Способ экстракорпорального восстановления перфузии и оксигенации внутри тела донора

Способ экстракорпорального восстановления перфузии и оксигенации внутри тела донора

Реферат

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в трансплантологии.

Наиболее традиционным источником донорских органов в современных условиях являются доноры с установленной смертью мозга. При этом сердце умершего человека продолжает работать, обеспечивая оксигенированной кровью органы. Число таких доноров во всем мире ограничено, так как констатация смерти мозга пациента и, соответственно, его смерти, должны происходить при участии большого количества специалистов и высокой концентрации сил и средств, в условиях реанимации высокоспециализированного стационара.

Однако за пределами внимания донорской службы остаются пациенты, смерть которых наступает внезапно, от необратимой остановки сердечной деятельности. Такие умершие не рассматриваются широко, как источник донорских органов, поскольку время, проходящее от момента необратимой остановки кровообращения до прибытия и приведения в готовность трансплантационных служб, так же, как и для получения разрешения на эксплантацию, не позволяет сохранить жизнеспособность органов. Сомнения принято решать в пользу потенциального реципиента, - к пересадке предоставляются только органы идеального и «стандартного» качества, именно поэтому их число и ограничено, а органы, качество которых может быть поставлено под сомнение, отвергаются.

Еще одна причина - в способе осуществления консервации органов до пересадки. Обычный способ - простое гипотермическое хранение при температуре +(4-6)°C, усугубляет ишемическое повреждение органа, и не может привести к желаемому увеличению числа трансплантаций.

Попытки расширить пул доноров с помощью применения технических средств консервации органов осуществляются с 60-х годов. Они сводились к попыткам достичь более физиологичных условий сохранения органов (консервации), что достигалось проточной аппаратной гипотермической перфузией. Однако, кардинальным недостатком их применения является акцентирование на гипотермической консервации.

Перспективным является моделирование физиологических условий в донорских органах непосредственно внутри тела донора, то есть возобновление в них искусственного кровообращения с оксигенацией и модификацией циркулирующей крови. Возобновление кровообращения органов доноров спустя 60 минут и более с помощью компактных перфузионных устройств приводит к их полному функциональному восстановлению. Таким образом, становится возможным широкое использование нового полноценного донорского ресурса, что повысит доступность трансплантаций пациентам. С реализацией принципа нормотермии, модификации крови и использования устройств, имитирующих естественный кровоток, становится возможно изменение и лечение пострадавших от ишемии (отсутствие кровообращения) органов с полным их функциональным восстановлением.

Известен способ искусственного поддержания кровообращения и газообмена в органах донора до начала их эксплантации с помощью аппарата искусственного кровообращения в условиях глубокой гипотермии с аутологичной кровью [Gomez М., Alvarez J., Arias J., et al. Cardiopulmonary bypass and profound hypothermia as a means for obtaining kidney grafts from irreversible cardiac arrest donors: Cooling technique // Transplant. Proc. - 1993. - Vol. 25. - P. 1501-1503].

Способ заключается в том, что кровь из сосудистого русла эвакуируют, охлаждают, оксигенируют и возвращают обратно, повторяя эту операцию циклически и воспроизводя, тем самым, функцию не работающей сердечнососудистой системы.

Недостатком данного способа является то, что из перфузионного контура не удаляются активированные лейкоциты, которые вносят основной вклад в повреждение ткани донорских органов как через выделение протеологических ферментов, так и через обстуктивный компонент, обтурируя просвет капилляров, приводя к связыванию тромбоцитов, эритроцитов, ухудшая функциональное состояние донорских органов и, тем самым, снижая их жизнеспособность.

Другим недостатком способа является то, что перфузия осуществляется в условиях гипотермии, что не позволяет воздействовать на функциональное состояние и восстанавливать жизнеспособность ишемически поврежденных органов.

Еще одним недостатком является отсутствие аппаратной перфузии ишемически поврежденного органа после изъятия, что уменьшает срок хранения органа и исключает возможность восстановления жизнеспособности и воздействия на функциональное состояние органа до трансплантации.

Из существующего уровня техники также известен способ восстановления жизнеспособности ишемически поврежденных донорских органов по патенту РФ №2423931, МПК А61В 17/00, опубл. 20.07.2012 г.

Способ заключается в том, что после проведения реанимационных мероприятий и констатации биологической смерти потенциального донора в условиях шокового зала (так называемого асистолического донора шокового зала) и до изъятия органа, производится катетеризация бедренных сосудов с использованием двухбалонного трехпросветного артериального катетера и венозной канюли. Кровь из зоны перфузии (абдоминального региона) эвакуируется, охлаждается, оксигенируется и возвращается в сосудистое русло. Схема аппаратного комплекса для проведения экстракорпоральной перфузии ишемически поврежденных донорских органов абдоминальной области включает мехатронный перфузионный модуль на основе роликового насоса, мембранный оксигенатор, лейкоцитарный фильтр и портативный источник кислорода с системой понижающих редукторов. После канюляции бедренных сосудов подсоединяется контур экстракорпорального аппаратного комплекса. Аппаратная перфузия производится со скоростью от 1,3 до 2,0 л/мин потоком кислорода от 250 до 550 мл/мин, после чего в условиях операционной производится операция эксплантации ишемически поврежденных донорских органов.

Недостатком данного способа является то, что перфузионная машина подготавливается к работе и вводится в эксплуатацию только подготовленным специалистом, в ее состав входит система магистралей, мембранный оксигенатор, лейкоцитарный фильтр, роликовый насос и венозный резервуар, определяющий необходимость первичного заполнения контура. Приведение устройства в рабочее состояние занимает 20-30 минут, оно имеет крупные размеры и не отличается мобильностью.

Другим недостатком способа является то, что перфузия осуществляется в условиях гипотермии, что не позволяет воздействовать на функциональное состояние и восстанавливать жизнеспособность ишемически поврежденных органов.

Еще одним недостатком является то, что в качестве артериальной канюли используется двухбалонный трехпросветный катетер, установка которого увеличивает время подключения контура экстракорпорального аппаратного комплекса и сокращает диапазон регулирования скоростей, предельная скорость 2 л/мин, что ограничивает регион перфузии (перфузия почек).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип заявляемого способа, является способ восстановления и поддержания жизнеспособности ишемически поврежденного донорского органа по патенту РФ №2441608, МПК А61В 17/00, опубл. 10.02.2012 г.

В данном способе восстановления и поддержания жизнеспособности ишемически поврежденного донорского органа, включающем эксплантацию органа из тела донора и проведение нормотермической перфузии изолированного органа пульсирующим потоком обогащаемого кислородом перфузата на основе крови, перед эксплантацией органа в течение 2-3 часов проводят нормотермическую перфузию абдоминального региона кровоснабжения в теле донора пульсирующим потоком обогащаемого кислородом перфузата на основе крови, из которого длительно удаляют активированные лейкоциты и недоокисленные продукты биохимического распада, затем орган эксплантируют и в процессе проведения нормотермичекой перфузии изолированного органа производят оценку пригодности его для пересадки.

Кроме этого, при необходимости транспортировки органа в другое лечебное учреждение камеру хранения органа помещают в охлаждаемый транспортный контейнер, и в процессе транспортировки выполняют перфузию консервирующим раствором при температуре 4-7°C.

Недостатком данного способа является использование роликового насоса (пульсирующего кровотока) с заданным давлением и скоростью и отсутствие в данном устройстве механизма «обратной связи», когда при возникновении препятствия в сосудистом русле (тромба) происходит автоматическое снижение скорости и давления, позволяющее исключить повреждение (разрыв) сосудов микроциркуляторного русла и, тем самым, обеспечить функциональное состояние донорского органа.

Еще одним недостатком является отсутствие системы мониторинга давления в перфузионном контуре, что не позволяет контролировать объем перфузата в сосудистом русле и нагрузку по давлению на артериальной канюле (на входе в организм донора) во время всего периода перфузии, а также не дает возможность оптимизировать перфузионные характеристики для восстановления жизнеспособности донорских органов.

Другим недостатком способа является использование роликового насоса, который по своим габаритам и перфузионным характеристикам не позволяет в кратчайший срок присоединять перфузионный контур, осуществлять перемещение и транспортировку тела донора для дополнительных исследований, а также осуществлять перфузию всего абдоминального региона (печени, поджелудочной железы, кишечника) из-за узкого диапазона регулирования скоростей (500 мл/мин до 2 л/мин).

Также к недостаткам способа можно отнести, использование двухбалонного трехпросветного катетера, это ограничивает скорость подачи перфузата в перфузионный контур, что создает предпосылки для возникновения зон сниженной перфузии в органах абдоминального региона донора, что способствует усугублению степени ишемически-реперфузионного повреждения, пригодности донорских органов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности восстановления и поддержания жизнеспособности ишемически поврежденных донорских органов.

Предпосылкой предлагаемого изобретения является широкое применение в мировой практике центрифужных насосов для проведения операций по двухэтапной замене сердца для обеспечения жизнедеятельности пациента в ожидании операции трансплантации сердца, для временного подключения к организму человека при посткардиотомической острой сердечной недостаточности и для лечения хронической сердечной недостаточности.

Являясь устройствами вспомогательного кровообращения, системы с интегрированными центрифужными насосами способны протезировать сердечную функцию, находясь за пределами организма.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу экстракорпорального восстановления перфузии и оксигенации внутри тела донора, характеризующемуся искусственным (аппаратным) возобновлением кровотока в сосудах донора с оксигенацией и лейкоцитарной очисткой циркулирующего в перфузионном контуре перфузионного раствора, после проведения комплекса реанимационных мероприятий и констатации биологической смерти пациента, в подключичный катетер вводят не менее 25000 Ед Гепарина и выполняют непрямой массаж сердца, затем, перед началом перфузии, которую проводят с использованием центрифужного насоса, в систему нижней полой вены вводят до четырех литров перфузионного раствора, после включения центрифужного насоса постепенно увеличивают скорость перфузии от 1 до 5 л/мин и контролируют давление на входе в артериальную канюлю и на выходе из венозной канюли, среднее значение которого в перфузионном контуре поддерживают на уровне 90 мм рт.ст., в случае превышении упомянутого давления скорость перфузии снижают, а при снижении давления из венозной канюли менее 10 мм рт.ст. в перфузионный контур вводят дополнительный объем перфузионного раствора.

Кроме этого, перфузию проводят при температуре 23-27°С, причем изъятие донорских органов осуществляют на продолжающейся перфузии.

Сущность изобретения поясняется чертежом схемы портативного перфузионного устройства на основе центрифужного насоса, на которой обозначены:

1 - датчик давления «артериальной» перфузионной магистрали;

2 - датчик давления «венозной» перфузионной магистрали;

3 - лейкоцитарный фильтр;

4 - оксигенатор;

5 - центрифужный насос;

6 - блок контроля и корректировки параметров перфузии.

Согласно приведенной схеме вход центрифужного насоса 5, установленного в наружной части (вне тела донора) перфузионной магистрали, соединен с венозной канюлей посредством переходной трубки с установленным на ее входном конце датчиком 2 давления «венозной» перфузионной магистрали. В выходной (от насоса) части магистрали последовательно установлены, оксигенатор 4 с автономным источником кислорода (не показан) и лейкоцитарный фильтр 3, который посредством соединительной трубки, оснащенной датчиком 1 давления «артериальной» перфузионной магистрали соединен с артериальной канюлей. Выходы датчиков 1, 2 и управляющий вход насоса 5 соединены с блоком 6 контроля и корректировки параметров перфузии, оснащенным автономным источником электропитания.

Способ осуществляют следующим образом.

После проведения комплекса реанимационных мероприятий и констатации биологической смерти пациента, в подключичный катетер вводят не менее 25000 Ед Гепарина и выполняют 5-10 «ручных» нажатий на грудную клетку (непрямой массаж сердца) для распределения препарата (Гепарин) в организме. Перед началом перфузии, которую проводят с помощью центрифужного насоса 5, в систему вводят до четырех литров перфузионного раствора. Так же, последовательно, выполняют забор проб крови для экспресс-анализа на инфекции (Гепатит С, В, RW и ф-50) и определения гистосовместимости, вызывается судебно-медицинский эксперт, хирургическая служба центра органного и тканевого донорства.

Тело «потенциального донора» перемещается в операционную. После получения отрицательных ответов по данным экспресс-анализа на инфекции выполняется доступ к бедренным сосудам. Из продольного разреза в верхней трети правого бедра выполняется выделение бедренной артерии и вены. С использованием артериальной канюли осуществляется канюляция общей бедренной артерии, затем с использованием бикавальной венозной канюли осуществляется канюляция бедренной вены. Бедренные сосуды левого бедра из отдельного продольного разреза перевязываются в верхней трети, при этом через бедренную вену с использованием пункционной канюляции выполняется установка венозной канюли, соединенной с высокопоточной системой и контейнером с перфузионным раствором Кустодиола (на чертеже не показан), и через бедренную вену в систему нижней полой вены вводится до четырех литров перфузионного раствора Кустодиола.

Перфузионный контур собирается с помощью соединительных перфузионных трубок в следующей последовательности: венозная канюля через трехходовой переходник соединяется с приносящим концом («вход») центрифужного насоса 5, выносящий конец («выход») центрифужного насоса 5 соединяется с входом в оксигенатор 4, выход которого соединяется с входом лейкоцитарного фильтра 3, который через трехходовой переходник соединяется с артериальной канюлей общей бедренной артерии. Артериальная и венозная канюли соединяются с контуром через трехходовые переходники, к которым присоединяются датчики 1, 2 давления («артериальный» и «венозный»). К «кислородному» входу в оксигенатор 4 присоединяется портативный источник кислорода.

В общем случае, первичное заполнение контура может осуществляться раствором иного состава, например: 1,5 л Кустодиола, 1,5 млн. ME Стрепто-киназы, 25000 ЕД Гепарина, 300 мг преднизолона.

После присоединения контура к артериальной и венозной канюлям выполняется пуск «ротора» центрифужного насоса 5 - предустановленные показатели объемного расхода 1,0 л/мин (1500 об/мин) с постепенным увеличением в течение 20 мин до 5,0 л/мин. В течение всего периода перфузии осуществляется контроль показателей датчиков 1, 2 давления артериальной и венозной канюли (среднее давление в перфузионной магистрали поддерживается на уровне 90 мм рт.ст.), устанавливается предупредительный сигнал на дисплее блока 6 контроля и регулировки параметров перфузии.

При повышении упомянутого давления более 90 мм рт.ст. посредствам алгоритма «обратной связи», блок управления и энергопитания дает сигнал на ротор насоса 5 о снижении количества оборотов, что приводит к снижению скорости перфузии.

При снижении показателя давления на выходе из венозной канюли 2 менее 10 мм рт.ст., через трехходовой переходник в перфузионный контур вводят не менее 500 мл перфузионного раствора. В оксигенатор кислород подается с постоянной скоростью 250 мл/мин.

Перфузию проводят в течение 3-4 часов при температуре 23-27°С. Причем изъятие донорских органов (почек) осуществляют на продолжающейся перфузии, которую прекращают непосредственно перед извлечением органов.

В клинической практике заявленный способ тестировался при работе с двумя донорами с внезапной необратимой остановкой кровообращения, главной особенностью которых явилось то обстоятельство, что смерть от остановки сердечной деятельности была констатирована до извещения донорской службы о наличии потенциального донора, а изъятие не начиналось до прибытия судебно-медицинского эксперта, что определяло критические сроки первичной тепловой ишемии.

Донорами стали одна женщина в возрасте 34 года (№1, причина смерти - ОЧМТ, УГМ) и мужчина 42 лет (№2, причина смерти - Массивный САК), время первичной тепловой ишемии составило 48 и 59 минут, соответственно, доза вазопрессорной поддержки и в одном и в другом случае была 5 мкг/кг/мин, оба донора имели исходный удовлетворительный уровень азотемии и диуреза, находившейся в пределах нормы.

Экстракорпоральная нормотермическая перфузия абдоминальных донорских органов in situ с использованием макета центрифужного насоса 5 и удалением лейкоцитов проводилась модифицированной аутологичной кровью доноров в течение 180 и 162 минут. Начальная скорость перфузии составила 1 л/мин (1500 об/мин), в течение 20 мин достигала 4.8 л/мин, уровень подачи кислорода устанавливался постоянный, величиной 350 мл/мин.

В результате уровень лейкоцитов в перфузионном контуре снизился до 1,2×10⁹/л в первом случае от исходного и 0,43×10⁹/л во втором. Уровень гемоглобина и гематокрита составлял 34,1 г/л (0,30) и 37,2 г/л (0,32), соответственно.

Реципиентами почек стали 4 пациента, находящиеся на заместительной почечной терапии программным гемодиализом. Средний возраст пациентов составил 47,75±0,65 лет, две женщины, двое мужчин.

Стандартные операции пересадок почек выполнялись реципиентам с письменным заполнением ими бланка информированного согласия, в соответствии с решением Этического комитета СПб НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе №6 от 15 июля 2009 года.

Схемы иммуносупрессии включали 3 компонента - ингибиторы кальциневрина, препараты микофеноловой кислоты и глюкокортикоиды в стандартных дозах. Срок наблюдения результатов пересадок почек от доноров с использованием перфузионного «оживления» почек до их эксплантации, составил 1 год. В 100% случаев наблюдалось немедленное восстановление функции трансплантатов. Среднее значение креатинина сыворотки крови к первому году после трансплантации составило 93±14,2 мкмоль/л, что соответствует удовлетворительной функции почечных трансплантатов.

Таким образом, достижение заявленного технического результата обеспечивается, внедрением в общую практику протокола, при реализации которого возобновление кровообращения в теле донора происходит посредством использования компактной, портативной, быстро собираемой конструкции на основе центрифужного насоса с минимальным числом комплектующих и интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, управление которой не требует специальной подготовки и может осуществляться рядовыми сотрудниками донорских стационаров.

Конструкция разработанного перфузионного устройства позволяет значительно уменьшить время запуска перфузии в организме донора за счет использования в составе перфузионного контура центрифужного насоса и простоты сборки устройства, по перфузионным характеристикам не уступает устройствам с роликовыми и осевыми насосами, а по ряду параметров превосходит их.

Оснащение кардиологических, хирургических, неврологических отделений интенсивной терапии портативными устройствами на основе центрифужных насосов позволит, не дожидаясь прибытия трансплантационной бригады в донорский стационар, восстанавливать кровообращение в теле донора с внезапной необратимой остановкой кровообращения сразу же после безуспешной реанимации и констатации смерти больного сотрудниками отделения интенсивной терапии.

Сокращение времени подключения устройства, автоматизация управления, программные алгоритмы работы устройства для реализации способа, позволяют получать полноценные донорские трансплантаты от доноров с внезапной необратимой остановкой кровообращения, за счет восстановления и поддержания жизнеспособности донорских органов и их медикаментозной модификации, что повышает качество донорских трансплантатов от данной категории доноров и доступность трансплантационной помощи.

Реализация предлагаемого изобретения определит минимальное время первичной тепловой ишемии и, соответственно ишемического повреждения донорских органов, а в ряде случаев, и вовсе сможет препятствовать развитию ишемической травмы донорского материала.

1. Способ экстракорпорального восстановления перфузии и оксигенации внутри тела донора, заключающийся в искусственном возобновлении кровотока в сосудах донора с оксигенацией и лейкоцитарной очисткой циркулирующего в перфузионном контуре перфузионного раствора, отличающийся тем, что после проведения комплекса реанимационных мероприятий и констатации биологической смерти пациента в подключичный катетер вводят не менее 25000 Ед Гепарина и выполняют непрямой массаж сердца, перед началом перфузии, которую проводят с использованием центрифужного насоса, в систему нижней полой вены вводят до четырех литров перфузионного раствора, после включения центрифужного насоса постепенно увеличивают скорость перфузии от 1 до 5 л/мин и контролируют давление на входе в артериальную канюлю и на выходе из венозной канюли, среднее значение которого в перфузионном контуре поддерживают на уровне 90 мм рт.ст., в случае превышения упомянутого давления скорость перфузии снижают, а при снижении давления на выходе из венозной канюли менее 10 мм рт.ст. в перфузионный контур вводят не менее 500 мл перфузионного раствора.

2. Способ экстракорпорального восстановления перфузии и оксигенации внутри тела донора по п. 1, отличающийся тем, что перфузию проводят при температуре 23-27°С, причем изъятие донорских органов осуществляют на продолжающейся перфузии.