6 декабря 1913 года родился известный торакальный хирург Николай Амосов, который внес существенный вклад в развитие кардиохирургии. В частности, именно он в 1963 году провел первую в СССР операцию по протезированию митрального клапана. За прошедшие годы трансплантация клапанов сердца существенно усовершенствовалась, сейчас такие операции проводятся во всем мире и во многих странах считаются рядовыми в кардиохирургии. Какими имплантами располагает современная медицина и как они устанавливаются, разбирался MedAboutMe.
Функции клапанов сердца
Сердце можно сравнить с насосом, который непрерывно снабжает организм кровью — артериальная, поступающая к тканям, обеспечивает их кислородом и питательными веществами, а венозная, наоборот, забирает углекислый газ и продукты метаболизма. Эффективность работы сердца зависит от того, насколько хорошо оно способно перекачивать кровь и разделять эти два потока.
Сердце состоит из четырех камер, которые, последовательно наполняясь и сжимаясь, выталкивают кровь в сосудистое русло. Камеры разделены клапанами — аортальным, митральным, трехстворчатым и легочным. И именно они отвечают за ток крови в правильном направлении.
Дефекты клапанов (провисание и разрушение створок) приводят к тому, что закрываются они недостаточно плотно, на фоне чего возникает регургитация — обратный ток крови. Это приводит к сердечной недостаточности и в тяжелых случаях представляет угрозу жизни. Такие патологии всегда требуют оперативного лечения, но только в крайних случаях речь идет о трансплантации.
Пороки сердца бывают врожденными и приобретенными. В операциях часто нуждаются дети и пожилые люди. Например, по статистике у 10% пациентов старше 75 лет развивается порок митрального клапана. Такие категории пациентов требуют особого подхода в проведении операций на сердце и последующей реабилитации. И это, безусловно, отразилось на развитии методик протезирования.
Механические сердечные клапаны
Первыми в кардиохирургии стали применяться механические клапаны, которые полностью состоят из искусственных материалов. Сначала были разработаны лепестковые протезы, которые имитировали строение натурального клапана со створками. Однако достаточно быстро оказалось, что конструкция ненадежна, протезы изнашивались и в некоторых случаях разрушались уже за год. Кроме этого, повторить естественное движение створок с помощью искусственных материалов не получалось — при захлопывании клапан создавал гидравлический удар, который приводил к разрушениям форменных элементов крови и тромбообразованию. Эта проблема до конца не решена и сегодня, поэтому при установке механических клапанов человек вынужден пожизненно принимать антикоагулянты, разжижающие кровь.
Лепестковые клапаны были на некоторое время почти забыты, но сегодня с появлением эластичных полимеров, интерес к ним возродился. Новые материалы позволяют создавать долговечные протезы с минимальным риском образования тромбов, но пока такие модели находятся на стадии разработки.
Несмотря на все недостатки механических клапанов, они используются в 45% операций. В современной кардиохирургии популярной стала более прогрессивная конструкция — вентильные клапаны, в которых перекрытие тока крови обеспечивается разными запирающими элементами, например, небольшим шариком. Одним из вариантов является двухстворчатый искусственный клапан сердца, который используется чаще других протезов.
Биологические сердечные клапаны
Решить проблемы жестких механических клапанов позволили биологические протезы. Эти конструкции частично состоят из специально обработанных тканей животного (свиньи, быка) или человека. Разработки в этом направлении появились в 60-х годах ХХ века, практически одновременно с первыми моделями механических клапанов. Изначально натуральные элементы фиксировались на жестком искусственном кольце. Современные же конструкции отличаются гибкими каркасами.
За счет использования натуральных эластичных тканей биологические протезы обеспечивают более мягкий ток крови и не приводят к образованию тромбов. Кроме этого, несмотря на то что их срок службы меньше, чем у механических, выходят из строя они постепенно, поэтому операцию по замене клапана можно проводить планово.
Основная проблема таких клапанов — кальцификация, отложение кальция на эластичных натуральных элементах. Именно она и является главной причиной износа протеза. Поэтому современные исследования связаны с улучшением обработки используемых в имплантате тканей, которая помогает уменьшить отложения кальция. Одну из перспективных разработок недавно представил Новосибирский Национальный медицинский исследовательский центр им. академика Е. Н. Мешалкина. Врачам удалось создать протез с особым разрезом и отсутствием швов, кроме этого, биоткань обрабатывалась по новой технологии с применением препаратов бисфосфонатов. Это позволило существенно уменьшить кальцификацию. Такие клапаны планируется применять в детской кардиохирургии — долговечность поможет сократить число операций по замене клапанов на протяжении жизни пациента.
Клапанный гомографт и новые разработки
Операции на сердечных клапанах становятся все более распространенными, главной задачей кардиохирургии в этом направлении является создание таких протезов, которые вызывали бы минимум осложнений и не изнашивались. Одним из вариантов является клапанный гомографт — вариант биологических протезов, в котором в качестве натуральных элементов используются ткани человека, включая и сердечные клапаны. От аналогов такие импланты отличаются лучшими показателями приживаемости и часто используются для операций у детей, в том числе в случае врожденных пороков у младенцев. При установке такого протеза реже наблюдаются воспалительные осложнения, поэтому он рекомендован пациентам с риском развития инфекционного эндокардита.
Главный недостаток клапанного гомографта — редкость и небольшой срок хранения. Кроме этого, каждый искусственный клапан уникален и в производстве требует достаточно сложных технологических условий. Цена протеза намного выше, чем у аналогов.
Снизить риск осложнений при трансплантации можно за счет установки индивидуальных протезов, которые учитывают анатомические особенности сердца конкретного пациента. Перспективным направлением здесь является 3D-печать. В 2017 году трехмерные модели транскрипционного аортального клапана создали специалисты из Stewart School of Industrial and Systems Engineering at Georgia Institute of Technology в Атланте. С помощью новых технологий печати ученым удалось создать протезы, которые снижают риск развития паравалюлярной утечки — тока крови вокруг клапана, а не через него.
Операции на сердце по протезированию клапанов
Кроме выбора типа искусственного клапана, проблему составляло и проведение самой операции. Достаточно долгое время протезирование делалось на открытом сердце, для чего проводилась торакотомия — вскрытие грудной клетки. При замене клапана врачи останавливали сердце и подключали пациента к системе искусственного кровообращения. Именно эта особенность операции и приводила к целому ряду опасных осложнений. Более того, пожилым людям такие манипуляции часто вообще противопоказаны, а они — одна из главных категорий пациентов на протезирование.
Решение дала эндоваскулярная хирургия — малоинвазивная операция, которая проводится через кровеносные сосуды. По ним с помощью катетера к сердцу доставляется и устанавливается протез. Метод не требует общего наркоза и, главное, остановки сердца и подключения пациента к системе искусственного кровообращения. Стандартом для замены аортального клапана стала методика TAVI (транскатетерная имплантация аортального клапана), при которой протез вводится пациенту через прокол в бедренной вене. Такие операции не противопоказаны пожилым пациентам и проводятся в два этапа — сначала делается стентирование коронарных сосудов, которое помогает снизить риск инфаркта, а после через несколько дней устанавливается клапан. При этом методики постоянно совершенствуются, например, сегодня российский Научно-практический центр интервенционной кардиоангиологии проводит обе процедуры за одно вмешательство, что делает операцию еще более безопасной.
В 2018 году врачи Новосибирского Национального медицинского исследовательского центра им. академика Е. Н. Мешалкина создали биологический митральный клапан, который тоже можно установить эндоваскулярным методом.
