Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 10
1.1 Введение 10
1.2 Патогенез атеросклероза
1.3. Мультифокальный атеросклероз 12
1.4. Эндоваскулярные методы лечения стенотических (окклюзионных) поражений сердечно-сосудистой системы при МФА 14
1.4.1 Металлические стенты 16
1.4.2 Стенты с лекарственным покрытием 19
1.4.3 Полностью биодеградируемые стенты 22
1.4.4. Периферические стенты 25
1.4.5 Временные стенты 31
1.5 Применение временных стентов для коррекции нарушений, лежащих в
основе стенотических (окклюзионных) поражений артериального русла 32
1.6 Заключение 33
ГЛАВА II. Материалы и методы исследования 35
2.1 Технические аспекты в разработке и применении временных (извлекаемых) стентов в эксперименте in vitro 35
2.2 Методика применения временных (извлекаемых) стентов в эксперименте in vivo 51
2.3 Гистологическое исследование 58
ГЛАВА III. Результаты исследования и их обсуждение 59
3.1 Результаты применения временных (извлекаемых) стентов 60
3.2 Результаты гистологического исследования 68
Заключение 76
Выводы 80
Практические рекомендации 81
Cписок используемой литературы 82
- Патогенез атеросклероза
- Периферические стенты
- Методика применения временных (извлекаемых) стентов в эксперименте in vivo
- Результаты гистологического исследования
Патогенез атеросклероза
Осложнения атеросклероза – тромбоз, окклюзия или разрыв атероматозной бляшки связаны с изменением тонкого баланса фибриногенеза и фибринолиза (Miller GJ, 1992). Контакт субэндотелиальной тромбогенной среды с кровотоком приводит к агрегации тромбоцитов и запуску процессов свертывания крови с формированием тромбоза и/или окклюзии просвета сосуда (Meade TW, Ruddock V, Sterling Y, 1993). Образование пристеночного тромба активирует образование тромбина, что в сочетании с расщеплением фибриногена стимулирует миграцию гладкомышечных клеток и их пролиферацию. Тромбин запускает высвобождение ростовых факторов из тромбоцитов (тромбоцитарный фактор роста – PDGF), которые также стимулируют пролиферацию и миграцию гладкомышечных клеток. Активированные тромбоциты также вырабатывают трансформирующий ростовой фактор- (TGF- ), являющийся мощнейшим из известных стимуляторов синтеза интерстициального коллагена гладкомышечными клетками. Таким образом, не проявляющееся клиническими симптомами кровоизлияние в интиму в области развивающейся атеросклеротической бляшки может резко ускорить ее формирование (Meade TW, Ruddock V, Sterling Y, 1993; Juhan-Vague I, Allesi MC, 1993).
Нормальный здоровый эндотелий регулирует сосудистый тонус и структуру стенки, обладает антикоагулянтными, антиагрегантными и фибринолическими свойствами. Поддержание сосудистого тонуса обеспечивается за счет выброса различных сосудорасширающих и сосудосуживающих веществ, включая NO, простациклин, эндотелин и ангиотензин II. Повреждение эндотелия нарушает баланс между вазоконстрикцией и вазодилатацией, а также запускает каскад различных процессов и событий, включая повышение проницаемости эндотелия, агрегацию тромбоцитов, адгезию лейкоцитов и образование цитокинов (Ross R, 1999), что способствует формированию атеросклероза. Одним из наиболее ранних признаков атеросклероза является снижение продукции или активности NO, проявляющееся нарушением вазодилятации (Марков Х.М., 2011; Davignon J, Ganz P, 2002).
В патогенез атеросклероза также вовлечено повреждение стенки сосудов свободными радикалами (Harrison D, Griending KK, Landmesser U, 2003).
Мультифокальный атеросклероз (МФА) повышает риск неблагоприятных исходов по сравнению со значимым атеросклерозом только одной артериальной области (Бабунашвили А.М., Глаголев В.Э., Карташов Д.С. и др., 2013; Мазуров В.И., Дуданов И.П., Петровский В.И. и др., 2006). Инфаркт миокарда и инсульт развиваются в 2,5 раза чаще при сочетании коронарного или каротидного атеросклероза. МФА чаще встречается у пациентов пожилого и старческого возраста на фоне коморбидности (Каретникова В.Н., Беленькова Ю.А., Зыков М.В. и др., 2013).
Чаще всего атеросклероз поражает область бифуркации сонной артерии, проксимальную часть внутренней сонной артерии, коронарные артерии, брюшной отдел аорты, почечные артерии (Шарафеев А.З., 2011). У 44% пациентов с острым коронарным синдромом без подъема сегмента ST МФА характеризуются наличием стенозов коронарных артерий в сочетании со стенозами любой степени экстракраниальных артерий или артерий нижних конечностей (Бернс С.А., Зыкова Д.С., Зыков М.В., 2013). При этом у данной категории больных МФА ассоциируется с тяжелым клиническими проявлениями заболевания и наличием факторов неблагоприятного течения заболевания, таких как дисфункция левого желудочка, пожилой возраст, курение, постинфарктный кардиосклероз, инсульт, сердечная недостаточность и стенокардия в анамнезе, тяжелое поражение коронарных артерий, дисфункция почек (Бернс С.А., Зыкова Д.С., Шмидт Е.А., 2012). Наличие МФА со стенозами периферических артерий 50% ассоциируется с неблагоприятным госпитальным прогнозом, тогда как для годового прогноза влияние на исход оказывают даже стенозы периферических артерий 50% (Зыков М.В., Барбараш О.Л., Зыкова Д.С., 2012; Зыкова Д.С., Кашталап В.В., Зыкова Д.С., 2011).
Пациенты с МФА представляют наиболее сложную группу больных как при выборе наиболее оптимальной тактики лечения, так и прогностически (Иоселиани Д.Г., Янушевская Т.И., Галактионова А.С. и др., 2013). Оптимальными методами лечения окклюзионно-стенотических поражений при МФА являются различные миниинвазивные методики. После эндоваскулярных методов летальность составила 1,5%, после открытых операций - 5% (Дибиров М.Д., Хамитов Ф.Ф., Верткин А.Л. и др., 2013; Шарафеев А.З., Акберов Р.Ф., Коробов В.В., 2011, 2011а).
В работе А.Н. Сумина с соавт. (2012) была проведена распространенности поражения нескольких артериальных бассейнов у больных атеросклерозом различной локализации в клинике сердечнососудистой хирургии. Выявлено, что в группе лиц моложе 60 лет стенозы в двух артериальных бассейнах выявлены у 24%, 3 бассейнов — у 3,5%, в группе 70 лет и старше — у 31,8 и 10% соответственно (р=0,008). Ш.И. Каримовым с соавт. (2011) показано, что в группе больных с МФА, подвергнутых этапной реваскуляризации различных бассейнов артериальной системы с применением рентгеноэндоваскулярных вмешательств, осложнения наблюдались в 4,05% случаев, а летальность составила 1,49%. В группе больных с симультанными операциями эти показатели были гораздо выше.
Периферические стенты
Испытания in-vitro продемонстрировали эффективность и перспективность применения временного стента для лечения окклюзирующих поражений сосудов. 2.2 Методика применения временных (извлекаемых) стентов в эксперименте in vivo Содержание лабораторных животных и оперативные вмешательства на них выполнялись согласно утвержденным МЗ Российской Федерации и РАН санитарным правилам и положениям о работе с лабораторными животными (Гицеску Т., 1962г.; Лопухин Ю.М., 1971г., Хилькин Ф.М. и др., 1974г.).
На подготовительном этапе за сутки до имплантации стента было прекращено кормление животных. На операционном столе свинья фиксировалась за передние и задние конечности в положении на спине.
Все операции были проводились в условиях рентгеноперационной с помощью ангиографического комплекса Ziehem Vision (Германия). В качестве контрастного вещества был использован неионный йодсодержащий препарат Омнипак 300 мг/мл. Для вводной анестезии использовали золетил (20 мг/кг, внутримышечно), ксилазин (3 мг/кг, внутримышечно) и атропин (0,1 мг/кг, подкожно). Подготовка операционного поля включала в себя обработку кожных покровов дезинфицирующими препаратами (спиртовой раствор хлоргексидина и йодная спиртовая настойка). Венозный катетер устанавливали и фиксировали в краевую ушную вену. Наркоз осуществлялся посредством внутривенного введения 1% эмульсии пропофола, которую вводили дробно (1 мг каждые 10 секунд) до появления клинических признаков анестезии. Поддержание анестезии достигалось посредством постоянной инфузии этого же препарата в меньшей дозировке.
В ходе операции осуществлялся контроль жизненных параметров животного в виде мониторинга ЭКГ (игольчатые электроды вводили под кожу в дистальные отделы конечностей с дополнительной фиксацией к ноге резиновой или марлевой тесемкой), АД и пульсоксиметрии (датчик пульсоксиметра устанавливался на хвосте животного). В паховой области, в проекции пульсации бедренной артерии, под дополнительным местным обезболиванием выполнялся продольный кожный разрез длиной до 1 см. Бедренная артерия пунктировалась иглой 18G. Устанавливался интродьюсер с гемостатическим клапаном 9Fr, в боковую инфузионную линию которого однократно вводилось 5 000 ЕД гепарина. По проводнику проводился многоцелевой катетер 5F и выполнялась ангиография целевых сосудов с последующей имплантацией временных (извлекаемых) стентов (рис. 18).
Инструментарий (cтент временной установки, чехол для стента, интродьюсер с гемостатическим клапаном 9F, проволочный проводник 0,035”) После извлечения стентов проводилось умерщвление животных. Использованный метод эвтаназии экспериментальных животных относится к категории Б «Рекомендации по эвтаназии экспериментальных животных», разработан рабочей группой FELASA, как дополнение к Директивам Совета Европы 86/609 ЕЭС. Перед эвтаназией животные находились в «бессознательном» состоянии. Для эвтаназии использовали 2% раствор Тиопентала натрия (Thiopentalum natrium) в дозе 50 мг/кг, внутривенно, струйно. В дальнейшем проводилось вскрытие с выделением стентированных сегментов артерий и аорты, выполнением фотографии макропрепаратов. После этого изучаемые сегменты фиксировали в растворе формалина и направляли на гистологическое исследование. Первый этап экспериментального исследования включал имплантацию 12 макетных образцов временных (извлекаемых) стентов размерами 7 х 75 мм, 8 х 30 мм, 8 х 40 мм и 12 х 60 мм 6-ти половозрелым свиньям весом 35,5±4,5 кг в подключичную, общие сонную и подвздошную артерии. Кратность имплантации и извлечения составила 5 раз в каждом из вышеописанных сосудов.
Второй этап экспериментального исследования включал 2 животных. У 2 подопытных животных из 6, после имплантации и удаления временного стента, осуществляли повреждение интимы целевой артерии (подключичная и общая сонная артерии) путем 3-5 резких движений доставляющим катетером с целью формирования тромба, наличие которого подтверждали ангиографическим исследованием. Далее под рентгенскопическим контролем в место тромбоза доставляли временный (извлекаемый) стент. Стент раскрывали путем стягивания чехла. Далее стент вместе с тромбом втягивали в гайд-катетер и вместе с ним извлекали из бедренной артерии. Было использовано 2 макетных образцов временных (извлекаемых) стентов размерами 8 х 30 мм и 8 х 40 мм 2-м половозрелым свиньям весом 35,5±4,5 кг. Для оценки результата тромбэктомии проводили контрольную ангиографию.
Для оценки результата использования представляемого типа стента для тромбэктомии последний удаляли вместе с тромбом. Проанализированы и сопоставлены непосредственные результаты метода установки, обратного выведения временного извлекаемого стента, в том числе с целью удаления образовавшегося внутри сосуда тромба. Проводилась регистрация и оценка осложнений и нежелательных побочных явлений связанных с процедурой, степень восстановления кровотока после удаления стента по данным ангиографии.
В правой паховой области, в проекции пульсации бедренной артерии, под дополнительным местным обезболиванием был выполнен продольный кожный разрез длиной до 1 см. Выполнена пункция правой бедренной артерии иглой 18G. Устанавлен интродьюсер с гемостатическим клапаном размером 9F, в боковую инфузионную линию которого однократно введено 5 000 ЕД гепарина. По диагностическому проводнику 0,035” проводнику проводен многоцелевой катетер 5F и выполнена ангиография правой подключичной артерии. После этого дополнительно внутривенно вводилось 2500 ЕД гепарина. Далее в правую подключичную артерию многократно (5 раз) проведен временный (извлекаемый) стент размером 8 х 40 мм и произведена его имплантация с дальнейшим извлечением через 5-15 минут. После заключительной контрольной ангиографии выполнено умерщвление экспериментального животного согласно вышеописанным рекомендациям.
Методика применения временных (извлекаемых) стентов в эксперименте in vivo
С технической точки зрения все операции стентирования и тромбэктомии временным (извлекаемым) стентом не представляли особых сложностей в плане доставки устройства в целевой сосуд, его имплантации и извлечения.
Что касается непосредственных результатов стентирования, то на макропрепаратах артерий после удаления временного (извлекаемого) стента визуализируются участки кровоизлияния в стенку сосуда в области стояния стента, однако целостность артерий ни в одном случае не нарушена и признаков пристеночного тромбоза выявлено не было.
По данным гистологического исследования препарата стенки подключичной артерии свиньи в области имплантации временного (извлеаемого) стента с целью тромбэкстракции, время экспозиции которого составило 10-15 минут. При этом отчетливо визуализируется повреждение внутренней оболочки артерии с признаками разрушения внутренней эластической мембраны и образованием смешанного тромба. Кроме того, отмечается повреждение и выпрямление внутренней эластической мембраны с образованием плоского пристеночного тромба на поверхности интимы подключичной артерии в области стояния временного (извлекаемого) стента. В области стояния средней части временного (извлекаемого) стента в течение 10-15 минут визуализируются очаги фиброза с утратой и истончением эластических мембран медии и развитием их извитостей. В области внутренней эластической мембраны обнаруживаются очаги нарушения ее целостности с формированием смешанных плоских пристеночных тромбов. В области стояния дистальной части временного (извлекаемого) стента в просвете подключичной артерии свиньи со временем экспозиции 10-15 минут формируются участки выпрямления и истончения эластических мембран медии. Также отмечаются зоны повреждения внутренней эластической мембраны с результирующим образованием плоского пристеночного смешанного тромба.
В области имплантации проксимальной части временного (извлекаемого) стента в общей сонной артерии свиньи со временем экспозиции 15 минут визуализируется истончение с участками незначительного истончения внутренней эластической мембраны. В области имплантации средней части временного (извлекаемого) стента со временем экспозиции 15 минут в общей сонной артерии свиньи визуализируется истончение с участками разрывов внутренней эластической мембраны, а также истончение медии. В области имплантации дистальной части временного (извлекаемого) стента в просвете общей сонной артерии со временем экспозиции 15 минут визуализируется выпрямление и истончение эластических мембран медии, выраженное истончение внутренней эластической мембраны.
Идея временного устройства для устранения опасного осложнения баллонной ангиопластики – окклюзирующей диссекции интимы – не нова. Перфузионные баллоны появились на заре эндоваскулярной кардиологии (Heuser RR et al., 1992). Они позволяли проводить длительную баллонную дилатацию как бы "приклеивая" отслоенный участок интимы, сохраняя при этом минимальный уровень кровотока дистальнее участка поражения. В ряде случаев, этот способ позволял устранить диссекцию (Gibbs JS et al., 1994).
С появлением стентов, проблема диссекции внутри артерии стала практически решаемой. Имплантация стента стала рутинной процедурой, потому как позволяет добиваться лучших непосредственных и отдаленных результатов по сравнению с баллонной ангиопластикой. В то же время рестеноз внутри стента вследствие гиперплазии интимы, как реакции на имплантант, отмечается в 15-50% случаев после эндопротезирования . Удаление стента спустя некоторое время после имплантации, теоретически может быть лишено этого недостатка. Технически это можно выполнить различными путями. Есть экспериментальные исследования по использованию временных стентов из нитинола, обладающих эффектом "памяти" (Eigler NL et al., 1993; Rechavia E. et al., 1997).
Быстрое согревание теплым физиологическим раствором позволяет "свернуть" стент до минимального диаметра и удалить через доставляющее устройство. Несовершенство конструкции подобных стентов и риск термической травмы не позволили внедрить эти разработки в клинику. Другой подход – использование стентов спиралевидной конструкции, которые скручиваясь уменьшаются в диаметре и могут быть удалены через катетер (Stefanadis C et al., 1996). Как известно, стенты спиральной конструкции не обладают достаточной радиальной жесткостью и в связи с этим на сегодняшний день в клинической практике практически не используются.
Что касается разработанного под руководством профессора Кавтеладзе З.А. ZA-стента, то он имеет ряд положительных качеств, из которых следует отметить высокую радиальную жесткость, отсутствие укорочения и гибкость, позволяют использовать его в самых различных клинических ситуациях. Он доказал принципиальную возможность безопасного удаления ранее установленного временного ZA-стента. Это стало технологическим достижением. Показано, что первичный эффект стентирования сохраняется и после удаления стента. Экспериментально установлено, что наиболее оптимальным сроком для удаления временного стента являются 7 сутки. Однако из-за высокой радиальной жесткости, гистологические результаты продемонстрировали высокую травматичность использования ZA-стента в виде вдавливания внутренней эластической мембраны артерии элементами стента, с частичной потерей гладкомышечных элементов, а также с локальными очагами некроза гладкомышечных клеток (Дундуа Д.П. с соавт., 2003).
Таким образом, в заключение необходимо отметить, что во всех отделах артерий в месте стояния временного (извлекаемого) стента имеются участки разрушения внутренней эластической мембраны, выпрямления эластических мембран средней оболочки. При этом признаков нарушения целостности артерии ни в одном случае не выявлено, что свидетельствует о перспективности использования представленной методики стентирования и тромбэктомии временными (извлекаемыми) стентами для борьбы с окклюзирующими поражениями сосудов.
Результаты гистологического исследования
Наиболее эффективным в лечении окклюзионных поражений сосудов является хирургическое лечение (эндартерэктомия, протезирование, шунтирующие операции), альтернативой ей служит эндоваскулярные методики лечения (реканализация окклюзированных сосудов, баллонная дилатация и стентирование). Эффективная баллонная ангиопластика сопровождается поперечными и продольными надрывами стенки сосуда, преимущественно здоровго эластического участка сосуда, за счет чего и увеличивается поперечное сечение сосуда и устраняется препятствие току крови. При поперечном надрыве сосуда, интима последнего часто заворачивается под напором тока крови, как следствие окклюзия сосуда с тромбозом. Результат – необходимость экстренной операции. При продольных же надрывах в процессе заживления в месте надрыва сосудистая стенка как бы рубцуется (стягивается) и возникает рестеноз. При баллонной ангиопластике рестеноз наблюдался в 50-70% случаев. Мысль высказанная еще Дотером о необходимости имплантации каркаса для фиксации отслоенной интимы, а также поддержание каркаса сосуда на период репарации сосудистого надрыва реализовалась в подавляющем большинстве установкой стентов на баллоне, т.е. сочетанием баллонной дилатацией и армированием сосудистой стенки. Эта процедура практически свела на нет количество острых тромбозов, связанных с отслойкой интимы, а с другой стороны снизило количество рестенозов, связанных с репаративными процессами в стенке сосуда, т.к. в этот период стент-каркас не дает возможность стянуться поврежденному участку сосуда и исключает рестеноз связанный с репаративными процессами. И несмотря на то, что количествео рестенозов с применением стентов снизилось до 20-25% возникла новая проблема – прорастание, рестеноз (in-stent стеноз), связанный с прорастанием стента. Этот процесс связан в основном с воспалительной реакцией сосудистой стенки на сам материал стента (металл). Разработка стентов с лекарственным покрытием (цитотоксическим покрытием) казалось решило проблему, связанную с прорастанием стентов и свела количество рестенозов до 3-5%. Но возникла другая опасность – полное отсутствие неоинтимы при нарушении дезагрегантной терапии в силу оголенности стента вызывало поздние тромбозы.
Необходимость длительной, практически постоянной дезагрегационной терапии, опасности связанные с поздними тромбозами, а также постоянное присутствие раздражающего фактора (самого металлического стент-каркаса) заставили разрабатывать стенты другой генерации – растворимые стенты и удаляемые стенты. Растворимые стенты имеют свои недостатки (например, магниевые стенты рентгенконтрастны, хорошей радиальной устойчивости, но растворяются слишком быстро, опасны неоднородным растворением и опасностью дистальной эмболии). А растворимые полимерные стенты нерентгенконтрастны, требуют маркеров, плохо фиксируются, низка радиальная устойчивость и не применимы при извитости и малых диаметрах сосуда. Единичные работы зарубежных атворов (Hauck EF, Mocco J, Snyder KV et al., 2009; Kelly ME, Furlan AJ, Fiorella D, 2008) и отечественного З. Кавтеладзе свидетельствуют о перспективности применения этого типа устройств. (Wang TG, Liu RH, Li FS, 2014). Разработка временных стентов может стать реальной отечественной альтернативой в лечении сосудистых поражений, поэтому представляется актуальным план создания и испытания оригинальных временных стентов, извлекаемых через определенный срок после внедрения в сосуд. Немногочисленные работы по разработке временных стентов показывают, что конструкционные особенности (плетенные нитиноловые стенты, вязанные стенты Кавтеладзе) отличаются как системой доставки, так и радиальной устойчивостью, что указывает на необходимость разработки экспериментального обоснования применения новых более эффективных временных извлекаемых стентов для устранения поражений сосудов. На базе Научного Центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева был разработан временный (извлекаемый) металлический самораскрывающийся стент оригинальной конструкции с целью устранения окклюзирующих поражений сосудов.
Основным преимуществом использования временных (извлекаемых) стентов является отсутствие продуктов распада материала стента в просвете сосуда, а также возможность извлечения в короткие сроки после имплантации. Это и стало основой проведенного нами исследования по экспериментальному обоснованию применения временных (извлекаемых) стентов в лечении окклюзирующих заболеваний сосудов.
Говоря о структуре использованного временного (извлекаемого) стента, необходимо отметить преимущества использования техники плетения мононитью, благодаря которой достигается оптимальный баланс между гибкостью структуры и хорошей радиальной устойчивостью стента.
Поскольку целью использования разработанного временного (извлекаемого) стента является борьба с окклюзирующими поражениями сосудов, то крайне важное значение приобретает тот факт, что доставка и извлечение временного (извлекаемого) стента в зоне окклюзии целевого сосуда осуществляется в специальном чехле. А за счет наличия двух свободных длинных концов нитиноловой мононити обеспечивается возможность имплантации разработанного стента в просвете сосуда на длительное время посредством фиксации к коже в месте пункции бедренной артерии.
Благодаря вышеописанным преимуществам временного (извлекаемого) стента оригинальной конструкции и возникла основная идея данной работы – экспериментальное обоснование применения временных стентов в лечении окклюзирующих заболеваний сосудов. С технической точки зрения все операции стентирования и тромбэктомии временным (извлекаемым) стентом не представляли особых сложностей в плане доставки устройства в целевой сосуд, его имплантации и извлечения.
Во всех отделах артерий экспериментальных животных (свиней) в месте стояния разработанного на базе Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева временного (извлекаемого) стента имеются локальные участки истончения внутренней эластической мембраны, выпрямления эластических мембран средней оболочки. При этом признаков нарушения целостности артерии ни в одном случае не выявлено, что свидетельствует о перспективности использования представленной методики стентирования и тромбэктомии временными (извлекаемыми) стентами для борьбы с окклюзирующими поражениями сосудов.
Кроме того, в будущем возможно использование временных стентов как фармакологических матриц для прицельной доставки в эндотелий артерий субстанций, обладающих антипролиферативным, цитостатическим или противовоспалительным действием.