Хирургическое лечение коарктации аорты у детей первого года жизни (экспериментально-клиническая работа)
На правах рукописи
АНДРИЕВСКИЙ
Андрей Николаевич
ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ КОАРКТАЦИИ АОРТЫ
У ДЕТЕЙ ПЕРВОГО ГОДА ЖИЗНИ
(экспериментально-клиническая работа)
14.01.17 – хирургия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Санкт-Петербург
2010
Диссертационная работа выполнена на кафедре хирургических болезней с курсом малоинвазивной хирургии, эндоскопии и лазерных медицинских технологий ФПК Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Научный руководитель:
доктор медицинских наук,
профессор Лазарев Сергей Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук,
профессор Хубулава Геннадий Григорьевич
доктор медицинских наук,
профессор Плотников Юрий Владимирович
Ведущая организация – ГОУДПО «Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Защита диссертации состоится «11» ноября 2010 года в « » час. на заседании диссертационного совета Д 208.086.01 при ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (195067, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., д. 47).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (195067, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., д. 47).
Автореферат разослан «____»______________2010 года.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор медицинских наук, профессор Успенский Ю.П.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Коарктация аорты является распространенным врожденным пороком сердца. По данным различных авторов, коарктация аорты – четвертый по частоте порок и составляет 7,5–15% среди детей, родившихся с врожденными пороками сердца (ВПС) (Покровский А.В., 1976; Crawford E.S., Nylin G.L., 1945; Lock J.E. et al., 1982; Ostermiller W.E. et al., 1971).
Оптимальные сроки хирургического вмешательства до сих пор не установлены. В последние годы появились работы, указывающие на целесообразность выжидательной тактики или, напротив, рекомендующие оперировать больных в раннем детстве (Арапов А.Д. и др., 1972; Волколаков Я.В., Лацис А.Т., 1987; Королев Б.А. и др., 1955; Францев В.К. и др., 1986; Brooks J.N., 1950). Коарктация аорты характеризуется крайне неблагоприятным естественным течением. Смертельные исходы наблюдаются чаще в периоде новорожденности, первые дни и недели жизни. У неоперированных детей первого года жизни смертность составляет 35–65%. Одним из способов сохранить жизнь больному является хирургическое лечение (Алекси-Месхишвили В.В. и др., 1977; Шарыкин А.С. и др., 1992; Francois K. et al., 1992; Quaegebeur J. et al., 1993).
В течение последнего времени пристальное внимание ученых привлекают исследования биомеханических свойств биологических тканей и построение их математических моделей (Пуриня Б.А., Касьянов В.А., 1980, Бегун П.И., Шукейло Ю.А. 2000; Лазарев С.М., Бага Д.К., 2009). До настоящего времени мало изучены биомеханические свойства аорты у детей первого года жизни. Знание механических свойств стенки аорты необходимо для понимания поведения аорты при коарктации и при выполнении хирургического вмешательства.
Соответственно, изучение патогенетических особенностей течения патологического процесса при коарктации аорты, с учетом изменения биомеханических и морфологических характеристик аорты в возрастном аспекте, представляется актуальным и перспективным направлением научных исследований, имеющих не только научное, но и практическое значение.
Цель исследования – улучшение результатов хирургического лечения изолированной коарктации аорты с анастомозом конец в конец у детей первого года жизни.
Задачи исследования:
1. Изучить результаты хирургического лечения коарктации аорты в зависимости от сроков выполнения операций у детей первого года жизни.
2. Изучить биомеханические свойства стенки аорты и механическую прочность аорто-аортальных анастомозов у детей первого года жизни, оперированных по поводу коарктации аорты.
3. Изучить морфологические изменения стенки нормальной аорты и в зоне ее коарктации у пациентов первого года жизни.
4. Обосновать целесообразность выполнения резекции аорты с формированием аорто-аортального анастомоза в максимально ранние сроки при изолированной коарктации аорты
Личный вклад автора. Автором проанализирована отечественная и зарубежная литература по изучаемой проблеме, проведено комплексное обследование прооперированных детей. Самостоятельно выполнены операции по устранению коарктации аорты у детей первого года жизни. Изучены биомеханические и морфологические свойства нормальной аорты и в зоне ее коарктации у детей первого года жизни. Прослежены результаты лечения оперированных больных в раннем и отдаленном послеоперационном периодах. Освоен метод, позволяющий выполнять компьютерное моделирование аорты с анастомозом конец в конец. Проведен статистический анализ и обработка полученных данных.
Научная новизна. Впервые выполнены исследования биомеханических свойств стенки нормальной аорты и зоны ее коарктации у детей первого года жизни. Впервые выполнено компьютерное моделирование аорты с анастомозом конец в конец у детей первого года жизни и выявлена зона максимального натяжения – «зона риска», которая располагается в проекции анастомоза. Впервые выявлено, что с возрастом происходит постепенное уменьшение растяжимости аорты, приводящее к снижению механической прочности аорто-аортальных анастомозов, что и определяет наиболее оптимальные сроки для устранения коарктации аорты.
Практическая значимость работы. Представленные в работе данные дают возможность кардиохирургам производить индивидуальный обоснованный выбор возраста для устранения коарктации аорты у детей первого года жизни. Проведение операций в максимально ранние сроки снижает риск развития рекоарктации, что обеспечивает улучшение ближайших и отдаленных результатов лечения и способствует ранней физической и социальной реабилитации больных. Материалы исследования использованы при разработке методических рекомендаций «Хирургическое лечение коарктации аорты у детей первого года жизни», утвержденных научно-координационным советом СПбГМА им. И.И. Мечникова (2010).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В отдаленные сроки после операций, произведенных в течение первого месяца жизни, частота рекоарктации меньше, а возраст ее развития больше, чем после операций, выполненных в возрасте от 1 до 12 месяцев.
2. В течение первого года жизни биомеханические свойства аорты изменяются, аорта становится более ригидной, снижается способность к растяжению, что приводит к натяжению в зоне анастомоза во время операции по устранению коарктации аорты.
3. В течение первого года жизни морфологические изменения в стенке аорты и в зоне ее коарктации характеризуются увеличением коллагеновых и уменьшением эластических волокон и количества сосудов, более выражены эти изменения в зоне коарктации, что приводит к снижению эластичности и способности стенки аорты к растяжению и создает предпосылки к усугублению нарушения кровотока в зоне коарктации.
4. Патогенетически обосновано выполнение резекции коарктации аорты в течение первого месяца жизни ребенка, поскольку структура соединительной ткани, интрамуральное кровоснабжение и биомеханические свойства аорты оптимальны для выполнения операции, чем в более старшем возрасте.
Апробация работы. Материалы и основные положения работы доложены и обсуждены на: 13-м Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 2006 г.); 58-м Европейском конгрессе сердечно-сосудистых хирургов (Варшава, Польша, 2009 г.); 59-м Европейском конгрессе сердечно-сосудистых хирургов (Измир, Турция, 2010 г.), отчетной научно-практической конференции сотрудников СПбГМА им. И.И. Мечникова «Актуальные проблемы медицины и биологии» (Санкт-Петербург, 2010), расширенной проблемной комиссии «Неотложная и пластическая хирургия» совместно с кафедрой хирургических болезней с курсом малоинвазивной хирургии, эндоскопии и лазерных медицинских технологий ФПК СПбГМА им. И. И. Мечникова (Санкт-Петербург, 2010 г.).
Внедрение. Результаты исследований по теме диссертации внедрены в практическую деятельность отделения кардиохирургии детской городской больницы № 1 (Санкт-Петербург).
Материалы диссертации внедрены в научную работу кафедры хирургических болезней с курсом малоинвазивной хирургии, эндоскопии и лазерных медицинских технологий ФПК ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры хирургических болезней детского возраста ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная педиатрическая медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Получен Патент Российской Федерации на полезную модель № 86437 «Устройство для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузки» от 27.04.09.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и состоит из введения, материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы. Работа иллюстрирована 41 таблицей и 25 рисунками. Список литературы содержит 142 библиографических источников, из них 69 отечественных и 73 зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материал и методы экспериментального исследования
В основу работы положен анализ результатов экспериментальных исследований 105 препаратов аорты, изученных у детей первого года жизни.
Так, препараты аорты с коарктацией получены во время оперативного вмешательства – резекции участка аорты с коарктацией. Операции выполнялись в отделении кардиохирургии детской городской больницы №1 Санкт-Петербурга. Препараты нормальной аорты получены в отделении ГУЗ Ленинградского областного детского патологоанатомическом бюро, патологоанатомическом отделении детской городской больницы № 1 Санкт-Петербурга. Причинами смерти у данных пациентов явились травмы или заболевания, не связанные с поражением сердечно-сосудистой системы.
Для изучения механической прочности аорто-аортальных анастомозов использовались: 5 образцов аорты в возрасте 1 месяца, 5 образцов аорты в возрасте 6 месяцев, 5 образцов аорты в возрасте 12 месяцев.
Проводились исследования биомеханических параметров нормальной аорты (15 аналогичных образцов) и зоны ее коарктации (15 аналогичных образцов).
Также проводилось исследование морфологической структуры препаратов нормальной аорты и зоны ее коарктации у детей тех же возрастных групп по 10 образцов в каждой.
Исследования механической прочности анастомозов проводились методом пневмопрессии по Корони. Анастомозы накладывали непрерывным узловым шов. В качестве шовного материала использовали Пролен 7/0.
Методика заключается в том, что препарат с анастомозом помещают в сосуд с водой ниже уровня жидкости и нагнетают в просвет сосуда воздух. При появлении пузырьков воздуха регистрируют давление, которое соответствует механической прочности анастомоза. Прочность анастомоза выражали в процентах по отношению к прочности неповрежденного сосуда.
Исследования биомеханических свойств структур аорты и ее коарктации проведены на образцах, вырезанных при помощи штампа. Для сохранения витальности образцы сразу после взятия помещались в раствор Кребса и содержались в нем до начала испытаний. Длина образца = 10 мм, ширина = 2 мм; толщина варьировалась в зависимости от возраста оперируемого ребенка.
Растяжение образцов проводили на оригинальном стенде собственной конструкции, патент на полезную модель № 2009115944/22(021860).
Нами брались максимальные значения нагрузки на ткани образцов, равные 5,0 Н (Ньютон), что соответствует 500 граммам. Имея значения максимального напряжения () и относительной деформации (), рассчитывался максимальный модуль упругости (Еmax) аорты по формуле: Еmax =. Напряжение получали по формуле , где F – сила натяжения в Н, S – поперечное сечение в мм2, – относительная деформация в %.
При исследовании биомеханических свойств аорты критериями для анализа являлись увеличение препарата по длине и по ширине при механической нагрузке. Анализ полученных результатов проводили с использованием интегрального компьютерного метода, позволяющего оценить состояние структур биологических объектов в норме, патологии и при коррекции. Метод представляет собой симбиоз биомеханического компьютерного моделирования и анализа биологических структур по данным клинических (томографического, ангиографического, эхографического) исследований.
Для создания компьютерных моделей аорты с анастомозом конец в конец использовались две программы, SolidWorks и CosmosWorks, разработанные фирмой Structural Research and Analysis Corporation. Первоначально содержательная модель аорты реализовывалась в системе пространственного моделирования SolidWorks, где создавались геометрические характеристики модели. Далее она интегрировалась в программу CosmosWorks, где задавались определенные условия: закрепления (аорта жестко закреплена по торцам), условия нагружения и механические свойства анатомических структур (модуль упругости) и проводился компьютерный анализ напряжений и перемещений модели.
Для определения зон концентрации напряжений в области анастомоза был проведен качественный анализ с помощью компьютерного моделирования. Модель аорты была построена в соответствии с естественным анатомическим расположением. Принимались следующие допущения: 1) среда сплошная; 2) материалы исследуемых структур – однородны и изотропны; 3) для модулей упругости и коэффициентов Пуассона каждой i-ой структуры вводятся конструктивные характеристики: аорта у ребенка месячного возраста Е – 1,6 МПа, аорта шестимесячного ребенка Е – 1,8 МПа, аорта двенадцатимесячного ребенка Е – 2,1 МПа; 4) модель фиксирована за брахиоцефальные сосуды вверху и за нисходящую аорту на уровне диафрагмы.
После получения компьютерных моделей аорты были построены аналогичным способом компьютерные модели аорты с анастомозом конец в конец у детей разных возрастов до года, и проведен их анализ.
При морфологическом исследовании были изучены васкуляризация и соотношения эластина и коллагена в стенке нормальной аорты и в зоне ее коарктации, изменение их соотношения в различные сроки исследования в течение первого года жизни ребенка. Исследования были проведены на препаратах в возрасте 1, 6 и 12 месяцев.
Исследуемые препараты фиксировали в 10% формалине, затем они подвергались стандартной проводке, заливались в парафиновые блоки.
Исследование проводили с применением стереометрической морфометрии. Препараты окрашивали по Ван-Гизону, Вейгерту и Гамори.
Подсчет исследуемых элементов производили в 50 полях зрения в каждом случае с использованием сетки Автандилова.
Затем строили вариационные ряды, проверяли распределения переменных на соответствие нормальному закону, рассчитывали среднее арифметическое значение, ошибку среднего арифметического, а при сравнении оценивали значимость различий по критерию Стьюдента.
Материал и методы клинического исследования
При выполнении клинического раздела работы был проведен анализ результатов хирургического лечения изолированной коарктации аорты с анастомозом конец в конец у 118 пациентов, оперативные вмешательства которым были произведены в течение первого года жизни. Эти пациенты были прооперированы с 1992 по 2008 года на кардиохирургическом отделении ГБ № 1 Санкт-Петербурга.
В зависимости от сроков операции больных разделили на 3 группы (табл. 1).
В I группу включили 53 больных, которым операция была произведена в течение первого месяца жизни. Во II группу включили 51 пациента, которым оперативное лечение проводилось в возрасте 1–6 месяцев. В III группу вошли 14 больных, которым оперативное лечение проводилось в возрасте 6–12 месяцев.
Таблица 1
Распределение больных в исследуемых группах по полу
Пол | Исследуемые группы | P1 | P2 | P3 | |||||
I группа (n=53) | II группа (n=51) | III группа (n=14) | |||||||
абс. | M±m (%) | абс. | M±m (%) | абс. | M±m (%) | ||||
Мужской | 38 | 71,7±6,2 | 35 | 68,8±6,5 | 9 | 64,3±12,8 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Женский | 15 | 28,3±6,2 | 16 | 31,2±6,5 | 5 | 35,7±12,8 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Примечание. P1 – значимость различий между I и II группами; P2 – значимость различий между I и III группами; P3 – значимость различий между II и III группами.
Критериями для анализа являлись клиническая симптоматика, результаты клинического и лабораторного обследования, аускультация над коарктацией, показатели гемодинамики (ЭКГ, артериальное давление и пульсация на артериях верхних и нижних конечностей, градиент КоАо, ЭхоКГ и т.д.), развитие рекоарктации аорты в отдаленные сроки после операции.
При исследовании пульса на лучевых артериях верхних конечностей нарушения пульсации в исследуемых группах выявлено не было.
В отличие от этого, имело место снижение пульсации на артериях нижних конечностей, в первую очередь на бедренных артериях (табл. 2).
Таблица 2
Состояние пульсации на бедренных артериях в исследуемых группах
Пульсация на бедренных артериях | Исследуемые группы | P1 | P2 | P3 | |||||
I группа | II группа | III группа | |||||||
абс. | M±m | абс. | M±m | абс. | M±m | ||||
Отсутствует | 39 | 73,6±6,1 | 36 | 70,6±6,4 | 9 | 64,3±12,8 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Резко ослаблена | 14 | 26,4±6,1 | 14 | 27,5±6,2 | 4 | 28,6±12,0 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Умеренно ослаблена | - | - | 1 | 1,9±1,4 | 1 | 7,1±6,8 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Примечание. P1 – значимость различий между I и II группами; P2 – значимость различий между I и III группами; P3 – значимость различий между II и III группами.
Было установлено, что во всех группах у подавляющего большинства пациентов пульсация на бедренных артериях либо отсутствовала, либо была резко снижена. Умеренно ослабленная пульсация отмечалась только во II и III группе у незначительной части больных. Следует отметить, что достоверных различий между исследуемыми группами выявлено не было (Р>0,05).
При исследовании степени выраженности нарушения кровообращения определяли артериальное давление на верхних и нижних конечностях и градиент АД (табл. 3). Было установлено, что достоверных различий между группами не отмечалось (Р>0,05). В то же время, заслуживает внимания тот факт, что во II группе, а особенно в III, с течением времени отмечалось постепенное увеличение градиента давления между верхними и нижними конечностями, то есть отмечалось усугубление нарушений кровообращения.
Таблица3
Артериальное давление на верхних и нижних конечностях
в исследуемых группах (M±m)
Показатель | Исследуемые группы | P1 | P2 | P3 | ||
I группа | II группа | III группа | ||||
Верхние конечности | 127±12 | 135±16 | 148±12 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Нижние конечности | 55±9 | 59±9 | 54±7 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
АД | 72±7 | 76±8 | 94±10 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Примечание. P1 – значимость различий между I и II группами; P2 – значимость различий между I и III группами; P3 – значимость различий между II и III группами.
Для ЭХО-кг исследования использовали ультразвуковую систему «Acuson Sequia С 256» (США) с фазово-электронным сканирующим датчиком с частотой 3,5 и 5,0 МГц и возможностью цветного доплеровского сканирования с импульсной и непрерывной спектральной доплерографией. Для сканирования аорты применялась супрастернальная позиция, датчик направлялся кзади, вниз и влево параллельно длинной оси аорты. При КА определялась активная пульсация выше места сужения.
При исследовании скорости кровотока в зоне коарктации перед операцией (табл. 4) достоверных различий между исследуемыми группами выявлено не было (Р>0,05).
Следует отметить, что на фоне тенденции к общему увеличению артериального давления с течением времени отмечалось и постепенное увеличение скорости кровотока во II и III группах.
Таблица 4
Скорость кровотока (м/с) в зоне коарктации у больных исследуемых групп
Показатели | Исследуемые группы | P1 | P2 | P3 | ||
I группа | II группа | III группа | ||||
min | 2,9 | 2,8 | 2,9 | |||
max | 5,6 | 5,9 | 5,9 | |||
mediana | 4,2 | 4,3 | 4,4 | |||
M±m | 4,2±0,3 | 4,3±0,4 | 4,4±0,5 | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Примечание. P1 – значимость различий между I и II группами; P2 – значимость различий между I и III группами; P3 – значимость различий между II и III группами.
Таким образом, несмотря на то, что предоперационные показатели скорости кровотока в исследуемых группах достоверно не различались, с увеличением возраста отмечалось постепенное увеличение исследуемых показателей, что свидетельствовало о прогрессировании нарушения кровообращения, в более старшем возрасте.
В исследуемых группах наиболее часто выявлялась юкстадуктальная коарктация. Предуктальная и постдуктальная коарктация выявлялись значительно реже (табл. 5).
Таблица 5
Локализация коарктации аорты у исследуемых групп детей
Локализация коарктации | Исследуемые группы | P1 | P2 | P3 | ||
I группа | II группа | III группа | ||||
Юкстадуктальная | 45 (85,0±4,9%) | 41 (80,5±5,6%) | 12 (85,8±9,5%) | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Предуктальная | 4 (7,5±3,5%) | 4 (7,8±3,6%) | 1 (7,1±6,8%) | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Постдуктальная | 4 (7,5±3,5%) | 6 (11,7±4,3%) | 1 (7,1±6,8%) | >0,05 | >0,05 | >0,05 |
Примечание. P1 – значимость различий между I и II группами; P2 – значимость различий между I и III группами; P3 – значимость различий между II и III группами.
Следует отметить, что частота выявления той или иной локализации коарктации аорты в исследуемых группах достоверно между собой не различалась (p>0,05).
Таким образом, исследуемые группы были однородны по изучаемым показателям.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При сравнении механической прочности аорто-аортального анастомоза в исследуемых возрастных группах (табл. 6) было установлено, что с течением времени, по отношению к прочности неповрежденной аорты, достоверно уменьшалась (Р<0,05).
Следует отметить, что несмотря на увеличение абсолютных показателей, относительная механическая прочность анастомозов так же достоверно уменьшалась с течением времени (Р<0,05).
Таблица 6
Механическая прочность аорто-аортального анастомоза по отношению к прочности нормальной аорты у детей первого года жизни (%)
№ эксперимента | Норма | Возраст пациента | ||
1 месяц | 6 месяцев | 12 месяцев | ||
I | 100% | 68,5 | 57,2 | 48,8 |
II | 100% | 71,1 | 53,9 | 49,1 |
III | 100% | 69,4 | 55,5 | 46,8 |
IV | 100% | 68,7 | 56,1 | 52,1 |
V | 100% | 70,3 | 58,1 | 49,3 |
M±m | - | 69,6±0,5 | 56,2±0,7* | 49,2±0,8*, ** |
Примечание. Различия значимы (Р<0,05) при сравнении с показателями у пациентов в возрасте: * – 1 мес, ** – 6 мес.
Особого внимания заслуживает то, что с течением времени на фоне постепенного увеличения давления в аорте отмечалось уменьшение механической прочности анастомозов. Это свидетельствовало о целесообразности проведения оперативного лечения в максимально ранние сроки после рождения.
Сравнительный анализ исследования биомеханических показателей аорты в зависимости от возраста показал, что с увеличением возраста отмечалось увеличение резистентности стенки аорты к нагрузке, но параллельно уменьшалась и ее способность к растяжению.
Следует отметить, что показатели в возрасте 1 месяца достоверно превосходили показатели в возрасте 6 месяцев, а в 6-месячном возрасте превосходили показатели в 12 месяцев (Р<0,05).
Полученные результаты свидетельствовали о том, что с возрастом имеет место снижение эластичности стенки аорты, что имеет значение при определении оптимальных сроков выполнения оперативных вмешательств на ней.
При изучении биомеханических свойств аорты в поперечном и продольном направлении было установлено, что на фоне увеличения резистентности аорты к нагрузкам снижалась способность к растяжению, как в поперечном, так и в продольном направлении. При этом показатели растяжимости аорты в возрасте 1 месяца достоверно превосходили показатели в возрасте 6 и 12 месяцев, а в 6-месячном возрасте превосходили показатели в 12 месяцев (Р<0,05).
На основании биомеханических показателей аорты была изучена динамика модуля упругости стенки аорты в течение первого года жизни (табл. 7, 8, рис. 1).
Таблица 7
Модуль упругости нормальной аорты Е (МПа) у детей до года
в продольном направлении
Возраст | № эксперимента | Средние показатели (М±m) | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
1 мес | 1,40 | 1,63 | 1,71 | 1,80 | 1,50 | 1,61±0,07 |
6 мес | 1,62 | 1,8 | 1,9 | 2,04 | 1,75 | 1,82±0,07 |
12 мес | 1,96 | 2,11 | 1,85 | 1,90 | 2,20 | 2,00±0,06* |
Примечание. * – различия с показателем у пациентов в возрасте 1 мес. значимы при Р<0,05.
Таблица 8
Модуль упругости нормальной аорты Е (МПа) у детей первого года жизни
в поперечном направлении
Возраст | № эксперимента | Средние показатели (М±m) | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
1 мес | 1,86 | 2,4 | 2,03 | 2,17 | 2,40 | 2,17±0,10 |
6 мес | 2,30 | 2,24 | 2,22 | 2,38 | 2,40 | 2,31±0,04 |
12 мес | 2,50 | 2,68 | 2,47 | 2,60 | 2,53 | 2,55±0,04 *, ** |
Примечание. Различия значимы (Р<0,05) при сравнении с показателями у пациентов в возрасте: * – 1 мес, ** – 6 мес.
Рис. 1. Зависимость модуля упругости аорты в норме от возраста (M±m)
Результаты исследования биомеханических характеристик аорты и модуля упругости у детей первого года жизни показали, что по мере взросления стенка аорты становится более ригидной и прочной, ее устойчивость к механическим нагрузкам возрастает, что говорит о повышении модуля упругости (рис. 1). В то же время отмечается снижение ее эластичности и способности к растяжению, что снижает ее адаптационные способности при развитии гипертензии в ее просвете. При этом растяжимость в поперечном направлении достоверно превосходит аналогичный показатель в продольном направлении.
Соответственно, при увеличении давления в аорте при коарктации в первую очередь значимость приобретает способность к растяжению в продольном направлении, как наиболее слабое звено с точки зрения биомеханики.
Исходя из этого, при исследовании биомеханических показателей резецированного участка аорты с коарктацией основное внимание мы уделили исследованию его к растяжению в продольном направлении.
Исследование биомеханических параметров препаратов с коарктацией аорты проводили в те же возрастные периоды, что и нормальной аорты.
Было установлено, что в возрасте 12 месяцев прочность аорты в зоне коарктации несколько превосходила показатели в 1 и 6-месячном возрасте.
По мере взросления отмечалась тенденция не только к увеличению прочности стенки аорты в зоне коарктации, но и уменьшению длины при увеличении нагрузки.
Таким образом, результаты комплексной оценки биомеханических свойств аорты и в зоне ее коарктации свидетельствуют о том, что наиболее уязвимой является зона предполагаемого анастомоза.
По результатам проведенного моделирования и качественного анализа была выявлена «зона риска» аорты с анастомозом конец в конец, которая располагалась в проекции шва. С возрастом натяжение в зоне анастомоза нарастает. По сравнению с месячным ребенком, натяжение в зоне анастомоза у шестимесячного ребенка выше на 27%, а у двенадцатимесячного ребенка на 39% соответственно. Выявлено, что перемещение также меняется с возрастом. Чем старше ребенок, тем аорта становится менее подвижной. По сравнению с месячным ребенком перемещение меньше у шестимесячного ребенка на 23%, а двенадцатимесячного на 34% соответственно.
Следует отметить, что на фоне изменения биомеханических параметров аорты с течением времени, представляется целесообразным проведение оперативного вмешательства в максимально ранние сроки при выявлении данной патологии.
Полученные данные свидетельствуют об изменении биомеханических свойств аорты и ее коарктации с течением времени, соответственно, логично было бы предположить, что это связано с изменением морфологической структуры исследуемых препаратов.
При исследовании состояния васкуляризации была выявлена общая тенденция к уменьшению количества сосудов в стенке аорты в течение первого года жизни, как нормальной аорты, так и в зоне ее коарктации (табл. 9).
Таблица 9
Состояние васкуляризации стенки нормальной аорты и в зоне коарктации
в зависимости от ее толщины в течение первого года жизни (M ± m)
Возраст | Исследуемые показатели | ||
Нормальна аорта | Коmin | Коmax | |
1 мес. | 12,8 ± 0,5¤ | 11,3 ± 0,5 | 10,5 ± 0,5¤ |
6 мес. | 11,8± 0,6* ¤ | 9,1 ± 0,5* | 6,1 ± 0,4¤ |
12 мес. | 11,3± 0,5* ¤ | 9,0 ± 0,6 * | 5,8 ± 0,5¤ |
Примечание. Коmin, Коmax – минимальная и максимальная толщина коарктации.
Различия значимы (Р<0,05) при сравнении: * – между нормой и Коmin; ¤ – между нормой и Коmax; –между Коmin и Коmax.
При этом отмечались различия в сроках более быстрого снижения васкуляризации. Так, в неизмененной стенке аорты более выраженное уменьшение количества сосудов отмечалось в 6–12 месяцев, как при минимальной толщине стенки аорты в зоне коарктации, так и максимальных значениях в интервалах от 1 до 6-ти месяцев.
Следует отметить, что достоверных различий в состоянии васкуляризации нормальной стенки аорты и минимальной толщиной коарктации в возрасте 1 месяц выявлено не было (Р > 0,05).
При этом в более поздние сроки эти различия стали достоверными (Р < 0,05).
В отличие от этого, уже в возрасте 1 месяц различия между нормальной стенкой аорты и максимальной толщиной коарктации были достоверными (Р < 0,05).
Особого внимания заслуживает то, что начиная с 6-ти месячного возраста были выявлены достоверные различия между показателями васкуляризации между минимальной и максимальной толщиной коарктации (Р < 0,05).
Полученные данные свидетельствуют о том, что при более выраженной толщине коарктации имеют место и более выраженные нарушения структуры стенки аорты в ее зоне.
Учитывая, что нарушения кровообращения, как правило, приводят к изменению структуры любого органа, а, именно, замещению на коллагеновые волокна, было высказано предположение о преобладании коллагеновых волокон и в стенке аорты при более выраженной толщине коарктации. При этом с возрастом эти изменения должны нарастать (табл. 10).
Таблица 10
Динамика содержания коллагеновых волокон в стенке нормальной аорты и в зоне ее коарктации в зависимости от толщины в течение первого года жизни (M ± m)
Возраст | Исследуемые показатели | ||
Нормальная стенка аорты | Коmin | Коmax | |
1 мес. | 25,4±0,6* ¤ | 35,1±0,7* | 48,2±0,9¤ |
6 мес. | 32,2±0,8* ¤ | 48,2±0,9* | 60,1±0,8¤ |
12 мес. | 35,7±0,7* ¤ | 49,2±0,8* | 68,2±0,8¤ |
Примечание. Коmin, Коmax – минимальная и максимальная толщина коарктации.
Различия значимы (Р<0,05) при сравнении: * – между нормой и Коmin; ¤ – между нормой и Коmax; –между Коmin и Коmax.
Было установлено, что содержание коллагеновых волокон в стенке неизмененной аорты было достоверно меньше, чем как при коарктации с минимальной толщиной стенки в ее зоне (Р < 0,05), так и при максимальной толщине (Р < 0,05).
Так же было изучено содержание эластических волокон в стенке нормальной аорты и в зоне ее коарктации (табл. 11).
Таблица 11
Динамика содержания эластических волокон в стенке аорты и в зоне ее коарктации в зависимости от толщины в течение первого года жизни (M ± m)
Возраст | Исследуемые показатели | ||
Нормальная стенка аорты | Коmin | Коmax | |
1 мес | 56,8±0,7* ¤ | 42,9±0,9* | 33,2±0,7¤ |
6 мес | 41,5±0,7* ¤ | 33,8±0,7* | 23,4±0,7¤ |
12 мес | 39,6±0,7* ¤ | 26,9±0,8* | 19,7±0,8¤ |
Примечание. Коmin, Коmax – минимальная и максимальная толщина коарктации.
Различия значимы (Р<0,05) при сравнении: * – между нормой и Коmin; ¤ – между нормой и Коmax; –между Коmin и Коmax.
При сравнении содержания эластических волокон в стенке нормальной аорты и в зоне коарктации в зависимости от ее толщины было установлено, что в течение всех возрастных периодов ее содержание в стенке неизмененной аорты было достоверно больше, чем при коарктации вне зависимости от ее толщины (Р < 0,05).
Следует отметить, что были достоверными и различия между количественным содержанием эластических волокон при минимальной и максимальной толщиной коарктации (Р < 0,05).
В то же время имела место общая тенденция к уменьшению содержания эластических волокон с течением времени как в стенке неизмененной аорты, так и в зоне ее коарктации.
Особого внимания заслуживало сравнение коэффициента соотношения эластических и коллагеновых волокон в стенке неизмененной аорты и при коарктации (табл. 12).
Было установлено, что на фоне общей тенденции к снижению соотношения эластических и коллагеновых волокон в стенке нормальной аорты и при коарктации, значение коэффициента Кэв/кв во все возрастные периоды, рассматриваемые в нашей работе, было достоверно больше, чем как при коарктации с минимальной толщиной стенки в ее зоне (Р < 0,05), так и при максимальной толщине (Р < 0,05). При этом были достоверными и различия между значениями коэффициента Кэв/кв при минимальной и максимальной толщине стенки аорты в зоне коарктации.
Таблица 12
Динамика соотношения эластических и коллагеновых волокон в стенке нормальной аорты и при коарктации в зависимости от толщины стенки
в течение первого года жизни ребенка (M ± m)
Возраст | Исследуемые показатели | ||
Норма | Коmin | Коmax | |
1 мес | 2,2±0,15* ¤ | 1,2±0,08* | 0,69±0,06¤ |
6 мес | 1,3±0,07* ¤ | 0,7±0,05* | 0,38±0,02¤ |
12 мес | 1,1±0,05* ¤ | 0,46±0,03* | 0,29±0,01¤ |
Примечание. Коmin, Коmax – минимальная и максимальная толщина коарктации.
Различия значимы (Р<0,05) при сравнении: * – между нормой и Коmin; ¤ – между нормой и Коmax; –между Коmin и Коmax.
Полученные данные свидетельствовали о том, что с течением времени не только снижается эластичность аорты, ее способность к растяжению, но и усугубляются нарушения структуры в зоне коарктации. При этом, чем больше толщина стенки аорты в зоне коарктации, тем в большей степени прогрессивно снижается эластичность тканей в зоне коарктации, а соответственно, создаются предпосылки для прогрессирования нарушения гемодинамики в зоне коарктации.
Сравнительный анализ результатов исследования пульсации на бедренной артерии после операции показал (табл. 13), что достоверных различий между исследуемыми группами не отмечалось (Р>0,05).
Таблица 13
Состояние пульсации на бедренной артерии в исследуемых группах после операции
Пульсация на бедренных артериях | Исследуемые группы | |||||
I группа | II группа | III группа | ||||
абс. | M±m (%) | абс. | M±m (%) | абс. | M±m (%) | |
Отсутствует | - | - | - | - | - | - |
Резко ослаблена | 1 | 1,9±1,3 | 2 | 3,9±2,3 | 1 | 7,1±6,8 |
Умеренно ослаблена | 12 | 22,6±5,6 | 11 | 21,6±5,7 | 4 | 28,6±12,0 |
Удовлетворительная | 40 | 75,5±5,6 | 38 | 74,5±6,1 | 9 | 64,3±12,8 |
Следует отметить, что, несмотря на отсутствие достоверных различий, после операций, выполненных пациентам в возрасте от 6 до 12 месяцев, результаты несколько уступали показателям прооперированных в более ранние сроки.
Следующим этапом было сравнение результатов исследования артериального давления на верхних и нижних конечностях после операции в исследуемых группах (табл. 14).
Таблица 14
Артериальное давление (мм рт. ст.) на верхних и нижних конечностях в исследуемых группах после операции (M ± m)
Показатель | Исследуемые группы | ||
I группа | II группа | III группа | |
Верхние конечности | 104±4 | 122±4 | 134±5 |
Нижние конечности | 99±5 | 115±4 | 125±4 |
АД | 5±3 | 7±3 | 9±4 |
Была установлена общая тенденция к уменьшению градиента давления между верхними и нижними конечностями до и после операции. При этом после операции минимальная разница отмечалась у пациентов, прооперированных в течение первого месяца жизни, а максимальная – в возрасте 6–12 месяцев. При этом различия между исследуемыми группами были недостоверными (Р>0,05).
При исследовании скорости кровотока после операции по поводу коарктации аорты (табл. 15) было установлено, что достоверных различий между исследуемыми группами не отмечалось (Р>0,05).
Таблица 15
Скорость кровотока (м/с) в зоне коарктации у больных исследуемых групп
после операции
Статистические показатели | Исследуемые группы | ||
I группа | II группа | III группа | |
min | 1,1 | 1,3 | 1,2 |
max | 1,4 | 1,5 | 1,5 |
mediana | 1,25 | 1,35 | 1,4 |
M±m | 1,3±0,1 | 1,35±0,12 | 1,4±0,15 |
Следует отметить, что во всех случаях в послеоперационном периоде отмечалось уменьшение скорости кровотока, свидетельствующее об эффективности операции.
Особого внимания заслуживает сравнение отдаленных результатов лечения, а, именно, частоты развития рекоарктации и возраста ее появления (табл. 16).
Таблица 16
Частота и возраст развития рекоарктации у больных исследуемых групп
после операции
Показатели | Исследуемые группы | ||
I группа | II группа | III группа | |
Рекоарктация | 6 (11,3%) | 7 (13,7%) | 3 (21,4%) |
Возраст возникновения рекоарктаций (лет) | 14,3±2,3 | 13,1±2,6 | 10,1±1,7 |
Было установлено, что, несмотря на отсутствие достоверных различий между группами, частота развития рекоарктации после операций, выполненных в возрасте 6–12 месяцев, в 2 раза превышала показатели, зарегистрированные после операций, выполненных в первый месяц.
Особо следует отметить, что после операций, произведенных в течение первого месяца жизни, рекоарктация развилась в более поздние сроки, чем у прооперированных в возрасте 1–6 месяцев, а во II группе позже, чем в III, где операцию производили в возрасте старше 6 месяцев.
Таким образом, результаты комплексной оценки эффективности хирургического лечения коаорктации аорты показали, что, несмотря на отсутствие достоверных различий, исходы операций, выполненных в течение первого месяца жизни, не только не уступают произведенным в более поздние сроки, но и несколько превосходят их.
Несмотря на распространенное мнение о целесообразности оперативных вмешательств в более поздние сроки, более предпочтительные результаты операций, выполненных в течение первого месяца жизни, позволяют рекомендовать более активную хирургическую тактику и выполнение операций в максимально ранние сроки после выявления коарктации аорты.
ВЫВОДЫ
1. При резекции коарктации аорты с анастомозом конец в конец у детей первого года жизни наиболее эффективным является выполнение операции в первый месяц жизни.
2. При изучении биомеханических свойств аорты установлено, что в течение первого года жизни отмечается постепенное снижение ее эластичности, что создает предпосылки к уменьшению механической прочности аорто-аортальных анастомозов по мере взросления пациента.
3. Разработанный метод компьютерного моделирования аорты с анастомозом конец в конец у детей первого года жизни позволил выявить «зону риска», которая располагается в проекции анастомоза.
4. При морфологическом исследовании стенки аорты у детей первого года жизни установлено, что с течением времени отмечается увеличение коллагеновых и уменьшение эластических волокон, более выраженное в зоне коарктации, и на этом фоне происходит уменьшение количества интрамуральных сосудов. При этом, чем больше толщина стенки аорты в зоне коарктации, тем в большей степени выражены изменения морфологической структуры стенки аорты.
5. Снижение биомеханических свойств аорты, ее эластичности, уровня интрамуральной васкуляризации с течением времени, а также более эффективные результаты хирургического лечения коарктации аорты, выполнен-ного в течение первого месяца жизни, свидетельствуют о целесообразности оперативного лечения в максимально ранние сроки после рождения.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Для выявления оптимальных сроков оперативного лечения рекомендуется исследовать биомеханические свойства аорты и зоны ее коарктации с применением устройства для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузки.
2. При хирургическом лечении коарктации аорты рекомендуется проведение операций в максимально ранние сроки, что обеспечивает улучшение как ближайших, так и отдаленных результатов лечения.
3. При выполнении оперативного вмешательства рекомендуется максимально выделять аорту от окружающих тканей, что способствует меньшему натяжению стенки аорты в зоне анастомоза.
4. Задержка оперативного лечения по поводу коарктации аорты приводит к усугублению нарушений гемодинамики и снижению эластичности стенки аорты, что увеличивает операционный риск и создает предпосылки к развитию рекоарктации в отдаленные сроки после операции.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИСЕРТАЦИИ
1. Андриевский А.Н. Хирургическая коррекция изолированной коарктации аорты у детей первого года жизни / В.Г. Любомудров, С.М. Лазарев, А.Н. Андриевский, В.Л. Кунгурцев, В.А. Болсуновский, А.Л. Цытко // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. – 2009. – Т. 168, № 4. – С. 61–63.
2. Андриевский А.Н. Влияние возраста и способа хирургического лечения изолированной коарктации аорты у детей первого года жизни на отдаленные результаты / С.М. Лазарев, В.Г. Любомудров, А.Н. Андриевский // Материалы Рос. науч. конф., посвященной 80-летию чл.-корр. РАМН, з.д.н. РФ, почетного доктора СПб МАПО, проф. каф. оперативной и клинической хирургии с топографической анатомией СПб МАПО С.А. Симбирцева. – СПб., 2009. – С. 168–173.
3. Андриевский А.Н. Биомеханические исследования состояния аорты при дилатации коарктационных сегментов у детей первых месяцев жизни / П.И. Бегун, О.В. Кривохижина, Е.А. Лебедева, А.Н. Андриевский // Компьютерные науки и информационные технологии : материалы Междунар. науч. конф. – Саратов, 2009. – С. 27–30.
4. Андриевский А.Н. Биомеханические исследования состояния аорты в норме и при коарктации у детей первых месяцев жизни / Е.А. Лебедева, С.М. Лазарев, А.Н. Андриевский // Известия ЮФУ. Технические науки. – Таганрог, 2009. – № 10. – С. 62–67.
5. Andrievsky A.N. Isolated coarctation of aortic arch and surgical procedures in first year children / S.M. Lasarev, A.N. Andrievsky, V.G. Lubomudrov, V.L. Kungurtsev, V.A. Bolsunovsky // Abstracts for the European Society for Cardiovascular Surgery 59-th International Congress. – Warsav, Poland, 2009. – P. S 60.
6. Andrievsky A.N. Surgical tactic for aorta coarctation depending on biomechanical and morphological peculiarities in patients of first year of life / S.M. Lasarev, A.N. Andrievsky, V.G. Lubomudrov, E.A. Lebedeva // Abstracts for the European Society for Cardiovascular Surgery 59 th International Congress. – Izmir, Turkey, 2010. – P. S 149.
7. Андриевский А.Н. Результаты одномоментной хирургической коррекции обструкции аорты в сочетании с внутрисердечными пороками у детей первого года жизни / С.М. Лазарев, В.Г. Любомудров, А.Н. Андриевский, В.Л. Кунгурцев, В.А. Болсуновский, А.Л. Цытко // Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. – М., 2007. – Т. 8, № 6 : материалы 13-го Всерос. съезда сердечно-сосудистых хирургов. – С. 6.
8. Андриевский А.Н. Хирургическое лечение детей до года с коарктацией аорты / А.Н. Андриевский // Актуальные проблемы медицины и биологии : материалы отчетной науч.-практ. конф. сотрудников СПбГМА им. И.И. Мечникова.– СПб., 2010. – С. 6.
9. Патент на полезную модель № 86437, Российская Федерация, МПК 61В 17/06. Устройство для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузки / С.М. Лазарев, В.В. Биндюк, Д.К. Бага, А.Н. Андриевский, Е.Ю. Агаркова; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова». – № 2009115944/ (021860); заявл. 27.04.09; опубл. 10.09.09, Бюл. № 25.