Помочь сердцу биться

Новосибирские ученые Национального медицинского исследовательского центра (НМИЦ) им. академика Е.Н. Мешалкина разработали новый тип биопротеза - клапана для детской кардиохирургии, не имеющий аналога в России, который позволит сократить количество повторных оперативных вмешательств.

Уже в первые недели беременности на ультразвуковом исследовании плода будущая мама может услышать, как бьется сердце ее малыша. На последующих скриннинговых исследованиях врач подробно описывает строение сердца ребенка. УЗИ сердца входит в перечень обязательных обследований новорожденного на первом месяце жизни. С каждым годом растет качество диагностики сердечно-сосудистых патологий у детей, но также неуклонно растет и число врожденных патологий сердца. В России ежегодно более 500 тыс. детей с врожденной сердечной патологией обращаются за специализированной медицинской помощью.

Большую группу пациентов кардиохирургического отделения врожденных пороков сердца центра Мешалкина составляют больные со сложными пороками сердца, требующими протезирования пути оттока из правого желудочка в легочную артерию. С первых дней жизни этим пациентам необходимы неоднократные оперативные вмешательства, направленные на коррекцию порока – создание оптимального кровотока в легких.

ПРОРЫВ

Исследовательская группа НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина разработала протез легочной артерии для использования в детской кардиохирургии, который будет служить дольше, чем его аналоги и позволит значительно сократить количество повторных операций на сердце.

Детский сердечно-сосудистый хирург, младший научный сотрудник НМИЦ им. Мешалкина Наталия Ничай рассказала корреспонденту «Совершенно секретно», с чем связано такое большое число патологий сердца у детей, и о том, какие меры принимают ученые и хирурги центра, чтобы им помочь: «К формированию врожденного порока сердца может привести множество факторов: наследственные генетические аномалии, нездоровый образ жизни родителей, экологическая ситуация, а также различные внешние факторы. Количество детей, рожденных с пороками сердца, с каждым годом растет. С одной стороны, это связано с улучшением перинатальной диагностики – сейчас процент выявления врожденных пороков сердца еще внутриутробно значительно вырос. С другой стороны, в связи с прогрессирующим развитием подходов и методик в лечении сложных врожденных пороков сердца, увеличивается число «прооперированных» пациентов, требующих дополнительных хирургических процедур – например, таких, как замена клапана, вышедшего из строя».

По словам Наталии Ничай, перинатальная диагностика играет очень важную роль в выявлении врожденных пороков сердца. Обнаружение патологии сердца внутриутробно позволяет медицинскому персоналу подготовиться к рождению малыша, а при необходимости, в первые же сутки его жизни выполнить операцию на сердце.

В центре Мешалкина большое кардиохирургическое отделение врожденных пороков сердца, где оказывают помощь детям, начиная с первых дней жизни. «Наш коллектив выполняет весь спектр кардиохирургических вмешательств, включая коррекцию самых сложных врожденных пороков, опытом лечения которых владеют единичные центры во всем мире», – рассказала детский сердечно-сосудистый хирург.

Огромную роль в успехе лечения, безусловно, играет перинатальная диагностика. Обнаружение патологии сердца еще внутриутробно позволяет подготовится медицинскому персоналу к рождению малыша, а при необходимости в первые же сутки его жизни выполнить операцию на сердце.

ИСТОРИЯ ОДНОГО ПАЦИЕНТА

Артём поступил в клинику Мешалкина в возрасте 2 дней в крайне тяжелом состоянии из-за выраженной сердечной недостаточности. Еще внутриутробно ему диагностировали сложный врожденный порок сердца – общий артериальный ствол (в процессе формирования сердца аорта и легочная артерия не отделились друг от друга, вследствие чего сформировался единый крупный сосуд, который отходил сразу от двух желудочков, и из которого берут начало восходящая аорта и ветви легочной артерии. – Прим. ред.).

«На следующий день, после тщательного обследования и уточнения индивидуальной анатомии порока, мы выполнили ему сложную многокомпонентную операцию по восстановлению правильной анатомии сердца, – рассказала корреспонденту «Совершенно секретно» Наталия Ничай. – Одной из неотъемлемых составляющих этого хирургического вмешательства является протезирование легочной артерии. Операция прошла успешно, дальше были недели выхаживания ребенка в палате реанимации, индивидуальный подбор терапии и реабилитация в детском отделении. Артём справился, и через 2 месяца мы выписали его домой».

Однако через 9 месяцев с момента операции он поступил в клинику снова с признаками обструкции пути оттока в легочную артерию – кондуит, с помощью которого было выполнено протезирование легочной артерии, вышел из строя. Стенки и створки протеза накопили кальций, стали грубыми, жесткими. Створки не работали, они были неподвижны в полуоткрытом состоянии. По внутренней поверхности протеза разрослась неоинтимальная ткань (как следствие реакции организма на инородное тело. – Прим. ред.), что еще в большей степени сузило внутренний просвет протеза. Девять месяцев – это крайне маленький период времени для функционирования протеза.

«Мы были вынуждены выполнить малышу повторную операцию – заменить вышедший из строя протез на новый, – сказала младший научный сотрудник НМИЦ им. Мешалкина Наталия Ничай. – Операция длилась более 6 часов, все прошло успешно. Артём быстро восстановился после такой долгой и сложной операции. Мы выписывали его домой, зная, что его новый легочный клапан работает хорошо».

Но вот прошло 3 года, и малышу снова нужна замена клапана легочной артерии. Это будет уже 3 его операция на сердце и, к сожалению, не последняя… Дети активно растут, и с ростом сердца им должны менять протез на размер большего диаметра, чтобы обеспечить нормальную работу сердца. Отложение солей кальция в стенках и створках протеза существенно уменьшают срок его службы, вынуждая врачей заменять вышедшие из строя протезы гораздо чаще.

КОГДА СЕРДЦЕ НУЖНО ПОЧИНИТЬ

Большую группу пациентов кардиохирургического отделения врожденных пороков сердца Центра Мешалкина составляют больные, требующими протезирования пути оттока из правого желудочка в легочную артерию. Как правило, это дети, со сложными многокомпонентными пороками сердца, при которых легочная артерия развита недостаточно или неправильно, либо отсутствует вообще. В результате резко страдает кровоток в легких, кровь плохо насыщается кислородом. Сердце испытывает колоссальные перегрузки на фоне постоянной нехватки кислорода, оно быстро истощается, развивается сердечная недостаточность. Такие дети плохо растут, отстают в развитии, имеют цианотичный цвет кожи (так называемая «синюха»). С первых дней жизни этим пациентам необходимы неоднократные оперативные вмешательства, направленные на коррекцию порока – создание оптимального кровотока в легких, иначе их шансы выжить крайне малы.

«К этой категории относятся больные с атрезией легочной артерии (легочная артерия не развилась и кровоток по ней отсутствует, в легкие кровь поступает из других источников. – Прим. ред.), тетрадой Фалло (включает в себя комплекс сердечных аномалий, где неотъемлемой частью является сужение пути оттока в легочную артерию, при этом очень часто легочная артерия развита плохо, она недостаточного размера для обеспечения полноценного кровотока в легких. – Прим. ред.), сложными вариантами транспозиции магистральных артерий (аорта отходит от правого желудочка и в нее поступает венозная кровь, а легочная артерия – от левого желудочка. – Прим. ред.), двойным отхождением магистральных сосудов (оба главных сосуда – аорта и легочная артерия отходят от одного желудочка сердца. – Прим. ред.) и т.д., – объясняет детский сердечнососудистый хирург Наталия Ничай. – Протезирование легочной артерии позволяет обеспечить эффективный легочный кровоток и существенно улучшить состояние пациента. Однако на сегодняшний день нет «идеального» протеза, отвечающего всем требованиям. Прежде всего, это связано с тем, что биологические протезы очень быстро выходят из строя и требуют замены. Это обусловлено, во-первых, ростом ребенка: протез перестает соответствовать размеру сердца и потребностям организма, во-вторых, с накоплением тканями кондуита (протеза) солей кальция, в результате чего створки протеза становятся грубыми, жесткими, деформируются и перестают открываться и закрываться полноценно. Так, уже через 1,5-3 года после операции эти дети вынуждены снова переносить тяжелую операцию на сердце.

Операции по протезированию легочной артерии или замене легочного протеза выполняются с использованием искусственного кровообращения (за сердце работает аппарат). Такие операции длительные и технически сложные, а каждое последующее хирургическое вмешательство приводит к увеличению рисков в разы».

«НАША ЦЕЛЬ – СОКРАТИТЬ КОЛИЧЕСТВО ОПЕРАЦИЙ»

Команда исследователей центра Мешалкина поставила перед собой цель создать протез легочной артерии, который бы в меньшей степени был подвержен кальцификации, а значит, служил бы значительно дольше. Материалом для кондуита был выбран очищенный фрагмент яремной вены быка, обработанный уникальным, специально созданным составом, обеспечивающим защиту тканей от накопления кальция.

МЛАДШИЙ НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК НМИЦ ИМ. АКАДЕМИКА 

Е. Н. МЕШАЛКИНА НАТАЛИЯ НИЧАЙ

«На первом этапе исследования мы проанализировали опыт применения уже существующих биологических протезов, предназначенных для протезирования легочной артерии, и выявили причины дисфункции и их «слабые места». Далее мы детально проработали различные типы биоматериалов, которые возможно использовать для создания протеза: оценили их структурные особенности, физические характеристики, специфику аминокислотного состава белков, входящих в структуру материала, и т.д., – говорит младший научный сотрудник НМИЦ им. Мешалкина Наталия Ничай. – В результате мы пришли к заключению, что бычья яремная вена является наиболее оптимальным материалом для создания протеза легочной артерии у детей. Она имеет целый ряд преимуществ перед другими материалами: «естественный» внутрисосудистый трехстворчатый клапан, аналогичный клапану легочной артерии; отсутствие дополнительных линий швов в конструкции протеза; доступность разных размеров, включая маленькие диаметры, которые необходимы для хирургического лечения новорожденных и детей раннего возраста; и многие другие, включая доступность материала».

Разработанный способ обработки тканей основан на применении эпоксидного соединения в сочетании с бисфосфонатами. Эпоксид хорошо связывается с компонентами венозной стенки, придает ей прочность, но при этом не оказывает негативного влияния на эластичность ткани. Более того, эпоксидная обработка сама по себе значительно уменьшает кальцификацию венозной стенки и створок клапана по сравнению с широко применяемыми методами консервации тканей.

Использование бисфосфоновых кислот для дополнительной антикальциевой защиты впервые предложено для обработки биоматериалов, предназначенных для создания кардиохирургических протезов. Бисфосфонаты образуют крепкие химические связи с компонентами венозной стенки, тем самым блокируя их связывание с кальцием. Для подбора наиболее оптимальных бисфосфонатов в эксперименте был исследован целый спектр их различных вариантов. Некоторые их них были специально синтезированы для этой цели в Новосибирском институт органической химии имени Н.Н. Ворожцова, Сибирского отделения РАН и являются совершенно новыми соединениями.

«В настоящий момент мы активно продолжаем проведение доклинических испытаний на крупных лабораторных животных – устанавливаем протез в позицию легочной артерии минипигам для оценки работы протеза в реальных условиях, – продолжает Наталия Ничай. – На данном этапе исследования полученные результаты подтверждают, что разработанный метод позволяет в разы снизить степень накопления тканями кальция, без негативного влияния консервации на такие важные для нас характеристики как прочность и эластичность ткани. А значит разработанный клапан в меньшей степени подвержен накоплению кальция и, соответственно, будет функционировать дольше своих аналогов.

Окончание доклинических испытаний запланировано на 2019 год. В 2020 году мы планируем начать подготовку к проведению клинических исследований.

После окончания фазы клинических испытаний, оформления всей необходимой документации и его регистрации протез можно будет использовать в практической деятельности. Однако точные даты введения его в клиническую практику мне назвать пока сложно».

В нашей стране кардиохирургическая помощь доступна всем, независимо от места проживания. В России более десяти федеральных кардиохирургических центров, кроме того есть научно-исследовательские институты кардиохирургической направленности и кардиохирургические отделения в крупных больницах областного или краевого уровня.

Если врачи подозревают у ребенка врожденный порок сердца, его осматривает кардиолог по месту жительства, выполняет ультразвуковое исследование сердца. Если диагноз подтверждается, в местном департаменте здравоохранения выделяется квота на оказание кардиохирургической помощи в специализированном стационаре (операция оплачивается из средств бюджета, для пациента она бесплатная).

В кардиохирургическом центре или клинике (отделении) проводится дообследование ребенка на предмет сердечной патологии, уточняется анатомия порока, определяются показания к операции и вариант хирургического лечения.

В НМНЦ имени Мешалкина приезжают пациенты не только из Сибирского федерального округа (СФО), но и со всей страны. Если состояние ребенка тяжелое, организуется транспортировка малыша в клинику в сопровождении врачей. Более того, лечащие врачи пациентов с пороками сердца могут обратиться за консультацией к специалистам НИМЦ им. Мешалкина.

В связи с колоссальным прогрессом современной кардиохирургии (новые хирургические техники, методики выхаживания тяжелых пациентов в отделении реанимации и интенсивной терапии) и реабилитационных подходов, все большее количество пациентов с тяжелыми врожденными пороками сердца не просто доживают до зрелого возраста, но и ведут нормальный образ жизни – заканчивают вузы, работают, создают семьи, становятся родителями.

Фото предоставлены НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина