Устройство для экстракорпорального кровообращения и способ его сборки

Устройство для экстракорпорального кровообращения и способ его сборки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к сердечно-сосудистой хирургии, может быть использована, в частности, при операциях на аорте.

Выбор метода перфузии является одной из основных задач, обеспечивающих максимальную степень защиты центральной нервной системы и внутренних органов во время искусственного кровообращения (ИК).

Подготовка к перфузионному обеспечению кардиохирургических операций включает в себя этап сборки и заполнения экстракорпорального контура кровообращения. Собранный контур должен соответствовать типу выполняемой операции и обеспечивать необходимые варианты подключения артериальной и венозной магистралей.

При выполнении ряда вмешательств (например, операции на дуге аорты, сочетанные вмешательства на аорте и брахиоцефальных артериях, вмешательства на грудной аорте) может использоваться несколько точек артериального доступа. В настоящее время в практической деятельности для осуществления перфузии с несколькими точками артериального доступа используют два способа сборки экстракорпорального контура кровообращения.

Известен способ сборки экстракорпорального контура кровообращения, при котором используют один нагнетающий насос, а разделение артериальной магистрали происходит в стерильной зоне на операционном столе, что позволяет проводить кровоснабжение дополнительного сосудистого бассейна (Zierer А., Аli El-Sayed Ahmad, Papadopoulos N., Moritz A., Diegeler A., Urbanski P.P. Selective antegrade cerebral perfusion and mild (28°C-30°C) systemic hypothermic circulatory arrest for aortic arch replacement: Results from 1002 patients. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. November 2012. P. 1042-1050).

Известное устройство и способ его сборки позволяют проводить вмешательство в условиях селективной бигемисферальной антеградной перфузии головного мозга (ГМ) при операциях на аорте, протезировании ее дуги.

Однако при таком способе невозможен точный контроль объемных скоростей кровотока в разделенных артериальных магистралях, отсутствует возможность интраоперационного изменения схемы перфузии без остановки кровоснабжения.

Более близким к предлагаемому устройству и способу его сборки (прототипами предлагаемых изобретений) является способ сборки экстракорпорального контура устройства для кровообращения, при котором используются два насоса (основной и добавочный), нагнетающих кровь в артериальное русло пациента (Delia Corte A., Scardone М., Romano G., Amarelli С, Biondi A., De Santo L.S., De Feo M., Nappi G., Cotrufo M. Aortic Arch Surgery: Thoracoabdominal Perfusion During Antegrade Cerebral Perfusion May Reduce Postoperative Morbidity. Ann. Thorac. Surg. 2006; 81. P. 1358-1364).

От аппарата искусственного кровообращения отходят две артериальные линии: основная линия от основного насоса и добавочная - от вспомогательного насоса, берущего артериальную кровь из основной линии.

Изменяя производительность основного и вспомогательного насосов, можно получить и контролировать объемные скорости перфузии как в основной, так и во вспомогательной магистралях.

Эта часть сборки экстракорпорального контура технически реализуется так: после артериального фильтра-ловушки в артериальной магистрали от основного насоса делается разветвление с помощью тройника (3/8×3/8×3/8''). Первая ветвь формирует основную артериальную магистраль, вторая через добавочный насос формирует добавочную магистраль.

Затем обе магистрали направляются на операционный стол, и каждая из них используется для контролируемой подачи артериальной крови во время системной и церебральной перфузии.

Системная перфузия осуществляется через основную магистраль, церебральная - через дополнительную.

Во время сложных вмешательств на аорте и магистральных артериях, особенно в случаях мальперфузии при расслоении аорты, может возникнуть необходимость в обеспечении подачи артериальной крови через несколько артериальных доступов одновременно или последовательно в ходе вмешательства. Кроме того, на одних этапах операции необходима подача крови из основной магистрали, на других - из вспомогательной. В случаях выраженной патологии стенки аорты и магистральных артерий интраоперационно может возникать ситуация, требующая использования вспомогательной магистрали или динамического переключения между ними.

При использовании для перфузии устройства, собранного способом-прототипом, изменение в ходе операции перфузии артериального бассейна из основной на дополнительную магистраль без остановки кровообращения, размыкания перфузионной петли и ее переключения невозможно. Также затруднительно обеспечить подачу артериальной крови в дополнительные точки артериального доступа в случае необходимости перфузии трех и более артериальных бассейнов. Крайне затруднительно выполнение их переключения между основной и добавочной магистралями - это действие требует остановки перфузии и размыкания петли, что угрожает ишемией и воздушной эмболией.

Необходимость указанных действий неоднократно возникала при экстренных операциях по поводу расслоения аорты, а также при коррекции расслоений аорты с синдромом мальперфузии конечностей или брахиоцефальных сосудов.

Предлагаемая группа изобретений направлена на решение технической проблемы, заключающейся в создании устройства для экстракорпорального кровообращения, сборка части которого в стерильной зоне операционного стола позволяет без остановки кровообращения обеспечить любые варианты вмешательств, требующих перфузии двух и более артериальных бассейнов с переключением в любой последовательности перфузионных линий.

Технический результат группы изобретений заключается в минимизации времени ишемии в сосудистых бассейнах, в снижении риска воздушной эмболии и в уменьшении уровня гипотермии путем изменения непосредственно в ходе хирургического вмешательства варианта искусственного кровообращения с раздельным кровоснабжением нескольких артериальных бассейнов и с подключением к перфузии без размыкания перфузионной петли как минимум одного дополнительного артериального бассейна.

Сущность группы изобретений выражается в совокупности существенных признаков, в которой устройство для экстракорпорального кровообращения, содержащее перфузионный контур с артериальным фильтром-ловушкой (или со встроенным в оксигенатор) и с основным и добавочным насосами, в которые подаются магистрали контура экстракорпорального кровообращения, разделяемые на основную и добавочную тройником, установленным на магистральном выходе из артериального фильтра-ловушки, отличается от ближайшего аналога тем, что на расстоянии не менее 200 см от тройника основная артериальная магистраль и добавочная артериальная магистраль соединены между собой коммуникационной перемычкой длиной не более 50 см, связанной дополнительными тройниками с основной и добавочной артериальными магистралями и с дополнительной артериальной магистралью, при этом экстракорпоральный контур в области коммуникационной перемычки снабжен коммутационными зажимами, которые установлены на коммуникационной перемычке между основной артериальной магистралью и добавочной артериальной магистралью, на дополнительной артериальной магистрали, на коммуникационной перемычке между добавочной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью и на участках основной и добавочной магистралей, прилегающих к коммуникационной перемычке с двух сторон.

Способ сборки устройства для экстракорпорального кровообращения, описанного выше, включает соединение выходной магистрали артериального фильтра-ловушки с тройником и последующее соединение тройника с основной и добавочной артериальными магистралями, которые подают из стерильной зоны операционного стола, при этом основную артериальную магистраль подают непосредственно из стерильной зоны операционного стола, а добавочную артериальную магистраль пропускают через добавочный насос, затем на расстоянии не менее 200 см от тройника основную артериальную магистраль и добавочную артериальную магистраль соединяют между собой коммуникационной перемычкой длиной не более 50 см, связанной дополнительными тройниками с основной и добавочной артериальными магистралями и с дополнительной артериальной магистралью, и устанавливают коммутационные зажимы на магистрали экстракорпорального контура, причем коммутационные зажимы устанавливают на коммуникационную перемычку между основной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью, на дополнительную артериальную магистраль, на коммуникационную перемычку между добавочной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью и на участки основной и добавочной магистралей, прилегающие к коммуникационной перемычке с двух сторон.

Причинно-следственная связь перечисленных признаков с техническим результатом группы изобретений проявляется в том, что сборка контура экстракорпорального кровообращения включает создание коммуникационной перемычки на операционном столе между основной и добавочной магистралями с организацией артериальных истоков для подачи артериальной крови в пациента из трех точек - от основной магистрали, от добавочной магистрали и от коммуникационной перемычки с дополнительной магистралью. Наложение зажимов на основную, добавочную и (или) дополнительную (коммутационную) магистраль обеспечивает динамическое перенаправление потока из основной и дополнительной магистралей в любую из трех точек артериального истока. Каждая из точек артериального истока допускает независимую от других точек организацию ветвления, что позволяет легко увеличивать число перфузируемых артериальных бассейнов.

Расположение коммуникационной перемычки на расстоянии не менее 200 см от тройника определяется тем, что одну часть устройства для экстракорпорального кровообращения собирают вне стерильной зоны операционного стола, и 200 см - это минимальное расстояние, на котором может быть проведена такая сборка.

Сборку другой части устройства производят в стерильной зоне операционного стола, и длину коммуникационной перемычки определяют как габариты операционного стола, так и положение на столе пациента с определенным удалением друг от друга точек артериального доступа. Длина перемычки не более 50 см позволяет расположить основную артериальную магистраль и добавочную артериальную магистраль в пределах операционного стола. Длина перемычки может быть подобрана так, чтобы магистрали контура экстракорпорального кровообращения не мешали проведению операции.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана часть устройства для экстракорпорального кровообращения, которую собирают вне стерильной зоны операционного стола и на фиг. 2 часть этого же устройства, находящаяся в стерильной зоне операционного стола.

Устройство для экстракорпорального кровообращения содержит перфузионный контур с артериальным фильтром-ловушкой 1 (или со встроенным в оксигенатор артериальным фильтром), с основным насосом 2 и с добавочным насосом 3, через которые пропускаются магистрали контура экстракорпорального кровообращения. Магистрали разделены на основную магистраль 4 и добавочную магистраль 5 тройником 6, установленным на магистральном выходе из артериального фильтра-ловушки 1.

На расстоянии не менее 200 см от первого тройника 6 основная артериальная магистраль 4 и добавочная артериальная магистраль 5 соединены между собой коммуникационной перемычкой 7.

Коммуникационная перемычка 7 длиной не более 50 см связана дополнительными тройниками 8, 9 и 10 с основной артериальной магистралью 4, с добавочной артериальной магистралью 5 и с дополнительной артериальной магистралью 11.

Магистрали контура экстракорпорального кровообращения в области коммуникационной перемычки снабжены коммутационными зажимами 12-18, которые установлены на коммуникационной перемычке 7 между основной артериальной магистралью 4 и дополнительной артериальной магистралью 11 (зажим, обозначенный на фиг. 2 поз. 12), на дополнительной артериальной магистрали 11 (зажим 13), на коммуникационной перемычке 7 между добавочной артериальной магистралью 5 и дополнительной артериальной магистралью 11 (зажим 14) и на участках основной магистрали 4 (зажимы 15 и 16) и добавочной магистрали 5 (зажимы 17 и 18), прилегающих к коммуникационной перемычке 7 с двух сторон.

При сборке устройства для экстракорпорального кровообращения соединяют выходную магистраль артериального фильтра-ловушки 1 с тройником 6, который соединяют с основной артериальной магистралью 4 и добавочной артериальной магистралью 5. Магистрали 4 и 5 подают из стерильной зоны операционного стола, при этом основную артериальную магистраль 4 подают непосредственно к месту соединения с тройником 6, а добавочную артериальную магистраль 5 проводят через добавочный насос 3. Затем на расстоянии не менее 200 см от тройника основную артериальную магистраль и добавочную артериальную магистраль соединяют между собой коммуникационной перемычкой 7 длиной не более 50 см.

Коммуникационную перемычку 7 связывают дополнительными тройниками 8, 9 и 10 с основной 4 и добавочной 5 артериальными магистралями и с дополнительной артериальной магистралью 11. Затем на соединенные магистрали устанавливают коммутационные зажимы 12 - 18. Коммутационный зажим 12 устанавливают на коммуникационную перемычку 7 между основной артериальной магистралью 4 и дополнительной артериальной магистралью 11. Коммутационный зажим 13 устанавливают на дополнительную артериальную магистраль 11. Коммутационный зажим 14 устанавливают на коммуникационную перемычку 7 между добавочной артериальной магистралью 5 и дополнительной артериальной магистралью 11.

Коммутационные зажимы 15 и 16 устанавливают на участки основной магистрали 4, прилегающие к коммуникационной перемычке 7 с двух сторон.

На участках добавочной магистрали 5, также прилегающих с двух сторон к коммуникационной перемычке 7, устанавливают коммутационные зажимы 17 и 18.

Клинический пример 1

Пациент О., 48 лет, диагноз: острая расслаивающая аневризма аорты I типа с отхождением брахиоцефальных артерий от ложного просвета. Кардиогенный шок. Респираторный дистресс-синдром. Недостаточность аортального клапана 4 степени.

Оперирован с применением предлагаемого устройства для экстракорпорального кровообращения.

Выполнена операция: супракоронарное протезирование восходящей аорты синтетическим протезом Vascutec 28, полное протезирование дуги аорты по методу Борста синтетическим протезом Vascutec 26 в условиях ИК, адаптивной перфузии, циркуляторного ареста, висцеральной перфузии, гипотермии и фармакохолодовой кардиоплегии (ФХКП).

Перфузионные особенности: при проведении искусственного кровообращения использовано предлагаемое устройство для экстракорпорального кровообращения. Коммуникационная перемычка 7 располагалась на расстоянии 250 см от тройника 6, а ее длина составила 45 см.

Системная перфузия осуществлялась по основной магистрали 4 через левую подключичную артерию, а церебральная перфузия осуществлялась по добавочной магистрали 5 через правую подключичную артерию при пережатом брахиоцефальном стволе. Установлены коммутационные зажимы 12 и 14. Добавочная магистраль имела разветвление для перфузии в левую общую сонную артерию на этапе протезирования дуги аорты с целью реализации бигемисферальной перфузии головного мозга.

На этапе протезирования дуги аорты остановлена перфузия по основной магистрали 4 в левую подключичную артерию, установлен коммутационный зажим 16 и снят зажим 12. Производилась висцеральная перфузия по дополнительной магистрали 11 через левую общую бедренную артерию с целью минимизации ишемии внутренних органов. После окончания реконструкции дуги аорты перфузия по дополнительной магистрали 11 остановлена. Коммутационный зажим 16 снят, и наложен зажим 12, возобновлена системная перфузия по основной магистрали 4 через левую подключичную артерию. Выполнено согревание пациента и завершение искусственного кровообращения.

Клинический пример 2

Пациентка Д., 38 лет, диагноз: синдром Марфана. Врожденный порок сердца: двустворчатый аортальный клапан. Расслаивающая аневризма аорты 1 типа, подострая стадия, с распространением на брахиоцефальные артерии. Аортальная недостаточность 3 степени. Стил-синдром справа. Кардиомегалия. Относительная недостаточность митрального клапана 1-1,5 степени. Умеренная легочная гипертензия.

Оперирована с применением предлагаемого устройства для экстракорпорального кровообращения.

Выполнена операция: операция Bentall-de Bono (протезирование восходящей аорты и аортального клапана синтетическим клапансодержащим кондуитом Sorin Carbomedics Carbo-Seal, клапан №23, кондуит d 26 мм) с наложением соустья по Кабролю; протезирование дуги аорты и брахиоцефальных артерий синтетическим многобраншевым линейным протезом Vascutec Gelweave (d 22/10/8/8 мм) в условиях адаптивной перфузии (уни-, билатеральной перфузии ГМ, висцеральной перфузии, циркуляторного ареста), в условиях ИК, гипотермии и ФХКП.

Перфузионные особенности: при проведении искусственного кровообращения использовано предлагаемое устройство для экстракорпорального кровообращения. Коммуникационная перемычка 7 располагалась на расстоянии 220 см от тройника 6, а ее длина составила 40 см.

До начала искусственного кровообращения был протезирован брахиоцефальный ствол синтетическим протезом.

Системная перфузия осуществлялась по основной магистрали 4 через левую подключичную артерию, а церебральная перфузия осуществлялась по добавочной магистрали 5 через протез брахиоцефального ствола. Установлены коммутационные зажимы 12 и 14.

На этапе протезирования дуги аорты остановлена перфузия по основной магистрали 4 в левую подключичную артерию, установлен коммутационный зажим 16 и снят зажим 12. Выполнено формирование дистального анастомоза между грудной аортой и многобраншевым протезом дуги аорты. Левая подключичная артерия существенно расслоена, дальнейшая перфузия по ней признана небезопасной. Одна из браншей протеза соединена с дополнительной магистралью 11, и начата висцеральная перфузия по ней через браншу протеза с целью минимизации ишемии внутренних органов. По мере формирования анастомозов ветвей протеза с брахиоцефальными артериями увеличивалась производительность основного насоса. После окончания реконструкции дуги аорты системная перфузия производилась через дополнительную магистраль 11. Выполнено согревание пациентки и завершение искусственного кровообращения.

1. Устройство для экстракорпорального кровообращения, содержащее перфузионный контур с артериальным фильтром-ловушкой и с основным и добавочным насосами, в которые подаются магистрали контура экстракорпорального кровообращения, разделяемые на основную и добавочную тройником, установленным на магистральном выходе из артериального фильтра-ловушки, отличающееся тем, что на расстоянии не менее 200 см от первого тройника основная артериальная магистраль и добавочная артериальная магистраль соединены между собой коммуникационной перемычкой длиной не более 50 см, связанной дополнительными тройниками с основной и добавочной артериальными магистралями и с дополнительной артериальной магистралью, при этом магистрали контура экстракорпорального кровообращения снабжены коммутационными зажимами, которые установлены на коммуникационной перемычке между основной артериальной магистралью и добавочной артериальной магистралью, на дополнительной артериальной магистрали, на коммуникационной перемычке между добавочной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью и на участках основной и добавочной магистралей, прилегающих к коммуникационной перемычке с двух сторон.

2. Способ сборки устройства для экстракорпорального кровообращения по п. 1, включающий соединение выходной магистрали артериального фильтра-ловушки с тройником и последующее соединение тройника с основной и добавочной артериальными магистралями, которые подают из стерильной зоны операционного стола, при этом основную артериальную магистраль подают непосредственно из стерильной зоны операционного стола, а добавочную артериальную магистраль проводят через добавочный насос, затем на расстоянии не менее 200 см от тройника основную артериальную магистраль и добавочную артериальную магистраль соединяют между собой коммуникационной перемычкой длиной не более 50 см, связанной дополнительными тройниками с основной и добавочной артериальными магистралями и с дополнительной артериальной магистралью, и устанавливают коммутационные зажимы на магистрали контура экстракорпорального кровообращения, причем коммутационные зажимы устанавливают на коммуникационную перемычку между основной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью, на дополнительную артериальную магистраль, на коммуникационную перемычку между добавочной артериальной магистралью и дополнительной артериальной магистралью и на участки основной и добавочной магистралей, прилегающие к коммуникационной перемычке с двух сторон.