Mechanical circulatory support – a report from Europe’s largest single-center experience

Почти каждое заболевание сердца может являться причиной развития терминальной сердечной недостаточности с поражением левого, правого или обоих желудочков сердца. Дополнительно к широчайшему спектру медикаментозной терапии существует множество хирургических способов лечения конечной стадии заболевания сердца в зависимости от его этиологии: реваскуляризация коронарных артерий при сниженной насосной функции миокарда и гибернирующем миокардите [1], реконструкция или протезирование клапана сердца, аневризмэктомия желудочка сердца [2], кардиомиопластика [3], редукция размера желудочка [4], имплантация специальных стабилизаторов размеров сердца [5], регенеративная терапия [6] и, конечно, трансплантация сердца. Имплантация систем механической поддержки кровообращения сердца (СМПК) для лечения пациентов в терминальной стадии сердечной недостаточности за после 20 лет приобрела большую клиническую значимость. Число имплантаций СМПК растет с большой скоростью во всем мире. Это связано с рядом факторов:

1) постоянным увеличением количества пациентов, страдающих терминальной стадией сердечной недостаточности, что зачастую обусловлено увеличением длительности жизни с широкой популяцией пожилого населения;

2) увеличением сложности современной кардиохирургии с соответствующим возрастанием количества пациентов с послеоперационной сердечной слабостью;

3) снижением количества донорских органов, доступных для трансплантации сердца.

С другой стороны, сегодня, благодаря новым концепциям и развитию технологий СМПК, в клинике стали доступны для применения системы механической поддержки кровообращения, которые можно имплантировать с минимальной хирургической травмой, предоставляющие намного больше комфорта и обеспечивающие достойное качество жизни пациентов по сравнению с системами, применяемыми 10-15 лет назад [7-9]. В современных условиях только незначительная часть СМПК является системами 1-го и 2-го поколений. Большинство современных систем обеспечивают пациенту максимум подвижности согласно длительности работы батареи СМПК.

Целью применения СМПК остается сохранение жизни пациента и улучшение его общего состояния с возможностью в будущем оздоровления миокарда, трансплантации сердца или длительного применения, как альтернатива трансплантации сердца.

В данной работе обсуждаются современные направления развития механической поддержки кровообращения и опыт клиники немецкого кардиологического центра г. Берлина с 1987 года.

Материалы и методы

Проведен анализ электронной базы данных СМПК в клинике немецкого кардиологического центра г. Берлина, содержащей демографические, предоперационные, послеоперационные и амбулаторные данные пациентов, которым проведена операция имплантации СМПК с июля 1987 года (10). Случаи использования экстракорпоральной мембранной оксигинации, а также пациенты с поддержкой кровообращения с помощью центрифугальной системы Bio-Medicus исключены из данного анализа.

Типы и количества СМПК, использованные за период исследования в клинике, представлены в таблице 1.

Статистический анализ произведен с помощью программы SPSS 11.0 (SPSS Inc. Chicago, IL).

Количественные данные представлены как средние со стандартным отклонением, качественные – как число и процент.

Pearson c2 тест использовался для определения статистической значимости качественных данных. Выживаемость рассчитана с помощью анализа Каплан-Майер.

Для определения различия между группами использовался log rank тест. Значение р менее 0,05 принято за статистическую значимость.

Результаты и их обсуждение

В период с 1987 по июль 2010 года в клинике имплантировано 1598 различных видов СМПК. Развитие программы «искусственное сердце» в нашей клинике в течение времени представлено на рисунке 1. Большинство пациентов были мужчины - 81%. Средний возраст пациентов составил 49,4 года (с вариацией от 0.3 дня до 82 лет). 134 пациента были моложе 18 лет (8,3%).

Основными показаниями для имплантации СМПК были следующие заболевания: кардиомиопатия (n=1074), посткардиотомный синдром малого выброса (n=282), острый инфаркт миокарда (n=83), острая сердечная недостаточность после трансплантации сердца (n=64) и прочее (n=61).

За время исследования в клинике были использованы 16 различных типов СМПК и один тип полностью имплантируемого сердца (CardioWest-t TAH). Детали относительно каждого типа СМПК представлены в таблице 1.

В 55,5% случаев СМПК использовался для поддержки левого желудочка, в 39,0% – как бивентрикулярная поддержка, в 4,8% – как правожелудочковый обход. Процент использования бивентрикулярной поддержки значительно снизился в течение лет с 95% в 1989 до 20% в 2009 году (рис. 2).

В течение лет, с 1995 года, как правило, имплантировались системы поддержки кровообращения пульсового типа работы, хотя в настоящее время более 95% имплантируемых СМПК представляют собой системы вращающихся насосов с постоянным током крови. Среднее время поддержки составило 148,6 дней (вариация от 0 до 1836 дней).

Вследствие постоянной нехватки донорских органов, только 347 пациентов могли быть успешно трансплантированы после применения СМПК как моста к трансплантации сердца. Среди пациентов, трансплантированных без применения СМПК и пациентов, трансплантированных после использования СМПК, отсутствует значительное различие в длительном успехе после трансплантации сердца.

У 122 пациентов (8,3% от всей группы) СМПК было эксплантировано после наступления оздоровления миокарда. Большинство этих пациентов страдало острым кардиогенным шоком различной этиологии, в основном в результате миокардита или кардиогенного шока после операции на сердце. 44 из этих 122 пациентов страдали хронической идиопатической дилятационной кардиопатией (ИДК). У первого пациента с ИДК, которому был имплантирован искусственный левый желудочек (ИЛЖС) и наступило полное стабильное оздоровление насосной функции на фоне терапии ИЛЖС, ИЛЖС был эксплантирован в 1995 году [21]. Встречаемость длительного стабильного успеха после ИЛЖС среди наших пациентов, страдающих ИДК, составляет 8,8%.

В 2009 году 31,4% всех пациентов на момент имплантации были старше 65 лет, что подтверждает применение СМПК как альтернативы к трансплантации сердца или, так называемой, перманентной или длительной поддержки. Подгруппа такого рода пациентов в последнее время постоянно растет (рис. 3). 65% этих возрастных пациентов были выписаны из клиники домой. Пациенты, выписанные из клиники вместе с ИЛЖС, 96% времени поддержки находились дома (вариации от 77 до 100%). За время исследования 521 пациент был выписан домой или в реабилитационный центр. В настоящее время 134 пациент находится на поддержке. Из-за больших различий в подгруппах – от пациентов с острым кардиогенным шоком после операции до пациентов, которым элективно имплантировано СМПК – невозможно рассчитать реальную выживаемость для всей исследуемой группы. Рассчитанная комбинированная 6-месячная выживаемость для двух типов ИЛЖС, которая имплантируется в настоящее время (Heartware и Heartmate II), составляет 83,4%. Для пациентов, которым имплантирована ИЛЖС типа Heartwmate II 6-месячная выживаемость составила 83,9%, а однолетняя – 79,6%.

Всемирный опыт показал лучшие результаты лечения с помощью СМПК по сравнению с инотропной поддержкой для пациентов, ожидающих трансплантацию сердца [11], или по сравнению с консервативным лечением сердечной недостаточности у кандидатов с противопоказанием к трансплантации сердца (12). В большом количестве случаев механическая поддержка с помощью ИЛЖС привела к стабильному оздоровлению миокарда и эксплантация ИЛЖС стала возможной [13, 44]. Очень много пациентов можно поддержать до исчезновения противопоказаний к трансплантации сердца с помощью ИЛЖС [15, 16]. Наш опыт показал, что СМПК могут спасти жизни пациентам, страдающим терминальной формой сердечной недостаточности различного генеза. Этот успешный метод поддержки пациентов до трансплантации или возникновения выздоровления миокарда показал себя ценной возможностью перманентной поддержки пациентов с противопоказаниями к трансплантации сердца. Но имплантация СМПК должна проводиться пациентам до наступления глубокого, возможно, необратимого кардиогенного шока.

Назначение механической 
поддержки кровообращения

В большинстве, но конечно, не во всех случаях, имплантация СМПК может рассматриваться как мост к трансплантации сердца или перманентная поддержка. Хотя у нас есть опыт лечения некоторых пациентов, которые после имплантации СМПК как моста к трансплантации, позднее отказались от трансплантации, вследствие хорошего качества жизни, находясь на механической поддержке.

До 10% пациентов показывают значительное улучшение функции желудочка при механической его поддержке. Эта подгруппа пациентов может иметь оздоровление миокарда с последующей эксплантацией СМПК после месяцев поддержки без трансплантации сердца – ситуация, известная как «мост к оздоровлению миокарда». К сожалению, до настоящего времени невозможно предсказать, у кого из пациентов разовьется такое состояние после имплантации.

Показания для имплантации СМПК

Когда медицинские, хирургические или другие простые способы поддержки кровообращения (как внутриаортальная баллонная контрпульсация) не эффективны и отсутствуют противопоказания к имплантации СМПК, показано применение механической поддержки. В клинической практике, как правило, большинство пациентов, находящихся в этой ситуации, страдают терминальной стадией болезни, но могут быть пациенты и после острого миокардита или осложненной операции на сердце.

Существует немного противопоказаний для имплантации СМПК среди которых: злокачественные неопластические заболевания с плохим прогнозом, отказ от предлагаемой имплантации пациентом или ситуации с очень развитой полиорганной недостаточностью, которая ставит под вопрос выживание пациента после операции.

Лево- или двужелудочковая поддержка?

В нашей практике процент бивентрикулярной поддержки снизился с 95% в 1989 до 20% в 2009 году.

Большинство пациентов с терминальной стадией заболевания могут быть успешно пролечены с помощью имплантации ИЛЖС, хотя у некоторых пациентов развивается биветрикулярная сердечная недостаточность, для лечения которой необходимо применение бивентрикулярной поддержки или полностью имплантированного искусственного сердца.

Решение о имплантации ИЛЖС или ИЛЖС плюс дополнительно временный правожелудочковый отход, или применении первично бивентрикулярной поддержки в основном зависит от предоперационной правожелудочковой функции и степени нарушений функций жизненно важных органов и систем (печень, почки, свертывающая система и др.). Неправильная оценка дооперационной функции правого желудочка после имплантации ИЛЖС может привести к развитию правожелудочковой недостаточности в раннем послеоперационном периоде и связанной с ней высокой периоперативной смертностью и болезненностью. Поэтому предсказание и оценка функции правого желудочка до операции приобретает самое важное значение для выбора типа СМПК и клинических результатов.

Для принятия решения о выборе системы есть многочисленные алгоритмы и отдельные параметры [17-20]. Мы разработали свой собственный алгоритм для принятия решения. В нашей клинике алгоритм базируется на эхокардиографических параметрах. Степень недостаточности трикуспидального клапана, фракция выброса правого желудочка, конечный диастолический размер правого желудочка, диаметр правого предсердия и индекс «шарообразности» правого желудочка формируют основы для принятия решения о применении бивентрикулярной поддержки [19]. Среди клинических параметров – это вторичная почечная и печеночная дисфункция.

Частота использования бивентрикулярной поддержки в нашей клинике последние пять лет сравнима с частотой, которая встречается в регистре «ИНТЕРМАКС» - американской базе данных СМПК. Только в раннем опыте применения СМПК мы часто использовали бивентрикулярную поддержку. Возможно, из-за отсутствия знаний, необходимых для принятия решения. Мы также считаем важным выполнение имплантации левожелудочкого обхода как можно в более ранние сроки, если прекращение искусственного кровообращения сопряжено с осложнением или требует высокодозированной инотропной поддержки.

Оздоровление миокарда

В течение многих лет существует доказанная возможность эксплантации ИЛЖС у пациентов, страдающих идиопатической дилятационной кардиомиопатией после разгрузки с помощью ИЛЖС и возникновения оздоровления функции миокарда (21).

Сам процесс функционального оздоровления миокарда недостаточно исследован. Возможно, это протекает на обоих уровнях – как на клеточном, так и тканевом. Было показано, что механическая разгрузка слабого левого желудочка ведет к изменению на молекулярном уровне – снижению нейрогуморальной и цитокиновой активации, нормализации цитоскелетальных взаимодействий с уменьшением размеров миоцитов и снижением клеточного экстраматрикса [22-26]. Это характерно не только для пациентов с постркардиотомным синдромом сердечной слабости и миокардитом, но также для пациентов с неишемической идиопатической кардиопатией. Мюллер и соавт. из рабочей группы нашей клиники, показали в период раннего опыта в 1997 году возможность эксплантации ИЛЖС у пациента с ИДК. Позднее Дандель, вместе с соавторами, опубликовал критерии стабильности функции миокарда для эксплантации ИЛЖС у этих пациентов [13]. Несмотря на приведенные выдающиеся наблюдения, количество пациентов, у которых возможна эксплантация на основании выздоровления, остается низким 5-24% [27]. Самая высокая встречаемость выздоровления составила 73,3%, что опубликовано Биркс и соавторами [14]. В этой работе использовались ИЛЖС пульсового типа потока. Эти результаты, к сожалению, не смогли быть достигнуты другими группами.

Наши пациенты еженедельно обследуются с помощью эхокардиографии в течение первых двух месяцев после имплантации ИЛЖС, а затем один раз в месяц. Если движения стенок левого желудочка и его диаметр показывают значительные улучшения, пациенты попадают под протокол эксплантации. Самыми главными критериями для длительного стабильного оздоровления миокарда и возможной эксплантации ИЛЖС мы считает синусовый ритм, отсутствие недостаточности митрального клапана, фракцию выброса левого желудочка более 45% и КДР ЛЖ менее 55 мм, документируемый в четырех серийных исследованиях. В выбранной группе пациентов применение препарата кленбутерол может повысить шансы на оздоровление миокарда, что показано группой под руководством Биркс [14]. Применение и интраоперативная аппликация стволовых клеток являются в настоящее время находятся в клиническом исследовании.

СМПК в качестве перманентной поддержки

Количество пациентов с конечной стадией сердечной недостаточности, которые являются кандидатами для поддержки, но не являются кандидатами к трансплантации сердца, постоянно увеличивается. С одной стороны это может быть результатом демографических изменений с растущей длительностью жизни: пациенты старше 65 лет очень редко становятся кандидатами для трансплантации сердца. С другой стороны – высокое сопротивление в малом круге кровообращения, заболевание периферических артерий и экстремальное ожирение также часто являются препятствием при постановке в лист ожидания трансплантации. Для пациентов старше 65 лет выживаемость после одного месяца, согласно данным нашей группы, составляет 75%, а однолетняя – 39% [38].

СМПК для перманентной поддержки должны быть технически стабильными? без каких-либо технических проблем, по крайней мере, для пяти лет применения. Поверхности контакта с кровью, а также конструкция кровяной камеры должны быть атромбогенными. В идеале такая система должна быть полностью имплантирована с передачей энергии и управлением системой через кожу без контакта. Ни один из клинически доступных типов СМПК не обладает этими требованиями. Наши результаты с применением различных насосов постоянного потока крови, таких как Jarvic 2000 LVAS, Ventracor, DuraHeart, INCOR I, HeartMate II, HeartWare HVAD, как систем поддержки в качестве альтернативы трансплантации, очень обнадеживающие, но оставляющие еще много места для улучшения. В нашем опыте значительная часть пациентов, получающих СМПК в качестве альтернативы трансплантации, имеют в анамнезе операции на сердце с доступом через срединную стернотомию и показывают хороший результат при имплантации ИЛЖС с доступом через левостороннюю латеральную торакотомию. Используя эту хирургическую возможность, мы впервые в мире имплантировали экстракорпоральную систему BerlinHeart EXCOR, а позднее насосы постоянного тока крови Micromed De-Bakey, INCOR I, Jarvic2000 LVAS, HeartMate II, HeartWare HVAD [28-29].

Антикоагуляция

Во время механической поддержки кровообращения одним из главных факторов является сбалансированный режим антикоагуляции. МНО, тест агрегации тромбоцитов и тромбоэластограмма являются главными тестами, формирующими основу для антикоагуляционной терапии пациентов.

В настоящее время очень подробная стратегия антикоагуляции, адаптированная к различным типам СМПК, используется в мире [12, 30, 31]. В тоже время не существует единого стандартного протокола антикоагуляции, у пациентов с ИЛЖС типа постоянного потока крови антикоагуляционный протокол в основном включает кумадин или маркумар, аспирин и, как препарат выбора, клопидогрель или дипиридамол. В группе наших пациентов целевые значения МНО колебались от самого низкого 2,0 (для HeartMate II) до самого высокого 3,5 (BerlinHeart EXCOR). В настоящее время наши целевые значения МНО для HeartMate II – 2,0-2,5, для HeartWare HVAD (ИЛЖС или бивентрикулярная поддержка) – 2,5-3,0 для BerlinHeart INCOR I – 2,5-3,0 и 3,0-3,5 для BerlinHeart EXCOR и CardioWest TAH-t. Одним из частых осложнений является гепарининдуцированная тромбоцитопения (ГИТ) с серьезными осложнениями и плохим прогнозом, если это осложнение возникает после имплантации. Наш опыт показал улучшение результатов среди пациентов, страдающих этим осложнением, на основании ранней детекции ГИТ-антител до и сразу после имплантации СМПК, а также непосредственного применения альтернативных антикоагулянтов, из которых в нашей клинике наиболее часто используется прямой ингибитор тромбина агратробан [32]. Значительное количество пациентов с ИЛЖС типа постоянного потока крови страдают после нескольких недель или месяцев поддержки приобретенным синдромом фон Виллебрандта. Это состояние ведет к развитию легкой аутоантикоагуляции посредством дефицита фактора фон Вилленбрандта – мультимерного белка плазмы крови, необходимого для адгезии тромбоцитов. В настоящее время проводится исследование о различиях эффекта разного типа ИЛЖС на развитие этой коагулопатии.

Амбулаторная помощь пациентам с механической поддержкой кровообращения.

Помимо пациентов, которые получили СМПК для лечения острой сердечной недостаточности с ожиданием быстрого оздоровления функции нативных желудочков, выписка домой является целью после имплантации каждого типа СМПК.

В нашем исследовании за весь период 521 пациент был выписан домой или реабилитационный центр. Количество повторных госпитализаций составило 3/пациент и сравнимо с опытом других центров [30, 34, 35]. Причины повторной госпитализации следующие: раневая инфекция, нарушение антикоагуляции и церебральный эмболизм. В более чем половине случаев повторных госпитализаций, как правило, они не были связаны с ИМПК, пациенты с ИМПК; поддерживаются членами их семей, семейными врачами и социальными работниками, дополнительно наблюдаются амбулаторно в нашей клинике каждые 4 недели. Для неотложных состояний есть 24-часовая телефонная линия.

Осложнения терапии с помощью СМПК

Несмотря на гигантский прогресс в развитии механической поддержки кровообращения этот хирургический метод лечения продолжает сопровождаться значительными трудностями. Лечебный успех более всего зависит от оптимального времени для имплантации СМПК пациентам, находящимся на в/в терапии катехоламинами. Так как ситуация может очень быстро ухудшиться и перейти в кардиогенный шок с полиорганной недостаточностью, данная операция может быть спасением жизни. В этой ситуации серийные измерения мозгового натрийуретического пептида и / или параметров системного воспаления могут помочь для определения времени операции.

К числу ранних послеоперационных осложнений относятся: продолжающееся послеоперационное кровотечение, полиорганная недостаточность и правожелудочковая недостаточность. Все эти осложнения чаще всего встречаются у пациентов, длительное время находящихся в состоянии глубокого кардиогенного шока. В нашем опыте встречаемость этих осложнений была низкой, а именно: кровотечение с необходимостью оперативной ревизии – 6,4%, правожелудочковая недостаточность в группе пациентов с ИЛЖС – 5,6%, почечная недостаточность – 11,7% и летальные инфекции, развивающиеся в первые 30 послеоперационных суток – 14%.

Тромбоэмболические осложнения и кровотечения, вместе с инфекциями СМПК, являются главными лимитирующими факторами успеха хронического применения СМПК [7]. В нашем опыте у 10,6% пациентов развились тромбоэмболические осложнения на фоне терапии СМПК.

В будущем проблемы инфекции в месте выхода из кожи энергопитающего кабеля ИЛЖС могут быть минимизированы с помощью разработки чрезкожной системы трансфера энергии. Эта технология находится на стадии разработки многих фирм производителей СМПК.

Будущие перспективы

Имплантируемые ИЛЖС могут дать пациентам значительно более лучшее качество жизни, большую мобильность по сравнению с пациентами, нуждающимися в применении бивентрикулярного обхода, который сопряжен с расширенным хирургическим вмешательством, экспозицией крови, большими по площади чужеродными поверхностями и необходимостью использования громоздких консолей управления, которые ограничивают способность пациентов свободно передвигаться.

Сотрудники группы «искусственные сердца» Немецкого Центра Сердца г. Берлина разработали в период с 2009 года метод, позволивший использовать коммерчески доступную систему поддержки левого желудочка сердца – имплантируемый ИЛЖС типа HeartWare HVAD, для правожелудочкового обхода. После первого клинического применения [36-37] началось методологическое исследование этой стратегии терапии с помощью СМПК в различных клинических сценариях.

Заключение

Имплантация различных типов систем механической поддержки кровообращения, включая применение полностью имплантируемого искусственного сердца, является стандартным методом лечения пациентов как с острой, так и с терминальной стадиями хронической сердечной недостаточности, рефрактерной к медикаментозной терапии.

Миниатюрные имплантируемые ИЛЖС второго и третьего поколений демонстрируют низкую встречаемость таких осложнений как кровотечение и инфекции, позволяют предоставить пациенту лучшее качество жизни, особенно в случае планируемой длительной поддержки.

Такие ИЛЖС в настоящее время широко применяются в мире с постоянно растущим пониманием общества и снижением встречаемости осложнений.

Количество бивентрикулярной поддержки снизилось в течение лет до 25% и менее. Имплантируемые системы бивентрикулярной поддержки с помощью двух маленьких насосов постоянного потока крови находятся на стадии клинического исследования.

Благодарность

Авторы благодарят Катарину Хоффман за ее огромный вклад в создание и развитие электронной базы данных СМПК и Анну Гейл за помощь в переводе текста.

GERMAN-RUSSIAN YEAR OF EDUCATION, SCIENCE AND INNOVATION 2011/12

ГЕРМАНО-РОССИЙСКИЙ ГОД ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И ИННОВАЦИЙ 2011/12

Рис. 1. Количество СМПК, имплантируемых в год в Немецком кардиоцентре Берлинa.