Пороки митрального клапана (МК) - одна из наиболее распространенных форм
патологии среди клапанных пороков сердца [1]. "Золотым стандартом" в
лечении выраженных пороков МК остается протезирование или пластика клапана
в условиях искусственного кровообращения [2]. С учетом того, что стандартная
открытая операция протезирования МК в условиях искусственного
кровообращения может быть выполнена не у всех пациентов в связи с
высоким операционным риском, требуется разработка альтернативных
миниинвазивных подходов для коррекции данной патологии.
Успехи применения транскатетерной имплантации аортального протеза (TAVI -
transcatheter aortic valve implantation) стали стимулом для развития
аналогичной методики для коррекции пороков МК [3-5].
В настоящее время за рубежом и в Российской Федерации активно внедряются
методики "клапан-в-протез" для транскатетерной имплантации клапана в
биологический протез в митральной позиции и "клапан-в-кольцо" - в опорное
аннуло-пластическое кольцо МК. Для этих целей в настоящее время используются
аортальные транскатетерные биологические протезы [6-8].
Разработка митрального транскатетерного протеза - перспективное направление
современной кардиохирургии. Сегодня известно о нескольких моделях
транскатетерных протезов, имплантированных человеку в митральную позицию.
Кроме того, ряд протезов находится на этапе доклинической разработки
[11-14, 17-21].
Ранее нами был создан и испытан in vitro транскатетерный
биологический протез при имплантации в позицию МК сердца свиньи [9-10].
Цель настоящего исследования - оценка in vitro опытного образца
первого отечественного транскатетерного митрального биопротеза на
силиконовой 3D-модели сердца, сконструированной по данным мультиспиральной
компьютерной томографии (МСКТ-ангиографии) пациента с
выраженной митральной недостаточностью.
Материал и методы
На базе лаборатории биопротезирования Центра новых хирургических технологий
ФГБУ "НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина" Минздрава России ранее был
разработан концепт самораскрывающегося транскатетерного
митрального биопротеза "Солертис" [9]. Каркас протеза изготовлен из
медицинского никелида, а створки и облицовка манжеты - из свиного
перикарда, консервированного диглицидиловым эфиром этиленгликоля. В
настоящем эксперименте проведено тестирование 3-й модификации протеза
("Солертис-3"). Отличительной особенностью данной модификации является
симметричный каркас с тремя желудочковыми крючками-фиксаторами, расположенными
по стойкам (рис. 1).
Рис. 1. Биопротез "Солертис-3": A - вид в
боковой проекции; Б - вид выводной части клапана; В - вид
приточной части клапана
Цифровые обозначения: 1 - стойки, 2 -
желудочковые фиксаторы, 3 - манжета.
Fig. 1. Bioprosthesis
SoLertis-3: A - a side view; B - a view of the valve outflow
part; C - a view of inflow part of the valve
Numerical
designations: 1 - stands, 2 - ventricular fixators, 3 - a cuff.
Также мы модифицировали систему доставки: в зону упаковки протеза был
добавлен дополнительный фиксирующий элемент. Данный элемент содержит 3 выступа,
которые по форме соответствуют зацепам на желудочковых фиксаторах и служат для
первичного закрепления протеза в кожухе доставочной системы (рис. 2, Б, В).
Рис. 2. Упаковка биопротеза
"Солертис-3" в систему доставки: А - вид с приточного отдела; Б - вид с
выходного отдела, видны зафиксированные желудочковые держатели; В - клапан
полностью упакован в кожух доставочной системы.
Стрелкой указан фиксирующий элемент системы доставки
Fig. 2. The packaging of the
bioprosthesis into the delivery system: A - a view from the inflow part; B - a
view from the outflow part, the fixed ventricular holders are visible; С - the
valve is completely packed in the delivery system. The arrow indicates the fixing
element of the delivery system
В качестве модели для имплантации выбран силиконовый фантом сердца. Модель
сердца была создана на основании МСКТ-ангиографии реального пациента с
выраженной митральной недостаточностью. По этим данным в компании
Ningbo Trando 3D Medical Technology Co., Ltd (Китай, https://www.trando-med.com)
была построена компьютерная модель сердца и крупных сосудов, на основании
которой методом 3D-печати выполнен фантом сердца из мягкого прозрачного
силикона (рис. 3). В модели были реализованы фиброзное кольцо и
створки МК, кроме того, в области верхушки левого желудочка (ЛЖ) был создан
дополнительный вход для трансапикального доступа к МК.
Для имплантации в созданную силиконовую модель сердца с диаметром
фиброзного кольца МК 34 мм был выбран протез "Солертис-3" 38 мм.
Рис. 3. Этапы создания силиконовой
модели левых отделов сердца: А, Б - МСКТ-ангиография пациента с
недостаточностью митрального клапана; В - компьютерная 3D-модель, красным цветом отмечен дополнительный вход в
полость левого желудочка для воссоздания трансапикального доступа; Г -
силиконовая модель сердца, полученная методом 3D-печати
Fig. 3. Creation of the left heart silicone model: A, B -
MSCT-angiography of a patient with mitral valve insufficiency; C - 3D-computer
model; additional entrance for the transapical approach (marked in red); D - 3D
printed silicone heart model
Первым этапом выполняли упаковку протеза в систему доставки. С этой целью
желудочковые фиксаторы закрепляли на фиксирующем элементе доставляющего
устройства. Затем биопротез охлаждали в ледяном растворе и с помощью
постепенного сжатия в кримпирующем устройстве Edwards LifeSciences и
подтягивания на себя управляющей ручки достигали полной упаковки протеза в
систему доставки (рис. 2, А-В).
Предварительно перед имплантацией 3D-модель сердца заполнили водно-солевым
раствором, разогретым до 37 °С.
Через дополнительный вход в области верхушки 3D-модели сердца доставочную
систему с протезом проводили сначала в ЛЖ, затем - в левое предсердие и
позиционировали в проекции фиброзного кольца МК под визуальным
контролем при помощи эндоскопической стойки. Далее постепенно высвобождали
из доставочного устройства сначала предсердную часть протеза, а затем -
его корпус и желудочковую часть до полного расправления всех элементов
(рис. 4).
Рис. 4. Этапы имплантации Транскатетерного протеза
"Солертис-3": А - система доставки в левом предсердии, начало раскрытия клапана;
Б - вид со стороны левого предсердия, полностью раскрытая предсердная манжета
протеза; B - вид со стороны левого желудочка, раскрытая предсердная
манжета, желудочковые фиксаторы в системе доставки; Г - вид со стороны левого желудочка,
полностью раскрытая желудочковая часть протеза
Fig. 4. Stages of transcatheter prosthesis implantation: A -
the delivery system in the left atrium; beginning of the valve opening; B - a
view from the left atrium, the atrial cuff is completely opened; С - a left
ventricular side view, the atrial cuff is opened, ventricular fixators in the delivery
system; D - a view from the left ventricle, the ventricular part of the
prosthesis is completely opened
Для оценки прочности фиксации и адекватности работы биопротеза проведен
тест с имитацией сердечных сокращений путем массажа силиконовой модели.
Результаты
В ходе работы установлено, что биопротез "Солертис-3" легко упаковывается
в систему доставки без видимых деформаций нитиноловых элементов каркаса и
повреждения биоматериала облицовки и створчатого аппарата.
При использовании транскатетерного митрального биопротеза достигнута его
прочная фиксация в позиции МКсиликоновой ЗD-модели сердца. Визуальный эндоскопический контроль позиционирования
клапана показал, что имплантированный биопротез имеет адекватное
расположение относительно внутрисердечных структур: 2 стойки и
желудочковые крючки-фиксаторы расположены по бокам выходного отдела ЛЖ; они
фиксируют и иммобилизуют створки МК, не создавая препятствий в выходном
отделе ЛЖ, манжета плотно прилежит к поверхности левого предсердия по
периметру митрального отверстия, а центральная часть (корпус)
фиксирована в фиброзном кольце. При имитации сердечных сокращений под
визуальным контролем эндоскопической камеры отмечена адекватная работа протеза
в период искусственной систолы. В момент полного закрытия хорошо видна
зона коаптации створок, по высоте составляющая не менее 2 мм. При
повышении давления в ЛЖ (имитация систолы) не наблюдается парапротезных
перетоков жидкости в левое предсердие (рис. 5).
Рис. 5. Оценка расположения и
функции протеза: открытие (А) и закрытие (Б) биопротеза при имитации прямого
массажа силиконовой модели сердца, погруженной в жидкость. Желудочковые
крючки-фиксаторы биопротеза отгибают створки митрального клапана и зажимают их
между крючками и центральной зоной биопротеза (показано стрелками)
Fig. 5. Assessment of the prosthesis
location and function: opening (А) and closing (B) of the bioprosthesis during
imitation of direct heart massage of a silicone heart model Ventricular
hooks-fixators fold back the mitral valve leaflets and clamp them between the
hooks and the central zone of the bioprosthesis (shown by arrows).
Обсуждение
В настоящем эксперименте выполнена имплантация прототипа первого
отечественного транскатетерного биологического протеза "Солертис" в позицию МК
силиконовой ЗБ-модели сердца с использованием трансапикального доступа.
В ходе выполнения имплантации протеза in vitro в позицию
МК сердца свиньи стало понятно, что модель свиного сердца ввиду
анатомических особенностей (меньший диаметр фиброзного кольца,
большая толщина стенок ЛЖ и папиллярных мышц, небольшая полость ЛЖ) не
является идеальной для тестирования устройств, предназначенных для МК
сердца человека [10].
В связи с этим нами выполнено тестирование протеза с использованием
силиконовой модели, изготовленной на основании МСКТ реального пациента,
что позволило оценить его раскрытие и фиксацию в митральной позиции с учетом
анатомических особенностей ЛЖ пациента с выраженной митральной
недостаточностью.
Несмотря на то что использование 3D-моделей различных отделов
сердечно-сосудистой системы широко распространено в мире для
первичного тестирования разрабатываемых устройств, для нашей страны этот
опыт является достаточно новым [15, 16].
В качестве материала был выбран прозрачный силикон, что позволило
осуществить имплантацию устройства под визуальным контролем, а
пластические свойства материала - провести тестирование протеза в условиях
имитации сокращений сердца.
Данный эксперимент продемонстрировал эффективность имплантации
транскатетерного биологического протеза в митральную
позицию искусственной модели сердца, полностью идентичной по размерам
человеческому сердцу пациента с ишемической митральной
недостаточностью. Выявлены адекватная ориентация предсердных и
желудочковых элементов каркаса, надежный круговой охват и прилегание аннулярной
части каркаса, обеспечивающие стабильное крепление всей конструкции,
полноценное функционирование створок биопротеза во все фазы сердечного
цикла, отсутствие парапротезной регургитации.
Внесенные изменения в конструкцию протеза положительно отразились на
манипуляционных характеристиках устройства и результатах испытаний.
Осесимметричный каркас позволил облегчить процесс кримпирования и упаковки в
систему доставки, а желудочковые крючки-фиксаторы, расположенные по
стойкам каркаса, исключили проблему обструкции выходного отдела ЛЖ,
наблюдающуюся при имплантации первой модификации протезов [10].
Тестирование на силиконовой модели - важный этап доклинических испытаний
медицинских устройств, позволяющий получить ценную информацию, которая может
быть недоступна при тестировании на экспериментальных животных. Кроме того,
работа на фантомах полезна при разработке новых транскатетерных и
гибридных устройств, а также ее можно эффективно использовать для тренинга
и обучения эндоваскулярных и сердечно-сосудистых хирургов [15, 16].
Заключение
В ходе проведенного эксперимента опытный
образец первого отечественного транскатетерного митрального биопротеза
продемонстрировал эффективность при имплантации в позицию
МК силиконовой модели сердца.
Литература
1. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Сердечно-сосудистая хирургия - 2015. Болезни
и врожденные аномалии системы кровообращения. Москва : НЦССХ им. А.Н. Бакулева
РАМН, 2016. 208 с.
2. Железнев С.И., Богачев-Прокофьев А.В., Афанасьев А.В., Назаров В.М.,
Демин И.И., Караськов А.М. Среднеотдаленные результаты реконструктивных
операций на митральном клапане при дисплазии соединительной ткани с помощью
опорных колец D ring и C flex // Патология кровообращения и
кардиохирургия. 2015. T. 19, № 3. С. 36-49.
3. Preston-Maher G.LM, Torii R.,
Burriesci G. A technical review of minimally invasive mitral valve replacements
// Cardiovasc. Eng. Technol. 2015. Vol. 6, N 2. P. 174184. DOI: https://doi.org/10.1007/s13239-014-0203-9
4. Cribier A., Durand E.,
Eltchaninoff H. Patient selection for TAVI in 2014: is it justified to
treat low- or intermediaterisk patients? The cardiologist’s view
// EuroIntervention 2014. Vol. 10, suppl. U. P. U16-U21. DOI: https://doi.org/10.4244/eijv10sua3
5. Baumgartner H., Falk V., Bax
J.J., De Bonis M., Hamm C., Holm PJ. et al. 2017 ESC/EACTS Guidelines
for the management of valvular heart disease // Eur. Heart J. 2017.
Vol. 38, N 36. P. 2739-2791. DOI: https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx391
6. Webb J.G., Wood D.A., Ye J.,
Gurvitch R., Masson J.B., Rodes-Cabau J. et al. Transcatheter
valve-in-valve implantation for failed bioprosthetic heart valves // Circulation.
2010. Vol. 121, N 16. P. 1848-1857. DOI: https://doi.org/10.1161/circulationaha.109.924613
7. Nishimura R.A., Vahanian A.,
Eleid M.F., Mack M.J. Mitral valve disease-current management and future
challenges // Lancet. 2016. Vol. 387, N 10 025. P. 1324-1334. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)00558-4
8. Paradis J.-M., Del Trigo M., Puri
R., Rodes-Cabau J. Transcatheter valve-in-valve and valve-in-ring for
treating aortic and mitral surgical prosthetic dysfunction // J. Am. Coll.
Cardiol. 2015. Vol. 66, N 18. P. 2019-2037. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jacc.2015.09.015.
9. Журавлева И.Ю., Нуштаев Д.В., Тимченко Т.В., Требушат Д.В., Майоров
А.П., Железнев С.И. и др. Модель устройства для транскатетерной замены
митрального биопротеза при его дисфункции // Современные технологии в
медицине. 2017. Т. 9, № 3. С. 7-14.
10. Богачев-Прокофьев А.В., Журавлева И.Ю., Шарифулин Р.М., Железнев С.И.,
Демидов Д.П., Кливер Е.Э. и др. Имплантация in vitro первого отечественного
транскатетерного протеза в нативный митральный клапан // Патология
кровообращения и кардиохирургия. 2018. Т. 22, № 1. С. 22-28.
11. Maisano F., Alfieri O., Banai
S., Buchbinder M., Colombo A., Falk V. et al. The future of
transcatheter mitral valve interventions: competitive or
complementary role of repair vs. replacement? // Eur. Heart J. 2015. Vol.
36, N 26. P. 1651-1660. DOI: https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehv123
12. De Backer O., Piazza N., Banai
S., Lutter G., Maisano F., Herrmann H.C. et al. Percutaneous transcatheter
mitral valve replacement: an overview of devices in preclinical and early
clinical evaluation // Circ. Cardiovasc. Interv. 2014. Vol. 7, N 3. P.
400-409. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCINTERVENTIONS.114.001607
13. Ussia G.P., Quadri A., Cammalleri
V., De Vico P., Muscoli S., Marchei M. et al. Percutaneous
transfemoral-transseptal implantation of a second-generation
CardiAQ mitral valve bioprosthesis: first procedure description and
30-day follow-up // EuroIntervention. 2016. Vol. 11, N 10. P. 1126-1131. DOI: https://doi.org/10.4244/
EIJY15M09_01
14. Barbanti M., Tamburino C.
Transcatheter mitral valve implantation: CardiAQ //
EuroIntervention. 2016. Vol. 12, suppl. Y. P. Y73-Y74. DOI: https://doi.org/10.4244/EIJV12SYA19
15. Vukicevic M., Mosadegh B., Min
J.K., Little S.H. Cardiac 3D printing and its future directions // JACC
Cardiovasc. Imaging. 2017. Vol. 10, N 2. P. 171-184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcmg.2016.12.001
16. Giannopoulos A.A., Mitsouras D.,
Yoo S.J., Liu P.P., Chatzizisis Y.S., Rybicki FJ. Applications of 3D
printing in cardiovascular diseases // Nat. Rev. Cardiol. 2016.
Vol. 13, N 12. P. 701-718. DOI: https://doi.org/10.1038/nrcardio.2016.170
17. Moat N.E., Duncan A., Quarto C.
Transcatheter mitral valve implantation: tendyne // EuroIntervention. 2016.
Vol. 12, suppl. Y. P. Y75-Y77. DOI: https://doi.org/10.4244/EIJV12SYA20
18. Bapat V., Rajagopal V., Meduri
C. et al.; Intrepid Global Pilot Study Investigators. Early experience
with new transcatheter mitral valve replacement // J. Am.
Coll. Cardiol. 2018. Vol. 71. P. 12-21.
19. Cheung A., Banai S.
Transcatheter mitral valve implantation: tiara // EuroIntervention. 2016.
Vol. 12, suppl. Y. P. Y70-Y72. DOI: https://doi.org/10.4244/ EIJV12SYA18
20. Lange R., Piazza N. The HighLife
transcatheter mitral valve implantation system // EuroIntervention. 2015. Vol. 11, suppl. W.
P. W82-W83.
21. Abdul-Jawad Altisent O., Dumont
E., Dagenais F., Senechal M., Bernier M., O’Connor K. et al. Transcatheter
mitral valve implantation with the FORTIS device: Insights Into the
Evaluation of Device Success // JACC Cardiovasc. Interv. 2015. Vol. 8, N
7. P. 994-995. https://doi.org/10.1016/j.jcin.2015.01.036