Клиническая и экспериментальная хирургия

Меню

1 . 2017

Применение экстракорпоральной мембранной оксигенации у взрослых в кардиохирургической клинике при развитии сердечной или дыхательной недостаточности в раннем послеоперационном периоде

Резюме

В последнее время значительно увеличился контингент тяжелых больных с сердечно-сосудистой патологией. Возрастает количество сложных, нередко травматичных операций на открытом сердце, что приводит к ишемическому и реперфузионному повреждению клеток и тканей. В то же время значительно увеличивается контингент пациентов с сопутствующей патологией других органов, что может привести к развитию синдрома полиорганной недостаточности в первые часы после операции. Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) позволяет оказать временную поддержку жизни больных с потенциально обратимой сердечной и/или легочной недостаточностью при помощи искусственного кровообращения и газообмена.

Цель исследования - представить опыт применения ЭКМО у взрослых пациентов после кардиохирургических операций при развитии сердечной и/или дыхательной недостаточности в постперфузионном или раннем послеоперационном периоде ФГБУ "Национальный научно-практи- ческий центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева" Минздрава России с 1999 по июнь 2016 г.

Материал и методы. Дизайн исследования - ретроспективный анализ. Данные пациентов были получены из анализа историй болезни, а динамическое наблюдение проводилось на основании учета амбулаторных карт. Медиана возраста пациентов - 47 (31; 64) года, среднего веса - 84±23 кг, BSA - 2,52±0,9 м2. Ишемическая болезнь сердца была у 17 больных, различная клапанная патология - у 47, сочетанная патология (ИБС + клапаны) - у 15, пароксизмальная форма фибрилляции предсердий - у 2, тромб в правом предсердии у 1 пациента (n=82). Длительность искусственного кровообращения (ИК) колебалось от 80 до 634 мин, в среднем составляя 318±122 мин. Период пережатия аорты в среднем длился 98±32 мин (минимальное - 35 мин, максимальное - 210 мин).

Результаты. Средняя длительность поддержки ЭКМО составила 4,6±2,9 дня. 36,6% пациентов были успешно отключены от ЭКМО, 18 (22%) пациентов выписаны из клиники в удовлетворительном состоянии. Летальность составила 78%. Предикторы госпитальной летальности - уровень кровопотери, синдром низкого сердечного выброса, высокие концентрации лактата. Наиболее частые осложнения - почечная недостаточность (21%), внутричерепное кровоизлияние (11%), стойкая миокардиальная недостаточность (23%), реторакотомия по поводу кровотечения (19%), сепсис (11%), синдром внутрисосудистого свертывания (ДВС- синдром) и тромообразование (14%). Предикторы благоприятного исхода лечения - более высокие значения гемоглобина, тромбоцитов, низкий уровень лактата и адекватный темп диуреза.

Заключение. Применение метода ЭКМО позволяет полностью или частично заменить насосную функцию сердца и/или газообменную функцию легких, что обеспечивает оптимальный уровень кровообращения и обменных процессов и в организме больного в течение длительного времени.

Ключевые слова:сердечная недостаточность, дыхательная недостаточность, экстракорпоральная мембранная оксигенация, системы вспомогательного кровообращения

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2017. № 1. С. 45-53.

DOI: 10.24411/2308-1198-2017-00020

Статья поступила в редакцию: 10.12.2016. Принята в печать: 31.01.2017.

Проблема лечения посткардиотомной сердечной недостаточности в кардиохирургии до настоящего времени остается актуальной. Сложность операций на открытом сердце возрастает, тяжесть больных увеличивается. Это приводит к длительному, нередко повторному искусственному кровообращению (ИК) и пережатию аорты, что еще больше усугубляет ишемию и реперфузионное повреждение миокарда.

Все это может привести к нарушению систолической и/или диастолической функции сердца, снижению сердечного выброса, недостаточной перфузии и застою в тканях, а также к повышенному давлению в капиллярах легких. Функции сердца нарушаются, что не позволяет ему поддерживать должный уровень кровообращения, необходимый для адекватного метаболизма в тканях.

И в этом случае использование экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) как одного из методов механической поддержки сердца является единственно возможным и наиболее эффективным метом лечения. Стратегия проведения ЭКМО должна принимать во внимание степень сохранной сердечной функции и прогнозируемой продолжительности процедуры. Общим показанием для проведения вспомогательного кровообращения с использованием системы ЭКМО в режиме вено-артериальной перфузии является острая сердечная недостаточность, развившаяся в постперфузионном или раннем послеоперационном периоде. ЭКМО помогает механически в разы увеличить доставку оксигенированной крови к органам и тканям для их адекватной перфузии и разгрузить ослабленное сердце, что приводит к уменьшению потребления кислорода миокардом и улучшает коронарный кровоток. Отказ от введения катехоламинов позволяет снизить вероятность развития метаболических некрозов в миокарде [1].

В некоторых случаях (острая расслаивающаяся аневризма аорты, ишемическая болезнь сердца и др.) отмечается молниеносное развитие острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) в первые часы после операции на фоне сохранной функции миокарда [4]. Передовые методы интенсивной терапии, которые включают различные виды механической вентиляции легких, протокол "малых" дыхательных объемов, ингаляции сурфактанта и оксида азота (NO) положительно влияют на результаты лечения ОРДС. Однако остается группа пациентов, которым, несмотря на максимальную медикаментозную терапию, не удается восстановить нормальный газообмен, и поэтому ЭКМО может быть дополнительной терапевтической опцией в лечении острой фазы ОРДС. В данном случае наиболее эффективным методом поддержания оксигенирующей функции легких является вено-венозное ЭКМО.

Материал и методы

Дизайн исследования - ретроспективный анализ. Данные пациентов были получены из анализа историй болезни, а динамическое наблюдение проводилось на основании учета амбулаторных карт.

Дизайн исследования - ретроспективный анализ. В основу настоящей работы положены результаты лечения 82 больных (c января 1999 по июнь 2016 г.), у которых после кардиохирургических вмешательств на открытом сердце был применен метод ЭКМО (табл. 1). Все операции проводили доступом через срединную стернотомию в условиях искусственного кровообращения (ИК), фармако-холодовой кардиоплегии и гипотермии. Операции аортокоронарного шунтирования (при отсутствии клапанной патологии) выполняли на работающем сердце. Длительность ИК варьировала от 80 до 634 мин, в среднем составляя 318±122 мин. Период пережатия аорты в среднем длился 98±32 мин (минимальное - 35 мин, максимальное - 210 мин).

Подключение ЭКМО интраоперационно потребовалось в 58 (70,7%) случаях вследствие бивентрикулярной сердечной недостаточности: по данным чреспищеводной эхокардиографии (ЭхоКГ), фракция выброса (ФВ) левого (ЛЖ) и/или правого желудочка (ПЖ) <30%, сердечный индекс <2, - обусловленной исходно тяжелым состоянием пациен- тов, большим объемом оперативного вмешатель- ства, выраженной гипоксимией (на фоне ОРДС). Развитие синдрома низкого сердечного выброса в раннем послеоперационном периоде потребовало подключения ЭКМО в условиях ОРИТ у 21 (25,6%) пациента. В 3 (3,7%) случаях метод ЭКМО использовался у пациентов после остановки сердечной деятельности в послеоперационном периоде, потребовавшей проведения реанимационных мероприятий (длительность реанимационного пособия составило 40, 55 и 75 мин соответственно). В 14 (17%) случаях было использовано периферическое подключение системы ЭКМО с канюляцией бедренных сосудов (артерия и вена) либо бедренной вены и внутренней яремной вены (для проведения вено-венозного ЭКМО).

Сравнение выживших и умерших больных проводилось по следующим показателям: интенсивности кровопотери, уровня исходного гемоглобина, показателей уровня тромбоцитов, концентраций мочевины и креатинина во время процедуры ЭКМО, гидробалланса, Inotropic Score (IS), характеризующий интенсивность кардиотонической поддержки и рассчитанной по следующей формуле:

IS = допамин (мкг/кг/мин) + добутаимн (мкг/кг/мин) + [100 × адреналин (мкг/кг/мин)) +

(100 x норадреналин (мкг/кг/мин)].

Достоверно значимые различия между непрерывными переменными определяли с помощью t-критерия Стьюдента и U-критерия Манна-Уитни для переменных с нормальным и ненормальным распределением, соответственно. С помощью простого логистического регрессионного анализа выявляли факторы риска клинических исходов. Статистическую обработку информации, построение ROC-кривых и диаграмм проводили с помощью программы SPSS Statistic 17.0.

Протокол проведения процедуры экстракорпоральной мембранной оксигенации

Типичный контур ЭКМО состоит из набора магистралей, центрифужного насоса и оксигенатора. В своей практике мы используем аппараты ЭКМО различных производителей (BioConsol 560 Medtronic, MAQUET, Deltastream). Объем заполнения контура варьирует от 340 до 475 мл. Производительность насоса устанавливаем на уровне 2,4-4,6 л/мин×м2.

Трансторакальная канюляция правого предсердия и восходящей аорты оптимальна, если требуется интраоперационная поддержка сердечной деятельности при невозможности отключения аппарата ИК. Бесспорным преимуществом центрального доступа является постановка канюлей необходимого размера для обеспечения оптимального объема перфузии. Однако послеоперационное кровотечения стало основным недостатком такого подхода, вследствие чего предпочтение отдавали сведению грудины и выведению канюль через верхний и нижний угол раны.

Если с момента операции проходило более 2 сут, предпочтение отдавали периферической канюляции. При периферическом подключении вено-артериального ЭКМО канюляцию сосудов устанавливали по схеме бедренная вена-бедренная артерия или бедренная вена-подключичная артерия. При недостатке венозного оттока дополнительную канюлю устанавливали в бедренную вену с другой стороны либо во внутреннюю яремную вену справа.

Пункционная техника более проста в использовании и требует меньше времени, но сохраняется риск последующего кровотечения, а при травматичной постановке возможно кровотечение в ретроперитонеальное пространство, переднее средостение и плевральную полость. Такое кровотечение может быть фатальным.

Преимуществом открытой техники канюляции является хорошая визуализация целевого сосуда. Исходя из его диаметра выбирают канюлю оптимального размера. Секционная техника обеспечивает адекватный гемостаз и снижает риск послеоперационного кровотечения. Для профилактики ишемии нижней конечности использовали дополнительную канюлю меньшего диаметра (от 6 до 10 Fr), размещая ее в дистальном направлении, что предотвращает развитие выраженных метаболических нарушений (рис. 1). Сложность данной методики заключается в выделении бедренной артерии на протяжении, что приводит к повышенному риску возникновения инфекции, а также возможному развитию тромбоза артерии или сужению ее просвета после удаления 2 канюль [5].

Рис. 1. Использование дополнительной артериальной канюли для дистальной перфузии голени и стопы

Для принятия решения о необходимости применения ЭКМО у пациентов во время или после сердечно-легочной реанимации мы анализировали факторы, определяющие адекватность и целесообразность проведения данной процедуры у каждого конкретного больного (наличие или отсутствие поражения структур головного мозга, продолжительность и частота проведения реани- мационных мероприятий, способность миокарда к восстановлению).

Показатели адекватности проводимой перфузии: нормализация газового состава артериальной крови, увеличение насыщения смешанной венозной крови (SvO2>60), отсутствие лактат-ацидоза и периферического вазоспазма, нормальный темп диуреза. Адекватный сердечный выброс поддерживали введением вазопресоров (адреналин, допамин). Снижение уровня диуреза <2 мл/кг/ч служило показанием для внутривенного введения фуросемида из расчета 15 мг/кг/сут. При развитии олигурии, увеличении показателей мочевины и креатинина мы проводили непрерывную ультра-фильтрацию для удаления продуктов азотистого обмена и излишней жидкости.

В ходе исследования выявлено, что исходные уровни гемоглобина и тромбоцитов пациентов до подключения ЭКМО статистически достоверно влияли на клинический исход (смерть/выживание) - р<0,001 (рис. 4). Целевым уровнем гемоглобина считали 100-140 г/л, гематокрита - 30-35%, количество тромбоцитов - 100×109/л.

Мониторинг свертывающей системы крови осуществлялся под контролем активированного времени свертывания, считая его целевым значением 160-200 с. Гипокоагуляции достигали за счет непрерывной инфузии гепарина. При склонности к кровоточивости в первые 24 ч ЭКМО проводили без антикоагулянтной терапии.

Как правило, попытки отключения от ЭКМО начинались на 3-4-е сутки. ЭКМО прекращали при непрерывной и тщательной оценке дыхательных и гемодинамических параметров (табл. 2).

Для принятия решения об отключении сис- темы ЭКМО необходимо провести нагрузочную пробу, которая заключается в введении допамина в дозе 10 мкг/кг/мин и норадреналина в дозе 0,05 мкг/кг/мин за 15 мин до проведения ЭхоКГ. Под контролем ЭхоКГ скорость потока уменьшали до тех пор, пока давление в левом предсердии не достигало 10-12 мм рт.ст или общая скорость потока не составляла 30% от расчетной, при этом канюлю, обеспечивающую дренаж левых камер сердца, пережимали магистральным зажимом. Если сократительная способность миокарда составляла >45%, а давление в левом предсердии не превышало 10-12 мм рт.ст. на фоне стабильной гемодинамики, выполняли деканюляцию с последующей ревизией послеоперационной раны и ее ушиванием.

При проведении вено-венозного ЭКМО режим вентиляционной поддержки должен быть минимизирован для восстановления естественной функции легких [6]. Настройки искусственной вентиляции легких при полной перфузии должны соответствовать умеренной гиповентиляции. Показатели газового состава крови пациента pH 7,35- 7,45, pO2 - 70-90, pCO2 - 35-45, SaO2 - 80-95%, при FiO2 - 0,4 во вдыхаемой смеси или на самостоятельном дыхании свидетельствовали об адекватном проведении ЭКМО. Достижение нормальных показателей газообмена на 20-25% скорости перфузии в течение 24 ч позволяло выполнить деканюляцию.

Результаты

Средняя длительность поддержки ЭКМО соста- вила 4,6±2,9 сут. 18 (22%) пациентов были успешно отключены от ЭКМО и выписаны из клиники в удовлетворительном состоянии, 64 (78%) пациента умерли (52 во время проведения процедуры ЭКМО и 12 - после деканюляции). Предикторы госпитальной летальности - уровень кровопотери (>10 мл/кг/сут в первые 24 ч после операции), синдром низкого сердечного выброса, потребовавший применения высоких доз инотропных препаратов (адреналин - >0,1 мкг/кг/мин, допамин - >10 мкг/кг/мин, норадреналин - >0,1 мкг/кг/мин), высокие концентрации лактата (>8 ммоль/л в течение первых 24 ч). Осложнения, наблюдаемые в ходе лечения: почечная недостаточность (21%), внутричерепное кровоизлияние (11%), стойкая мио кардиальная недостаточность (23%), реторакотомия по поводу кровотечения (19%), сепсис (11%), синдром внутрисосудистого свертывания (ДВС-синдром) и тромбообразование (14%). Предикторы благоприятного исхода лечения - более высокие значения гемоглобина, тромбоцитов, низкий уровень лактата и адекватный темп диуреза.

Таким образом, прогноз применения ЭКМО при сердечной или дыхательной недостаточности у взрослых зависит от длительности проведения процедуры, объема интраоперационной кровопотери, гиперлактатацидемии и адекватного диуреза [2].

При сравнительном анализе между группами выживших и умерших пациентов были выявлены статистически значимые различия по следующим показателям: уровень лактата (p<0,005), гемоглобина (p<0,001), количества тромбоцитов (p<0,001), уровня мочевины (p<0,005) и креатинина (p<0,05), а также интенсивность кровопотери во время проведения процедуры ЭКМО (p<0,005), гидробаланс (p<0,005) и степень кардиотонической поддержки (p<0,005) (рис. 2).

Рис. 2. Сравнительный анализ выживших и умерших больных по следующим переменным: А - кровопотеря, Б - гемоглобин до проведения экстракорпоральной мембранной оксигенации, В - тромбоциты, Г - мочевина, Д - креатинин, Е - гидробалланс, Ж - Inotropic score

Установлено, что во время процедуры ЭКМО достоверно улучшаются показатели газового состава артериальной и венозной крови, а также отмечается значимое снижение уровня лактата, что обусловливается адекватной доставкой оксигенирующей крови к органам и тканям и значительно снижает тканевую перфузию (табл. 3).

Выявлено, что уровни кровопотери, гемоглобина, лактата, тромбоцитов, мочевины и креатинина являются достоверными диагностическими переменными для прогнозирования исхода (рис. 3).

Рис. 3. Диагностические ROC-кривые с опорной диагональной линией по следующим переменным: А - гемоглобин, Б - тромбоциты, В - кровопотеря, Г - лактат, Д - мочевина, Е - креатинин

При низком уровне гемоглобина происходит снижение кислородной емкости крови, что приводит к тканевой гипоксии и развитию лактат-ацидоза. Своевременная коррекция вышеуказанных показателей позволяет снизить риск развития осложнений, которые приводят к развитию полиорганной недостаточности и неудовлетворительному исходу.

Обсуждение

Посткардиотомная сердечная недостаточность, развившаяся после операции на открытом сердце, критическая дыхательная недостаточность, обусловленная ОРДС на фоне перенесенного инфаркта миокарда или острой расслаивающейся аневризмы аорты, не всегда поддаются стандартным методам медикаментозной терапии [3]. ЭКМО является методом вспомогательного кровообращения, который позволяет "протезировать" функцию сердца и/или легких, переждать острый период и полностью восстановить их функцию. Несмотря на значительные успехи в применении данной системы у крайне тяжелых пациентов, развитие таких осложнений, как кровотечение в раннем послеоперационном периоде на фоне выраженного ДВС- синдрома, стойкая миокардиальная и почечная недостаточность, а также неврологические осложнения значительно уменьшают эффективность применения данного метода.

Опираясь на опыт ФГБУ "ННПЦССХ им. А.Н. Бакулева" Минздрава России и данные исследования, можно считать, что раннее подключение аппарата ЭКМО позволит снизить риск развития вышеуказанных осложнений. Длительная гепаринизация больного на фоне ИК (АСТ >400), а также введение протамина приводит к нарушению свертывающей системы крови с последующим развитием тяжелого ДВС-синдрома. Рекомендуется придерживаться целевого показателя АСТ в пределах 150-170, а при наличии факторов риска развития кровотечения воздержаться от введения гепарина на 24 ч. Поддержание высоких уровней гемоглобина (>120 г/л) и тромбоцитов (>100×109/л) положительно влияет на исход.

В ходе исследования не выявлено достоверно значимого различия влияния длительности проведения ЭКМО на исход заболевания (p<0,863). Это говорит о превышении показаний к применению метода ЭКМО в группе пациентов с терминальной сердечной недостаточностью. В настоящем исследовании в некоторых случаях данный метод использовали как шаг отчаяния, осознавая наличие минимального шанса на благоприятный исход.

Неврологические осложнения и почечная недостаточность - пожалуй, самые частые осложнения в представленном исследовании - развиваются вследствие дефицита доставки кислорода и положительного гидробаланса в 1-е сутки проведения ЭКМО. Необходимо минимизировать волюмическую нагрузку с введением только коллоидных растворов для поддержания оптимального объема циркулирующего крови. Наиболее часто это проявлялось у пациентов, которым система ЭКМО была налажена в условиях реанимации, в 1-3-и послеоперационные сутки. Следовательно, тактика проведения ЭКМО должна быть направлена на профилактику именно гипоксии: на сокращение времени принятия решения, а также на ее незамедлительное начало. В процессе подключения к экстракорпоральному контуру недопустима гемодилюция, которая, в свою очередь, приводит к отечности тканей, анемии, дефициту факторов свертывания, что в конечном итоге тоже приводит к неблагоприятным последствиям. Несмотря на то что возможно экстренное подключение контура, заполненного альбумином, полученные результаты показывают необходимость использования донорской крови в первичном объеме заполнения контура.

Стойкая миокардиальная недостаточность рассматривается как глубокая ишемия миокарда, перенесенная в интраоперационном периоде вследствие длительности и/или травматичности вмешательства либо погрешности в проведении защиты миокарда. Данный диагноз устанавливали по данным ЭхоКГ (ФВ ЛЖ/ПЖ <10% в течение 3-5 дней несмотря на адекватную перфузию и терапию), что ставило под сомнение целесообразность дальнейшего проведения процедуры ЭКМО.

Заключение

Анализ опыта использования ЭКМО в ФГБУ "ННПЦССХ им. А.Н. Бакулева" Минздрава России. у взрослых пациентов после кардиохирургических операций показал, что восстановление адекватной сердечной деятельности и газообмена отмечалось в 36,6% случаев, однако из клиники были выписаны лишь 22% пациентов. Широкое внедрение искусственных желудочков сердца (ИЖС АВК-Н, Berlin Heart VAD, Jarvic 2000 и др.), а при необходимости выполнение трансплантации сердца (сердечно-легочного комплекса) позволит использовать ЭКМО не только как "мост" к восстановлению, но и как "мост к мосту" или к трансплантации сердца.

Литература

1. Бокерия Л.А., Шаталов К.В., Махалин М.В. Экстракорпоральная мембранная оксигенация. М., 2013.

2. Бокерия Л.А., Шаталов К.В., Лобачева Г.В., Харькин А.В. и др. Метод экстракорпоральной мембранной оксигенации при лечении сердечной недостаточности у детей раннего возраста в кардиохирургической клинике // Детские болезни сердца и сосудов. 2012. No 1. С. 19-25.

3. Белаш С.А., Хананов Н.Ю., Думаньян Е.С., Скопец А.А. и др. Случай успешного применения экстракорпоральной мембранной оксигенации при критическом митральном стенозе с тромбозом левого предсердия // Вестн. трансплантол. и искусств. органов. 2015. Т. 17, No 3. С. 65-69.

4. Fukushima Y., Ayabe T., Nakamura E., Yoshioka M. et al. Venovenous ECMO for the respiratory failure after coronary artery bypass grafting // Kyobu Geka. 2002 Mar. Vol. 55, N 3. P. 203-206.

5. Готье С.В., Попцов В.Н., Спирина Е.А. Экстракорпоральная мембранная оксигенация в кардиохирургии и трансплантологии. М., 2013.