостаточность. Основными патогенетическими факторами, способствующими реологическим нарушениям крови, по мнению авторов являются: длительное время перфузии, низкое АД, большой объем заполнения АИК консервированной кровью от значительного количества доноров.

Значительная роль в развитии нарушений микроциркуляции принадлежит изменениям текучих свойств форменных элементов крови. Последние обусловлены способностью эритроцитов к изменению формы -деформируемостью, особенно необходимой при передвижении эритроцитов через капилляры, диаметр которых меньше, чем диаметр самих клеток. Деформируемость эритроцитов зависит, в основном, от характера клеточного содержимого, эластичности мембран и соотношения поверхности клеток и их объема [375, 402].

Во время ИК, текучие свойства эритроцитов претерпевают значительные изменения. Они обусловлены механическим повреждением эритроцитов в оксигенаторе и отсосах аппаратов ИК, изменение физико-химических свойств мембраны под воздействием активированных гепарином фосфолипаз и липопротеаз, денатурацией плазматических белков кислородом в оксигенаторах.

Субгемолитическая травма эритроцитов [440] приводит к ускоренному старению мембраны эритроцита, которое сопровождается изменениями ее состава, структуры и проницаемости. Потеря податливости или текучести клетками может быть обусловлено уменьшением содержания АТФ, в частности, при гипотермии, сдвигами концентраций эритроцитов, а также осмолярности и рН крови. Изучая деформируемость эритроцитов (по методу Теке1 Р., 1978) обнаружили изменения фильтруемости, особенно выраженные в тех случаях, когда перфузия превышала минут, а кровопотеря была более литра [91]. При этом снижалась механическая резистентность и увеличивался коэффициент сферичности. У этих больных дальнейшее течение послеоперационного периода характеризовалось развитием постперфузионного синдрома и явлениями сердечно-легочной и печеночно-почечной недостаточности, гемолитической анемией. В случае летальных исходов, на вскрытии обнаруживалась массивная секвестрация крови в селезенке и печени.

Цыганий А.А. и Кваша А.И., исследуя расстройства гемореологии и лимфомикроциркуляции на этапах оперативного лечения больных тетрадой Фалло, обнаружили связанное с гемодилюцией снижение вязкости крови во время ИК при скоростях сдвига с"1 - в раз, при с"1 - в раз, а при с"1 -в 4,5 раза. Однако мышечный кровоток при этом снизился, по сравнению с доперфузионным, на 15%. Причину этого авторы видят в ухудшении функциональных свойств эритроцитов, уменьшении деформируемости на 21%, повышении коэффициента агрегации на 35,6%, снижении электрофоретической подвижности на 28%. Авторы считают целесообразным использование профилактической гемодилюции и дезагрегантов (трентала) до начала ИК. Для более быстрого охлаждения и согревания больного, обеспечение сохранности эритроцитов рекомендуют применение трентала во время ИК.[319]

Деформируемость эритроцитов тесно связана с их формой. При исследовании красных кровяных клеток с помощью растровой электронной микроскопии, обнаружили фрагменты разрушенных эитроцитов, появление деформированных эритроцитов, имеющих вид «ракетки» и бесформенных. Появились шиловидные эритроциты среди которых были и деструктивные формы в виде эритроцитов со сквозными разрывами, обломки клеток. Отмечено появление шиповатых форм. Авторы обнаружили, что витамин Е, примененный в предоперационном периоде, оказывает положительное воздействие на форменные элементы крови и предотвращает их деструкцию во время ИК.

Анализируя результаты комплексного исследования системы кровообращения и некоторых метаболических параметров крови, мофометаболического состояния печени, почек и органов иммунитета при длительном (трехчасовом) оксигенированном гипотермическом ИК,

Р^р^рдряиЩ'Л«!1^1" н»л.»> «ив«» 1,1 р^ч» V VI»! ,1'ук.ц '¿«.У Л Щ ЯЩ^ЛЦЗД обнаружили, что при ИК имеется ряд факторов, оказывающих неблагоприятное воздействие на системную гемодинамику и микроциркуляцию. Прежде всего, это нефизиологичная циркуляция крови в организме из-за выключения из кровообращения сердца и легких и замена их АИК-ом, наличие ретроградного кровотока вследствие нагнетания перфузата в бедренную артерию и другие. Минутный объем сердца во время перфузии заменяется ее минутным объемом (ОСП), изменение его происходит только искусственно. С первых же минут ИК отмечается развитие гипотонии, о чем убедительно свидетельствует достоверное снижение среднего системного АД, сохраняющееся весь перфузионный период, несмотря на высокие цифры ОСП. Причинами этого, вероятно, являются возникновение вагусного рефлекса с ряда рефлексогенных зон и развитие вазодилатации. Изменяется объем циркулирующей крови в результате перераспределения кровотока и "централизации кровообращения", что является компенсаторной реакцией организма в ответ на гипотонию. В силу этого жизненно важнме органы находятся в более лучших условиях в ущерб периферической системе кровообращения, что подтверждается данными термометрии. Так, скорость изменения температуры, находящаяся в прямой зависимости от интенсивности тканевого кровотока, в скелетной мышце в период согревания организма была ниже, чем в прямой кишке [52].

Нарушение гемодинамики во время ИК прежде всего вызывает сдвиги в микроциркуляторной сосудистой системе [67, 343,3]

У животных контрольной серии в брыжейке тонкой кишки определяются все три основные группы расстройств микроциркуляции-внутрисосудистые, внесосудистые и сосудистые. Наряду с тем, что в течение длительного ИК сохранялась вазодилатация артериального и венулярного отделов сосудистой сети, резко уменьшалось число функционирующих капилляров и появлялись плазматические капиляры. Такая редукция капиллярного кровотока значительно ухудшала перфузию органов брюшной полости. С течением продолжительности ИК нарастала внутрисосудистая агрегация форменных элементов крови, появлялись множественные геморрагии. Внутрисосудистая агрегация эритроцитов, диапедезные кровоизлияния, связанные с нарушением свертывающей системы крови или проницаемости сосудов, "сброс" крови в венулы, минуя капилляры, обусловили возникновение механической блокады МЦ. Такие нарушения принято расценивать как декомпенсацию МЦ, возникающую в результате продолжительной "централизации кровообращения".

В процессе длительного ИК, несмотря на выраженную гемодилюцию и в связи с этим пониженную динамическую вязкость крови, происходит ухудшение ее реологических свойств.

Изменение пластичности мембран эритроцитов и снижение ее деформабильности в период гипотермической перфузии, а затем и образование большого числа деструктивных форм эритроцитов, склонных к повышенной агрегации во время согревания, влечет за собой увеличение предельного напряжения сдвига в артериальной и венозной крови.

Повышение количества деструктивных форм, выраженные изменения структуры эритроцитов и нарушение целостности мембраны клеток характеризуют тяжесть их гипоксических повреждений и указывает на необходимость поиска способов, повышающих устойчивость мембран эритроцитов при экстракорпоральном кровообращении.

Представляет интерес выявленная авторами на электронограммах через часа перфузии перегруппировка электронно-плотного материала, в результате которой эритроциты приобретали "пятнистый" вид. Не исключено, что данные неоднородности представляют собой центры "кристаллизации" метгемоглобина и свидетельствуют о нарушении газообмена.

Итак, при длительном ИК в результате изменений центральной гемодинамики, микрогемоциркуляции, реологических свойств крови и перегруппировки электронно-плотного материала внутри эритроцитов уменьшается доставка кислорода к органам и тканям, и в них развивается тканевая гипоксия, несмотря на достаточный уровень оксигенации крови. Гипоксия усугубляется и другими факторами, имеющими место при ИК, такими как гемодилюция, гемолиз, электролитные нарушения и другие.

Последствиями гипоксии являются усиление анаэробного гликолиза и накопление молочной кислоты в плазме крови (лактатацидемия), гипергликемия, а также метаболический ацидоз.

В ответ на гипоксию в печени и почках при ИК формируется ряд взаимосвязанных метаболических и структурных изменений. В печени происходит нарушение кровообращения как со стороны перипортальных трактов, так и внутридолькового кровоснабжения. В большинстве гепатоцитов появляются дистрофические изменения, вплоть до гидропической дистрофии. Наблюдается некоторое уменьшение запасов гликогена, несмотря на падение интенсивности процессов утилизации глюкозы клетками печени. Падает активность Гл-З-ФДГ, фермента, участвующего в обмене жирных кислот и глицерола. В митохондриях нарушаются процессы окислительного фосфорилирования и образования АТФ, что снижает способность печени утилизировать накапливающийся в крови лактат по пути глюконеогенеза Дефицит энергии приводит к изменениям ультраструктуры внутриклеточных органелл, характер которых свидетельствует о необратимости нарушений в большей части печеночных клеток.

Результаты морфологического исследования печени после 3-х часового гипотермического ИК показали развитие в гепатоцитах изменений, носящих характер как необратимых нарушений, так и компенсаторно-приспособительных реакций. Однако, следует отметить, что такие изменения как гидропическая дистрофия, кариопикноз, нарушение целостности мембран внутриклеточных органелл и другие, относящиеся к необратимым, в большинстве случаев превалируют над компенсаторными и могут явиться основой дисфункции органа в постперфузионном периоде.

В почках отмечаются менее выраженные изменения вследствие их большей устойчивости к гипоксии по сравнению с печенью. В картине микроциркуляции преобладают нарушение кровотока в сосудах среднего калибра (типа артериол и венул) и изменение их проницаемости. Отмечается развитие зернистой дистрофии в клетках эпителия извитых канальцев, которая, однако, носит обратимый характер. Особенностью метаболизма почек в условиях ИК является резкое усиление их способности к глюконеогенезу, что обусловлено снижением этих процессов в печени и активацией ряда ферментов этого пути образования глюкозы из-за снижения рН, количество гликогена здесь возрастает в 4,5 раза. Глюконеогенез в почках протекает на фоне сохранности процессов окислительного фосфорилирования вследствие мобилизации защитно-приспособительных реакций по генерации высокоэнергетических фосфатов в митохондриях, хотя из-за высокой его интенсивности, а отчасти также ослабления процессов пентозо-фосфатного пути окисления глюкозы, наблюдается некоторый дефицит энергии, который, вероятно, и является основной причиной изменения ультраструктуры нефроцитов. Необходимо отметить, что наблюдаемые изменения являются по своей сути компенсаторно-приспособительными реакциями, направленными на поддержание гомеостаза, которые, однако, в ряде случаев теряют защитный характер и становятся патогенетическими звеньями формирования необратимых повреждений.

В селезенке длительное оксигенированное ИК приводит к нарушению кровообращения, как во внутритрабекулярных сосудах, так и в капиллярной сети фолликулов и синусах красной пульпы. Ухудшается фильтрация эритроцитов в синусы, что приводит к переполнению кровью органа и ее застою в микроциркуляторном русле. В эндотелиальных клетках нарастают дистрофические изменения (вакуолизация). Появляется отек соединительной ткани стромы, периваскулярных пространств, а также плазматическое пропитывание в стенках части артериол. Выявляются ультраструктурные изменения лимфоидных и эндотелиальных клеток, проявляющиеся в набухании митохондрий, просветлении их матрикса и деформации крист, а также разрушении части митохондрий, расширении эндоплазматического ретикулума и перинуклеарного пространства, агрегации хроматина в глыбки и перераспределением его к периферии клеточного ядра, размытости контуров базальной и люминальной мембран, микроплазматозу.

В подчелюстных, аксиллярных и брыжеечных лимфоузлах наблюдаются сходные морфологические изменения. Наиболее выражены они были в брыжеечных лимфоузлах, где часто определялись мелкие кровоизлияния в межфолликулярной и паракортикальной зонах, стазы, сладжи и микротромбы в сосудах микроциркуляторного русла. Ультраструктурные изменения в лимфоидных и эндотелиальных клетках носили подобный характер с таковыми в селезенке. Необходимо заметить, что многие из отмеченных изменений носили необратимый характер и указывали на повреждение лимфоидных и эндотелиальных клеток селезенки и лимфоузлов.

В итоге следует заключить, что длительное оксигенированное гипотермическое ИК вызывает изменения в структуре и метаболизме печени, почек и органов иммунитета (причем, наиболее они выражены в печени), которые могут явиться причиной развития ОППН и вторичного иммунодефицита в постперфузионном периоде.

В связи с этим, исход кардиохирургических операций, выполненных в условиях длительного ИК, во многом будет зависеть от своевременно начатых противогипоксических мероприятий, направленных на предупреждение развития нарушений в системе микроциркуляции, печени, почках и органах иммунитета. Решение этой задачи в эксперименте и последующее внедрение результатов исследований в кардиохирургическую практику позволило бы уменьшить число случаев развития в послеоперационном периоде острой ППН и гнойно-септической инфекции у этой категории больных.

1.3. Методы профилактики и коррекции гипоксии, эндотоксемии, нарушений микроциркуляции во время искусственного кровообращения

1.3.1. Применение озона для профилактики и коррекции гипоксии во время искусственного кровообращения

В настоящее время разработка методов профилактики неблагоприятного влияния перфузии на организм идет по нескольким направлениям. Прежде всего это техническое совершенствование аппаратуры и методики проведения ИК. С этой целью проводятся гемосорбция при длительном ИК, применяются одноразовые оксигенаторы и микрофильтры, используется метод гемодилюции (разведение крови плазмозаменяющим раствором) [311], умеренная гипотермия [224, 237], температурный режим реперфузии [97], фторуглеродная оксигенация [135], ультрафильтрация крови [204].

Другое направление - непосредственная защита органов и тканей от негативных факторов ИК, и прежде всего, гипоксии. Для предупреждения гипоксии широкое распространение получили гипербарическая оксигенация (ГБО) и фармакологический (применение антигипоксантов) метод коррекции.

В основе терапевтического эффекта ГБО лежит значительное увеличение кислородной емкости жидких сред организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость), которые при этом становятся достаточно мощными переносчиками его к клеткам. Многие важные стороны применения ГБО связаны с ее способностью компенсировать метаболические потребности организма в кислороде при снижении объемной скорости кровотока в целом организме или в отдельных участках тела, снизить расход донорской крови [65].

Однако метод ГБО технически сложен и далеко небезопасен вследствие токсического действия кислорода, связанного с активацией перекисного и свободнорадикального окисления, продукты которого обладают повреждающим действием на биомембраны. Некоторые исследователи показали негативное влияние ГБО на мозг, миокард, печень, плаценту, клеточные мембраны и обмен веществ [268, 170, 40,41].

В комплексе противогипоксических мероприятий нашли применение и антигипоксические средства: гутимин, оксибутират натрия, рибоксин, цитохром С, актовегин [289, 305,306,288,360,50,204, 330,331].

В проблеме поиска эффективной противогипоксической терапии при искусственном кровообращении обращает внимание применение в лечебных целях озонированного кислорода, о чем свидетельствует ряд публикаций, появившихся в литературе в последнее время.

Озон (Оз) - аллотропная модификация кислорода. Он был открыт Шенбайном в 1840 году. Его молекула состоит из трех атомов кислорода и имеет несимметричную структуру треугольника.

При нормальных условиях озон - голубой газ с характерным запахом, порог обоняния которого для человека составляет 0,02 мг/м3 [262]. Жидкий озон - темно-синяя непрозрачная жидкость. Твердый озон - темно-фиолетовые игольчатые кристаллы. Его молекулярная масса составляет а.е.м., а плотность в 16,5 раз больше, чем у кислорода[262]. Чистый озон во всех агрегатных состояниях взрывоопасен, т.к. его молекула обладает большой избыточной энергией (24 ккал/моль).

Основными особенностями озона является его нестойкость и сильная окислительная активность, обусловленная высоким сродством к электрону. Он способен реагировать с большинством органических и многими неорганическими веществами. Озон окисляет все металлы, кроме золота и платины, сернистые соединения до сернокислых, нитриты до нитратов. Термодинамически эти реакции могут протекать до полного окисления, т.е. до образования воды, окислов углерода и высших оксидов других элементов.

Реактивность озона по отношению к органическим веществам объясняется полярным строением его молекулы. Озон реагирует с ненасыщенными углеводородами, аминами, сульфгидрильными, группами и ароматическими соединениями, что важно для понимания биохимической сущности взаимодействия озона с биологическим объектом [262, ].

Для биологии и медицины представляет интерес растворимость озона в жидкостях. Он растворяется в воде лучше, чем кислород, образуя нестойкие растворы, причем скорость разложения его в растворе в 5-8 раз больше, чем в газовой фазе [263]. Это обусловлено, по-видимому, его реакциями с примесями и ионом гидроксила, поскольку скорость распада чувствительна к содержанию примесей и рН. Растворимость озона в растворах хлорида натрия подчиняется закону Генри. С увеличением концентрации хлорида натрия в водном растворе растворимость озона уменьшается. Известны два механизма реагирования озона в водной среде:

1. С образованием свободных радикалов, преимущественно в щелочной среде.

2. Ионные реакции в условиях физиологического уровня рН. [262, 282, 479, 472].

Медицинский озон представляет собой смесь озона и кислорода, получаемую из чистого кислорода путем электрического разряда. Поступление озона в кровь вызывает изменение липидно-белковых комплексов плазмы и мембран форменных элементов.

При проведении инфузионной терапии кристаллоидными растворами, насыщенными озон-кислородной смесью в постгеморрагическом периоде выявлено положительное воздействие на компоненты функционального элемента миокарда, силу элиминирующего влияния озона на недоокисленные продукты мета- и катаболизма и усиление энергообразования с последующим восстановлением структурно-функциональной организации [285].

Первоначально в крови с озоном реагируют ненасыщенные жирные кислоты (НЖЮ и их сложные эфиры. Учитывая большое содержание этих соединений в организме, можно с большой долей достоверности предполагать, что большая часть введенного озона расходуется на реакции с С=С связями с образованием биологически активных функциональных групп-озонидов. В процессе озонолиза цепи НЖК расщепляются с образованием перекисей, которые оказывают стимулирующее действие на внутриклеточный эритроцитарный обмен, а мембрана эритроцита разрыхляется и становится более эластичной и деформабельной [44, 475, 241, 159]. Вследствие подвижности двойного слоя мембраны, дефекты в ней вновь закрываются. Это происходит до тех пор, пока дефекты значительно не увеличатся в размерах. Отсюда следует, что концентрация озона должна быть подобрана такая, чтобы оболочка клетки изменялась, но сама была бы еще способна к восстановлению, благодаря боковому смещению [453].

Экспериментально-клиническими исследованиями установлено, что озон обладает антигипоксическим действием [122, 48, 119,158, 230, 303, 349].

Анализируя результаты исследования состояния микрогемоциркуляции, показателей гемодинамики и метаболических параметров крови, обнаружили, что положительное воздействие озонированного кислорода с концентрацией озона 0,048-0,105 мг/л, использованного для оксигенации перфузата во время длительного (трехчасового) ИК на организм животных реализуется в основном по двум направлениям. Во-первых, улучшается микрогемоциркуляция и, во-вторых, повышается кислородная емкость плазмы и облегчается отдача кислорода клеткам [52].

Результаты фазово-контрастного и электронно-микроскопического исследования эритроцитов убедительно показали, что во время ИК с применением озонированного кислорода повышается их устойчивость к гипоксическим повреждениям. Так, в процессе перфузии обнаруживалось значительно меньшее количество деформированных и деструктивных форм красных кровяных телец и их агрегатов. Не выявлялась перегруппировка внутриклеточного электронно-плотного материала в конце Ж, что было характерно при оксигенированной перфузии. Таким изменениям эритроцитов соответствовали и менее выраженные нарушения микрогемоциркуляции в брыжейке тонкой кишки. Балльная оценка МЦ в этом регионе составила с прерывистым озонированием 20,25+0,98 баллов и постоянным - 15,8+0,94 балла, а в контрольной серии - 26,20+1,33 балла. Определялись и более стабильные величины предельного напряжения сдвига и РМТГ в динамике озонированного Ж. Следует отметить, что вышеуказанные изменения микрогемоциркуляции были менее выражены у животных с непрерывным озонированием перфузата по сравнению с прерывистым.

Другим благоприятным эффектом озонированной перфузии является увеличение количества растворенного в плазме кислорода, что в условиях измененной микрогемоциркуляции и значительной гемодилюции улучшает его транспорт в капиллярах и приводит к возрастанию парциального давления кислорода в клетках и тканях, как это имеет место при гипербарической оксигенации.

Известно также, что озон в малых количествах прямо влияет на метаболизм эритроцитов [346, 48,49]. По данным авторов, озон в последних увеличивает активность Г-6-ФДГ, уровень 2.3 ДФГ и АТФ, повышает устойчивость мембран клеток. Следовательно, биологические эффекты озона проявляются не только на уровне мембран клеток, но и на цитоплазменных ферментных системах. Такая направленность метаболизма эритроцитов приводит к активации реакций восстановления метгемоглобина в гемоглобин и облегчает отдачу кислорода клеткам. Повышение стойкости мембран эритроцитов является, вероятно, следствием интенсификации озоном процессов обновления мембран, включением в их состав трудноокисляемых липидов, что связано с увеличением антиокислительной активности клеток [63].

В свою очередь, состояние мембран клеток крови оказывает влияние на ее реологические свойства и, тем самым, на микроциркуляцию в органах и тканях [327]. Так, при световой микроскопии тканей печени, почек, селезенке и лимфоузлов авторами отмечена меньшая выраженность изменений со стороны сосудов микроциркуляторного русла этих органов в экспериментах с озонированием перфузата.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что применение озонированного кислорода во время длительного ИК повышает кислородотранспортную функцию крови, облегчает отдачу кислорода из оксигемоглобина тканям, способствует улучшению кровообеспечения органов и тем самым предупреждает развитие гипоксии.

Формирующийся незначительный кислородный долг в клетках органов и тканей у опытных животных сопровождается интенсификацией в их организме процессов окислительного метаболизма, уменьшением активности анаэробного гликолиза, увеличением утилизации глюкозы и других источников энергии (жирных кислот и глицерола). Выявленные авторами изменения газового состава и метаболических показателей крови подтверждают это. Так, по сравнению с контрольными животными при озонировании зарегистрировано более высокое содержание углекислого газа, меньший прирост глюкозы и лактата в венозной крови и менее выраженный метаболический ацидоз.

Весьма важным является и тот факт, что не было выявлено различия в уровнях содержания диеновых коньюгатов и малонового диальдегида в крови на разных этапах ИК с постоянным озонированием перфузата и исходным количеством этих продуктов ПОЛ, что указывает на отсутствие развития озонной интоксикации в организме животных.

Итак, представленные выше данные свидетельствуют, что применение озонированного кислорода, по сравнению с обычной оксигенацией, повышает устойчивость эритроцитов к гипоксии, предупреждает нарастание выраженных нарушений микрогемоциркуляции и изменений метаболических параметров перфузата при длительном ИК.

Применение озонированного кислорода вызывает метаболическую перестройку в печени и почках. Б этих органах наблюдается более высокое, чем в контрольной серии, содержание высокоэнергетических адениловых нуклеотидов и, в первую очередь, АТФ, что свидетельствует о меньшем снижении энергопотенциала клеток. Механизм действия озона здесь аналогичен ГБО: увеличение тканевого р(>2 приводит к ускорению транспорта электронов по редокс-цепям и увеличению выработки АТФ [52]. Однако, ряд литературных данных позволяет предположить, что активация процессов в терминальных участках дыхательной цепи может происходить по причине усиления взаимодействия ЦХО с озонированным кислородом вследствие его повышенной реакционной способности, либо увеличения образования свободнорадикальной формы АДФ-АДФО в активном центре АТФ-синтетазы, как это следует из гипотезы о свободнорадикальном механизме синтеза АТФ [227].

В печени у озонированных собак определяются одинаковые с интактными животными концентрации основных субстратов углеводного обмена (глюкозы, глюкозо-6-фосфата, гликогена и пирувата), что свидетельствует о нормальном соотношении активности процессов утилизации глюкозы и глюконеогенеза. В то же время, не наблюдается значительного усиления глюконеогенеза в присутствии избытка лактата, что было обусловлено снижением рН, уменьшением активности ЛДГ и меньшим, чем в норме, количеством АТФ в клетке, хотя в целом этот путь утилизации молочной кислоты был более активен, чем в контрольной серии. Нормализация углеводного обмена, с одной стороны, объясняется более высоким энергетическим потенциалом гепатоцитов, а с другой стороны, может быть связана с прямым влиянием озона на ключевые ферменты путей метаболизма глюкозы, так как из литературы известно, что озон может играть роль модулятора ферментных систем, как и ГБО.

При постоянном озонировании перфузата не наблюдается расстройств процессов утилизации печенью глицерола и жирных кислот, о чем говорит отсутствие изменений в активности Гл-З-ФДГ. В опытных и контрольных сериях экспериментов не отмечается достоверного различия в величине снижения активности СДГ и Г-6-ФДГ - ферментов цикла Кребса и пентозофосфатного шунта, результатом работы которых является поставка восстановленных эквивалентов в дыхательную цепь.

В почках при озонировании, как и у контрольных животных, сохраняется высокая интенсивность процессов глюконеогенеза, хотя определяется более низкий уровень глюкозы и гликогена. Это связано с уменьшением поставки исходного субстрата глюконеогенеза - молочной кислоты - вследствие более низкого ее содержания в крови. Поступающий в почки лактат полностью усваивается клетками проксимальных канальцев, что подтверждается сохранением нормального уровня содержания его в почечной ткани к концу перфузии.

При морфологическом исследовании печени и почек после ИК с применением озонированного кислорода выявляются менее выраженные, чем у контрольных животных, изменения структуры органов. Так, в печени зарегистрированы более поверхностные дистрофические изменения в гепатоцитах и большее число неповрежденных кпеток. Реже отмечаются кровоизлияния вокруг сосудов микроциркуляторного русла, а также явления интерстициального и периваскулярного отека.

В почках в эпителиальных клетках канальцев корковой и мозговой зон в большинстве случаев отсутствуют дистрофические изменения или определяется лишь зернистая дистрофия. Не нарушается проницаемость сосудов микроциркуляторного русла, наблюдается улучшение кровообеспечения органа.

При озонировании перфузата по сравнению с оксигенированным Ж в селезенке улучшается фильтрация эритроцитов в синусы красной пульпы, увеличивается количество фолликулов со светлыми центрами и число герминтобластов в них, снижается количество сладжей, не выявляются микротромбы, уменьшается отек эндотелия капиллярной сети фолликулов, обеспечивается сохранность большинства митохондрий паренхиматозныхи эндотелиальных клетках, в меньшей степени проявляются гипергидратация и расширение саркоплазматического ретикулума.

В подчелюстных, аксиллярных и брыжеечных лимфоузлах озонированиеперфузата активирует митотическую активность клеток светлых центров фолликулов, уменьшает количество стазов и сладжей, предотвращает образование микротромбов и плазматическое пропитоваиие в стенах сосудов, обеспечивает сохранность большинства митохондрий в лимфоидных и эндотелиальных клетках, сохраняет стрктурную организацию протоплазматических и ядерных мембран, снижает явления гипергидратации и расширение саркоплазматического ретикулума, предотвращает развитие микроклазматоза по сравнению с обычной оксигенацией перфузата.

Результаты электронно-микроскопического изучения ткани печени и почек, селезенки и лимфоузлов показали, что после Ж с применением озонированного кислорода повышается резистентность мембран внутриклеточных органелл, о чем свидетельствует меньшая степень их повреждений в опытных сериях. Следует отметить, что выраженность изменений органелл, носящих компенсаторно-приспособительный характер (инвагинации кариолеммы, набухание митохондрий и их крист и другие), была меньше в серии с непрерывным озонированием.

Необходимо отметить, что наиболее выраженный положительный эффект при использовании озона отмечается в случае его постоянного воздействия на перфузат. Хотя направленность морфометаболических изменений в печени и почках, селезенке и лимфоузлах была одинакова при обоих режимах озонирования, в количественном отношении непрерывное озонирование имело преимущество перед периодическим.

Представленные выше данные убедительно свидетельствуют о более благоприятном состоянии структуры и метаболизма печени, почек и органов иммунитета после длительного ИК на фоне озонирования по сравнению с обычной оксигенацией перфузата. В то же время, следует отметить, что разработанный метод является простым, не требует применения дорогостоящей аппаратуры, доступен и позволяет предупредить развитие необратимых изменений в организме животных при длительном ИК.

Учитывая положительные результаты экспериментальных исследований влияния озонированного кислорода на микрогемоциркуляцию, метаболические параметры перфузата и морфометаболическое состояние печение, почек и органов иммунитета при длительных перфузиях, авторы рекомендовали применение в клинике постоянного воздействия озона в концентрациях 0,048-0,105 мг/л на перфузат при оперативных вмешательствах на сердце с использованием ИК для профилактики развития острой печеночно-почечной недостаточности и иммунодефицита в послеоперационном периоде.

1.3.2. Коррекция нарушений микроциркуляции и гемореологии во время искусственного кровообращения

Швецов И.М. и Подполизин В.А. изучали состояние микроциркуляторного сосудистого русла в ряде оболочек при длительном искусственном кровообращении. Авторы пришли к выводу, что в меньшей степени нарушения микроциркуляции происходят при использовании коктейля на основе декстрана или желатиноля с гемодилюцией 25% [343].

Осипов В.П. считает, что при правильно выбранной объемной скорости перфузии величина артериального давления не играет решающей роли для достижения основной цели искусственного кровообращения - «оптимального снабжения каждой клетки организма кислородом» [237].

Александрова Н.П. и соавт. отмечают возникновение сдвигов, выражающихся в увеличении вязкости крови (через мин и часа после ИК) и агрегационной активности эритроцитов, нарушении их деформированности, определяющихся длительностью перфузии. Авторы намечают следующие пути профилактики: применение пульсирующего кровотока во время перфузии, острой предоперационной нормоволемической гемодинамики и использование з составе перфузата антиоксидантов и дезагрегантов [6].

А.И.Тарасова сообщила о положительном влиянии озона и гутимина на микроциркуляцию и реологию крови при ИК [305]. С.П.Перетягин обобщил экспериментальные данные по применению озонкислородной смеси при геморрагическом шоке [241]. В.О.Никольский и соавт. дали оценку морфометаболического состояния микроциркуляторного русла миокарда при гипотермической защите (8-12°С) озонированным кардиоплегическим раствором Ооп

§а при выключении сердца из кровообращения на минут. Авторы отметили, что при данном методе защиты миокарда наблюдались наименьшие изменения ультраструктуры эндотелиальных клеток [231].

Объектами воздействия озона в организме, кроме НЖК, являются еще вещества, которые содержат амино- и сульфигидрильные группы, в частности, аминокислоты, как свободные, так и с пептидными связями [475]. В высоких концентрациях озон способен окислять белки, атакуя гистидиновые и тирозиновые остатки, деструктивно действовать на ДНК [392, 390, 418]. Необратимое повреждение озоном белков и ДНК в определенных случаях более важно, чем повреждение липидов в ситуации окислительного стресса.

Под влиянием озонотерапии активируются внутриклеточные механизмы пластической, гликолитической и антиоксидантной функции гепатоцитовс, как звена детоксикационной функции печени [183]. Отмечают биорегуляторный эффект озона [157].

Перекиси, образовавшиеся в результате взаимодействия озона с НЖК, активируют механизм перекисной дезинтоксикации - глютатионовую систему. Отмечено влияние озона на увеличение активности глутатионовой системы, формирующей внутриклеточную антиоксидантную защиту организма [457]. Эффективность функционирования окислительно-восстановительной глютатионовой системы возможна при достаточном количестве НАДФН, который необходим для восстановления окисленного глутатиона. Потребность в НАДФН в этих условиях, очевидно, обеспечивается стимулированием озоном работы пентозофосфатного шунта [453]. Это предположение подтверждается результатами, полученными на экспериментальных моделях перитонита и деструктивного панкреатита [155]. Выяснили, что внутривенное введение озонированного физиологического раствора с концентрацией озона 2-4 мг/л повышает активность ключевого фермента пентозного цикла глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы, что по мнению авторов, обеспечивает адекватную мобилизацию антиоксидантной защиты

На модели изолированного перфузируемого седца крыс по Лангендорфу-Фаллену показан дозозависимый эффект озонированного раствора Кребса-Хензеляйта. Выявленное повышение сократимости миокарда и улучшение процессов расслабления в отличие от оксигенированного раствора наблюдалось лишь при малых концентрациях озона и обусловлено его метаболическим действием на энергетический обмен кардиомиоцитов [224].

1.3.3. Управление тепломассообменом и водной нагрузкой во время искусственного кровообращения

Проблема гипергидратации в период ИК в первую очередь связана с необходимостью применения методов гемодилюции, вазоплегиии, гипотермии, являющихся на современном этапе развития ИК частыми компонентами перфузионного обеспечения при протезировании клапанов сердца у больных ИЭ [215, 395, 396,478].

Гипотермическое ИК независимо от способа (пульсирующий или непульсирующий режим) всегда сопровождается накоплением жидкости в тканях к концу перфузии, преимущества пульсирующего режима четко выявляются лишь при длительных ИК порядка 2-3 часов [366, 380, 400, 413, 416, 421,423,477].

Клинические и экспериментальные исследования выявили три главных отличительных особенности метода гемодилюции в ходе ИК: улучшение микроциркуляции, уменьшение травматизации крови, снижение количества или полное исключение донорской крови, что уменьшает риск развития синдрома гомологичной крови, перенесения инфекции от донора к реципиенту, дает экономию донорской крови и финансовых затрат на проведение ИК. [105, 215, 335].

Однако при использовании метода гемодилюции водный дисбаланс начинает проявляться в процессе ИК миграцией воды во внеклеточный сектор за счёт клеточной дегидратации с одной стороны и за счёт гемодилюционной жидкости из экстракорпорального круга - с другой. Объём внеклеточной жидкости увеличивается в основном в интерстициальном пространстве. Степень водного дисбаланса зависит от исходного состояния организма, нарушений водного обмена и более выражены и пролонгированы у больных со 2Б-3 стадией Ж. Максимальные степени гемодилюции с водной нагрузкой более мл/кг не могут быть применены у больных с выраженной НК, в процентном отношении степень гемодилюции не должна превышать 25-30% [331,449].

Техника проведения ИК в условиях гемодилюции отличается плавным переходом с естественного кровообращения на искусственное, необходимостью увеличения расчётной ОСП приблизительно на 3% на каждые 10% разведения крови и поддержания насыщения кислорода в венозной крови на уровне 70-75% ввиду возможного искажения результатов калориметрического способа определения степени разведения [365, 388].

Искусственная вазоплегия стала одним из основных компонентов анестезиологической защиты организма и гипотермического ИК и с успехом применяется уже более лет. Централизацию кровообращения за счёт увеличения тонуса симпатико-адреналовой системы и повышения чувствительности мелких сосудов вазопрессорным агентам в результате увеличения концентрации сосудосуживающих веществ в крови, обусловленного травмой тромбоцитов и выбросом серотонина, потерей эритроцитами отрицательного заряда с их агрегацией, а также нарушением структуры белков с накоплением нейтрофильной эластазы, тумор-некротического фактора, интерлейкина-6 и других биологически активных веществ возможно предотвратить использованием средств, имеющих альфа-адреноблокирующие и ганглиоблокирующие свойства (арфонад, пенгамин, тропафен, дроперидол) [187, 335, 373, 381, 382, 424, 426, 432, 324, 447, 462, 480].

Снижение артериального давления в результате воздействия гипотермии имеет и другой, отрицательный аспект: перераспределение сосудистого тонуса в результате которого возникает неблагоприятное сочетание пониженного системного САД с повышенным тонусом части мелких периферических сосудов (артериолы, метартериолы), в результате чего наступает сближение величины критического давления закрытия сосудов с величиной системного САД и в дальнейшем небольшое снижение ОСП сопровождается закрытием артериол и выключением из кровоснабжения сосудисто-капиллярных участков, что ведёт к снижению ОТК, ПК и, как следствие, к кислородной задолженности в организме, которая может проявляться на гипотермическом этапе ИК незначительным ухудшением метаболических показателей и привести к значительному, а часто опасному, ацидозу при согревании и в послеоперационном периоде [53, 84, 107, 287, 288, 361, 363, 383, 384, 421, 434, 442, 451,464].

В последние годы предложен ряд способов удаления избыточного объёма жидкости в ходе ИК. Одной из наиболее распространённых методик является создание пульсирующего потока крови, который позволяет сохранять афферентную импульсацию с сосудистой стенки в управляющие водным обменом структуры центральной нервной системы, что проявляется улучшением микроциркуляторных показателей. Создание пульсирующего потока возможно как применением роликовых безинерционных насосов и специальных устройств, так и подбором ёмкости трубки артериального насоса АИК, выброс которой должен соответствовать объему сердечного выброса [178, 249, 250, 444].

Другим способом регуляции водной нагрузки является применение в ходе ИК аппаратуры для ультрафильтрации, диализа и гемоконцентрации с использованием пластинчатых или капиллярных мембран, работающих не только в обычных режимах, но и по принципу обратной связи [55].

При множестве положительных качеств аппаратура для создания пульсирующего потока крови, ультрафильтрации и гемоконцентрации имеет одни и те же недостатки: сложность в эксплуатации и дороговизне), что значительно затрудняет её широкое применение. Исключением является метод создания пульсирующего потока с помощью подбора ёмкости трубки артериального насоса [353].

Проблема управления тепломассообменом и метаболизмом в период гипотермического Ж у больных ИЭ теснейшим образом связана с транспортом и утилизацией кислорода, а также с техническими возможностями перфузионного обеспечения [61, 62, 70].

При критических состояниях механизмы компенсаторных сдвигов и кривой диссоциации гемоглобина могут нарушаться. Изменение характерных сдвигов кривой диссоциации гемоглобина влево при газовых нарушениях и сдвиг вправо при циркуляторных расстройствах не всегда могут быть объяснены влиянием 2,3-ДФГ, являются статистически не зависимыми от эффекта Бора и требуют дальнейшего изучения. Косвенно отражают состояние кровотока по микрососудам и условия доставки кислорода тканям такие показатели метаболизма как концентрация МК и ПВК, спектр высших жирных кислот, связанные в процессе метаболизма со степенью активации симпатико-адреналовой системы. В ходе ИК при протезировании митрального клапана достоверно снижается количество полиненасыщенных жирных кислот и возрастает показатель суммы жирных кислот [85, 107, 108, 465, 467].

Наряду с методами управления БТС ОРГАНИЗМ-АИК в ходе ИК, основанными на оценке показателей гемодинамики, газообмена, центральной нервной системы, отличающимися дискретностью и громоздкостью, одним из методов контроля и управления ИК у больных ИЭ при протезировании клапанов сердца может служить метод АЭМКТ, имеющий преимущества перед рутинными методиками, связанными с забором проб крови и расчётом показателей транспорта и утилизации кислорода - непрерывностью, возможностью удобного цифрового и графического представления данных, а также оперативного регулирующего воздействия на звенья БТС ОРГАНИЗМ-АИК [61,396].

Рассматривая ИК как метод общей анестезии, определяемой как совокупность мер, направленных на защиту организма в связи с операцией (утрата сознания, аналгезия, миорелаксация, ИВЛ, нейровегетативное торможение, трансфузионно-инфузионная терапия, поддержание адекватного кровообращения), следует учитывать, что общепринятые показатели нейровегетативной защиты организма (например уровень адреналина и норадреналина в крови и моче) даёт возможность оценить адекватность общей анестезии лишь postfactum, тогда как методы мониторного наблюдения, к которым, несомненно, можно отнести АЭМКТ, позволяют определять заданные параметры постоянно, иметь информацию о степени защиты организма во время ИК и предпринимать управляющие воздействия в реальном времени [5, 23, 98, 187, 197, 238,401,431,476].

Практические потребности обеспечения изолированного протезирования митрального клапана у больных ИЭ, резервные возможности которых минимальны, ввиду относительной кратковременности выключения сердца из кровообращения, ставят задачу управления тепломассообменом и метаболизмом в течение 40-60 минут с надёжной защитой организма от неблагоприятных воздействий ИК, в первую очередь избыточной водной нагрузки в результате гемодилюции и вазоплегии. Следствием проблемы управления тепломассообменом при протезировании клапанов сердца в условиях ИК у больных ИЭ является разница в медикаментозном обеспечении ИК с нормальным и сниженным сосудистым общим периферическим сосудистым сопротивлением, что поднимает вопрос об экономических аспектах перфузионного обеспечения (расход донорской крови и плазмы, плазмозаменителей, фармакологических агентов, амортизация приборов и лабораторного оборудования). Последнее является также и общемедицинской проблемой [90, М. Б, 142, 178, 186, 246, 251, 258, 259, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278, 279, 354].

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИНИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Клиническая характеристика больных

С 1983 по 2000 г.г. в отделении приобретенных пороков сердца специализированной клинической кардиохирургической больницы г.Н.Новгорода выполнено более 3000 операций протезирования сердечных клапанов. Нами обследовано больных инфекционным эндокардитом в возрасте 19-63 лет, которым выполнялось протезирование клапанов сердца в условиях ИК. Первичный эндокардит диагностирован у пациентов, вторичный ИЭ как осложнение естественного течения приобретенного порока зарегистрирован у больных. Из общего количества пациентов % были отнесены к IV клинико-функциональному классу (по классификации NYHA). Все больные имели различные гемодинамически значимые пороки сердца и находились в состоянии недостаточности кровообращения от ПА до III стадии.

Распределение больных по возрастным группам представлено в таблице

1.

Таблица 1

Распределение больных по возрастным группам и характеру заболевания

Характер заболевания Возраст больных

До лет 21-30 лет -40 лет 41-50 лет Свыше лет

Первичный ИЭ 44 18

Вторичный ИЭ 41 20

Больным с первичным ИЭ были проведены следующие виды оперативных вмешательств: протезирование митрального клапана у больных, протезирование аортального клапана у больных, протезирование аортального и митрального клапанов у больных, протезирование трикуспидального клапана у больных, протезирование трикуспидального и аортального клапанов проведено больному, протезирование трикуспидального и митрального клапанов больному.

У больным с вторичным ИЭ количество операций было следующее: протезирование митрального клапана у больных, протезирование аортального клапана у больных, протезирование аортального и митрального клапанов у больных,

В зависимости от решаемых задач, все пациенты были разделены на группы, что отражено в таблице 2.

Для решения первой задачи обследовано пациентов. Первую группу составили пациентов (общая контрольная группа для решения первой, второй, четвертой и пятой задач), которым проводили искусственное кровообращение с нормальными значениями ОПСС. Вторую группу составили больных, у которых во время искусственного кровообращения показатели ОПСС были снижены.

Для решения второй задачи исследования проведены у больных. По характеру проводимых мероприятий, направленных на предупреждение реперфузионных повреждений миокарда, больные были разделены на две группы: контрольную группу составили больных, которым в период ишемии, применяя ФХКП, внутримиокардиальную температуру поддерживали на уровне 14-16°С, реперфузию начинали традиционно с температурой перфузата в артериальной магистрали АИК в пределах 36-37°С. Исследуемую группу составляли также пациентов, которым в период ишемии, используя ФХКП, внутримиокардиальную температуру поддерживали на уровне 14-160С, реперфузию начинали с температурой перфузата в артериальной магистрали АИК 32-34°С.

Таблица 2

Распределение больных по группам в зависимости от задач исследования

Поставленная задача Группа больных Количест во больных

1. Дать клиническую оценку методам управления тепломассообменом во время ИК в зависимости от длительности пережатия аорты. Первая Вторая 25

2. Изучить влияние температурных режимов реперфузии на полноту восстановления ритмической и сократительной функции сердца, определить оптимальную начальную температуру реперфузии. Контрольная Исследуемая 25

3. Сравнить состояние кислородно-транспортной функции крови при гипотермическом и нормотермическом кровообращении. Контрольная Исследуемая 15

4. Исследовать нарушения микроциркуляции и микрореологии во время искусственного кровообращения и разработать способы их коррекции. Контрольная Исследуемая 25

5. Дать биохимическую и клиническую оценку противогипоксическому эффекту озонирования перфузата с содержанием озона 0,05-0,1 мг/л. Контрольная Исследуемая 25

6. Изучить эффективность технологии комплексной детоксикации с сочетанным применением в период перфузии медицинского озона, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации. Контрольная Исследуемая 82

7. Разработать и внедрить в клиническую практику метод профилактики и коррекции нарушений сердечного ритма в раннем послеоперационном периоде внутривенным электрофорезом калия малым постоянным электрическим током. Контрольная Исследуемая 30

Для решения третьей задачи исследования выполнены у больных. Все пациенты были разделены на две равные группы по человек: контрольная и исследуемая. Больным контрольной группы проводили гипотермическую перфузию. Пациентам исследуемой группы проводилось нормотермическое искусственное кровообращение.

Для решения четвертой задачи исследования выполнены у пациентов. Контрольную группу составили больных. Исследовались также показатели динамической вязкости цельной крови у практически здоровых доноров. У пациентов исследуемой группы (25 человек) дополнительно во время искусственного кровообращения использовали дифференцированное применение гемодилютантов и применяли пентоксифилин в перфузионный период.

Для решения пятой задачи исследования выполнены у больных. Контрольную группу составили человек, в которой оксигенацию перфузата проводили 100% кислородом; исследуемую больных, у которых в контур подачи кислорода в оксигенатор постоянно на протяжении ИК дополнительно подавали озон в концентрации от 0,05 до 0,1 мг/л.

Для решения шестой задачи были отобраны две однородные группы больных: исследуемая (82 больных) и контрольная (26 больных). Пациентам исследуемой группы дополнительно во время искусственного кровообращения перфузат обрабатывали озоном и гипохлоритом натрия и выполняли ультрагемофильтрацию. На протяжении всего ИК перфузат обрабатывали озоном в концентрации 0,048-0,105 мг/л. Гипохлорит натрия с титром мг/л заливали в полости сердца в количестве мл и после 5-6 мин экспозиции забирали кардиотомными отсосами в оксигенатор. Для ультрафильтрации использовали мембранные диализаторы ДИП-02-01 (Россия) и НетоАо\у-С-1,3 (фирма Ргевепшв АО) с трансмембранным разрежением 0,6-0,8 атмосфер. Объем ультрафильтрата, полученного за время перфузии, составлял от до л в зависимости от продолжительности перфузии и степени гемодилюции.

Для решения седьмой задачи исследования выполнены у больных. Контрольную группу составили больных (общая контрольная группа для решения шестой и седьмой задач), исследуемую - больных из числа больных, обследованных для решен», шестой задачи, которым в послеоперационном периоде для коррекции гишжалнгистии в течение одного часа проводили внутривенный электрофорез калия малым постоянным электрическим током силой 40-80 мкА по оригинальной методике.

2.2. Методика проведен», анестезии, искусственного кровообращения, фармакохолодовой кардиоплегни и ведения послеоперационного периода

В целях пЕемеашшшш всем больным внутримышечно вводили седуксен 15-0,30 мг/кг, дипидолор 0,25 мг/кг и димедрол 0,15 мг/кг. Вводный наркоз, был также одинаковым во всех 6-и группах. Его начинали с дробного введения седуксена 0,3-0,5 мг/кг, калипсола 1-2 мг/кг, фентанила 5-7 мкг/кг. Перед интубацией трахеи вводили дитилин или миорелаксин в дозе мг/кг. анестезии проводили однотипно во всех 6-т„ группах. Внутривенно капельно вливали калипсол со скоростью мг/(кг . ч) и фентанил мкг/ (кг ч). Искусственную вентиляцию легких проводили с помощью респиратора «Anestar-7» под контролем газового состава крови. Кураризацию осуществляли дробным введением тубарина в общей дозе 0,50,7 мг/кг или ардуана в дозе 0,07-0,1 мг/кг. После введения гепарина (2 мг/кг) начинали гпоипоДпашенне. которое проводили с помощью аппаратов фирм «Штокерт» или «Гамбро,, Объемная скорость перфузии составляла 2,2-2,4 л/(мин . мг). Все перфузии, за исключением 15, проводимых методом "warm body - cold heart", осуществляли в гипотермическом режиме. Анестезию во время ИК поддерживали капельной инфузией калипсола и фентанила. г .„пью защиты миокарла от ишемии в период выключения сердца из кровообращения использовали способ ФХКП. Вданем г.^ттптпм периоде после перевода больного в реанимационное отделение продолжали ИВЛ до восстановления адекватного дыхания и сознания. Перевод на самостоятельное дыхание осуществляли постепенно с использованием перемежающейся принудительной вентиляции легких.

2.3. Методы исследования

Общеклинические. Основные параметры центральной гемодинамики (систолическое и диастолическое давление, а также САД и СЦВД) определяли прямым методом в лучевой артерии и регистрировали на полиграфах "Mingograf-34" фирмы Elema-Shonander (Швеция), а также отечественных "Салют" и МХ-01. Оценку характера восстановления сердечной деятельности и сократительной функции миокарда осуществляли методом поликардиографии с расчетом временных интервалов систолы по 3-м кривым: ЭКГ, ФКГ и сфигмограммы сонной артерии. Запись поликардиограммы проводили на аппарате «Мингограф-34» (Швеция).

Гематологические. Уровень гемоглобина определяли унифицированным гемоглобин-цианидным методом (1974); эритроцитов и лейкоцитов крови -унифицированным методом подсчета в счетной камере Горяева (1972); лейкоцитарную формулу - унифицированным методом морфологического исследования форменных элементов кровй с дифференциальным подсчетом лейкоцитарной формулы (Меньшиков, 1987). Лейкоцитарный индекс интоксикации подсчитывали по формуле Я.Я.Кальф-Калифа (1941). Биохимические. Содержание билирубина в сыворотке крови определяли методом Ендрассика-Гроффе (метод унифицирован в 1972 г.); аминотрансфераз - унифицированным методом Райтмана-Френкеля (1956); мочевину - по унифицированной цветной реакции с диацитилмонооксимом [Колб]; натрий и калий плазмы исследовали на биологическом ALKALI-анализаторе Ор 266/1, Венгрия, «Роделкис» с ионоселективными электродами. Для оценки системы гемостаза использовали методы, предложенные Е.П.Ивановым в монографии «Руководство по гемостазиологии», Минск, 1991. Показатели КОС и насыщение кислородом артериальной и венозной крови определяли на аппарате ВМ МК фирмы «Радиометр» (Дания) по методу Аструпа (1964) и рассчитывали по номограммам Зиггарда-Андерсена. Парциальное давление кислорода в крови рассчитывали по номограммам р02 -oxygen saturation % nomogram for wole blood. Транспорт и потребление кислорода рассчитывали с использованием принципа Фика и константы Гюффнера [Осипов]. Состояние ПОЛ оценивали по содержанию молекулярных продуктов. Диеновые коньюгаты (ДЮ определяли спектрофотометрически, содержание малонового диальдегида (МДА) по методу Smith [1975]; концентрацию оснований Шиффа (ОШ) по интенсивности флуоресценции экстрактов липидов в хлороформе; экстракцию липидов из анализируемого материала проводили методом Folch [1957]; активность СОД методом Nishirimi [1972]. Количество адениловых нуклеотидов (АТФ, АДФ и АМФ) в ткани миокарда определяли методом колоночной хроматографии, креатинфосфата - колориметрическим методом. Уровень средних молекул плазмы, мочи и на мембране эритроцитов изучали по методике Малаховой М.Я., Оболенского C.B. (1989); оценку степени эндотоксемии осуществляли по классификации Малаховой МЛ., Оболенского C.B. (1989).

Иммунологические исследования клеточного состава венозной крови (лимфоцитов) с использованием верографина и последующей окраской по Брюше, включающее определение уровня Т-лимфоцитов (реакция Е-розеткообразования), методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана (Iondol M., 1972), субпопуляций Т-лимфоцитов методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана при обработке теофиллином (Limatibues S. et al., 1978), активных Т-лимфоцитов методом спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана (ЕА-РОК); В-лимфоцитов методом розеткообразования с эритроцитами мыши (Mendes N.,1974). Уровень иммуноглобулинов AMG исследовали методом радиальной иммунодиффузии по Манчини (1965) с использованием моноспецифических сывороток к иммуноглобулинам. Уровень ЦИК изучали спектрофотометрическим методом Хашкова (1973). Функциональную активность нейтрофилов оценивали методом хемилюминесценции.

2.3.1 Исследование микроциркуляторного кровообращения с помощью конъюнктивальной бульбомикроскопии

В наших исследованиях мы использовали капиляроскоп марки «М-70А», установленный в универсальном фотоштативе «ШУ-19К», что позволяло производить визуальное наблюдение и фоторегистрацию микрокровотока бульбарной конъюнктивы у больных, находящихся в горизонтальном положении. Для освещения объекта пользовались волокнистым световодом марки «СО-100».

Фоторегистрация производилась фотокамерой «Практика супер ТЛ» на фотопленку «Микрат-300».

Вместе с тем данное освещение было недостаточно. Поэтому в качестве временной подсветки во время фотосъемки использовали электроимпульсную лампу с электрической энергией Дж, синхронизированную с аппаратом при экспозиции на 1/30 с.

Состояние микроциркуляции оценивали на основе изучения следующих показателей:

1. Диаметр артериол и венул. Диаметр сосудов измерялся на микрофотографиях по формуле: д =-—

Об X ¿ок X V* Х °>53 где Д- истинный диаметр сосуда;

Дщ- диаметр сосуда, измеренный на микрофотографии;

1об- линейное увеличение объектива;

10К- видимое увеличение окуляра;

1ув- проекционное увеличение при изготовлении фотоотпечатка;

0,53- поправочный коэффициент.

2. Артериоло-венулярный коэффициент (АВК), представляющий собой отношение диаметров идущих параллельно сосудов.

3. Коэффициент извитости (КИ), представляющий собой отношение средней линии, проведенной через нулевое значение периодов извитого сосуда, к его реальной длине.

4. Коэффициент поперечной деформации (КПД), то есть, отношение диаметра неизменного участка сосуда к диаметру расширенной или суженной его части.

5. Степень декапиляризации оценивалась путем подсчета числа функционирующих капилляров на единицу площади конъюнктивы.

6. Агрегация форменных элементов крови. Оценка производилась по классификации Dutzel (1959):

1) степень - агрегации нет во всех наблюдаемых сосудах;

2) I степень - агрегация в мелких венулах диаметром до мкм;

3) II степень - наличие агрегатов в венулах диаметром более мкм и капиллярах;

4) III степень - агрегации во всех исследуемых сосудах (артериолах, венулах, капиллярах).

2.3.2. Методика изучения реологических свойств крови

Факторами, определяющими внутрисосудистый компонент микроциркуляции, являются реологические свойства крови. Кровь представляет собой суспензию форменных элементов крови в плазме и проявляет свойства вязкоэластической, ньютоновской жидкости. Вязкость крови °ависит от скорости ее течения (Ditenfass L., 1969; Chmiel, 1979 и др.) [398, 383]. Особенно ярко аномальное поведение крови выявляется при низких скоростях сдвига, соответствующих условиях кровотока в системе микроциркуляции. Подобные характеристики создаются в ротационных микрореометрах.

Для изучения реологических свойств крови мы использовали ротационный микрореометр ВИР-75МА (Сундуков А.Н., Иванов П.А., 1978) [130, 303]. Проба крови (2 мл) помещалась во внешний цилиндр прибора. Внутренний, коаксиально расположенный цилиндр был связан чувствительным элементом. Во время вращения внешнего цилиндра, внутренний цилиндр также приходил в движение, благодаря силе трения. Момент сопротивления, образованный на поверхности насадки уравновешивался моментом сопротивления пружины чувствительного элемента. Вязкость вычисляется по крутящему моменту при известной угловой скорости вращения внешнего цилиндра.

Ротационный микрометр ВИР-75МА позволяет измерить динамическую вязкость крови в диапазоне от до мПа.с (сР) при напряжениях сдвига от до мПа и градиентах скоростей от 2,2 с"1 до с"1 (см. табл. 3).

Таблица 3

Технические характеристики микрореометра ВИР-75МА

Характеристики Размерность Диапазоны

1 3 5

Количество оборотов внешнего цилиндра. (об.мин*1) 1,6 )0 62,5

Скорость вращения внешнего цилиндра (с-1) 0.167 0,419 1,05 2,62 6,54

Градиент скорости (с-1) 2,34 5,85 14,6 36,5 91,3

Вязкость динамическая (на делений шкалы) 10"3(Па*с) 59,4 23,8 9,5 3,8

Напряжение сдвига (на делений шкалы) (Н*м"2) 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35

Линейная скорость (дин*мм*с'') 1,1 2,7 6,8 16,9 42,2

Вязкость крови вычислялась по формуле: а х 6

77 =

100 где а - число делений, на которые отклоняется стрелка гальванометра; b - максимальный диапазон вязкости при соответствующей скорости сдвига;

100 - общее число делений шкалы.

Исследовалась как вязкость цельной крови, так и вязкость плазмы.

2.2.3 Исследование деформируемости эритроцитов

Значительное влияние на реологические свойства крови оказывают деформируемость эритроцитов, определяющаяся тремя основными факторами: вязкостно-эластическими свойствами мембраны, вязкостью внутриклеточной, богатой гемоглобином, жидкости и формой клеток. Мы оценивали деформируемость эритроцитов, измеряя вязкость суспензии отмытых клеток с высокой концентрацией (98%) при разных градиентах скоростей на ротационном реометре ВИР-75МА.

Значительно изменяется вязкость крови и деформируемость эритроцитов под влиянием изменений температуры (Ефременко В.А., 1979; Glaser R., 1979). [117,416]

В связи с этим исследование реологических свойств крови оперируемых больных на этом этапе гипотермического искусственного кровообращения, проводились в реальных температурных режимах. Для этого выводы теплообменной камеры микрореометра соединялись с трассой гипотерма «Холод-2ф», при помощи которого производилось охлаждение и последующее согревание перфузата в аппарате искусственного кровообращения.

Таким образом, обеспечивалось идентичность температурного режима крови, циркулирующей в организме больного и пробы исследуемой крови, в каждый конкретный момент искусственного кровообращения.

При различного рода воздействиях в первую очередь изменениям подвергается мембрана эритроцитов, поэтому ее вязкоэластические свойства являются наиболее чувствительными и быстрореагирующими, а, следовательно, и существенным компонентом деформируемости эритроцитов. Собственно, и возможность изменять форму, реализуя избыточную площадь по отношению к объему, связана со способностью перераспределения материала мембраны. Показателем этой способности и служит значение ц -модуля упругости сдвига мембраны - характеристика силы, которую необходимо приложить для изменения формы. Для характеристики динамического процесса служит г) - коэффициент поверхностной сдвиговой вязкости.

Вязкоэластические параметры могут быть измерены путем создания непосредственно на мембране отдельной клетки различных деформационных нагрузок при визуальном контроле.

Косвенные методы изучения ДЭр, такие, как пропускание эритроцитарной суспензии через стеклянные капилляры малого диаметра, фильтрация клеток через мелкопористые фильтры, и т.д. не позволяет отдифференцировать изменения, влияющие на ДЭр - реологические свойства мембраны, отношение S/V, взаимодействия клеток крови и прочие факторы.

Из всех прямых методов измерения ц и т| наиболее предпочтительными по простоте, точности измерений и наибольшем соответствии расчетных формул физической модели, является метод микропипеточной аспирации, предложенный в 1964 году Rand и Burton. [448]

Принцип метода состоит в том, что к отверстию микропипетки с диаметром канала кончика 1-1,7 мкм за счет отрицательного давления ( р) подсасывается эритроцит. При определенном значении р клетка начинает втягиваться в канал микропипетки и образует «палец». Измеряются р, длинна «пальца» и диаметр канала пипетки. Вычисление ц производится по формуле: где: р - давление аспирации;

Ь - длина втянутого «пальца»; Ор - диаметр канала микропипетки. Для измерения г| резко снимают деформирующую нагрузку ( р=0) и анализируют процесс восстановления форм эритроцитов. По постоянной времени восстановления мембраны (1с) вычисляют

Установка для измерения вязкоэластических параметров мембран должна состоять из двух систем, визуального контроля и регистрации, а также создания и измерения отрицательного давления. Система визуального контроля включает в себя микроскоп, видеокамеру, видеомонитор и видеомагнитофон. Система создания отрицательного давления представляет собой различного рода устройства регулировки, для регистрации р используется микроманометр. Кроме основных систем используются вспомогательные приборы обеспечения метода: микроманипулятор с держателем для пипетки, микрокузница для изготовления микропипеток, различные устройства для их заполнения и фильтрации рабочих растворов. Могут быть использованы системы для автоматической обработки видеоизображений.

Видеоконтрольная система используемой нами установки состоит из микроскопа ЬаЬоуа! гаЯ, видеокамеры и монитора, телевизионной установки

М =

Ар-В, тгтрч терпят ^Тлъ ¡¡МПЖ^ЩГ-Г^-'.Р ""

ПТУ-49 и видеомагнитофона «Электроника ВМ-12». Общее увеличение системы в 3-5 тысяч раз с объективом 16х.

Система создания и измерения давления аспирации состоит из держателя пипетки, закрепленного на микроманипуляторе и связывающего водяной столб в канале микропипетки с водяным столбом измерительного канала. В качестве микроманометра используется механотрон 6МДХПС, сигнал с которого через тензоусилитель «Топаз-4» поступает на КСП-4 (запись давления синхронизирована с записью видеоизображения) и цифровой вольтметр Щ-1413. Точность измерения давления 0,1 мм вод. ст. Через воздушную демпферную камеру водяной столб связан со шприцами грубой и точной регулировки давления в системе.

Подготовка к измерению ц включает в себя изготовление и заполнение микропипетки, приготовление рабочего раствора и камеры. В качестве рабочего используется раствор следующего состава: мМ ЫаС1, мМ трис НС1, 0,1% глюкозы и 0,1 % альбумина. Значение рН раствора 7,4.

Мы используем прямой способ заполнения под давлением с помощью пипетки с удлиненным (50-70мм) кончиком и диаметром канала кончика 7-10 мкм. Использование «заполняющей» пипетки обусловлено тем, что при движении рабочего раствора от кончика к стволу частицы пыли и стекла, попадающие сюда при вытяжке, двигаются вместе с границей сред раствор-воздух в этом же направлении, что исключает забивание рабочей микропипетки.

Рабочая камера представляет собой основание, на котором крепиться держатель покровных стекол. По своим горизонтальным размерам основание соответствует предметному стеклу для удобства пользования предметным столиком микроскопа. Держатель сконструирован таким образом, что расстояние между двумя покровными стеклами не более мм.

Отмывание эритроцитов производится трехкратно в десятикратном объеме рабочего раствора с центрифугированием при 1500 об/мин в течение

10 мин. Разведение суспензии клеток должно быть оптимальным, так как малая концентрация затрудняет поиск и подсасывание эритроцитов, а большая ухудшает оптические свойства рабочей камеры.

После необходимой подготовки производится непосредственно измерением ц. В ход лучей микроскопа вводится заполненная микропипетка, на нее на нее надвигается с помощью управления предметным стеклом рабочая камера и система фокусируется на кончик пипетки. Затем к рабочему раствору, находящемуся в камере, добавляется капля разведенной суспензии эритроцитов, которые вскоре появляются в поле зрения. При создании определенного отрицательного давления эритроцит подходит и «встает» на кончике микропипетки. Далее происходит манипуляция с клеткой путем изменения р. параллельно идет запись на видеомагнитофон и КСЛ-4. Для контроля процесса измерения изображение выводится на экран монитора, и снимаются показания с индикатора цифрового вольтметра, показывающего значение р.

Аналогично производится измерение ц и других клеток популяции, после несложной и быстрой замены покровных стекол рабочей камеры и заполнения последней раствором система готова для измерения модуля упругого сдвига эритроцитов другой популяции.

Для получения достоверных изменений (р<0,05) по изучаемым факторам воздействия достаточно измерения на выборке 15-20 клеток из всей популяции.

С целью изучения влияния на реологические свойства крови во время гипотермической перфузии наиболее часто используемых гемодилютантов (полиглюкин, реополиглюкин, желатиноль, гемодез, кристаллоидные растворы), были проведены стендовые испытания.

Изучались текучие свойства этих растворов при различных температурных режимах (от до 40°С). Реологические характеристики при разных градиентах скоростей изучались при помощи микрометра ВИР-75МА и капилярного вискозиметра ВК-4.

2.3.4 Изучение показателей метаболизма, отражающих состояние микроциркуляции

Известно, что следствием недостаточности циркуляции на капиллярном уровне является тканевая гипоксия. Последняя приводит к снижению процессов окислительного фосфорилирования. При этом вступают в действие метаболические механизмы компенсации энергетических процессов в виде анаэробного гликолиза, приводящие к нарастанию в тканях молочной и пировиноградной кислот. Таким образом, их содержание в крови и тканях косвенно отражает состояние системы микроциркуляции.

Определение количества углеводных субстратов в тканях.

Глюкозу, гликоген, глюкозо-6-фосфат, лактат и пируват определяли энзиматически (Кочетов Г.А., 1971) [165].

Определение углеводных субстратов в крови.

Глюкозу определяли ферментативным глюкозооксидазным методом (Колб В.Г. и соавт., 1976) [154], лактат - по методу Баркера и Сомерсона (Пушкина И.Н., 1963) [260], пируват по П.М.Бабаскину (1976) [18], рассчитывая избыток лактата (или «гипоксическую долю лактата»); общий белок - рефрактометрическим биуретовым методом, белковые фракции -методом электрофоретического разделения на бумаге (Колб В.Г. и соавт., 1976) [154].

Методом газо-жидкостной хроматографии (с использованием отечественного хроматографа «Цвет-110») изучался один из наиболее лабильных компонентов липидногс обмена - спектр высших жирных кислот в смешанной венозной крови, а также концентрацию и состав неэстерифицированных (свободных) жирных кислот (НЭЖК). По данным ряда авторов (Заворина А.П., 1980; Шанин В.Ю. 1981) [121, 337] метаболизм НЭЖК тесно связан с состоянием симпатоадреналовой системы, активно ТГ1ГП НЭЖК способны оказывать влияющей на микроциркуляцию. Кроме того, ьиж*. воздействие на деформируемость эритроцитов (Яо8аизЬ, 1977) [456].

Описанные выше тесты комплекса изучения микроциркуляции у больных инфекционным эндокардитом исследовали на следующих этапах анестезии и ИК: 1)Исходные данные - за сутки до оперативного вмешательств, 2)Через минут после премедикации. 3)После введения в анестезию и интубации трахеи. 4)Перед началом искусственного кровообращения. 5)ЧеРез минут после начала перфузии. 6)В конце перфузии. 7)Через часа после окончания ИК. 8)ЧеРез часа после окончания операции.

2.3.5 Методы исследования управления тепломассообменом в биотехнической системе ОРГАНЮМ-АИК

Термометрию проводили с помощью хромаль-копелевых термопар с диаметром термоэлектродов 0,05 и 0,1 миллиметра.

Использовали датчики пластинчатого, игольчатого и трубчатого типов с одинаковыми теплофизическими характеристиками.

В качестве вторичной аппаратуры использовали усовершенствованные стандартные приборы (потенциометр КСП-4 и цифровой вольтметр Ф-2,5), позволяющие представлять значения температуры в виде термограммы на бумажной ленте и визуально (6-12 каналов измерения), а также место измерения.

Основными и наиболее информативными точками измерения температуры считали: вход теплоносителя в ТОК АИК; выход перфузата из ТОК АИК- задняя стенка глотки; граница средней и дистальной третей пищевода; ампула прямой кишки; подошвенная поверхность большого пальца правой стопы (рис. 2).

Дополнительными точками замера температурь, считали: выход теплоносителя из термозадающего устройства; вход перфузата в ТОК АИК; граница средней и дистальной третей наружного слухового прохода; подошвенная поверхность большого пальца левой стопы (при канюляции левой бедренной артерии): миокард на глубине сантиметр; воздух в операционной на расстоянии метра от пола, источников тепла и холода.

Рис.2. Основные точки измерения температуры.

1 Вход теплоносителя в ТОК АИК. 2)Выход перфузата из ТОК АИК. 3) Задняя стенка глотки. 4)Пищевод. 5) Rectum 6) Периферия.

Визуальное представление температуры на электронном табло и запись термограммы на бумажной ленте производили с частотой опроса секунд непрерывно в течение всего времени анестезии и ИК.

Погрешность измерения не превышала ± 0,1 градуса С.

2.3.6. Методика коррекции гипокалигистии в раннем послеоперационном периоде.

Исследования проведены у больных, оперированных в Областной Специализированной клинической кардиохирургической больнице Н. Новгорода по поводу инфекционного эндокардита в условиях искусственного кровообращения. 2

4 6

Больные были распределены на группы: исследуемую составили больных, у которых в раннем послеоперационном периоде проводилась процедура внутривенного электрофореза калия МПЭТ, выраженным в микроамперах (60 мкА), контрольную - больных, у которых коррекция гипокалиемии проводилась внутривенной инфузией ионостабилизирующей смеси, без внутривенного электрофореза МПЭТ (таблица 4).

Таблица 4

Распределение кардиохирургических больных по возрасту и полу

Возраст Группа больных, которым проводился внутривенный электрофорез калия (исследуемая) Группа больных, которым внутривенный электрофорез калия не проводился (контроль) мужчины женщины мужчины женщины

Младше лет 0 0

30 - лет 3 3

40 - лет 11 8

Старше лет 0 1

Для проведения внутривенного электрофореза калия МПЭТ использовался электростимулятор «Луч». Переключатель «режим лечения» был установлен на «пост», переключатель «количество циклов» был установлен на бесконечность, переключатель «диагностика» был установлен на (+). Отрицательный электрод представлял собой медную пластину на см. Он с помощью лейкопластыря укреплялся на груди больного в проекции сердца, в зоне Захарьина - Геда и под него подкладывалась марля, смоченная физиологическим раствором. Положительный электрод был выполнен в виде стерильной иглы. Игольчатый электрод вводился в трассу для инфузионной терапии. В эту трассу подавался % раствор хлорида калия на 5% растворе глюкозы через микро дозатор в средней дозе мили эквивалента на литр в сутки под контролем содержания калия в плазме. На электроды подавали малый постоянный электрический ток силой порядка - мкА. Длительность процедуры час (рис.3)*. Патент на изобретение № 2195335 от 12 2002г "Способ внутривенного электрофореза калия малым постоянным электрическим током"

Рис. 3. Проведение внутривенного электрофореза калия МПЭТ.

2.4. Статистические методы обработки материала

Статистическая обработка данных произведена с помощью пакета программ МЕ08Т, разработанного курсом информатики и вычислительной техники кафедры общей физики НГМА (зав. курсом - Россохин В.Ф.) на ЭВМ. По критерию Уилка - Шапиро проверялась гипотеза о нормальности распределения в выборке и затем, при подтверждении гипотезы, пользовались параметрическими методами вариационной статистики с вычислением среднего квадратичного отклонения ( а ), критерия Стъюдента ( I). Значения считали достоверными при заданном критерии вероятности р < 0,01 и р < 0,05. При распеределении отличном от нормального обращались к непараметрическим методам, а именно к оценке по критерию Уилкоксона-Манна-Уитни ( и ), при заданном значении вероятности р < 0,01 и по критерию Уилкоксона при заданном значении вероятности р < 0,01. Кроме того, использовали точный метод Фишера, при заданном значении вероятности р < 0,01.

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНОМ В БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ОРГАНИЗМ-АИК ПО ДАННЫМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ТЕРМОГРАФИИ

3.1. Факторы, влияющие на величину теплового потока, транспортируемого из теплообменника крови аппарата искусственного кровообращения

В термодинамике тепловой поток определяется, как теплота, которая передается через поверхность за единицу времени. Применительно к БТС ОРГАНИЗМ-АИК в процессе полного гипотермического ИК мощность теплового потока из ТОК АИК можно представить в виде уравнения: й(}/йт = с* ДТ*(Ю/с1Т (1) где ёС> / ёт - мощность теплового потока; с - значение теплоёмкости перфузионной среды (смесь объёма перфузата АИК с ОЦК больного); АТ - разность температур перфузионной среды на входе и выходе ТОК АИК; сЮ /<1Т - объёмная скорость ИК (ОСП).

При неизменных показателях "с" и "АТ" величина с1С> / с1т прямо пропорциональна (Ю / сГГ. Следовательно, при постоянных прочих условиях в БТС ОРГАНИЗМ-АИК мощность теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК прямо пропорциональна ОСП.

Исходя из формулы (1) при одних и тех же температурных показателях на входе и выходе ТОК АИК, одинаковых внешних условиях (температура воздуха в операционной), одном и том же составе перфузионной среды -мощность теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК будет тем больше, чем выше ОСП.

Важнейшим фактом из вышеизложенного является следующий: на основании фундаментальных теорий тепломассообмена и биотехнических систем, используя законы теплопередачи применительно к БТС ОРГАНИЗМ-АИК имеется реальная возможность управления тепловыми режимами ИК изменением ОСП.

Практической реализацией предложенного способа управления тепловыми режимами ИК является изменение температурных показателей в звеньях БТС ОРГАНИЗМ-АИК изменением ОСП при стабильной на каждом конкретном этапе температуре теплоносителя в ТОК АИК.

При анализе АЭМКТ в БТС ОРГАНИЗМ-АИК в период согревания (охлаждения) на этапах стабилизации температуры теплоносителя в ТОК АИК большая скорость согревания (охлаждения) наблюдается при большем ПИ и меньшем ОПСС. Для иллюстрации может быть выбран диапазон температур в БТС ОРГАНИЗМ-АИК от градусов С до градусов С, когда процессы теплопродукции в организме угнетены за счёт блокады ферментных систем. В таких условиях ТОК АИК является практически единственным тепловым источником в БТС ОРГАНИЗМ-АИК.

Использование величины ДТ при формировании мощности теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК, является традиционным и применяется во многих клиниках при фиксированных значениях ПИ.

В последние годы всё шире развиваются возможности влияния на теплоёмкость перфузионных сред путём изменения их теплофизических характеристик в процессе ИК. В этих целях применяются методики гемоконцентрации и ультрафильтрации с учетом теплоёмкости используемых плазмозаменителей и показателя гематокрита. Использование аппаратуры гемоконцентрации и ультрафильтрации в процессе ИК при изолированном протезировании клапанов сердца у больных с ИЭ практически трудно осуществимо ввиду кратковременности пережатия аорты и ИК.

Тем не менее, при формировании перфузионной среды следует учитывать величины теплоёмкости как цельной крови (3,35-3,78 Дж/г*К) и плазмы крови (3,86 Дж/г*К), так и плазмозаменителей, используемых при формировании перфузата. Наибольлую теплоёмкость имеет 0,9% раствор хлорида натрия (4,13 Дж/г*К), наименьшую - 40% раствор глюкозы (3,30Дж/г*К).

Исходя из формулы (1) в настоящее время в БТС ОРГАНИЗМ-АИК имеются следующие возможности управления тепловым потоком, транспортируемым из ТОК АИК:

- регуляция температуры на входе в ТОК АИК (ДТ) изменением параметров ТЗУ;

- изменение теплоёмкости перфузионной среды с помощью аппаратуры гемоконцентрации, ультрафильтрации, рациональным подбором плазмозаменителей с известной теплоёмкостью как до ИК при формировании перфузата (заправочный объём АИК), так и во время ИК, а также рациональной инфузионной терапией в процессе анестезии;

- изменение ОСП и ОППС в БТС ОРГАНИЗМ-АИК.

3. 2. Влияние водной нагрузки на распределение мощности теплового потока в биотехнической системе

ОРГАНИЗМ -АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ»

Исходя из формулы:

ПИ = ОСП / Б (2) где ПИ - перфузионный индекс;

ОСП - объёмная скорость перфузии;

Б - площадь поверхности тела. Заменяя в формуле (1) величину <Ю/с1Т значением ПИ можно получить пропорциональную зависимость мощности теплового потока от величины ПИ:

К)/<1т = с*ДТ*ПИ*8 (3) где сК^ск - мощность теплового потока транспортируемого из

ТОКАИК; с - значение теплоёмкости перфузионной среды (смесь объёма перфузата АИК с ОЦК больного);

АТ - разность температур перфузионной среды на входе и выходе ТОК

АИК;

ПИ - перфузионный индекс;

Б - площадь поверхности тела.

Исходя из формулы (3) при постоянстве значений "с", "ДТ" и "Б" величина ё(У<1т прямо пропорциональна ПИ.

Следовательно, мощность теплового потока при постоянных условиях (состав перфузионной среды, разность температур на входе и выходе ТОК АИК, площадь поверхности тела) пропорционально зависит от ПИ.

С увеличением значений ПИ при прочих постоянных условиях следует ожидать возрастания температуры организма в БТС ОРГАНИЗМ-АИК, в который доставляется тепловая энергия.

В зависимости от величины ОПСС при полном Ж пациенты были распределены на две группы:

- первая - больных с нормальными значениями ОПСС 1736,9 ± 44,8 (1228,8 - 2437,6 дин*сек*см-5);

- вторая - больных со сниженными значениями ОПСС 985,4 ± 30,9 (683,1 - 1191,0 дин*сек*см-5).

Величины ОПСС в группах статистически достоверно различались (р < 0,001).

В процессе ИК при пережатии аорты и полых вен поддерживали величины ПИ

- в группе с нормальным ОПСС - 2,39±0,06 л/мин*кв. м;

- в группе со сниженным ОПСС - 3,30±0,12 л/мин*кв. м.

Разница в значениях ПИ между сравниваемыми группами составила 27,58% (р<0,001).

Исходя из формулы (3) и разницы в значениях ПИ, в исследуемых группах следовало бы ожидать за равный период времени при одинаковых условиях разницу температур на величину, близкую к разнице в значениях ПИ.

Однако ожидаемого феномена не наблюдалось и существенных различий центральной температуры в сравниваемых группах не выявлено.

Распределение мощности теплового потока из ТОК АИК происходило в большем объёме перфузионной среды во второй группе.

Данные о физических и биофизических факторах, влияющих на распределение мощности теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК представлены в таблице 5.

Таблица 5

Факторы, влияющие на распределение мощности теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК

Фактор Единица измерения 1-я группа 2-я группа Различия, %

Объём водной нагрузки л 1,18±0,06 1,55±0,02* 31,36

ПИ мин*кв. м 2,39±0,06 3,30±0 12* 27,58

ОПСС дин*сек*с м-5 1736,9±44,8 985,4± 30,9* 43,27 - р < 0,001 по сравнению с первой группой

Во второй группе мощность теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК, поглощалась большим объёмом перфузата, необходимого для заполнения сосудистого русла со сниженным ОППС.

Реального прироста центральной температуры (ректальной, пищеводной, назофарингеальной) по сравнению с первой группой не происходило несмотря ча высокий ПИ.

Иначе обстояло дело с периферической температурой. Заполнение расправленного сосудистого русла периферических областей организма большим объёмом перфузионной среды в условиях сниженного ОППС, высокого ПИ, большего теплового потока, транспортируемого из ТОК АИК, обеспечивает более высокую температуру периферических тканей.

3. 3. Управление тепломассообменом в биотехнической системе «ОРГАНИЗМ-АИК» по данным автоматической электрической многоканальной термографии

АЭМКТ - метод определения, мгновенной визуализации и графического отображения в автоматическом режиме температурных показателей в нескольких (6-12) точках в реальном масштабе времени. Применение АЭМКТ в БТС ОРГАНИЗМ-АИК при операциях с ИК даёт возможность определения, представления на цифровом табло и графического построения температурных данных в реальном масштабе времени в различных точках организма и физиологического блока АИК и окружающей среды (воздух в операционной).

Классическими точками измерения температуры в БТС ОРГАНИЗМ-АИК являются: граница средней и дистальной третей пищевода, ампула прямой кишки, подошвенная поверхность большого пальца правой стопы, вход и выход перфузионной среды из ТОК АИК, вход теплоносителя в ТОК АИК, чем реализуется принцип определения температуры в зонах, отражающих состояние оперируемого органа, центральных и периферических областей организма, а также физиологического блока АИК.

В БТС ОРГАНИЗМ-АИК для проведения гипотермическо ¡ о ИК в целях контроля адекватности кровообращения и безопасности ИК минимальное число точек измерения температуры не может быть меньше шести. Кроме того желателен контроль базальных (датчик у задней стенки глотки) и корковых (датчик в наружном слуховом проходе) структур головного мозга.

В обеих группах количество температурных датчиков составляло 6-8. Датчики устанавливали в стандартные позиции: у задней стенке глотки, на границе средней и дистальной третей пищевода, в ампуле прямой кишки, на подошвенной поверхности большого пальца правой стопы, на входе теплоносителя в ТОКАИК, на выходе артериальной трассы из ТОК АИК, на входе венозной трассы в ТОК АИК, на расстоянии не менее метра от источников тепла или холода (электрокоагулятор, диагностическая аппаратура, трассы теплоносителя, ТОК АИК, пациент, персонал) для измерения температуры воздуха в операционной.

При подозрении на воздушную, материальную эмболию датчики помещали в наружный слуховой проход.

При полном ИК первоначально устанавливали ПИ, равным фактическому СИ пациента, что обеспечивало скорость изменения температуры 0,3-0,4 градуса С/мин в режиме охлаждения.

В режиме согревания при полном ИК для достижения скорости изменения температуры 0,3-0,4 градуса С/мин ПИ увеличивали на 25- 50%.

Теплотехнические данные и количество ТОК АИК (1-2) подбирали в зависимости от массы пациента таким образом, чтобы суммарная теплотехническая эффективность составляла 2,20-4,40 Вт*К/кг.

Практически это означало, что широко применяемые, но имеющие невысокую теплотехническую эффективность порядка Вт* К /кг ТОК АИК-5м могут быть с успехом использованы у больных массой не более 45-50 кг.

При массе больного более 45-50 кг ТОК АИК должен обеспечивать теплотехническую эффективность 200-250 Вт*К /кг, что может быть достигнуто включением дополнительного ТОК в БТС ОРГАНИЗМ-АИК.

Максимальный эффект достигали при последовательно-параллельном включении дополнительного ТОК.

При последовательно-последовательном включении двух или более ТОК в физиологический блок АИК протекание перфузата и теплоносителя осуществляется »следовательно через каждый ТОК (рис. 4).

Рис. 4. Последовательно-последовательное включение теплообменников крови.

1 Вход перфузата в оксигенератор АИК

2 Вход теплоносителя в оксигенератор АИК.

При последовательно-параллельном включении двух или более ТОК в физиологическую трассу АИК протекание перфузата осуществляется

Рис. 5. Последовательно-параллельное включение теплообменников крови.

1 Вход перфузата в оксигенератор АИК

2 Вход теплоносителя в оксигенератор АИК.

6.2 Влияние озонированного ИК на гемостаз в постперфузионном периоде

Как известно, для адекватного проведения ИК необходима «искусственная гемофилия», достигаемая введением перед началом перфузии раствора гепарина в дозе 2-3 мг/кг веса тела пациента. Вследствие тотальной гепаринизации изменяется интегративная функция свертывающей системы крови, проявляющаяся в невозможности образования кровяного сгустка. Известно, что неадекватная, недостаточная гепаринизация при ИК сопровождается активацией свертывающей системы крови в процесс перфузии вследствие контакта крови с поверхностью экстракорпорального контура и операционной травмы, гипоксии и других факторов, развивается истощение факторов свертывания и нарушение синтеза этих факторов в печени. По окончании ИК проводится стандартная нейтрализация оставшегося в кровеносном русле гепарина раствором протамин-сульфата из расчета мг препарата на мг гепарина. Неадекватная нейтрализация гепарина приводит к остаточным нарушениям в системе гемостаза, выраженной гипокоагуляции и развитию ДВС-синдрома.

Таблица 49

Показатели системы гемостаза в постперфузионном периоде через час после введения протамин-сульфата в зависимости от характера искусственного кровообращения

Показатель Группа больных

Контрольная Исслгдуемая

Время свертывания, мин 10,54 + 0,38 10,06 ±0,33

Активированное время свертывания, с 76,47 ± 3,76 64,76 ± 2,08*

Тромбиновое время, с 42,00 ±3,22 29,87 ±1,54*

Гепариновое время, с 13,72 ±1,05 13,12 ±0,98

Протромбиновый индекс, % 55,94 ±0,87 59,14 ± 1,32*

Фибриноген, г/л 1,625 ±0,077 1,891 ±0,094*

Примечание: * - достоверность различия показателей в сравниваемых группах.

В связи с вышеизложенными положениями нами проведена сравнительная оценка состояния системы гемостаза в тех же группах больных (контрольная - со стандартным оксигенированным ИК и исследуемая - с проведением озонированного ИК) через час после окончания ИК и введения расчетной дозы протамин-сульфата. Результаты исследования представлены в таблице и на рисунке 35.

Абеолю т и а я «•личина 40

8 7 6 5 Н п о л • й

3 о < 0 н 0 , гпя время с в в р т мин

Тромбин вр с

Протр индекс %

Показатели гемостаза

Рис. 35. Влияние озонированного ИК на показатели в постперфузионном периоде.

В контрольной группе активированное время свертывания и гепариновое время определялись в пределах должных величин; время светрывания крови и тромбиновое время превышали нормальные цифры, а протромбиновый индекс и фибриноген выявлялись значительно сниженными относительно их нормальных значений. Таким образом, в контрольной группе отмечено состояние гипокоагуляции, обусловленное, видимо, нарушением функции печени и легких в процессе ИК.

В исследуемой группе время свертывания крови, гепаринове, тромбиновое время определялись в пределах должных величин. Протромбиновый индекс и фибриноген были несколько ниже нормальных значений, но достоверно превышали аналогичные показатели в контрольной группе.

Таким образом, данные сравнительного анализа показывают, что при операциях протезирования клапанов сердца озонирование перфузата предупреждает нарушения гемостаза в раннем постперфузионном периоде. Это подтверждается данными коагулограммы. Быстрое восстановление гемокоагуляционной способности крови обусловлено, видимо, меньшей степенью гипоксического повреждения печени и легких при озонировании перфузата во время ИК.

6.3. Влияние озонированного ИК на функциональное состояние печени в раннем послеоперационном периоде

Хорошо известно, что печень отличается большой чувствительностью к гипоксии. Множество исследователей в эксперименте доказали, что основная причина нарушения функциональной активности печени после операций с ИК -гипоксия, которая приводит к нарушению микроциркуляции, спазму печеночных вен, отеку паренхимы печени, некрозу гепатоцитов [155,64]. Основная причина расстройства кровообращения в печени при ИК, приводящая к нарушению ее функции, - повышение периферического сопротивления сосудов, что ведет к увеличению шунтирования крови в печени, органной гипоксии и ишемии; нарушению венозного оттока, острому венозному полнокровию и отеку органа. Известно, что оксилительно-восстановительные реакции в печени при ИК проходят стадии: резкой активации, обеспечивающей поддержание гомеостаза на более высоком уровне, и постепенного спада ферментативной активности, приводящего к дисфункции органа. Нарушение метаболизма в печени сказывается в постперфузионном периоде на процессах обмена белков, углеводов, жиров, на функционировании системы гемостаза, на нарушении детоксикационной функции органа.

При анализе показателей, характеризующих нарушение функции печени и почек в послеоперационном периоде (трансаминазы, содержание билирубина, остаточного азота), обнаружено, что у больных исследуемой группы реже встречаются явления печеночно-почечной недостаточности, чем у больных контрольной группы (табл. 50).

Таблица 50

Процент больных с нарушениями функции печени и почек в обеих группах в первые трое суток после операции (%)

ПОКАЗАТЕЛЬ СУТКИ П/О ГРУППА

КОНТРОЛЬНАЯ ИССЛЕДУЕМАЯ

АлАТ более 1,0 ЕД 27,3 26,0

Общий билирубин более 26,3 16,3

60 мкмоль/л 13,6

Непрямой билирубин 13,2 10,9 более мкмоль/л

Прямой билирубин 31,7 27,3 более мкмоль/л 26,3 3,8

Остаточный азот более 9,4 4,1

40 ммоль/л 29,0 16,7

6.4. Обсуждение результатов

Принимая во внимание полученные данные при сопоставительном анализе исследуемых показателей в обеих группах больных и литературные сведения, касающиеся отдельных механизмов действия озона в биологических объектах, мы сделали попытку схематично изложить выявленные эффекты озона при искусственном кровообращении.

Обработка перфузата микродозами озона в оксигенаторе во время искусственного кровообращения вызывает, очевидно, изменение липидно-белковых комплексов плазмы и мембран форменных элементов крови, а также активацию в последних метаболических процессов.

Одним из первых объектов среди форменных элементов, где происходят реакции при воздействии озона, вероятно, являются эритроциты. Это объясняется, во-первых, тем, что они составляют основную массу клеточных мишеней окислительного действия озона (поверхность м2 на мл; количественное преимущество: лимфоцит, моноцит соответственно на 4000 и 17000 эритроцитов). Во-вторых, мембраны эритроцитов содержат большое количество фосфолипидов с ненасыщенными цепями жирных кислот, двойные связи С=С которых и образуют реактивный центр.

Активизируется транспорт глюкозы через мембрану и окисление ее в гликолизе и пентозофосфатном цикле, что сопровождается увеличением синтеза макроэргических фосфатов: АТФ, 2,3-ДФГ, а также образованием глицеральдегид-3-фосфата и НАДФН2 в эритроцитах.

Поскольку под действием озона возрастает активность метаболизма эритроцитов, то снижение уровня АТФ на гипотермическом этапе искусственного кровообращения, очевидно, связано с увеличением использования ее в энергозависимых процессах клетки.

Повышение же количества 2,3-ДФГ в эритроцитах на этом же этапе исследования облегчает процесс отдачи кислорода тканям в результате смещения равновесия Нв02 / Нв в направлении восстановленного гемоглобина.

Нв02 + 2,3-ДФГ = Нв * 2,3-ДФГ + Подтверждением данного тезиса является уменьшение содержания оксигемоглобина в венозной крови при озонированном ИК по сравнению с оксигенированным.

В результате улучшения реологических свойств крови и облегчения отдачи кислорода из оксигемоглобина клеткам под действием озона возрастает оксигенация органов и тканей больного во время искусственного кровообращения. Следствием этого является восстановление в митохондриях работы цикла Кребса и дыхательной цепи, о чем убедительно свидетельствуют повышение утилизации глюкозы организмом больного, уменьшение содержания лактата, пирувата и метаболического компонента ацидоза в венозной крови.

В реакциях пентозофосфатного цикла образуется глицеральдегид-3-фосфат, который мо^ет быть направлен на путь гликолиза и превращен в пировиноградную кислоту, поступающую затем в цикл Кребса, поддерживая тем самым работу последнего. О повышении переживаемости органов во время озонированной перфузии свидетех ьствуют и данные Зеленова Д.М.(1988) и Медведева А.П. (1997) [122, 203], которые установили снижение числа случаев развития в этих условиях острой печеночной и почечной недостаточности, по сравнению с оксигенированным искусственным кровообращением.

Под действием перекисей и пероксидов, образовавшихся в результате озонолиза ненасыщенных жирных кислот, активируются механизмы антиоксидантной защиты. На этапах озонированного ИК и операции повышается уровень СОД, последняя является единственным антиоксидантным ферментом, который непосредственно обеспечивает обрыв цепей кислородзависимых свободнорадикальных реакций. СОД превращает супероксиданион радикал в перекись водорода, и, таким образом является лимитирующим звеном всего процесса ПОЛ. В этих условиях, вероятно, повышается и активность глутатионовой системы детоксикации. Известно, что эффективное функционирование последней возможно при достаточном количестве ЫАОРН, который необходим для восстановления глутатиона [453]. Потребность же в ЫАОРН в этих условиях, очевидно, обеспечивается в результате стимулирования озоном реакций пентозофосфатного шунта. Образующийся при этом в больших количествах ЫАОРН способствует также и восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, ибо он в этих реакциях является донором электронов кислороду.

Подтверждением повышения активности антиоксидантной системы в организме больных является также отсутствие нарастания уровня продуктов ПОЛ: ДК, МДА и ОШ в венозной крови пациентов по мере увеличения продолжительности озонированного ИК и хирургического вмешательства.

При анализе полученных данных обращает на себя внимание тот факт, что наиболее выраженные изменения исследуемых показателей в динамике ИК были выявлены на гипотермическом этапе перфузии. Это указывает на то что при низкой температуре больше растворяется озона в перфузате и поэтому в большей степени проявляется его эффект на метаболизм эритроцитов и утилизацию кислорода организмом больного, а также на недостаточную дозу озона, особенно, на гипертермическом этапе ИК. Ибо в этот период увеличение температуры и восстановление микроциркуляции активируют метаболизм в органах и, вследствие этого, в крови возрастает количество недоокисленных продуктов, накопившихся еще в клетках в период гипотермии, т.е. повышается уровень эндотоксемии [201, 305]. Озон же, как показали Бояринов Г.А. и соавт. (1997) [50], обладает детоксицирующим эффектом, но в больших дозах, чем используемые нами при искусственном кровообращении.

Итак, подводя итог обсуждаемого материала можно заключить, что обработка перфузата микродозами озона стимулирует метаболические процессы как в эритроцитах, так и других клетках органов больного, которые свидетельствуют о его противогипоксическом и антиоксидантном эффектах, особенно, на гипотермическом этапе перфузии.

Обработка перфузата микродозами озона не вызывает изменений химической структуры фармакологических средств, применяемых во время искусственного кровообращения, и компонентов перфузата.

Озонирование перфузата приводит к быстрому восстановлению гемостатического потенциала крови в постперфузионном периоде, что обусловлено, видимо, меньшей степенью повреждения гепатоцитов при проведении озонированного ИК, чем при традиционной методике ИК.

Все это позволяет рекомендовать более широкое внедрение озона при выполнении оперативных вмешательств протезирования клапанов сердца в условиях ИК

ГЛАВА 7. КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ВО ВРЕМЯ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

7.1. Методика комплексной технологии детоксикации

Устранение инфекционного очага при оперативном вмешательстве, безусловно, важнейший момент в лечении больных с ИЭ. Однако, устраняя источник инфекции в сердце, нельзя рассчитывать на полный лечебный эффект без одновременного проведения комплекса мер по детоксикации и санации всего организма, т.к. некоторые гнойные очаги остаются нераспознанными, не имея клинических и иных проявлений (микроабсцессы селезенки, печени и др.). При ангиогенном сепсисе, разновидностью которого является ИЭ, подобная диссеминация инфекции является вполне закономерной [344].

Известно, что блокада капилляров агрегатами эритроцитов, тромбоцитов, микросгустками, детритом и бактериальными конгломератами приводит к выраженным гипоксичесим повреждениям жизненно важных органов и систем и развитию тяжелой эндогенной интоксикации и иммуносупрессии.

Клиническое проявление ЭИ - развитие синдрома полиорганной недостаточности, что проявляется нарушением сократительной функции сердца и развитием острой сердечной недостаточности; нарушением функции печени, диагностируемой по нарушению коагуляционного потенциала крови, снижению белково-синтетической функции, а также по росту уровня билирубина в сыворотке крови; снижением детоксикационной и выделительной функции почек, приводящей к азотемии, электролитным нарушениям, задержке жидкости в организме и, конечно же, иммуносупрессией. Наиболее достоверными клинико-биохимическими маркерами развития синдрома ЭИ в настоящее время принято считать уровень

-тшшшшшш—ттт средних молекул плазмы, эритроцитов и мочи (Габриэлян Н.И., 1989, Малахова М.Я., 1994), а также лейкоцитарный индекс интокискации (ЛИИ).

Учитывая вышесказанное, наряду с хирургической санацией очага инфекции важной задачей в период проведения ИК мы считаем санацию организма в целом, борьбу с эндогенной интоксикацией и гипоксией.

В первую очередь, следует обратить внимание на роль в процессе детоксикации самого ИК. Санирующий эффект экстракорпоральной гемоперфузии убедительно доказан в работах Ю.Л.Шевченко (1995) [344]. Результаты исследований автора свидетельствуют о реальной очевидности «вымывания» из тканей в кровоток бактериальных конгломератов при механическом очищении крови больного путем фильтрации в процессе ИК. Этому способствует восстановление микроциркуляции в условиях гемодинамически эффективной перфузии, проводимой на фоне оптимизации тонуса микрососудов и реологических свойств крови в результате тотальной гепаринизации и гемодилюции, эффективного управления тепломассообменом, правильного выбора температурных режимов ИК Добавление в перфузат антибактериальных препаратов позволяет на фоне улучшения реологии санировать ранее недоступные очаги инфекции Однако, по нашему мнению, санирующий эффект ИК при операциях по поводу ИЭ нельзя считать достаточным.

В связи с вышеизложенным, нами была поставлена задача изучения детоксицирующего действия комплексной технологии, включающей озонирование перфузата в сочетании с ультрагемофильтрацией и применением гипохлорита натрия. Озонирование перфузата впервые в мире примененного в клинике Нижегородского кардиохирургического центра, имело три основные задачи: использование мощного детоксицирующего, антигипоксического, бактерицидного, бактериостатического и иммуномодулирующего эффектов озона при операциях протезирования клапанов сердца у больных с ИЭ.

Метод ультрагемофильтрации, широко применяемый ч кардиохирургических клиниках с 80-х годов, позволяет управлять степенью гемодилюции и волемии при ИК, а также снижать кровопотерю во время проведения этапа операции с ИК. В то же время, в связи с доказанным фактом прохождения среднемолекулярных соединений через мембрану гемофильтра (Лурье Г.О, Осипов В.П., 1987) [238], можно с определенной уверенностью утверждать, что ультрагемофильтрация является активным методом детоксикации.

Гипохлорит натрия привлек наше внимание тем, что он, как мощный окислитель, обладает не только детоксицирующим действием, окисляя и разрушая эндотоксины, но также выраженным бактерицидным и вироцидным действием.

Клинические исследования проведены в двух группах больных, сравнимых по характеру патологического процесса, виду оперативных вмешательств и характеристикам интраоперационного периода (включая параметры ИК). В первой, контрольной группе (26 больных) проводили традиционное ИК, во второй, исследуемой группе (82 больных) перфузат озонировали, проводили ультрагемофильтрацию и применяли гипохлорит натрия для обработки и санации полостей сердца. На всем протяжении ИК перфузат обрабатывали озоном в концентрации 0,048-0,105 мг/л. Гипохлорит натрия в концентрации мг/л заливали в полости сердца в количестве мл и после 5-6 мин экспозиции забирали коронарным отсосом в оксигенатор. Для проведения ультрагемофильтрации использовали мембранные диализаторы ДИП-02-01 и Hemoflow-C-1,3, гемоконцентраторы Fresenius HF-60, Baxter F-7. Процесс ультрафильтрации крови начинали с момента введения кардиоплегического раствора и завершали с окончанием перфузии. Объем ультрафильтрата, полученного за время перфузии, составлял от 1л до 7л в зависимости от продолжительности перфузии и степени гемодилюции.

Ведение раннего послеоперационного периода в обеих группах было идентичным и включало стандартную инфузионную терапию с коррекцией нарушений КОС и ВЭБ, назначение однотипных антибактериальных препаратов, медикаментов с положительным инотропным действием на миокард и т.д. Следовательно, различия в течение послеоперационного периода в сравниваемых группах можно отнести только на счет различных модификаций ИК.

7.2. Влияние комплексной технологии детоксикации на уровень эндотоксемии, клеточный состав крови во время ИК и в раннем послеоперационном периоде

Достигаемая в результате применения УГФ гемоконцентрация, несмотря на забор кардиоплегического раствора в оксигенатор, позволяла контролировать степень гемоделюции (табл. 51)

Таблица 51

Степень гемодилюции в группах больных (М±т)

Показатель Группа Этапы ИК

Начало операции Начало ИК Конец ИК

Гемоглобин г/л Контрольная 154,7±7,07 99±7,8 97,7±9,4

Исследуемая 140±125 80,3±5,9 105±8,1

Гематокрит % Контрольная 44,14±3,9 28,86±2,16 27,57±3,24

Исследуемая 40,9±6,9 26,21 ±4,43 28,66±5,6

Отказ от забора КПР наружным отсосом привел к снижению интраоперационной кровопотери с 1018±78,4 мл (контрольная группа) до 876±65 мл (исследуемая группа).

Гемоконцентрация способствовала увеличению содержания общего белка к коицу перфузии: 56,64±5,9 г/л в исследуемой группе и 49,11± 5,11 г/л в контрольной. Существенного изменения в содержании электролитов выявить не удалось.

Отсутствие выраженной гликемии в исследуемой группе (содержание глюкозы в крови 9,6±2,52 ммоль/л в начале ИК и 8,5±1,8 ммоль/л в конце ИК) можно связать не только с повышенной утилизацией глюкозы, но и с выведением ее в улырофилырат (содержание глюкозы в ультрофильтрате составило 11±6,43).

Сочетанное применение озонированния перфузата, гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации во время ИК позволили выявить отчетливый детоксицирующий эф4ект, причем по лабораторным данным положительный результат был виден уже по окончании ИК. Так, ЛИИ значительно и достоверно возрастал к концу перфузии в контрольной группе и снижался в исследуемой. Содержание СМ в плазме крови в контрольной группе в снижалось недостоверно и незначительно, а в исследуемой группе - на 39%. Еще более существенные изменения обнаружены при изучении количества среднемолекулярных соединений в эритроцитах. В контрольной группе за время перфузии оно возрастало, а в исследуемой снижалось в 2,5 раза. При определении токсичности плазмы обнаружено достоверное ее увеличение в контрольной группе и снижение в исследуемой. Полученные данные представлены в табл. 52.

При изучении показателей эндотоксемии (уровень средних молекул плазмы, и лейкоцитарный индекс интоксикации) получены следующие данные. Исходный уровень эндотоксемии в обеих группах был одинаков, по уровню средних молекул значения исследуемых показателей превышали должные величины в 2,5 раза, ЛИИ превышал нормальные значения в 5,5 раз. При контрольных определениях показателей в 1-е и 10-е сутки после операции полученные результаты распределялись следующим образом (табл.

53). В контрольной группе уровень СМ через сутки после операции в 2,5 раза превышал допустимые значения, хотя и определялся несколько ниже, чем на исходном этапе. И только к 10-м суткам послеоперационного периода уровень СМ в контрольной группе снижался до нормальных значений. ЛИИ в данной группе оставался повышенным на всех этапах исследования и через суток превышал нормальные значения на 70%.

Таблица 52

Показатели эндотоксикоза у больных обеих групп в начале и конце ИК

Показатель Контрольная группа Исследуемая группа

ДоИК После ИК ДоИК После ИК

ЛИИ 8,1 ±0,04 11,1 ±0,08 8,3±0,03 3,0±0,36*

СМ в плазме, у.е. 25,0±2,0 23,0±2,4 26,0±3,0 16,0±2,8*

СМ в эритроцитах, у.е. 19,0±0,03 22,0±0,03 22,3±0,6 9,7±0,1 *

Токсичность плазмы по гемолизу эритр., в%) 39,0±1,8 54,0±2,3 36,4±1,6 28,0±1,4*

Примечание: * - достоверность различия показателей в группах на аналогичных этапах исследования;

СМ - уровень средних молекул (по методике Малаховой М Я с соавт , 1994)

В группе больных, где во время операции проводили комплексную технологию детоксикации, уже к концу первых суток оба показателя степени ЭИ снижались до нормы, оставаясь такими же и через дней после операции. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о дополнительном детоксицирующем действии озонирования перфузата, применения гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации во время ИК.

Изменение концентрации средних молекул и лейкоцитарного индекса интоксикации у больных контрольной и исследуемой групп на этапах исследования (М±т)

Показатель Контрольная группа Исследуемая группа

До операции 1-е сутки п/о 10-е сутки п/о До операции 1-е сутки п/о 10-е сутки п/о

Концентрация средних молекул в плазме крови, у.е. 0,62±0,03 0,55±0,04 0,26±0,01 0,66±0,04 0,23±0,03* 0,22±0,05*

Лейкоцитарный индекс интоксикации 8,1±1,0 7,2±0,9 2,3±0,3 8,3±0,9 1,4±0,2* 1,3±0,4*

Примечания: * - достоверность различий показателей в контрольной и исследуемой группах на аналогичных этапах исследования

Известно, что эндотокснкоз проявляется и в изменении клеточного состава периферической крови в связи с угнетением функции костного мозга: уменьшается количество мононуклеаров, развивается токсическая анемия со снижением уровня гемоглобина, эритроцитов, появляются деформированные и нефункциональные эритроциты. В связи с этим представляло интерес изучить характер изменений показателей периферической крови пациентов обеих групп в раннем послеоперационном периоде. Полученные данные отражены в таблице 54.

В результате проведенных исследований установлено, что в контрольной группе в 1-е и 2-е сутки послеоперационного периода количество эритроцитов и уровень гемоглобина расценивались как анемия тяжелой степени, а на 5-е и 10-е сутки после операции диагностирована анемия средней степени тяжести. Лейкоцитоз в данной группе пациентов оставался повышенным на всех этапах исследования, что, безусловно, свидетельствует о недостаточной санации организма во время операции. В лейкоцитарной формуле у этих больных уровень лимфоцитов оставался сниженным до 10-х суток после операции.

В исследуемой группе больных в 1-е и 2-е сутки после операциии анемия расценена как средней степени тяжести, к 5-м суткам отмечена нормализация количества эритроцитов, а к 10-м суткам - и уровня гемоглобина. Кроме того, обращало на себя внимание быстрое снижение количества лейкоцитов и нормализация лейкоцитарной формулы: соотношение лимфоцитов и нейтрофилов нормализовалось к 5-м суткам, а лейкоцитоз - к 10-м суткам после операции. Полученные результаты расценены как дополнительный санирующий эффект комплексной технологии детоксикации.

Что касается СОЭ, то значимых различий на этапах исследования в обеих группах больных не отмечено, и только к 10-му дню после операции этот показатель снижался до нормальных значений в исследуемой группе, оставаясь повышенным в контрольной группе

Изменение показателей гемограмм у больных контрольной и исследуемой групп (М±т)

Показатель Контрольная группа Исследуемая группа

До операции -е сутки 2-е сутки 5-е сутки 10-е сутки До операции 1-е сутки 2-е сутки 5-е сутки 10-е сутки

Эритроциты, х10,2/л 2,91 ±0,32 2,07±0,27 2,82±0,18 3,12±0,34 4,22±0,21 2,07±0,11 3,03±0,28* 3,25±0,14* 4,33±0,24* 4,31 ±0,29

Гемоглобин, г/л 81,8±2,03 81,0±2,07 79,4±2,03 98,8±3,06 105,2±3,05 82,5±2,02 92,5± 1,08* 96,7±2,06* 100,3±4,05* 115±4,04*

Лейкоциты, х109/л 21,3±1,23 19,7±2,03 18.4±1,62 16,7±2,30 12,7±1,27 20,7±2,41 18,4±1,62 14,111,34* 10,2±2,27* 8,1±1,18*

Лимфоциты, % 11,3±1,4 12,5+1,1 13,7±1,3 15,4±2,1 17,6±2,2 10,9±2,3 11,8±1,9 19,9±2,1* 23,5±1,9* 25,6±2,3*

Нейтрофилы, % 85,4±3,2 85,2±1,9 83,3±1,7 80,4±2,7 78,1 ±2,3 86,2 ±2,8 85,4±3,1 72,7±2,2* 70,1±1,8* 69,3±1,8*

СОЭ мм/ч 28,3±2,4 26,4±1,7 22,3±2,3 18,9±1,2 15,4±2,1 27,7±3,2 25,1±2,7 20,6±3,4 15,0±1,3* 10,2±1,2*

Условные обозначения: - достоверность различий показателей между группами на аналогичных этапах исследования (р<0,05)

Сравнительная оценка данных фазово-контрастной микроскопии мазков, приготовленных из перфузата в начале и в конце ИК в обеих группах больных показала, что применение комплекса детоксицирующих методик, включающих такие сильные окислители, как озон и гипохлорит натрия, а также ультрагемофильтрацию, не приводит к выраженной дополнительной травме форменных элементов крови. В контрольной и исследуемой группах к окончанию перфузии количество деформированных эритроцитов было практически одинаковым. Картина крови перед началом модифицированной методики ИК с озонированием перфузата, применением гипохлорита натрия и ультрагемофильтрации и по его окончании приведены на рис. и 37.

Рис. 36. Картина крови до проведения модифицированного ИК. Фазово-контрастная микроскопия. Ув.:об.90х, ок. 7х.

Рис. 37. Картина крови после проведения модифицированного ИК. Фазово-контрастная микроскопия. Ув.:об.90х, ок. 7х.

7.3. Влияние комплексной технологии детоксикации на функцию печени и почек в раннем послеоперационном периоде

В обеих группах больных изучены биохимические показатели, характеризующие степень нарушения функции печени и почек на этапах до операции и в раннем послеоперационном периоде.

В результате проведенных исследований установлено, что в обеих группах больных до операции имелась явная печеночно-почечная недостаточность, характеризующаяся азотемией, билирубинемией, снижением белково-синтетической функции печени, а также разнонаправленными нарушениями свертывающей системы крови, также обусловленными поражением печени. Полученные данные отражены в таблицах и 56.

В раннем послеоперационном периоде в контрольной группе нормализация показателей мочевины и креатинина отмечена лишь к 10-м суткам послеоперационного периода, а остаточного азота - ко 2-м суткам после операции, что говорит о значительном снижении выделительной функции почек.

Уровень билирубина возрастал в первые двое суток после операции, по сравнению с исходными значениями, снижение уровня билирубина до нормальных величин отмечено с 5-х суток после операции, а гипопротеинемия, свидетельствующая о тяжелом нарушении белковосинтетической функции печени, сохранялась до суток после операции, что свидетельствует о наличии печеночной недостаточности у больных контрольной группы на этапах исследования.

Изменения показателей, характеризующих функцию печени и почек у больных обеих групп на этапах исследования (М±т)

Показатель Контрольная группа Исследуемая группа

До операции -е сутки а/о 2-е сутки п/о 5-е сутки п/о 10-е сутки п/о До операции 1-е сутки п/о 2-е сутки п/о 5-е сутки п/о 10-е сутки п/о

Мочевина, ммоль/л 16,3±0,41 15,410,31 10,6±0,2 9,7±0,32 8,30±0,43 15,9±0,34 12,8610,62* 10,1Ю,47* 7,1110,27* 6,310,31*

Креатинин, ммоль/л 0,24±0,02 0,21 ±0,02 0,19±0,02 0,16±0,02 0,12±0,01 0,27±0,02 0,21 ±0,02 0,1710,03 0,0610,01* 0,05Ю,02*

Остаточный азот, ммоль/л 52,6±1,31 46,4± 1,13 37,2±1,43 34,2±1,28 27,6±0,71 51,7±1,1 45,311,43 35,111,72 28,611,7* 23,1Ю,93*

Билирубин, мкмоль/л 20,9±0,82 39,3±0,74 38,7±0,3 17,4±0,62 16,8±0,7 21,1 ±1,2 19,811,1* 17,210,61* 15,410,41* 14,510,62

Общий белок, г/л 58,7±1,2 57,4±2,3 59,9±1,4 60,2±2,2 65,1±2,1 59,1 ±2,4 61,512,8 62,413,1 66,311,9* 75,812,0*

Условные обозначения

• - достовернолсть различия показателей в обеих гр\ппа\ на аналогичных этапах исследования (р<0,05)

Динамика показателей системы гемостаза у больных контрольной и исследуемой групп на этапах исследования (М±т)

Показатель Периоды исследования

До операции 1-й день п/о 5-й день п/о 10-й день п/о

1 1 1 1 2

Время свертывания крови, мин 8,6410,24 8,7310,31 9,310,43 8,9810,22 9,5410,36 8,8710,28 10,62+0,22 8,03±0,34*

Тромбиновое время, с 25,8±1,3 26,312,0 26,212,2 26,811,9 25,412,3 26,713,4 25,3+2,9 25,1±3,4

Протромбиновый индекс, % 11,9+2,1 78,713,4 70,312,3 89,913,2* 79,412,4 85,313,4* 80,112,3 84,2±3,2

Фибриноген, г/л 7,74±0,29 8,00,31 2,5410,33 2,710,43 2,6110,33 3,5610,38* 4,82+0,30 2,8±0,29*

Фибринолитическая активность, мин 372±13 384123 264124 245114 293111 218113* 272117 20817*

Тромбоциты, х109/л 183,1116,2 187,2118,4 161,1120,3 203,3132,2* 200,3116,2 247,8131,1* 224,3132,2 268,7+12,2*

Условные обозначения:

1 - контрольная группа

2 - исследуемая группа - различия по отношению к соответствующему показателю предыдущего исследования контрольной и основной группы достоверны (р<0,05)

В исследуемой группе в целом отмечалась быстрая нормализация величин показателей, характеризующих функцию печени и почек. Уровень креатинина и мочевины нормализовался к 5-м суткам после операции; остаточного азота - на вторые сутки послеоперационного периода. Что касается билирубинемии, то она не была зарегистрирована ни на одном этапе иссдледования после операции. Восстановление нормального уровня обшего белка наблюдалось с 5-х суток после операции. В целом отмечено более благоприятное течение послеоперационного периода с быстрым восстановлением детоксикационной, выделительной и других функций печени и почек.

Что касается показателей свертывающей системы крови, то изменения в обеих группах были разнонаправленнными: зарегистрировано снижение протромбинового индекса и уровня тромбоцитов в обеих группах, с одновременным повышением уровня фибриногена и ростом фибринолитической активности, что было расценено как переходная (2 стадия) ДВС-синдрома. После окончания операции, на фоне стандартною введения поддерживающей дозы прямых антикоагулянтов пациентам обеих групп, отмечена тенденция к нормализации уровня фибриногена и фибринолитической активности в обеих группах с 1-х суток после операции Однако в контрольной группе это сопровождалось низким уровнем протромбинового индекса и тромбоцитов, которые достигали нормальных значений только к 10-м суткам послеоперационного периода

В исследуемой группе уже в первые сутки после операции эти показатели определялись на уровне нормальных значений и оставались таковыми на всех этапах исследования

В целом в исследуемой группе наблюдалась быстрая нормализация коагуляционного потенциала крови, что свидетельствует о функциональной сохранности печени, костного мозга и тромбоцитов.

Достигаемая в результате применения ультрагемофильтрации гемоконцентрация, несмотря на забор кардиоплегического раствора и гиопхлорита натрия в оксигенатор, позволяла контролировать степень гемодилюции. В контрольной группе обнаружено снижение гемоглобина и гематокрита в конце ИК на 30% по сравнению с исходными значениями. В исследуемой группе та? отмечалось снижение гемоглобина и гематокрита, но оно было менее выраженным и не превышало 15% от исходных величин. Отказ от забора КПР наружным отсосом привел к снижению кровопотери интраоперационно с 1078±78 мл до 876±65 мл.

Гемоконцентрация способствовала увеличению содержания общего белка к концу перфузии. В контрольной группе уровень общего белка к концу ИК составил 49,11±5,11 г/л, а в исследуемой - 56,64±5,9 г/л. Существенного изменения в содержании электролитов в сравниваемых группах не выявлено.

7.4. Влияние комплексной технологии детоксикации на иммунитет

Одним из проявлений эндогенной интоксикации, неизбежным в условиях развития септического процесса, является тотальное угнетение защитных иммуных систем организма. Следствием иммунодепресси становится, чаще всего, хронизация процесса, а иногда, в наиболее тяжелых ситуациях, развитие «неконтролируемого» сепсиса, когда все усилия врачей по ограничению инфекционного процесса и санации организма больного оказываются неэффективными. В связи с этим одной из задач данного исследования было установление факта иммуномодулирующего действия озонирования перфузата, гипохлорита натрия и уг> .итемофильтрации при ИК. С этой целью изучены показатели клеточного и гуморального иммунитета, а именно уровень различных популяций Т-лимфоцитов и фракции иммуноглобулинов в обеих группах больных до операции и в

Влияние модифицированного ИК на показатели клеточного и гуморального иммунитета у больных контрольной и исследуемой групп (М±т)

Показатель Этапы исследования

До операции -е сутки п/о 2-е сутки п/о 5-е сутки п/о 10-е сутки п/о

1 1 1 1 1 2

Т-хелперы, % 26,4±1,2 27,6±2,3 28,3±1,4 30,6±2,3 30,2±1,3 35,4±1,7* 32,2±0,9 38,4±1,1* 39,7±1,3 43,2±1,2*

Т-супрессоры, % 38,8±1,7 39,2±2,0 37,7+1,7 35,6±1,6 36,4±1,1 31,2±1,4* 32,1±1,3 27,3±1,6* 25,4±0,9 23,7±0,7*

В-лимфоциты, % 37,4±1,6 36,9±2,0 36,6±1,3 34,5±2,1 34,9±1,8 29,6±1,7* 33,1±1,3 25,4±1,1* 24,6±1,4 20,ш,7*

1е А (г/л) 6,7±0,71 7,1 ±0,61 6,1 ±0,68 6,0±0,39 5,6±0,41 5,9±0,63 5,3±0,31 4,4±0,28* 4,3+0,37 2,61±0,39*

18 в (г/л) 25,4± 1,21 26,1 ±1,72 24,2±2,33 23,3± 1,47 23,6±2,03 21,7± 1,81 21,4±1,32 15,3±1,21* 13,2±1,16 10,8±1,21*

1ё М (г/л) 4,5±0,33 4,7±0,42 4,2±0,38 4,1 ±0,12 4,0±0,34 3,6±0,42 3,8±0,21 2,5±0,13* 2,4±0,34 1,8±0,21*

ЦИК 18513,4 178±4,1 192±2,1 140± 1,1* 186±3,1 124±1,9* 165±3,1 112±1,8* 128±3,7 96±4,1*

Условные обозначения:

1 - контрольная группа

2 - исследуемая группа - достоверность различий между группами на аналогичных этапах исследования раннем послеоперационном периоде. Результаты исследований отражены в таблице 57.

В результате проведенных исследований отмечена нормализация абсолютного содержания лимфоцитов у пациентов исследуемой группы на 5-е сутки послеоперационного периода, а у больных контрольной группы -лишь на 10-е сутки после операции. Одновременно отмечен быстрый рост содержания Т-хелперов и снижение Т-супрессоров в группе пациентов с озонированным ИК. В контрольной группе нормализация соотношений Т-хелперов и Т-супрессоров отмечена лишь к 10-м суткам после операции. Одновременно в исследуемой группе больных наблюдается быстрая нормализация спектра иммуноглобулинов и снижение уровня циркулирующих иммунных комплексов до нормальных значений со 2-х суток после операции. В контрольной группе уровень ЦИК лишь к 10-му дню после операционного периода снижается до верхней границы нормальных величин. В целом применение комплексной технологии детоксикации во время проведения ИК у больных с инфекционным эндокардитом оказывает иммуномодулирующий эффект с нормализацией показателей клеточного и гуморального иммунитета.

7.5 Коррекция гипокалигистии миокарда у больных инфекционным эндокардитом с гипокалиемическим синдромом в раннем послеоперационном периоде внутривенным электрофорезом калия малым постоянным электрическим током

Проблема водно-электролитных расстройств в раннем послеоперационном периоде у больных, оперированных на открытом сердце, еще далека от окончательного решения (Е.А.Лужников, 1994; А.И.Мартынов, 1998) [191].

Одним из наиболее часто встречающихся нарушений электролитного баланса у этих больных является гипокалиемия, сопровождающаяся развитием тахисистолии, нарушением сердечного ритма, снижением сердечного выброса, тонуса гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта и скелетных мышц (В.И.Бураковский, 1989) [65].

Непосредственно оперативного вмешательства на сердце калий покидает клетку в тесной связи с метаболическим азотом, избыточное количество которого появляется в результате клеточного белкового катаболизма. При этом обязательно повышается его экскреция с мочой. Проводимая у этих больных стимуляция салуретиками усугубляет данное состояние. Концентрация калия в плазме не всегда является надежным показателем общего содержания калия в организме - дефицит содержания общего калия в организме может сочетаться с нормальным или близким к норме содержанием его в плазме.

Искусственное кровообращение осуществляется в условиях гемодилюции, что так же способствует развитию гипокалиемии. Кардиохирургические операции связаны с нарушением микроциркуляции и гипоксией, приводящей к нарушению функционирования калиево-натриевого насоса с развитием внутриклеточной гипокалигистии [65, 52]

Многочисленными исследованиями доказана необходимость наличия калия для работы сердечной мышцы При изучении ЭКГ у кардиохирургических больных после различных оперативных вмешательствах на сердце установлено влияние солей калия на нормализацию зубца Т во всех отведениях.

Восстановление сердечного ритма у этих больных в раннем послеоперационном периоде во многом зависит от скорости поступления калия в сердечную мышцу.

При гипокалиемии на ЭКГ выявляются нарушения в виде увеличения амплитуды волны и без удлинения интервала (^-Т, повышения зубца Р, уплощения или извращения зубца Т, снижения сегмента Э - Т. При гиперкалиемии самым ранним признаком на ЭКГ является высокий зубец Т с заостренной вершиной. Следовательно, насыщение кардиомиоцитов калием будет, прежде всего, проявляться на ЭКГ увеличением амплитуды зубца Т.

Применяющаяся традиционно для коррекции гипокалиемии инфузия калийсодержащих растворов в сочетании с растворами глюкозы и инсулина, позволяет достаточно быстро устранить дефицит калия в плазме крови, но не всегда приводит к повышению содержания его в клетке, в том числе в кардиомиоците. Актуальным представляется так же вопрос об ускорении репаративных и купировании воспалительных процессов в травмированном хирургическим вмешательством миокарде.

В этой связи наше внимание привлекли ранее установленные нами положительные биологические эффекты малого постоянного электрического тока (МПЭТ), параметры которого находятся в пределах микроампер.

Ранее токи такой силы считались инертными для организма, очевидно, потому, что не оказывали отрицательного воздействия на организм и не воспринимались органами чувств человека.

Очевидно, отсутствие отрицательных последствий для организма малого электрического тока можно объяснить тем, что именно эти параметры токов зарегистрированы в организме человека при репаративной регенерации.

Приоритет разработки клинических методов электростимуляции репаративных процессов принадлежит Ж.М.Сиджанову

МПЭТ силой 15-20 мкА успешно применен В.Н.Анисимовым и Л.Ф.Воробьевым для лечения кожных ран у больных сахарным диабетом, а А.Г.Масловым, В.Г.Лычевым в клинике в комплексной терапии острой стадии инфаркта миокарда.

Учитывая вышеизложенное и установленный нами факт, что венозное русло обладает наименьшим электрическим сопротивлением, мы поставили задачу исследовать эффективность применения внутривенного электрофореза калия МПЭТ для коррекции гипокалигистии в кардиомиоцитах у кардиохирургических больных в раннем послеоперационном периоде.

Исследования проведены у больных инфекционным эндокардитом, оперированных в Областной Специализированной клинической кардиохирургической больнице Н. Новгорода.

Больные были распределены на группы: исследуемую составили пациентов, у которых в раннем послеоперационном периоде коррекция гипокалиемии и гипокалигистии миокарда проводилась внутривенным электрофорезом калия МПЭТ (патент на изобретение №2195335 «Способ внутривенного электрофореза калия малым постоянным электрическим током»); контрольную - человек, у которых коррекция гипокалиемии проводилась стандартной инфузией ионостабилизирующей смеси.

У всех больных кроме динамического клинического наблюдения проводили мониторирование ЭКГ, АД, ЦВД, сатурации гемоглобина кислородом, исследовались Hb, показатели газового состава крови КЩС, гликемии.

Определение уровня калия плазмы крови проводили по стандартной методике с использованием прибора «Ионометр ЭЦ - 59» и контрольных растворов калия для ионоселективных анализаторов.

У больных при поступлении в реанимационное отделение из операционной отмечалась гипокалиемия: средний уровень калия плазмы в контрольной группе составлял 2,88 ±0,18 ммоль/л, в исследуемой - 2,90 ± 0,13 ммоль/л. По данным других биохимических показателей так же не было существенных различий между группами. У всех пациентов наблюдался умеренный респираторный алкалоз (рСОг = 32-34 мм рт. ст.), умеренная гипергликемия (глюкоза крови = 8-11 ммоль/л), нормальные величины насыщения гемоглобина кислородом и умеренно повышенное парциальное давление кислорода в артериальной крови (рОг = - мм рт. ст.), последнее обусловлено проведением ИВЛ.

Для проведения процедур использовали электростимулятор «Луч». Переключатель «режим лечения» был установлен на «пост», переключатель «количество циклов» был установлен на бесконечность, переключатель «диагностика» был установлен на (+). Отрицательный электрод представлял собой медную пластину на см, которая с помощью лейкопластыря укреплялась на груди больного в проекции сердца, в зоне Захарьина - Геда и под нее подкладывалась марля, смоченная физиологическим раствором. Положительный электрод был выполнен в виде стерильной иглы, которая вводилась в трассу для инфузий. В эту трассу подавался % расствор хлорида калия на 5% растворе глюкозы через микродозатор в средней дозе миллиэквивалента на литр в сутки под контролем содержания калия в плазме. На электроды подавали малый постоянный электрический ток силой - мкА. Длительность процедуры составляла час.

До и в процессе коррекции гипокалиемии через 1,5 и часа регистрировалась ЭКГ в стандартных отведениях.

На ЭКГ регистрировались синусовая тахикардия (10% больных), нарушение процессов реполяризации со снижением зубца Т во всех отведениях (80% пациентов), нарушения ритма в виде желудочковых (10% больных) и предсердных (10% человек) экстрасистолий, пароксизмов мерцания предсердий (10% пациентов), наблюдалась так же блокада левой ножки пучка Гиса (10% больных).

Уровень калия плазмы увеличился в наблюдаемой группе за час проведения процедуры внутривенного электрофореза калия МПЭТ до 3,6±0,15 ммоль/л, в контрольной группе, до 3,54+0,15 ммоль/л.

Как следует из таблицы 58, в контрольной группе, несмотря на сразу же начатую инфузию ионостабилизирующей смеси, в течение часа наблюдения не отмечается какой-либо динамики ЭКГ-картины (таблица 58).

Таблица

§8

Частота выявления нарушений процессов реполяризации и аритмий у больных, %

Изменения на ЭКГ Исследуемая группа Контрольная группа

До проведения электрофореза калия МПЭТ После проведения электрофореза калия МПЭТ в течение часа До лечения Через час на фоне общепринятого лечения

Нарушение процессов реполяризации 80

80 80

Синусовая тахикардия 10

Экстрасистолия (желудочковая и наджелудочковая) 10 20

Пароксизмальная мерцательная аритмия 10

В исследуемой группе применение внутривенного электрофореза калия МПЭТ в течение часа наблюдения приводило к повышению вольтажа ЭКГ (5% больных), увеличению амплитуды зубца Т на 2,3 ± 0,2 мм. На фоне процедуры купировались желудочковая и предсердная экстрасистолии, пароксизмы мерцания предсердий, исчезала блокада левой ножки пучка Гиса. У больных с исходной депрессией сегмента Б - Т он приближался к изолинии. Улучшались процессы реполяризации миокарда.

7.6. Обсуждение результатов

Таким образом, сочетанное применение озонирования перфузата, ультрагемофильтрации и гипохлорита натрия во время искусственного кровообращения у больных с ИЭ при операциях протезирования клапанов сердца позволяет предупреждать гипоксические повреждения органов и тканей, и значительно уменьшить уровень эндотоксемии, что подтверждается быстрой нормализацией функции иммунной системы, печени и почек в раннем послеоперационнгом периоде и восстановлением коагуляционного потенциала крови. Данная методика не оказывает повреждающего действия на жизненно важные органы и является профилактикой развития после операции острой печеночно-почечной недостаточности, ДВС-синдрома и иммунодефицита.

Сочетанное применение озонирования перфузата, гипохлорита натрия с одновременной ультрагемофильтрацией достоверно способствует снижению степени эндотоксикоза, по лабораторным критериям - сразу после завершения ИК, по клинико-лабораторным показателям - в раннем послеоперационном периоде. Модифицированная методика перфузии усиливает санирующий эффект искусственного кровообращения, что подтверждается быстрой нормализацией показателей, являющихся биохимическими маркерами эндотоксикоза: уровня средних молекул в плазме и эритроцитах и лейкоцитарного индекса интоксикации.

Озонирование перфузата в сочетании с ультрагемофильтрацией и гипохлоритом натрия способствует в раннем послеоперационном периоде быстрой нормализации состава периферической крови: снижению уровню лейкоцитов и нормализации лейкоцитарной формулы; повышению уровня гемоглобина и количества эритроцитов; стабилизации количества тромбоцитов, что способствует нормализации свертывания крови. По данным фазово-контрастной микроскопии, дополнительной трамы форменных элементов крови не происходит.

Снижение степени эндотоксикоза, восстановление нормальной функции органов естественной детоксикации и «деблокирование» иммунной системы, которые обеспечиваются применением модифицированной методики ИК, оказывают иммуномодулирующий эффект с восстановлением в раннем послеоперационном периоде показателей клеточного и гуморального иммунитета.

Итак, озонирование перфузата при проведении ИК в сочетании с ультрагемофильтрацией и гипохлоритом натрия - эффективный, доступный и недорогой способ оптимизации методики перфузии у больных с ИЭ при операциях протезирования клапанов сердца.

У больных инфекционным эндокардитом в раннем послеоперационном периоде до проведения внутривенного электрофореза калия МПЭТ на ЭКГ регистрировались синусовая тахикардия, нарушение процессов реполяризации со снижением зубца Т во всех отведениях, нарушения ритма в виде предсердных и желудочковых экстрасистолий, параксизмов мерцания предсердий. Проведенные нами исследования показали, что за час проведения внутривенного электрофореза калия МПЭТ на ЭКГ отмечается значительная положительная динамика, в то время как в контрольной группе за этот срок изменений не отмечено.

На фоне процедуры купировалась желудочковая, экстрасистолия, параксизмы мерцания предсердий. Улучшались процессы реполяризации миокарда.

Полученный эффект мы связываем с облегчением проникновения калия в кардиомиоциты на фоне проведения процедуры и коррекции гипокалигистии сердечной мышцы.

Нами отмечено, что процедура внутривенного электрофореза калия МПЭТ тем более эффективна, чем сильнее выражена "стартовая" гипокалиемия.

У больных с нормальным уровнем калия плазмы, несмотря на проведенные процедуры, изменения на ЭКГ за часа были минимальными.

Повышение зубца Т в V отведениях у кардиохирургических больных после проведения процедур (при среднем уровне К плазмы крови - 2,90±0,13 мэкв/л) составляло 2,3±0,2 мм.

Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что проведение внутривенного электрофореза калия МПЭТ на фоне гипокалиемии в раннем послеоперационном периоде в течение часа позволяет купировать гипокалигистию миокарда, что проявляется положительной динамикой ЭКГ - увеличением амплитуды зубца Т, улучшением процессов реполяризации.

Необходимо также отметить, что проведение процедуры приводит к купированию таких нарушений ритма, как желудочковая и предсердная экстрасистолии, пароксизмы мерцания предсердий, нарушений проводимости - блокады левой ножки пучка Гиса.

Внутривенный электрофорез калия МПЭТ тем более эффективен, чем сильнее выражена исходная гипокалиемия.

Созданный нами метод внутривенного электрофореза калия с помощью МПЭТ имеет не только большое практическое значение для лечения больных с гипокалиемией, но и приближает нас к пониманию теоретических основ влияния МПЭТ на концентрационный градиент определенных ионов внутри клетки. То, что выраженность эффекта действия МПЭТ на миокард зависит как от степени его поражения, так и от стартового уровня калиемии и при более низком уровне калия в плазме крови положительные изменения на ЭКГ больше. То, что при нормальном уровне калия обнаруживается минимальный эффект, указывает на нормализующее действие МПЭТ на внутриклеточный ионный состав и ионный концентрационный градиент. По-видимому, полупроницаемые липидные мембраны способны под действием МПЭТ как бы отфильтровывать ионные потоки, оставляя внутри клетки нужное количество тех или иных ионов.

Заключение диссертации по теме «Анестезиология и реаниматология», Бричкин, Юрий Дмитриевич

Выводы 236

Практические рекомендации 240