Кардиохирургия врожденных пороков сердца предусматривает выключение сердца из кровообращения на период выполнения внутрисердечного этапа операции. Успех операции напрямую зависит от эффективности и безопасности методов обеспечения операции (Караськов А.М., 1999).
Основой применения гипотермии в кардиохирургии является концепция использования снижения температуры тела для редукции метаболизма и повышения устойчивости к гипоксии во время выключения сердца из кровообращения.
Эксперименты по использованию искусственной гипотермии для снижения метаболических процессов начались достаточно давно: в XVIII веке английский физиолог Хантер пытался заморозить рыбу, сохранив ее жизнедеятельность (Amstrong M.H. 1959, цит. по Струнину О.В., 2000), русский исследователь А.П. Вальтер (1865) охлаждал кроликов до 200С с последующим согреванием (Караськов А.М., 1999). Влияние охлаждения на организм человека на добровольцах изучал Карри в 1798 (Cooper K.E., Sellik B.A., 1960), T. Fay в 1938 предпринял попытку лечения рака с помощью длительного (5-8 дней) охлаждения до 320-290С (Fay T., Smith G.W., 1941). Но только в начале 1950-х годов канадский ученый W.G. Bigelow в экспериментах на собаках показал, что возможно охлаждение до 250С и менее с полным арестом циркуляции до 15 минут с последующим восстановлением жизнедеятельности (Bigelow W.G. et al., 1950; Bigelow W.G. et al., 1950). Bigelow доказал, что в условиях адекватной анестезии, предотвращающей появление вызываемых гипотермией мышечной дрожи и повышенного мышечного тонуса, потребление кислорода снижается почти линейно с уменьшением температуры тела.
Использование искусственной гипотермии основано на фундаментальном эффекте прогрессирующей редукции молекулярного движения. Эффект температурных колебаний на биохимические реакции описывается температурным коэффициентом Q10, предложенным Van’t Hoff в 1884 г. Этот коэффициент отражает изменение в скорости метаболической реакции при изменении температуры на 100С и описывается следующей формулой:
, где Q10 это
коэффициент Ван-Гоффа, рассчитываемый на каждые 100C изменения
температуры, а k1 и k2 скорости реакций при абсолютных
температурах t1 и t2 (Southard J.H., 1990).
Если Q10 равен 2, то при снижении температуры на 100С скорость реакции уменьшится вдвое. Q10 сильно отличается для разных органов, тканей, клеток и даже для различных ферментов в одной клетке. Более того, Q10 отличается в разных температурных диапазонах (Bretschneider H., 1980). Это проявляется нелинейным характером зависимости Аррениуса: по достижении определенной «поворотной температуры» скорость биохимической реакции резко снижается. Эта точка может быть неодинакова не только для разных энзимов, но и для одного энзима в разных клетках. Внезапное изменение активности фермента при определенной температуре объясняется увеличением жесткости липидных мембран по типу перехода из золя в гель при низкой температуре (Bretschneider H., 1980; Тимофеев Н.Н., 1986), либо изменением конформации самого фермента под влиянием температуры (Jonas R.A., Elliott M.J., 1994).
Для организма человека в целом Q10 приблизительно равен 2,2 (Norwood W.I. et al., 1979). В тканях с наиболее высоким кислородным метаболизмом (головной мозг) коэффициент Q10 равен 3 (Оркин Ф.К., Куперман Л.Х.,1985, Carol L.L.,1999.). Охлаждение организма до 30оС уменьшает потребление О2 мозгом на 50% и в дальнейшем понижение температуры на 1оС уменьшает потребление О2 дополнительно на 7% (Rosomoff H.L., Holaday D.A., 1954). По данным Grelley Q10 по кислородному метаболизму у детей выше и равняется 3,65 (Greeley W.J. et al., 1991), чем объясняется более выраженный защитный эффект гипотермии у детей. Но протективное действие гипотермии не ограничивается лишь редукцией метаболизма с приведенным коэффициентом. Если принять Q10 головного мозга как наиболее уязвимой для ишемии ткани равным 3,0, то время безопасной остановки кровообращения с 3 - 4 минут при 370С должно увеличится лишь до 18 - 24 минут при 170С. Но как эксперименты на животных, так и клинический опыт применения гипотермической остановки кровообращения при 170С доказывают возможность безопасного перерыва кровотока в течение 45 – 60 минут (Kirklin J.W., Barratt-Boyes B.G., 1986, Castaneda A.R. et al., 1994).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.