Реферат: Искусственная гипотермия
Охлаждение воздухом
Наиболее простым способом, peaлизующим этот принцип является использование фена и влажных простыней, которыми укрывают больного. Более сложно охлаждение воздухом в камере «Гипотерм», куда помещают больного. Отечественными инженерами для охлаждения головы больного воздухом создан специальный аппарат «Флюидокраниогипотерм», который предназначен для использования главным образом в нейрохирургии и реанимационной практике.
Преимуществами рассматриваемого метода является отсутствие необходимости в холодной воде и возможность легко контролировать степень охлаждения. Вместе с тем более длительное охлаждение, сложная аппаратура и возможность обморожения при температуре воздуха ниже 0°С в определенной степени нивелируют преимущества способов воздушного охлаждения.
Орошение холодной водой
Эта методика реализована в аппарате «Холод 2Ф», предназначенном для краниоцеребральной гипотермии. С помощью аппарата проводится дождевание волосистой части головы водой температуры 2—4 °С. Способ имеет ряд преимуществ. В частности, быстро (25—30 мин) и эффективно охлаждается кора головного мозга, прилегающая к своду черепа, на фоне медленного охлаждения тела больного. Большим преимуществом является возможность охлаждения (согревания) на операционном столе по ходу операции, не прерывая работу хирургов, что свидетельствует об управляемости метода.
Удобно и безопасно для больного наличие автоматического контроля за температурой охлаждающей (согревающей) жидкости, а также возможность ее быстрого охлаждения и согревания. Следует отметить и удобство проведения краниоцеребральной гипотермии в отделении интенсивной терапии, так как конструкция аппарата позволяет установить охлаждающий (согревающий) модуль непосредственно в изголовье кровати. В 70-х годах методика краниоцеребральной гипотермии получила широкое распространение в кардиохирургической и реаниматологической практике. В настоящее время она имеет ограниченное применение в хирургии сердца, уступив место ИК.
Однако число сторонников использования ее при ликвидации ряда несложных врожденных пороков сердца достаточно велико (Е.Н. Мешалкин, И.П. Верещагин, Б.А. Королев, В.И. Францев, В.С. Сергиевский, И.К. Охотин, Е.Е. Литасова и др. )
Экстракорпоральное охлаждение крови
Идея охлаждения крови вне организма и ее реализация в эксперименте, по свидетельству Р. Gollan (1959), М. Gdlleti и A. Breeher (1959), принадлежит J. Heymaus из Гентскою университета (Бельгия). Еще в период первой мировой воины он сконструировал стеклянную канюлю (теплообменник), один конец которой соединял с сонной артерией, а другой с внутренней яремной веной. Охлаждая или согревая кровь через теплообменник и направляя ток крови вверх или вниз по яремной вене, он в экспериментах на кроликах изучал гемодинамические и респираторные эффекты при охлаждении сердца до 18 °С и согревании мозга до 43°С. Многие годы эта работа оставалась незамеченной, и лишь начиная с 50-х годов методика охлаждения крови вне организма была возрождена усилиями J. Boerеntа и соавт. (1951), Е. Delorme (1952), Р. Gollan и соавт (1952) и др.
Не получила известности и работа Н.В. Пучкова (1933), который первым в мире осуществил экстракорпоральное охлаждение крови с помощью АИК и теплообменника. Еще в 1931 г Н.В. Пучков в лаборатории, руководимой С.С. Брюхоненко, поставил серию экспериментов по оживлению собак после глубокого охлаждения. С этой целью он использовал «автожектор» Брюхоненко — первый в мире АИК и сконструированный им теплообменник (по типу змеевика), который он обкладывал льдом. Одновременно он проводил и наружное охлаждение. К сожалению, работу Н.В. Пучкова постигла участь исследований, проведенных С.С. Брюхоненко. Она не получила должного признания не только в зарубежной, но и в отечественной литературе [Петровский Б.В. и др., 1967]
В 1954 г. О. Ross применил метод экстракорпоральной гипотермии в клинике, а с 1957 г. W. Sealy и соавт. начали выполнять операции на открытом сердце в условиях гипотермической перфузии (сочетание ИК с экстракорпоральным охлаждением). Последующие 30 лет показали, что этот метод занял доминирующее положение в современной кардиохирургии, став методом выбора при операциях на открытом сердце.
В 1954 г. W. Parkins и соавт. разработали метод глубокого изолированного охлаждения головного мозга в эксперименте. Они забирали кровь из сонной артерии, охлаждали ее и с помощью насоса возвращали, быстро охлаждая головной мозг до 12— 15°С. В дальнейшем эта методика была использована при операциях на открытом сердце [KimotoS. etal., 1956] Новый метод глубокой гипотермии с помощью экстракорпорального охлаждения крови был предложен С. Drew и соавт. в 1959 г. Они использовали два насоса и легкие больного для оксигенации крови. Достигнув желаемой темпера туры (15°С и ниже), ИК прекращали и начинали коррекцию порока. После ушивания сердца вновь включали АИК и согревали больного с помощью теплообменника. Метод не нашел распространения, однако надо признать, что С. Drew получал хорошие результаты. Методика экстракорпорального охлаждения крови с глубокой гипотермией головного мозга и умеренным охлаждением (около 30 °С) тела была предложена в 1959 г. D. Ross. Кровь (частично) забирали из левого предсердия и после охлаждения насосом возвращали в безымянную артерию посредством катетера, проведенного через левый желудочек. В 1963 г. А.А. Вишневским и сотр. разработан метод сочетанной перфузии головного мозга и сердца в условиях умеренной гипотермии. Оттекающую из верхней полой вены кровь оксигенировали, охлаждали и перфузировали в правую плечевую артерию или аорту. При этом пережимали левую подключичную артерию, дугу аорты, нижнюю полую вену, верхнюю полую вену (вокруг катетера), легочную артерию. Восходящая аорта оставалась свободной. Перфузию проводили специально сконструированным малогабаритным аппаратом без использования донорской крови. Другой вариант каротидно-коронарной перфузии был предложен Ф.X. Ку1ушевым и соавт. (1964). Пациентов в периоде первого параллельною кровообращения охлаждали до 30-31 °С, а затем пережимали аорту ниже отхождения подключичной артерии, поддерживая перфузию в головном мозге, сердце и верхних конечностях. По мнению авторов, эту методику целесообразно использовать при коррекции дефекта межпредсердной перегородки и клапанного стеноза легочной артерии. Охлаждение крови вне организма с помощью теплообменника позволяет существенно уменьшить время, необходимое для достижения гипотермии, по сравнению с методом поверхностного охлаждения. Существует несколько способов экстракорпорального охлаждения крови. Наиболее широко применяется методика общей гипотермической перфузии с помощью АИК и теплообменника. Реже используются методики, связанные с забором артериальной или венозной крови, последующим охлаждением ее и возвратом в различные звенья сосудистого русла.
Артерио-артериальное охлаждение
Методика разработана в эксперименте W. Parkins и соавт. (1954), D. Ross (1959). Применялась в клинике японскими хирургами [KimotoS. etal., 1956] главным образом для селективного охлаждения головного мозга. С этой целью канюлируют дистальный и проксимальный отрезки сонной артерии. Кровь из проксимального отрезка с помощью насоса поступает в теплообменник, охлаждается и нагнетается в дистальный отрезок (рис. 3, а). Преимуществом этого способа является быстрое охлаждение головного мозга до 15—12 °С на фоне снижения температуры тела только на 1,5—2 °С. Это позволяет уменьшить опасность возникновения фибрилляции сердца, но при остановке кровообращения не предупреждает развития ишемических повреждений жизненно важных органов, в которых метаболические процессы протекают практически нормально. Более благоприятные условия для внутренних органов возникают при другой методике артерио-артериального охлаждения, когда кровь из левого предсердия после охлаждения нагнетают в сосуды мозга через катетер, введенный из верхушки левого желудочка в дугу аорты. При таком «дифференцированном» охлаждении наряду с преимущественным глубоким охлаждением головного мозга (до 15—20°С) снижается температура и внутренних органов (до 28—30°С). Это предупреждает гипоксическое повреждение жизненно важных органов при операциях на «сухом» сердце, но опасность спонтанного возникновения фибрилляции желудочков в процессе охлаждения возрастает.
Из других недостатков артерио-артериального охлаждения следует указать на возможность тромбоза сонной артерии, необходимость ее рассечения и наложения сосудистого шва. Труден также температурный контроль при охлаждении и согревании головного мозга. Температура крови, оттекающей по внутренней яремной вене, не отражает истинную температуру мозга [GalletiM., BrecherA., 1962].
Артериовенозное охлаждение
Методика разработана в эксперименте F. Boerema (1951) и Е. Delorme (1952), применена в клинике D. Ross (1954), R. Brock и D. Ross (1955). Сущность ее заключается в том, что кровь из бедренной артерии самотеком поступает для охлаждения в теплообменник и оттуда в большую подкожную вену бедра. Методика относительно проста и эффективна. Спазм периферических сосудов, гипертензия и дрожь, характерные для поверхностного охлаждения, наблюдаются редко (рис. 3,6). К недостаткам методики следует отнести трудности канюляции и последующего шва бедренной артерии у детей, зависимость скорости охлаждения от сердечного выброса, уменьшающегося в процессе гипотермии, опасность фибрилляции желудочков сердца, лимит времени (10—15 мин) для операции на сердце. В настоящее время метод в кардиохирургической практике не применяется.
Веноартериальное охлаждение
Методика описана D. Ross (1954). Венозная кровь из нижней полой вены с помощью насоса поступает в теплообменник и затем нагнетается в бедренную артерию. По сравнению с описанными выше методиками экстракорпорального охлаждения крови веноартериальный наименее приемлем. Он более громоздкий в техническом отношении и, главное, сопряжен с гипоксемией в связи с поступлением венозной крови в артериальное русло. Наряду с этим методика не свободна от других недостатков, присущих экстракорпоральному охлаждению крови (фибрилляция желудочков сердца, гемолиз и др.).
Рис. 3. Схемы экстракорпорального охлаждения крови: артерио-артериального (а), артериовенозного (б), вено-венозного (в), глубокого по методу Дрю (г). I насос, II теплообменник, 1 сонная артерия, 2 бедренная артерия, 3 – большая подкожная вена бедра, 4 верхняя полая вена, 5 нижняя полая вена, 6 легочная артерия, 7 левое предсердие.
Вено-венозное охлаждение
Пионером разработки и клинического применения метода является D. Ross (1954). Верхнюю и нижнюю полые пены канюлируют через ушко правого предсердия. С помощью роликовою насоса кровь из верхней полой вены нагнетается через теплообменник в нижнюю полую вену. (рис 3, в) По сравнению с артериовенозным охлаждением методика имеет дополнительные преимущества в виде возможности контроля минутного объема сердца с помощью роликового насоса и применения гипотермии только после торакотомии и уточнения диагноза. Основными недостатками методики являются возникновение фибрилляции желудочков сердца в связи с быстрым снижением температуры крови, гемолиз, возможность тромбообразования. В рассмотренном варианте в настоящее время метод в клинике не применяется. Общее глубокое охлаждение по Дрю. Методика разработана и внедрена в клиническую практику С. Drew и JAnderson в 1959 г. Канюли вводят в полые вены, легочную артерию, левое предсердие и бедренную артерию (рис. 3, г) Венозная кровь из полых вен поступает в наполнительный сосуд и оттуда насосом перекачивается в легочную артерию. Далее оксигенированная в легких кровь через катетер, введенный в левое предсердие, поступает в другой наполнительный сосуд и оттуда вторым роликовым насосом нагнетается в бедренную артерию. Таким образом, вместо оксигенатора используются легкие больного. Другими особенностями методики являются глубокое охлаждение — до 10—15 °С в пищеводе и полное прекращение кровообращения (до 50—60 мин). По мнению авторов, методика обеспечивает комфорт для хирурга (истинно «сухое» операционное поле). Меньше травмируются форменные элементы крови, меньше требуется донорской крови. Отметим также, что эта методика позволяет оперировать по поводу порока, коррекция которого требует прекращения кровообращения. Недостатков у методики немало: множественная канюляция, трудности, связанные с малым диаметром сосудов у маленьких детей и при таком пороке, как тетрада Фалло, когда наблюдается сужение (вплоть до атрезии) легочной артерии. Серьезным недостатком является отсутствие возможности вскрытия предсердий, так как последние являются коллекторами замкнутой системы. Это существенно осложняет выполнение простых непродолжительных (15—20 мин) операций, когда нет необходимости в глубокой гипотермии и тем более в прекращении кровообращения В 60-х годах, кроме авторов, методику использовали в клинике Т. Shield и F. Lewis (1959), A. Gordon и соавт. (1960). В настоящее время эта методика практически не применяется.
Общая гипотермическая перфузия
Методика получила наибольшее распространение. По сути дела практически все операции на открытом сердце проводятся в условиях умеренной (26—28°С) общей гипотермической перфузии. Канюлируют верхнюю и нижнюю полые вены или правое предсердие, аорту или бедренную артерию (рис 4). На пути артериальной магистрали монтируют теплообменник. Главным преимуществом метода является его управляемость. Больного с помощью теплообменника можно в короткие сроки охладить (согреть) до желаемой температуры, а также поддерживать температурный режим во время ИК. Внедрение методики общей гипотермической перфузии в клиническую практику позволило продлить безопасный период ИК до 3 ч и более благодаря снижению обменных процессов в организме и уменьшению потребления кислорода тканями. Недостатками методики являются необходимость заготовки большого количества (2,5—3 л) донорской крови и гемолиз, прогрессивно нарастающий после 2 ч искусственного кровообращения.
Рис. 4. Схема общей гипотермической перфузии с канюляциеи полых вен (а) и правого предсердия (б) I — оксигенатор II наеое 111 тыообхк нник 1 — почые вены 2 правое предсердие } бедренная артерия
Влияние гипотермии на организм
Для теплокровного организма характерно относительное постоянство температуры. В течение суток она изменяется лишь на + 0,5 град. С. Гипотермия, нарушая это постоянство, вызывает комплекс патофизиологических нарушении в жизненно важных органах и системах. Эти нарушения обусловлены защитно-приспособительными реакциями организма, направленными на восстановление нормальной температуры. Первичной реакцией организма на действие холода является спазм периферических сосудов с целью уменьшения теплоотдачи. По мере охлаждения и возникновения температурного градиента между различными органами и тканями возникает дрожь, которая препятствует дальнейшему падению температуры внутренних органов и способствует повышению температуры поверхностных тканей. Это сопровождается повышением потребления кислорода и усиленным распадом гликогена в мышцах. Первоначальная гипергликемия сменяется гипогликемией и выраженными нарушениями функций жизненно важных органов. Возникает состояние, когда защитные реакции организма переходят грань целесообразности и становятся патологическими [Анохин П.К., 1954).