Роль газовой микроэмболии из аппарата искусственного кровообращения в микроэмболизации церебрального кровотока при реконструктивных операциях на аорте

• Панов Александр Владимирович
• Локшин Л.С.
• Губко А.В.

Резюме

По мнению большинства авторов, одной из основных причин микроэмболизации, в дальнейшем приводящей к неврологическим осложнениям, является газовая микроэмболия из аппарата искусственного кровообращения с последующим нарушением церебральной перфузии и повреждением нервной ткани.

Цель - оценить динамику микроэмболического сигнала по средним мозговым артериям и газовой микроэмболии из аппарата искусственного кровообращения с определением корреляционной связи между этими показателями.

Материал и методы. В исследование включены 49 пациентов, оперированных по поводу расслоения и аневризмы аорты. Критерием исключения было наличие в анамнезе острого нарушения мозгового кровообращения, черепно-мозговых травм и когнитивных нарушений, отсутствие доступности к обеим средним мозговым артериям для инсонации через височные окна.

Результаты. Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между количеством зарегистрированных газовых микроэмболов в артериальной магистрали аппарата искусственного кровообращения и количеством микроэмболических сигналов газового происхождения составил 0,767 (p<0,05).

Заключение. Количество микроэмболического сигнала газового происхождения по средним мозговым артериям имеет прямую корреляцию с объемом газовой микроэмболии из аппарата искусственного кровообращения.

Ключевые слова:газовая микроэмболия; искусственное кровообращение; экстракорпоральный контур; циркуляторный арест; антеградная перфузия головного мозга; микроэмболический сигнал; транскраниальная допплерография

При операциях в условиях искусственного кровообращения (ИК) микроэмболизация церебрального кровотока является ведущим патогенетическим фактором ишемического повреждения головного мозга [1, 2]. По мнению большинства авторов, одной из основных причин микроэмболизации, в дальнейшем приводящей к неврологическим осложнениям, является газовая микроэмболия (ГМЭ) из аппарата ИК с последующим нарушением церебральной перфузии и повреждением нервной ткани [3-9]. Выявлена прямая зависимость между объемом интраоперационной эмболизации средних мозговых артерий (СМА) и снижением когнитивных функций в послеоперационном периоде у пациентов, оперированных в условиях ИК. Микроэмболы регистрируются в головном мозге на протяжении 2 ч послеоперационного периода [10].

Интраоперационное мониторирование церебрального кровотока бассейна средних мозговых артерий с использованием транскраниальной допплерографии (ТКДГ) позволило выяснить, что при операциях в условиях ИК микроэмболический сигнал (МЭС) газового происхождения регистрируется в 100% случаев [11]. Проведение ТКДГ во время операций с ИК позволяет своевременно диагностировать гипер- или гипоперфузию головного мозга, микроэмболию мозговых артерий и эффективно осуществлять лечебные мероприятия по защите головного мозга [12-17].

Цель - оценить динамику микроэмболического сигнала по средним мозговым артериям и газовой микроэмболии из аппарата искусственного кровообращения с определением корреляционной связи между этими показателями.

Материал и методы

В исследование включены 49 пациентов, оперированных по поводу расслоения и аневризмы аорты. Критерием исключения было наличие в анамнезе острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК), черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и когнитивных нарушений, отсутствие доступности к обеим средним мозговым артериям для инсонации через височные окна.

 Все больные были включены в одну группу. У всех пациентов использовался аппарат ИК Stockert S5 c экстракорпоральным контуром (ЭКК) Capiox. Подключение артериальной и венозной магистралей аппарата ИК у 9 пациентов было осуществлено к бедренным сосудам, у 40 пациентов были подключены правая подключичная артерия и правое предсердие. Средний возраст пациентов составил 57,45±11,04 года (минимум 30, максимум 77 лет). Среднее время ИК составило 148,12±29,19 (минимум 108, максимум 209 мин) мин, перфузионный индекс 2,5 л/м². После охлаждения пациентов до 28 °С и наложения зажима на аорту проведена кровяная кардиоплегия по методике Калафиоре (38 операций) и Дельнидо (11 операций). Среднее время ишемии миокарда составило 83,65±30,05 мин. После остановки сердечной деятельности был произведен циркуляторный арест (ЦА) с одновременным началом антеградной перфузии головного мозга (АПГМ). Среднее время ЦА 31,26±11,24 мин. Среднее время АПГМ 28,34±10,88 мин. Допплерографическое исследование проводилось на специализированной ультразвуковой диагностической системе "АНГИОДИН-2К" (БИОСС, Россия) датчиками 2 МГц с программным обеспечением в составе медицинской базы данных WinPatientExpert и системы мониторинга Monitex. Регистрация МЭС проводилась от момента подключения сосудов к ЭКК до окончания ИК. Оценивалось количество МЭС и объем ГМЭ за первые 10 мин ИК и за все время ИК (две точки).

На всех операциях с ИК регистрировали газовые микроэмболы на входе и выходе из ЭКК. Для регистрации микроэмболии мы устанавливали на входе в оксигенатор (венозная кровь и кровь из раны) и на выходе из оксигенатора и артериального фильтра ультразвуковые датчики прибора ВСС-200 фирмы GAMPT (Германия) многократного использования. Устанавливали предел измерения величины микроэмболов от 10 до 500 мкм и начинали регистрацию с началом ИК. Исследовали 2 параметра из 7, которые выдавала программа компьютера: 1) объем газовой микроэмболии в микролитрах за время перфузии; 2) FI-индекс фильтрации, показатель объема и количества пузырьков в процентах, характеризующий фильтрующую способность ЭКК [18]. Объем ГМЭ оценивался за первые 10 мин ИК и за все время ИК (две точки).

Статистический анализ

Статистическая обработка данных проведена с помощью программы Statistica 10 for Windows. Параметры групп были проверены на нормальность распределения чисел с учетом критериев Шапиро-Уилка, Колмогорова-Смирнова и Лилифорс. Для нормального распределения использовался t-критерий Стьюдента, для ненормального - анализ Манна-Уитни. Данные нормально распределенных показателей представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения, ненормально распределенных - медианы, 1-го и 3-го квартилей. Для выявления взаимосвязи динамики МЭС с показателями газовой микроэмболии выполнен корреляционный анализ Спирмена. Все статистические тесты выполнялись для уровня статистической значимости р<0,05. Количественные переменные представлены в виде среднего значения, стандартного отклонения, медианы, межквартильного интервала, минимума и максимума.

Результаты

Средний объем зарегистрированных ГМЭ на выходе из ЭКК за все время ИК составил 7,39±26,06 мкл (медиана 2,0, межквартильный разброс 0,65-4,37, минимум 0,1, максимум 185), при этом наибольший объем ГМЭ фиксировался в первые минуты ИК. Средний объем ГМЭ, зафиксированный в первые 10 мин ИК, составил 1,02±0,86 мкл (медиана 0,8, межквартильный разброс 0,23-1,70, минимум 0,05, максимум 3,30), что составило 14% общего объема ГМЭ за все время ИК.

Среднее значение зарегистрированных МЭС составило 1618,30±1102,50 за все время ИК (медиана 1457, межквартильный разброс 680-2100, минимум 212, максимум 4970). Наибольшее количество МЭС газового происхождения зафиксировано на первых минутах ИК. Среднее количество зарегистрированных МЭС за первые 10 мин ИК 198,80±64 (медиана 190, межквартильный разброс 156-243, минимум 87, максимум 368), что составило 12% всего количества газовых МЭС (см. рисунок).

Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между зарегистрированным объемом газовых микроэмболов на выходе из ЭКК и количеством МЭС в СМА за все время ИК составил 0,767 (p<0,05). Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между ГМЭ и МЭС за первые 10 мин ИК составил 0,63 (p<0,05).

Фильтрационный индекс (FI) ЭКК Capiox составил 98%.

Обсуждение

В результате проведенного исследования мы установили, что эмболизация церебральных сосудов наблюдается у всех прооперированных пациентов. Наибольшая частота регистрируемых ГМЭ, как и МЭС, отмечается в первые 10 мин ИК и составляет более 10% объема, зарегистрированного за все время перфузии, что мы связываем с остаточным воздухом в ЭКК, который в последующем растворяется в крови, а также с воздухом в венозной магистрали на начало ИК. Нами отмечено, что при заправке ЭКК донорской кровью регистрируемый объем ГМЭ в первые 10 мин ИК составляет менее 10% объема ГМЭ за всю перфузию.

 При анализе исхода проведенных операций установлено, что неврологические осложнения в послеоперационном периоде имелись у 2 пациентов (4%), им поставлен диагноз ОНМК с последующим развитием отека головного мозга и комы. Стоит отметить, что у этих пациентов зарегистрированный объем ГМЭ составил 1,9 и 1,8 мкл, а количество МЭС - 2365 и 2970, в связи с чем мы можем предполагать наличие других причин тяжести их состояния в послеоперационном периоде, не связанных с газовой эмболизацией мозгового кровотока. Однолетняя выживаемость у выписанных больных составила 100%.

Заключение

Количество микроэмболического сигнала газового происхождения в СМА имеет прямую корреляцию с объемом зарегистрированной ГМЭ в артериальной магистрали ЭКК.

Литература

1.     Бокерия Л.А., Голухова Е.З., Ваничкин А.В., Полунина А.Г., Лефтерова Н.П., Казановская С.Н. Эхокардиографические корреляты при когнитивной дисфункции после кардиохирургических операций // Креативная кардиология 2015. № 4. С. 13-25. DOI: https://doi.org/10.15275/kreatkard.2015.04.02  

2.     Петрова М.М., Прокопенко С.В., Еремина О.В., Можейко Е.Ю., Каскаева Д.С., Ганкин М.И. Состояние мозгового кровотока и когнитивные функции у пациентов с ишемической болезнью сердца, перенесших операцию коронарного шунтирования // Российский кардиологический журнал 2017. № 3. С. 77-84. DOI: https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-3-77-84

3.     Stehouwer M.C., de Vroege R., Bruggemans E.F., Hofman F.N., Molenaar M.A., van Oeveren W. et al. The influence of gaseous microemboli on various biomarkers after minimized cardiopulmonary bypass // Perfusion. 2020. Vol. 35, N 3. P. 202-208. DOI: https://doi.org/0.1177/0267659119867572  

4.     Toomasian C.J. The effect of air exposure on leucocyte and cytokine activation in an in-vitro model of cardiotomy suction // Perfusion. 2018. Vol. 33. P. 538-545. DOI: https://doi.org/10.1177/s00401-010-0674-1

5.     Reis E.E., Menezes L.D., Justo C.C.L. Gaseous microemboli in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass // Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. 2012. Vol. 27, N 3. P. 436-445. DOI: https://doi.org/10.5935/1678-9741.20120073

6.     Tingleff J., Joyce F.S., Pettersson G. Intraoperative echocardiographic study of air embolism during cardiac operations // Ann. Thorac. Surg. 1995. Vol. 60. P. 673-677. DOI: https://doi.org/10.1016/0003-4975(95)00577-8

7.     Guerrieri Wolf L., Abu-Omar Y., Choudhary B.P., Pigott D., Taggart D.P. Gaseous and solid cerebral microembolization during proximal aortic anastomoses in off-pump coronary surgery: the effect of an aortic side-biting clamp and two clampless devices // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2007. Vol. 133. P. 485-493. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2006.10.002

8.     Lou S., Liu J., Long C. Generation, detection and prevention of gaseous microemboli during cardiopulmonary bypass procedure // Int. J. Artif. Organs. 2011. Vol. 34, N 11. P. 1039-1051. DOI: https://doi.org/10.5301/ijao.5000010

9.     Ивкин А.А., Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л. Роль искусственного кровообращения в развитие послеоперационной когнитивной дисфункции // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия 2021. № 2. С. 168-174. DOI: https://doi.org/10.17116/kardio2021114021168

10. Сандриков В.А., Садовников В.И., Федулова С.В., Алиев С.М. Мониторинг микроэмболических сигналов в сосудах головного мозга в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных // Ультразвуковая и функциональная диагностика. 2010. № 5. С. 54-63.

11. Голухова Е.З., Полунина А.Г., Журавлева СВ., Бегачев А.В., Лефтерова Н.П., Брескина Н.Ю. Микроэмболизация церебрального кровотока при операциях с искусственным кровообращением: интраоперационные, гемореологические и эхокардиографические корреляты // Анналы хирургии. 2009. № 6. С. 79-87.

12. Сандриков В.А., Дутикова Е.Ф., Федулова С.В. Ультразвуковой транскраниальный мониторинг при аортокоронарном шунтирование в условиях искусственного кровообращения // Анестезиология и реаниматология. 2007. № 5. С. 58-61.

13. Golukhova E.Z., Bockeria L.A., Polunina A.G. et al. Enlarged heart size and postoperative heart functioning are associated with intraoperative microembolic load in cardiac surgery patients: ESC Congress 2009, Barselona // Eur. Heart J. 2009. Vol. 30. P. 141.

14. Miyazaki S., Yoshitani K., Miura N. Risk factors of stroke and delirium after off-pump coronary artery bypass surgery // Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2011. Vol. 12, N 3. Р. 379-383. DOI: https://doi.org/10.1510/icvts.2010.248872

15. Nishiyama K., Horiguchi M., Shizuta S. et al. Temporal pattern of strokes after on-pump and off-pump coronary artery bypass graft surgery // Ann. Thorac. Surg. 2009. Vol. 87. Р. 1839-1844. DOI: https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2009.02.061

16. Rodriguez R., Ruel M., Labrosse M. Transcranial Doppler and acoustic pressure fluctuations for the assessment of cavitation and thromboembolism in patients with mechanical heart valves // Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2008. Vol. 7, N 2. Р. 179-183. DOI: https://doi.org/10.1510/icvts.2007.167569

17. Tagarakis G., Karangelis D., Tsolaki F. Embolism as major cause of neurocognitive complications after heart surgery // Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2011. Vol. 12, N 3. Р. 383. DOI: https://doi.org/10.1510/icvts.2010.248872

18. Локшин Л.С. Газовая микроэмболия при искусственном кровообращении // Анестезиология и реаниматология. 2015. Т. 60. № 5. С. 17-20.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)