Использование аппаратов искусственного кровообращения при лечении ВПС у детей началось с 1950-х гг., и впервые эта методика была описана Гиббоном (Gibbon) (1954) при лечении ДМПП. Изначальная частота выживаемости, согласно исследованиям, составляла около 60% и выше, но расширение областей использования привело к снижению летальности и сделало возможным лечение таких сложных пороков, как синдром гипоплазии левых отделов сердца и тетрада Фалло.

Современные тенденции в детской кардиохирургии состоят в лечении врожденных заболеваний так рано, насколько это возможно, что позволяет минимизировать адаптивную перестройку организма ребенка. Однако использование искусственного кровообращения также имеет определенный риск. В педиатрической практике дети с кардиологической патологией имеют различные размеры и анатомию дефектов, что значительно повышает сложность проводимых хирургических вмешательств.

Из-за многогранности того, с чем приходится сталкиваться на практике кардиохирургам и перфузиологам, специализирующимся на ВПС, крайне сложно говорить о стандартах периоперационного ведения пациентов для всех педиатрических пациентов, подвергающихся процедуре искусственного кровообращения. Цель данной статьи на сайте состоит в определении физиологических эффектов искусственного кровообращения у детей, компонентов контура аппарата искусственного кровообращения, а также основных отличий в проведений искусственного кровообращения детей.

а) Физиологические эффекты искусственного кровообращения младенцев и детей. Негативные последствия искусственного кровообращения у новорожденных и грудных детей более выражены, чем взрослых. У новорожденных и грудных детей гораздо меньший ОЦК, более высокий уровень потребления кислорода, более высокая реактивность сосудистого русла, а также отмечаются патофизиологические изменения, обусловленные врожденными заболеваниями.

Следует помнить о том, что органы и ткани у новорожденных и грудных детей незрелы. Развивающийся миокард подвержен повышенному риску развития ассоциированной с аппаратом искусственного кровообращения дисфункции, что обусловлено относительным дефицитом сократительного белка (по сравнению с его уровнем у взрослых), повышенной чувствительностью к колебанию концентрации кальция, повышенной скоростью утилизации глюкозы тканями, а также сниженной активностью ферментов.

ВПС увеличивают риск развития дисфункции после искусственного кровообращения. ВПС с формированием коллатералей могут также осложнять достижение кардиоплегии и ухудшать защиту миокарда. Например, гипертрофические и «синие» пороки сердца предрасполагают к развитию ишемического реперфузионного повреждения тканей. Аортолегочные коллатерали, которые развиваются при «синих» пороках сердца, могут вызвать феномен обкрадывания из большого круга кровообращения в легкие, что приведет к низкой артериальной перфузии тканей и повышению перфузии легких.

Повышение же кровенаполнения легочных сосудов приводит к легочной гипертензии, снижению комплаенса легких и повышению сопротивления дыхательных путей; все эти эффекты усугубляются после прекращения искусственного кровообращения. Нарушение функции почек — это еще одна значимая причина летальности при использовании искусственного кровообращения, при которой нередко наблюдается транзиторная олигоурия. Точная причина поражения почек неизвестна, но это может быть связано с повышением уровня гормонов стресса и активации ренин-ангиотензиновой системы. У большинства пациентов постепенное восстановление функции почек происходит через 24—48 ч после прекрашения искусственного кровообращения.

Проведение искусственного кровообращения и глубокая гипотермия ведут к развитию системной воспалительной реакции, которая может быть крайне выражена у новорожденных и младенцев. Эта реакция может привести к развитию синдрома капиллярной утечки, отеку мягких тканей, а также к дисфункции органов-мишеней, что создает сложности при проведении послеоперационной инфузионной терапии и контроле гемодинамических показателей. В ходе реализации данной воспалительной реакции активизируются нейтрофилы, система комплемента, калликреин-кининовая система, цитокины и тромбоциты.

Кроме того, огромное несоответствие между объемом, циркулировавшим в контуре искусственного кровообращения, и собственным ОЦК пациента усиливает выраженность иммунного ответа. При проведении искусственного кровообращения ОЦК увеличивается на 200—300%, поэтому для подавления данной реакции перед операцией обычно используются высокие дозы глюкокортикоидов.

Благодаря совершенствованию алгоритма ведения пациентов с ВПС более 85% грудных детей смогут дожить до взрослого возраста. Это привело к тому, что при ведении таких пациентов учитывается не только смертность после искусственного кровообращения, но и количество осложнений, связанных с данной процедурой, с особым вниманием к неврологическим исходам. Неврологические последствия могут варьировать от крайне незначительных до выраженных. Частота выраженных неврологических нарушений снизилась с более чем 25% 20 лет назад до 2—11% в наше время.

Сейчас больше внимания уделяется неврологическому развитию и поведенческому дефициту, которые проявляются в более позднем детстве. Факторы, связанные с повреждением ЦНС, можно разделить на немодифицируемые и модифицируемые. Немодифицируемые факторы включают генетические синдромы, нарушения формирования структур ЦНС, недоношенность и ВПС. Модифицируемые факторы включают предоперационное состояние (артериальная гипотензия, цианоз), интраоперационные/связанные с аппаратом искусственного кровообращения факторы (наиболее часто — эмболические и реперфузионные повреждения) и послеоперационные факторы (низкий сердечный выброс, гипертермия).

По данным МРТ, пери-вентрикулярная лейкомаляция (некроз белого вещества головного мозга, расположенного вокруг боковых желудочков) наблюдается более чем у 50% новорожденных после проведения искусственного кровообращения. Однако не только у новорожденных можно наблюдать перивентрикулярную лейкомаляцию — данное состояние недавно было описано и у грудных детей с ВПС. Методы мониторинга, такие как церебральная оксиметрия и транскраниальная допплерография, находят все большее распространение в клинической практике, так как дают возможность мониторировать церебральный кровоток в режиме реального времени.

Дополнительно развиваются методики глубокой гипотермии с остановкой или местной низкопоточной перфузией (будет освещена в следующем разделе), что также позволяет снизить распространенность неблагоприятных неврологических исходов.

Оптимизация состояния грудных детей высокого риска, например с дуктус-зависимыми пороками с высокой скоростью легочного кровотока, в преи постоперативном периоде позволила снизить летальность, связанную с проведением искусственного кровообращения. Кроме того, повышенный риск осложнений при использовании аппарата искусственного кровообращения наблюдается у пациентов с сепсисом, сниженной функцией желудочков, со множественными врожденными аномалиями и низкой массой тела при рождении (менее 1800 г).

б) Важные отличия проведения искусственного кровообращения у детей. Контур для проведения искусственного кровообращения должен регулироваться в широких пределах в зависимости от размеров и возраста, в диапазоне от новорожденного весом 1,5 кг до подростков с ожирением. Нормальные значения сердечного индекса у новорожденных составляют 3,5—4 л/мин/ м2, а поскольку поверхность тела находится в прямой зависимости от веса, у детей скорость потока, рассчитанная по весу, может быть недостаточной для адекватной перфузии.

Именно поэтому следует помнить, что при использовании аппарата искусственного кровообращения у младенцев может потребоваться более высокая скорость потока, чем расчетная по весу, как у взрослых. Новорожденные имеют более высокую скорость метаболизма, превышающую таковую у взрослых в 1,5—2,5 раза, что также может потребовать увеличения скорости потока. Эта высокая скорость потока может привести к высокому гидродинамическому давлению, повреждающему клетки крови. Другим фактором, влияющим на клетки крови, является высокое отношение объема первичного раствора к объему крови, что ведет к значительному разведению последней, снижая концентрацию эритроцитов и факторов свертывания.

Множество комбинированных операций по поводу ВПС требуют обескровления области вмешательства, чего крайне трудно достигнуть из-за интра- и экстракардиальных шунтов, аортопульмональных коллатералей или повышенного венозного возврата из легких.

в) Рекомендации по проведению искусственного кровообращения у детей. Контур для искусственного кровообращения позволяет изолировать сердечно-легочную систему и как минимум эффективно обеспечивать оксигенацию, удаление CO₂, а также проводить адекватную перфузию всех жизненно важных органов. Контур для искусственного кровообращения у новорожденных и детей похож на таковой, используемый во взрослой практике, с небольшими модификациями, в основном связанными с меньшим размером пациентов, повышенным отношением объема первичного раствора к объему крови, повышенной скоростью метаболизма у новорожденных и грудных детей, а также различными подходами к регуляции температуры тела, отличающимися от таковых во взрослой популяции.

Вследствие меньших размеров новорожденных и детей в контур аппарата искусственного кровообращения вносят определенные изменения. Например, в отличие от взрослой популяции, размер трубок варьирует в зависимости от размеров пациента, позволяя выбрать оптимальный для обеспечения адекватной скорости потока с наименьшим объемом первичного раствора. Чем меньше внутренний диаметр трубок, тем меньше объем первичного раствора. При этом давление в системе повышается при снижении диаметра трубок, что ведет к повышению гидродинамических сил, воздействующих на клеточные элементы.

Размер артериальной трубки ограничивается максимально возможным выходящим давлением. Венозные трубки функционируют за счет вакуумного подсоса, что также позволяет уменьшить внутренний диаметр трубок и, как результат, снизить объем первичного раствора. Следует отметить, что местоположения аортальной и венозной канюль у детей при некоторых врожденных аномалиях могут варьировать. Например, аортальная канюля может размещаться дистальнее при операциях на проксимальной части аорты, как при транспозиции магистральных сосудов. Независимо от локализации, следует быть крайне внимательным в ходе установки канюль, так как даже незначительное смещение с определенной позиции может привести к венозной обструкции, что в свою очередь вызовет отеки и недостаточную перфузию периферических тканей. При проведении нормотермического искусственного кровообращения следует учитывать повышенную скорость метаболизма у новорожденных, пропорционально повышая скорость потока.

К настоящему времени операции стали более бескровными благодаря миниатюризации контуров для аппарата искусственного кровообращения, совершенствованию методик сбора и реинфузии крови и использованию вакуум-ассистированных венозных дренажей. Обычно проведение искусственного кровообращения у новорожденных требовало большого объема аллогенной крови для предотвращения гемодилюции, вызванной введением большого объема первичного раствора, превышающего ОЦК новорожденного.

В исследованиях было показано, что использование аллогенной крови сочеталось с более низким послеоперационным сердечным индексом, повышенным сосудистым сопротивлением легких, а также с более высоким уровнем фактора альфа некроза опухолей по сравнению с бескровными методиками. Есть сравнить риски и пользу от снижения гематокрита (и, соответственно, снижения кислородной емкости крови), станет ясно, что использование бескровных первичных растворов по-прежнему остается затруднительным. Оптимальный гематокрит в ходе искусственного кровообращения по-прежнему является предметом споров. Исследования показали, что у пациентов с гематокритом около 20% в ходе искусственного кровообращения значимых различий в уровне лактата, доставке и потреблении кислорода по сравнению с группой, где гематокрит составлял 25%, не отмечалось.

Формула для определения итогового гематокрита после искусственного кровообращения включает начальный гематокрит пациента, умноженный на объем крови пациента, разделенный на общий первичный объем (объем крови и ОЦК пациента). Другие исследователи, напротив, считают, что для заполнения контура необходимо использовать только аллогенную кровь. Некоторые центры для первичного заполнения контура используют цельную кровь и отдельные ее компоненты, в частности эритроцитарную массу.

г) Коррекция температуры при проведении искусственного кровообращения у детей. Подходы к оптимальному температурному режиму у новорожденных и грудных детей значимо отличают ся от таковых у взрослой популяции. Гипотермия чаще всего используется при искусственном кровообращении у новорожденных и для сложных хирургических процедур. Польза от гипотермии заключается в снижении скорости потока, задаваемой насосом, что ведет к повышению видимости в хирургическом поле и защищает миокард и другие органы в условиях гипотермии. Степень гипотермии зависит от необходимой длительности операции (15—18 °C для глубокой гипотермии, 22—28 °C — для сложных процедур и 28—32 °C — для операций по поводу ДМПП и ДМЖП).

Оптимальная скорость потока основана на расчете поверхности тела и поддержании адекватной перфузии тканей, которая определяется по анализу газового состава артериальной крови и общего потребления кислорода. Более выраженная гипотермия используется для глубокой гипотермической ОК или в том случае, если хирургу требуются периоды снижения скорости потока, выдаваемого аппаратом искусственного кровообращения. В последние годы частота использования данного метода снизилась, что связано с увеличением количества связанных с ним неврологических осложнений. Однако гипотермическая ОК по-прежнему используется при сложных хирургических процедурах. Исследования по разработке стратегии для снижения частоты осложнений внесли определенные изменения в протокол, среди которых предоперационное применение стероидов, гипероксигенация, адекватная длительность охлаждения (как минимум 20 мин), поддержание более высокого гематокрита в ходе холодовой фазы, контроль газового состава крови, поддержание низкопоточной церебральной перфузии длительностью 1—2 мин с последующими 15—20-минутными интервалами, использование модифицированной ультрафильтрации и обеспечение адекватной церебральной перфузии в послеоперационном периоде.

В ходе гипотермии нарастает степень диссоциации воды, что ведет к снижению уровней ионов водорода и гидроксид-ионов. Кроме того, когда кровь охлаждается, кривая диссоциации оксигемоглобина смещается влево, что приводит к более щелочному состоянию. Это вызывает снижение церебрального кровотока, повышая потребность в кислороде и снижая диссоциацию оксигемоглобина в ишемизированных тканях. Чтобы поддерживать кислотно-основное равновесие в ходе гипотермии, используются две различных стратегии: альфа-стат (не корригируется в зависимости от температуры) и pH-стат (корригируется в зависимости от температуры).

В методике альфастат pH принимается за 7,4 и не корректируется в зависимости от температуры (нормальное значение pH для всех значений температуры и неизменной концентрации CO₂).

Считается, что эта методика помогает сохранить нейтральный заряд внутриклеточного содержимого, поддерживает церебральную ауторегуляцию и снижает мозговой кровоток, уменьшая отек. При методике pH-стат в систему добавляется CO₂ до достижения нормального значения pH 7,4 при существующей на данный момент температуре пациента. Это происходит за счет изменений внуриклеточной кислотности и электрического баланса. Несмотря на это, pH-стат, по-видимому, превосходит по эффективности альфа-стат за счет лучшей перфузии головного мозга, более равномерного охлаждения и повышенной утилизации кислорода.

С клинической точки зрения, продолжается бурная дискуссия об этих преимуществах. Кроме того, долгосрочные исходы у этих двух методик статистически значимо не различаются. Однако большинство клиник, использующих гипотермическую ОК, также используют методику управления кислотноосновным равновесием путем использования методики рН-стат.

д) Методики ультрафильтрации. Вследствие своих малых размеров новорожденные и грудные дети составляют группу пациентов, особенно подверженных накоплению избыточной жидкости в ходе искусственного кровообращения. Эти отеки могут быть выявлены не только на периферии, но и в жизненно важных органах, таких как головной мозг, сердце, легкие и кишечник. Избыточное накопление жидкости может быть ограничено путем снижения первичного объема и заменой кристаллоидных растворов на коллоидные. Существуют методики удаления избыточной жидкости во время и после проведения искусственного кровообращения и создания гемоконцентрации. Для этого используются устройства, состоящие из полупроницаемой мембраны, которая создает градиент гидростатического давления между внешней и внутренней сторонами. Кровь поступает со стороны артерии, а после фильтрации возвращается обратно в сердце или в венозный коллектор. Ультрафильтрация заменяет гломерулярную фильтрацию в почках.

е) Традиционная ультрафильтрация. Традиционная ультрафильтрация используется в ходе искусственного кровообращения или в случае, когда объем венозного резервуара позволяет выполнить фильтрацию. Данную методику сложно применять у новорожденных и грудных детей, так как при использовании уменьшенных контуров все равно требуется возмещение объема жидкости для обеспечения адекватного уровня в резервуаре.

ж) Дилюционная ультрафильтрация и ультрафильтрация с нулевым гидробалансом. Дилюционная ультрафильтрация и ультрафильтрация с нулевым гидробалансом используются по тем же принципам, что и традиционная ультрафильтрация, но включают замещение ультрафильтрата большими объемами кристаллоидных растворов, поддерживающими объем жидкости в резервуаре аппарата искусственного кровообращения. При использовании методики дилюционной ультрафильтрации скорость ультрафильтрации составляет 200 мл/кг в минуту, в то время как при дилюционной ультрафильтрации — 40—80 мл/кг в минуту. Эти методики не приводят к гемоконцентрации, но позволяют снизить уровень воспалительных медиаторов в крови.

В литературе есть информация о том, что ультрафильтрация с нулевым гидробалансом снижает объемы послеоперационной кровопотери, уменьшает длительность ИВЛ и удаляет большинство медиаторов воспаления.

з) Модифицированная ультрафильтрация. Модифицированная ультрафильтрация используется для фильтрации после прекращения искусственного кровообращения и перед введением протамина. Она может проводиться как в артериовенозной, так и в веновенозной системе. Для поддержания адекватного объема крови ультрафильтрации подвергается кровь из контура для искусственного кровообращения, что увеличивает гемоконцентрацию. Для уменьшения негативных последствий искусственного кровообращения обычно устанавливаются конечные точки, различающиеся в зависимости от ситуации. Проведение модифицированной ультрафильтрации обычно прекращается по достижении заданного временного интервала (15—20 мин), заданного гематокрита (40%) или заданного объема (750 мл/м²). Модифицированная ультрафильтрация и традиционная ультрафильтрация не являются взаимоисключающими методами и иногда могут использоваться в комбинации.

и) Дальнейшие перспективы и разработки. Продолжающаяся миниатюризация контуров для экстракорпорального кровообращения в будущем может привести к снижению их воздействия на состояние пациента, что в свою очередь уменьшит выраженность системного воспалительного ответа. Уменьшение размеров контуров позволит избежать гемодилюции, что также снизит потребность в аллогенных компонентах крови для первичного заполнения контура.

Исследования показали, что контуры, покрытые гепарином натрия (Гепарином) или поли-2-метоксиэтилакрилатом, снижают воспалительный ответ организма, но в настоящее время они не получили широкого распространения из-за высокой стоимости.

Требуется проведение дополнительных исследований, изучающих методы борьбы с выраженной воспалительной реакцией у грудных и более старших детей. Снизить выраженность воспалительной реакции организма позволяют периоперационное введение стероидов, использование контуров с покрытием, методики ультрафильтрации и до недавнего времени применение апротинина. Проводится исследование новых противовоспалительных препаратов, которые помогут снизить выраженность данной реакции, возникающей при проведениии скусственного кровообращения.

- Читать далее "Особенности анестезии у детей при врожденных пороках сердца (ВПС)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.12.2022