Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Emergency medicine" №2(97), 2019

Back to issue

Improving the method of cardiopulmonary bypass in cardiac surgeries

Authors: Черній В.І., Собанська Л.О., Тополов П.О., Лазаренко О.Н., Алексєєва Т.А., Гур’янов В.Г.
ДНУ «Науково-практичний центр профілактичної та клінічної медицини» ДУС, м. Київ, Україна

Categories: Medicine of emergency

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Використання контура екстракорпорального кровообігу залишається важливою проблемою при кардіохірургічних операціях. Удосконалення методик штучного кровообігу (ШК) не втрачає актуальності і в сучасних умовах. Мета: удосконалити метод штучного кровообігу при проведенні кардіохірургічних втручань за рахунок модифікації поверхні контура штучного кровообігу й внутрішньовенного введення фруктозо-1,6-дифосфату. Матеріали та методи. На базі ДНУ «Науково-практичний центр профілактичної та клінічної медицини» ДУС були обстежені 64 кардіохірургічні хворі, прооперовані із використанням штучного кровообігу. Пацієнти були поділені на 3 групи: Gr1 — пацієнти, яким проводився ШК з використанням езафосфіни (n = 22); Gr2 — пацієнти, яким проводився ШК із використанням екстракорпорального контура, обробленого адаптуючою композицією (n = 21), і Gr3 — група контролю (n = 21). У хворих у кожній групі робили мазки й виконували загальний аналіз крові, вивчали морфометрію мазків крові, еритроцитарні індекси, кислотно-лужний стан, гемоліз і рівень фосфатів. Дослідження проводили перед початком перфузії, на 10, 40, 60-й хвилині (етап зігрівання) штучного кровообігу й через годину після відключення апарата штучного кровообігу. Результати. Показано, що зниження показників гемоглобіну, еритроцитів, гематокриту в усіх трьох групах відбувається за рахунок гемодилюції внаслідок використання розчинів для кардіоплегії. При використанні препарату езафосфіна й обробці контура оксигенатора адаптуючою композицією показник гемолізу після ШК менш виражений, ніж у контрольній групі (p < 0,05). Гіпофосфатемія є недооціненою проблемою в кардіохірургічних хворих. У Gr1 введення езафосфіни дозволило скоригувати гіпофосфатемію (р < 0,001). У Gr2 рівень фосфору наприкінці перфузії суттєво не відрізнявся від початкових значень (р = 0,07). У Gr3 рівень фосфору після ШК зменшився (р < 0,001), що свідчить про енергетичний дефіцит у даної категорії хворих. Зміни показників змішаної венозної сатурації вірогідно відображають адекватність споживання кисню. Напруга кисню в змішаній венозній крові у Gr1, у якій застосовувалася езафосфіна, протягом ШК була істотно вищою, ніж у Gr3 (p < 0,05). При аналізі морфометрії мазків крові встановлено, що в контрольній групі у процесі ШК починаючи з 10-ї хвилини спостерігається тенденція до трансформації еритроцитів в ехіноцити, які після штучного кровообігу переважають в полі зору порівняно з періодом до ШК (p < 0,05). Після ШК у полі зору з’являються ехіноцити, мікроцити й еритроцити у формі бублика. При аналізі морфометрії мазків крові в Gr1 і Gr2 встановлено, що дискоцити меншою мірою трансформуються в ехіноціти, і на 40-й хвилині ШК кількість нормоцитів вірогідно не відрізняється від показників до ШК (p > 0,05). Висновки. Доведена доцільність використання езафосфіни й адаптуючої композиції під час виконання штучного кровообігу при кардіохірургічних втручаннях. Запропоновані методики приводять до корекції гіпофосфатемії, покращують постачання клітин киснем, підвищують опірність гемолізу, збільшують запас багатих енергією фосфорних сполук. Відзначається позитивний вплив на морфометричний стан еритроцитів. Кращі показники змішаної венозної сатурації відзначаються при використанні езафосфіни.

Актуальность. Использование контура экстра-
корпорального кровообращения остается важной проблемой при кардиохирургических операциях. Совершенствование методик искусственного кровообращения (ИК) не перестает быть актуальным и в современных условиях. Цель: усовершенствовать метод искусственного кровообращения при проведении кардиохирургических вмешательств за счет модификации поверхности контура искусственного кровообращения и внутривенного введения фруктозо-1,6-дифосфата. Материалы и методы. На базе ГНУ «Научно-практический центр профилактической и клинической медицины» ГУД обследовали 64 кардиохирургических больных, прооперованных с использованием искусственного кровообращения. Пациенты были разделены на 3 группы: Gr1 — пациенты, которым проводилось ИК с использованием эзафосфины (n = 22); Gr2 — пациенты, которым проводилось ИК с использованием экстракорпорального контура, обработанного адаптирующей композицией (n = 21) и Gr3 — группа контроля (n = 21). У больных в каждой группе делали мазки и выполняли общий анализ крови, изучали морфометрию мазков крови, эритроцитарные индексы, кислотно-щелочное состояние, гемолиз и уровень фосфатов. Исследование проводили перед началом перфузии, на 10, 40, 60-й минуте (этап согревания) искусственного кровообращения и через час после отключения аппарата искусственного кровообращения. Результаты. Показано, что снижение показателей гемоглобина, эритроцитов, гематокрита во всех трех группах происходит за счет гемодилюции вследствие использования растворов для кардио-плегии. При использовании препарата эзафосфина и обработке контура оксигенатора адаптирующей композицией показатель гемолиза после ИК менее выраженный, чем в контрольной группе (p < 0,05). Гипофосфатемия является недооцененной проблемой в кардиохирургических больных. В Gr1 введение эзафосфины позволило скорректировать гипофосфатемию (р < 0,001). В Gr2 уровень фосфора в конце перфузии существенно не отличался от начальных значений (р = 0,07). В Gr3 уровень фосфора после ИК уменьшился (Р < 0,001), что свидетельствует о энергетическом дефиците у данной категории больных. Изменения смешанной венозной сатурации достоверно отражают адекватность потребления кислорода. Напряжение кислорода в смешанной венозной крови в Gr1, в которой применялась эзафосфина, в течение ИК было существенно выше, чем в Gr3 (p < 0,05). При анализе морфометрии мазков крови установлено, что в контрольной группе в процессе ИК начиная с 10-й минуты наблюдается тенденция к трансформации эритроцитов в эхиноциты, которые после ШК превалируют в поле зрения по сравнению с периодом до ИК (p < 0,05). После ИК в поле зрения появляются эхиноциты, микроциты и эритроциты в форме бублика. При анализе морфометрии мазков крови в Gr1 и Gr2 установлено, что дискоциты в меньшей мере трансформируются в эхиноциты и на 40-й минуте ИК количество нормоцитов достоверно не отличается от показателей до ИК (p > 0,05). Выводы. Доказана целесообразность использования эзафосфины и адаптирующей композиции при осуществлении искусственного кровообращения при кардиохирургических вмешательствах. Предложенные методики приводят к коррекции гипофосфатемии, улучшают снабжение клеток кислородом, повышают сопротивляемость гемолизу, увеличивают запас богатых энергией фосфорных соединений. Отмечается положительное влияние на морфометрическое состояние эритроцитов. Лучшие показатели смешения венозной сатурации отмечаются при использовании эзафосфины.

Background. The use of extracorporeal circuit remains a significant problem during cardiac surgery. Improving the methods of artificial blood circulation is still relevant now. The purpose was to improve the method of cardiopulmonary bypass (CPB) during cardiac surgery due to modification of the surface of extracorporeal circuit and the use of fructose-1,6-diphosphate. Materials and methods. At the premises of Scientific and Practical Center of Preventive and Clinical Medicine, 64 cardiac surgical patients were examined and operated using CPB. The patients were divided into 3 groups: group 1 — those undergoing CPB using esafosfina (n = 22); group 2 — patients undergoing CPB with extracorporeal circuit processed with adapting composition (n = 21) and group 3 — controls (n = 21). In each group, smears and blood tests were done, the morphometry of blood smears was studied, as well as erythrocyte indices, acid-base balance, hemolysis and phosphate levels. The study was carried out before the start of perfusion, then after 10, 40, 60 minutes (warming stage) of cardiopulmonary bypass and one hour after turning off the heart-lung machine. Results. It is shown that a decrease in the hemoglobin, red blood cells and hematocrit values in all three groups is due to hemodilution, the use of solutions for cardioplegia. When using esafosfina and processing the oxygenator circuit by adapting composition, the hemolysis after CPB is lower than in the control group (p < 0.05). Hypophosphatemia is an underestimated problem in cardiac surgery patients. In group 1, the administration of esafosfina allowed correcting hypophosphatemia (р < 0.001).
In group 2, the level of phosphorus by the end of perfusion was not significantly different from the baseline (p = 0.07). In group 3, the level of phosphorus after CPB decreased
(p < 0.001) that indicates an energy deficit in this category of patients. Changes in the mixed venous saturation reliably reflect the adequacy of oxygen consumption. PvO2 in group 1, where esafosfina was used, during CPB was significantly higher than in group 3 (p < 0.05). When analyzing the morphometry of blood smears, it was found that in group 3 (controls) du-ring CPB, starting from 10 minutes, there was a tendency of erythrocytes transformation into echinocytes, which after CPB prevail in the high power field compared to the period before CPB (p < 0.05). After CPB, echinocytes, microcytes and red blood cells appear in the high power field. When analyzing the morphometry of blood smears in groups 1 and 2, it was found that discocytes are less transformed into echinocytes, and after 40 minutes of CPB, the number of normocytes is not significantly different compared to the period before CPB (p > 0.05). Conclusions. The expediency of using esafosfina and adapting composition in artificial blood circulation during cardiac surgery is proved. The proposed methods lead to the correction of hypophosphatemia, improve the supply of cells with oxygen, increase resistance to hemolysis, increase the supply of energy-rich phosphorus compounds. A positive effect on the morphometric state of erythrocytes is noted. The indicators of mixed venous saturation are best when using esafosfina.


Keywords

штучний кровообіг; екстракорпоральний контур; оксигенатор; гіпофосфатемія; фруктозо-1,6-дифосфат; адаптуюча композиція; морфометрія еритроцитів

искусственное кровообращение; экстракорпоральный контур; оксигенатор; гипофосфатемия; фруктозо-1,6-дифосфат; адаптирующая композиция; морфометрия эритроцитов

cardiopulmonary bypass; extracorporeal circuit; oxygenator; hypophosphatemia; fructose-1,6-diphosphate; adapting composition; erythrocyte morphometry


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Влияние комбинированной анестезии на развитие окислительного стресса эритроцитов в зависимости от режима перфузии при операциях аортокоронарного шунтирования / Ильиных Т.Ю., Галян С.Л., Кадочников Д.Ю., Баранов В.Н. // Вестник Российской военно–медицинской академии. — 2014. — № 3(47). — С. 45–48.

2. Локшин Л.С., Лурье Г.О., Дементьева И.И. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно–сосудистой хирургии: Практическое пособие. — М.,
2003. — 93 с.

3. Мальцева И.В. Характеристика резистентности эритроцитов у кардиохирургических больных с различной степенью выраженности постперфузионного гемолиза // Бюллетень сибирской медицины. — 2013. — Т. 12, № 1. — С. 69–74. DOI: 10.20538/1682–0363–2013–1–69–74.

4. Борисов Ю.А., Спиридонов В.Н., Суглобова Е.Д. Резистентность эритроцитарных мембран: механизмы, тесты, оценка (обзор литературы) // Клинич. лаб. диагностика. — 2007. — № 12. — С. 36–39.

5. Svenmarker S., Jansson E., Stenlund H., Engström K.G. Red bood cell trauma during cardiopulmonary bypass narrow porefilterability versus free haemoglobin // Perfusion. — 2000 Jan. — 15(1). — 33–40. DOI: 10.1177/026765910001500106.

6. Grygorczyk R., Orlov S.N. Effects of Hypoxia on Erythrocyte Membrane Properties — Implications for Intravascular Hemolysis and Purinergic Control of Blood Flow // Mini review published: 22 December 2017. doi: 10.3389/fphys.2017.01110 Frontiers in Physiology | www.frontiersin.org 1 December 2017 | Volume 8 | Article 1110.

7. Хохлов О.А. Роль нарушений структурной организации мембраны эритроцитов в интраоперационном гемолизе при искусственном кровообращении: Автореф. дис… канд. мед. наук. — Томск, 2013. — 23 с.

8. Hemolysis is a primary ATP–release mechanism in human erythrocytes // Blood. — 2014 Sep 25. — 124(13). — 2150–2157. — Prepublished online 2014 Aug 5. doi: 10.1182/blood–2014–05–572024

9. Овчинникова О.А., Тихомирова И.А. Реологические свойства крови в условиях модификации энергетического баланса эритроцитов // Ярославский педагогический вестник. — 2012 — Т. 3, № 3. — С. 134–139.

10. Sprague R., Ellsworth M., Stephenson A., Kleinhenz M. Deformation–induced ATP release from red blood cells requires CFTR activity // American Physiological Society. — 2010. — Н1726–Р1732. PMID: 9815080

11. Cohen J., Kogan A., Sahar G., Lev S., Vidne B., Singer P. Hypophosphatemia following open heart surgery: incidence and consequences // European Journal of Cardiothoracic Surgery. — 2004. — 26. — 306–10. DOI: 10.1016/j.ejcts.2004.03.004.

12. Heames R.M., Cope R.A. Hypophosphataemia causing profound cardiac failure after cardiac surgery // Anaesthesia. — 2006. — 61. — Р. 1211–1213. doi:10.111/j.1365–
2044.2006.04839.

13. Myocardial Protection Using Fructose–1,6–Diphosphate During Coronary Artery Bypass Graft Surgery: A Randomized, Placebo–Controlled Clinical Trial / B.J. Riedel, J. Gal, G. Ellis, P.J. Marangos, A.W. Fox, D. Royston // Anesth. Analg. — 2004. — 98. — 20–9.

14. Gaasbeek A., Meinders AE. Hypophosphatemia: an update on its etiology and treatment // Am. J. Med. — 2005 Oct. — 118(10). — 1094–101. DOI: 10.1016/j.amjmed.2005.02.014.

15. Dieleman J.M., Peelen L.M., Coulson T.G., Tran L., Reid C.M., Smith J.A., Myles P.S., Pilcher D. Age and other perioperative risk factors for postoperative systemic inflammatory response syndrome after cardiac surgery // Br. J. Anaesth. — 2017 Oct 1. — 119(4). — 637–644. doi: 10.1093/bja/aex239.

16. Гончарук А.В., Федерякин Д.В., Анохин А.В., Козачук А.В., Козлов С.Е. Анализ системного воспалительного ответа при использовании различных методик искусственного кровообращения // Клин. и эксперимент. хир. журн. им. акад. Б.В. Петровского. — 2017. — № 1. — С. 78–83.

17. Major M.R., Wong V.M., Nelson E.R., Longaker M.T. The foreign body response: at the interface of surgery and bioengineering // Plast. Reconstr. Surg. — 2015 May. — 135(5). — 1489–98. doi: 10.1097/PRS.0000000000001193.

18. Sotir Lako, Teuta Dedej, Tatjana Nurka, Vera Ostreni, Aurel Demiraj, Roland Xhaxho, Edin Prifti. Hematological Changes in Patients Undergoing Coronary Artery Bypass Surgery: a Prospective Study // Med. Arh. — 2015 Jun. — 69(3). — 181–186.

19. Мороз В.В., Салмина А.Б., Фурсов А.А., Михутки– на С.В., Линев К.А., Шахмаева С.В. Новые аспекты развития системной воспалительной реакции после аортокоронарного шунтирования // Общая реаниматология. — 2008. — Т. ІV, № 6. — С. 5–8.

20. Алексеева Т.А., Сморжевский В.И., Лазаренко О.Н., Тиньков В. А., Береговой О.В., Ошкадеров С.П. Изменение поверхности стентов после нахождения в организме (эксперементальное исследование) // Клінічна хірургія. — 2010. — № 11–12. — С. 4.

21. Дружина А.Н. Влияние ультрафильтрации крови на иммунный ответ организма при проведении искусственного кровообращения у детей // Вісник проблем біології і медицини. — 2013. — Вип. 2 (100). — С. 142–145.

22. Клінічне застосування обробки поверхні імплантатів адаптуючою композицією для поліпшення їх біосумісних властивостей у реконструктивно–відновлювальній хірургії: Методичні рекомендації / М.Т. Картель, О.М. Лазаренко, Т.А. Алексєєва, І.В. Бойко, В.Й. Сморжевський та ін. — К., 2016. — 22 с.

23. Собанська Л.О., Тополов П.О., Куриленко Я.В., Дьордяй І.С., Белемець Н.І., Лазаренко О.М., Лазаренко Г.О., Литвин П.М. Використання принципу адаптуючої композиції при втручаннях з використанням АКШ // Нові досягнення у галузі медичних та фармацевтичних наук: Збірник тез наукових робіт. 18–19 листопада 2016 р. — Одеса, 2016. — С. 60–63.

24. Сметкин А.А., Киров М.Ю. Мониторинг венозной сатурации в анестезиологии и интенсивной терапии // Общая реаниматология. — 2008. — Т. IV, № 4. — С. 86–90.

25. Svenmarker S., Hannuksela M., Haney M. A retrospective analysis of the mixed venous oxygen saturation as the target for systemic blood flow control during cardiopulmonary bypass // Perfusion. — 2018 Sep. — 33(6). — 453–462. Doi: 10.1177/0267659118766437.

26. Лях Ю.Е. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStst / Ю.Е. Лях, В.Г. Гурьянов, В.Н. Хоменко, О.А. Панченко. — Д.: Папакица Е.К., 2006. — 214 с.


Back to issue