Анализ системного воспалительного ответа при применении различных методик искусственного кровообращения

1. Анализ системного воспалительного ответа при применении различных методик искусственного кровообращения

д.м.н. доктор медицинских наук, доцент
Зав. кафедрой хирургических болезней ГБОУ ВПО ТГМУ,
Зав ОАиР (№2) ГБУЗ ОКБ ТО
Федерякин Д. В.

2. Актуальность

• Подавляющее количество операций на артериях сердца в мировой
практике выполняется в условиях искусственного кровообращения (ИК).
Несмотря на совершенство современного технического обеспечения,
экстракорпоральное
кровообращение
остается
нефизиологичной
процедурой.
• Возникающий во время проведения искусственного кровообращения
системный воспалительный ответ (СВО) способствует развитию
множества побочных эффектов в послеоперационном периоде.
• Бокерия Л. А., Самуилов Д. Ш. и соавт./Маркеры воспалительного ответа после радикальной коррекции
врожденных пороков сердца в условиях искусственного кровообращения/Грудная и сердечнососудистая хирургия,
№3 – 2003 – стр. 27-35
• Warren O. J. et al. The inflammatory response to cardiopulmonary bypass: part 2—anti-inflammatory therapeutic
strategies //Journal of cardiothoracic and vascular anesthesia. – 2009. – Т. 23. – №. 3. – С. 384-393.

3. Актуальность

Существует
ряд
специфических
факторов,
характерных
для
кардиохирургических вмешательств и оказывающих системное влияние:
• контакт крови с
кровообращения
чужеродной
поверхностью
контуров
аппарата
искусственного
• хирургическая травма
• ишемически-реперфузионные повреждения, вызывающие развитие СВО (активация системы
комплемента, выброс цитокинов, активация лейкоцитов, экспрессия молекул адгезии,
эндотелинов, выброс оксида азота)
• гипотермия
• гемодилюция вследствие использования растворов для кардиоплегии и первичного
заполнения контура аппарата ИК
• McGuinness J., Bouchier-Hayes D., Redmond J. M. Understanding the inflammatory response to cardiac surgery //The
Surgeon. – 2008. – Т. 6. – №. 3. – С. 162-171
• Untch B. R., Jeske W. P., Schwartz J. et al. Inflammatory and hemostatic activation in patients undergoing off-pump
coronary artery bypass grafting // Clin. Appl. Thromb. Hemost. 2008. - Vol. 14, № 2. - P. 141-148.

4. Воспалительный ответ на сердечно-легочный обход в кардиохирургии. Механизмы и потенциальные стратегии терапии (Song, W. et al

Актуальность
Воспалительный ответ на сердечно-легочный обход в кардиохирургии.
Механизмы и потенциальные стратегии терапии (Song, W. et al Журнал CHEST1997)
Схематическое представление иммунного ответа при ИК
Сердечно-легочный обход
Активация системы комплемента
Ишемия - реперфузия
Эндотоксины
Провоспалительные
цитокины
Цитокиновый
шторм
Клеточная активация
ПМЛ, клетки эндотелия,
тромбоциты
Свободные
кислородные
радикалы
Оксид
азота
Эндотелины
Фактор активации
тромбоцитов
Протеаза
Метаболиты
арахидоновой
кислоты
Повреждение тканей
Полиорганная недостаточность
Сокращения:
*ПМЛ – полиморфно-ядерные нейтрофилы

5. СВОБОДНЫЙ ГЕМОГЛОБИН

• Повышение концентрации свободного гемоглобина (fHb) во время кардиохирургического вмешательства
коррелирует с ростом уровня оксида азота в плазме, что приводит к снижению микроциркуляторной
гемодинамики, таким образом, снижению перфузии органов и почечной недостаточности.
• Концентрация свободного fHb коррелирует с развитием ОПН и и повреждением слизистой оболочки
кишечника
Windsant et al., Hemolysis during cardiac surgery is associated with increased intravascular nitric oxide consumption and perioperative kidney
and intestinal damage, Frontiers in Physiology, Sep-2014

6. Актуальность

• Одним из перспективных направлений в минимизации тяжести СВО после операции в
условиях ИК является использование в перфузионных системах материалов со
специальными, более совместимыми с кровью, покрытиями и фильтров,
позволяющих удалять из циркуляции активированные лейкоциты.
• В то же время, эффективность различных методов оптимизации ИК, их влияние на
различные звенья патогенеза СВО, требуют изучения и критического анализа.
• До настоящего времени не было систематических исследований, посвященных
влиянию биосовместимых покрытий, лейкоцитарных фильтров на выраженность СВО,
и на сегодняшний день нет единого мнения о позитивной роли этих методов в
минимизации СВО у пациентов, оперированных в условиях ИК.
• Noora J. Andre Lamy., Kelly M Smith et al. The effects of membranes on blood: a comparison of two oxygenation in open
heart surgery. - Perfusion, -2003.-Vol, 18.-P.313-320.
• Serdar Gunaydin. Clinical significance of coated extracorporal circuits: a review of novel technologies.//Perfusion. -2004.V.19.- S 33-41.
• Khsravi A. Christian A. Skrabal, Wcstphal B. et al. Evaluation of coated oxygenators in cardiopulmonary bypass systems and
their impact on neurocognitive function. Perfusion, - 2005, - Vol.20. - P.249-254.
• Muriiihi E.W., Belcher P R. Rao J.N, et al. The cffecls of heparin and entracorporeal circulation on platelet counts and
platelet microaggregation during cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovase Surg. - 2000, - Vol.120, - P.538-543.

7. Проведенное исследование на базе ОКБ г.Тверь

Цель: Анализ системного воспалительного ответа при применении различных методик искусственного
кровообращения
Группа исследования: 93 пациента
Использованные методики:
• OPCAB – операции на работающем сердце
• CABG – операции с искусственным кровообращением, классический контур
• CABG + MECC – операции с использованием минимизированного экстракорпорального контура
• CABG + CYT – операции с искусственным кровообращением, классический контур + адсорбер
Cytosorb®
Потенциальный конфликт интересов (использованные
технологии): Maquet Holding B.V. & Co. KG, Terumo Corp.,
Cytosorbents Corp.

8. Распределение пациентов

93 пациента
29
23
20
21
(31,18%)
(24,73%)
(21,51%)
(22,58%)
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB – операции на работающем сердце
CABG – операции с искусственным кровообращением, классический контур
CABG + MECC – операции с использованием минимизированного экстракорпорального контура
CABG + CYT – операции с искусственным кровообращением, классический контур + адсорбер Cytosorb®

9. Общая характеристика пациентов

• Возраст 41 – 75 лет (59,07 ± 1,52 лет)
• Мужчины 71 человек (76,34%), женщины 22 (23,66%) человека
• Длительность госпитализации в стационаре 14 – 31 день (20,81 ± 5,14 д)
• Длительность госпитализации в ОАиР 17 – 90 часов (31,22 ± 6,6 ч)
• ОСП 4,21 – 5,55 л/мин (5,01 ± 0,61 л/мин)
• Кардиоплегия – антеградная холодовая периодическая с оксигенацией
калиевая
• Длительность операции 2,33 – 7 часов (4,72 ± 1,12 ч)
• Число шунтов 1 – 4 (2,62 ± 0,87)
• Время ИК 36 – 160 мин (94,22 ± 18,76 мин)

10. Критерии

• Включения в исследование:
• Стеноз одной или более коронарных артерий больше 60%, требующий прямой
реваскуляризации
• Возраст пациентов более 18 лет
• Подписанное информированное согласие на исследование
• Исключение из исследования:
• Проведение химиотерапии, прием стероидных
препаратов
• Прием гормональных препаратов, блокаторов ФНО
• Иммунодефицит (ВИЧ-позитивные пациенты)
• Переход (конверсия) с OPCAB на CABG
или
иммуносупрессивных

11. Материалы и методы

• Иммуноферментный анализ:
• Забор венозной крови до операции, через 6 и 24 часов после
операции
• ФНО
• ИЛ-6
• ИЛ-8
• Клинический анализ крови:
• Забор капиллярной крови до операции, через 24 часа после
операции
• Тромбоциты

12. Операции на работающем сердце

13. Схема классического ИК + заполнение реамберин®

1, 2 – роликовые насосы (дренаж
левого
желудочка,
коронарный
отсос)
3 – венозная магистраль
4 – кардиотомный резервуар
5 – роликовый насос (кардиотомный
резервуар – оксигенатор)
6 – оксигенатор
7 – пребайпассный фильтр
8 – роликовый насос кардиоплегии
9 – кардиоплегическая система
10 – перфузор с калием

14. ХАРАКТЕРИСТИКА поликомпонентных инфузионных растворов

Раствор
pH
Na+, г/л K+, г/л
(ммоль/л (ммол
)
ь/л)
7,357,45
(135145)
0,9% раствор
натрия хлорида
6,0
154
Рингера лактат
5,5-7,5
Плазма крови
Раствор Рингера
Мафусол
Стерофундин
изотонический
Реамберин
(3,55,5)
Ca+, г/л
(ммоль
/л)
Mg2+,
г/л
(ммоль
/л)
(2,252,63)
(0,61,1)
0,40
(5,4)
0,30
(4,00)
0,30
(4,00)
0,27
(1,8)
0,33
(2,25)
5,1 –
5,9
6,80
(145,0)
6,0-8,0
6,0
(147,2)
6,0-8,0
Лактат,
г/л
(ммоль
/л)
Ацетат,
г/л
(ммоль
/л)
95-110 (20-25)
(0,632,44)
(20-80)
3,2
(28,5)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Малат,
г/л
(ммоль
/л)
Фумара
т, г/л
(ммоль
/л)
Сукцин
ат, г/л
(ммоль
/л)
Глюкон
ат, г/л
(ммоль
/л)
-
154
6,00
(131,0)
8,60
(147,2)
6,00
(280,0)
6,0
HCO3-,
г/л
(ммоль
/л)
Cl-,
ммоль/
л
-
106,3
-
-
153,4
-
-
0,12
(1,2)
109,0
-
-
-
-
14,0
(86,0)
-
-
0,30
(4,0)
0,37
(2,5)
0,20
(1,0)
127,0
-
-
3,27
(24,0)
0,67
(5,0)
-
-
-
0,3
(4,0)
-
0,12
(1,2)
109,0
-
-
-
-
-
15,0
(44,7)
-

15. Схема MECC

1, 2 – роликовые насосы (дренаж
левого
желудочка,
коронарный
отсос)
3 – кардиотомный резервуар
4 – венозная магистраль
5
–
центрифужный
насос
(кардиотомный
резервуар
–
оксигенатор)
6 – оксигенатор
7 – пребайпассный фильтр
8 – роликовый насос кардиоплегии
9 – кардиоплегическая система
10 – перфузор с калием

16. CABG + MECC

17. Схема классического ИК + адсорбер CytoSorb

1, 2 – роликовые насосы (дренаж
левого
желудочка,
коронарный
отсос)
3 – венозная магистраль
4 – кардиотомный резервуар
5 – роликовый насос (кардиотомный
резервуар – оксигенатор)
6 – оксигенатор
7 – пребайпассный фильтр
8 – роликовый насос кардиоплегии
9 – кардиоплегическая система
10 – перфузор с калием
11 – фильтр Cytosorb

18. CABG + CytoSorb

19. Свойства системы CytoSorb при ИК

• Непирогенная стерильная биосовместимая система однократного
применения, предназначенная для адсорбции цитокинов, свободного
гемоглобина и медиаторов воспаления из крови пациента.
• Работает с любым серийно выпускаемым перфузионным насосом
• Внутри
адсорбера
происходит
гидрофобное
взаимодействие,
затягивающее протеины среднего молекулярного веса (от 0 до 55 кДа) в
поры горошин адсорбента. При этом альбумин и другие белки большой
молекулярной массы остаются в крови пациента.

20.

CytoSorb™в кардиохирургии – клинические данные
Борн Ф. (Born F), Пихльмайер М. (Pichlmaier M), Петерс С. (Peterβ S),
Кхаладж Н. (Khaladj N),
Хагль К. (Hagl C)
“Синдром системного воспалительного ответа в кардиохирургии:
Новые возможности терапии с применением адсорбции цитокинов
во время экстракорпоральной циркуляции” (Журнал Kardiotechnik 2/2014)
нг/л
ИНТЕРЛЕЙКИН-6 (IL-6)
Группа
контроля
Группа CytoSorb
(μл)
Клиника кардиохирургии и поликлиника
Университета Ludwig-Maximilians, Мюнхен, Германия
Кардиологическая клиника Am Augustinum
(Руководитель клиники проф. Кристиан Хагль)
ЛЕЙКОЦИТЫ
Группа контроля
Выводы исследований: терапия CytoSorb оказала прямое положительное влияние на силу ССВО
Группа CytoSorb

21. Спектр адсорбции CytoSorb

22. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

23. Показатели фактора некроза опухоли

Фактор некроза опухоли, пг/мл
60
50
40
30
20
10
0
7,01
7,21
6,65
6,09
ФНО, до операции
13,61 43.57* 26,22
23,35
ФНО, 6 часов после операции
10,85 39.17* 19,95
ФНО, 24 часа после операции
-10
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* Достоверность разницы показателя внутри группы p < 0,05
21,65
CABG + CYT

24. Зависимость ФНО от времени ИК

CABG + MECC, R = 0,615
80
60
40
20
0
30
60
90
120
Время ИК, мин
150
180
Фактор некроза опухоли,
пг/мл
CABG + CYT, R = 0,600
80
60
40
20
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150
Фактор некроза опухоли,
пг/мл
Фактор некроза опухоли,
пг/мл
CABG, R = 0,605
50
40
30
20
10
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150

25. Показатели интерлейкина-6

140
Интерлейкин-6, пг/мл
120
100
80
60
40
20
0
1,89
1,51
1,8
1,7
ИЛ-6, до операции
OPCAB
20,23 72.68* 30,12
35,53
ИЛ-6, 6 часов после операции
CABG
CABG + MECC
* Достоверность разницы показателя внутри группы p < 0,05
24,83 118.43*
44
57,2
ИЛ-6, 24 часа после операции
CABG + CYT

26. Зависимость интерлейкина-6 от времени ИК

CABG + MECC, R = 0,621
400
300
200
100
0
30
60
90
120
Время ИК, мин
150
180
Интерлейкин-6, пг/мл
CABG + CYT, R = 0,611
150
100
50
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150
Интерлейкин-6, пг/мл
Интерлейкин-6, пг/мл
CABG, R = 0,651
100
80
60
40
20
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150

27. Показатели интерлейкина-8

400
Интерлейкин-8, пг/мл
350
300
250
200
150
100
50
0
-50
41,19
46,68
47,14
45,22
ИЛ8, до операции
OPCAB
79,69 231.26* 109,05 123,71
86,88 301.18* 160,37 186,79
ИЛ-8, 6 часов после операции
ИЛ-8, 24 часа после операции
CABG
CABG + MECC
* Достоверность разницы показателя внутри группы p < 0,05
CABG + CYT

28. Зависимость интерлейкина-8 от времени ИК

CABG + MECC, R = 0,594
600
400
200
0
30
60
90
120
Время ИК, мин
150
180
Интерлейкин-8, пг/мл
CABG + CYT, R = 0,569
500
400
300
200
100
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150
Интерлейкин-8, пг/мл
Интерлейкин-8, пг/мл
CABG, R = 0,581
300
200
100
0
30
60
90
Время ИК, мин
120
150

29. Стратегии уменьшения СВО

Сердечный индекс до
операции, л/(мин·м2)
Зависимость СИ от ОСП
4
3
2
1
4
4,2
4,4
4,6
4,8
5
5,2
5,4
Расчетная объемная скорость перфузии, л/мин
8
2,8 - 3,0
10
10
11
2,6 - 2,8
15
13
2,4 - 2,6
16
14
2,2 - 2,4
8
11
2,0 - 2,2
13
14
1,8 - 2,0
5
4
<1,8
4
4
12
3,0 - 3,2
7
2
6
8
10
12
14
6
6
>=3,2
5
0
5,8
Сердечный индекс, М = 2,482
Объемная скорость перфузии, М = 4,998
>=5,4
5,3 - 5,4
5,2 - 5,3
5,1 - 5,2
5,0 - 5,1
4,9 - 5,0
4,8 - 4,9
4,7 - 4,8
4,6 - 4,7
<4,6
5,6
16
18
0
2
4
6
8
10
12
14
16

30. Стратегии уменьшения СВО

31. Результаты

Длительность госпитализации в ОАиР,
часы
Результаты
60
50
40
30
20
10
0
25,54
47.53*
22,42
24,43
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* достоверность показателя между группами p < 0,05
CABG + CYT

32. Результаты

Средняя дозировка норадреналина в
ОАиР, мкг/(кг·мин)
Результаты
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
181,88
381.35*
228,68
239,72
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* достоверность показателя между группами p < 0,05
CABG + CYT

33. Результаты

Длительность послеоперационной
ИВЛ, часы
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
4,99
8.47*
5,57
6,02
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* достоверность показателя между группами p < 0,05
CABG + CYT

34. Результаты

Количество гемотрансфузий
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1,66
3,78*
3,15
2,9
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* достоверность показателя между группами p < 0,05
CABG + CYT

35. Результаты

0,3
0,25
Аритмии
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0,07
0,24*
0,1
0,13
OPCAB
CABG
CABG + MECC
CABG + CYT
OPCAB
CABG
CABG + MECC
* достоверность показателя между группами p < 0,05
CABG + CYT

36. Спасибо за внимание!