Повторное протезирование клапанов сердца: подходы и устройства (обзор литературы)

Введение

Проблема преодоления развития дисфункций биопротезов клапанов сердца представляет собой комплексную, мультидисциплинарную задачу, требующую вовлечения исследователей фундаментального и прикладного профиля с включением знаний практикующих сердечно-сосудистых хирургов, кардиологов, специалистов функциональной диагностики [1][2]. Актуальность ее значима, учитывая, что для ряда пациентов биопротезы являются единственными устройствами лечения приобретенных пороков сердца [3][4], т.к. альтернатива — механические протезы, в обязательном порядке требуют от реципиента пожизненной антикоагулянтной терапии — приема антагонистов витамина К (варфарин) [5] и антиагрегантов (аспирин) [6][7]. Ассоциированный с данными препаратами риск кровотечения [8], потенциально малая приверженность реципиента к терапии, несовместимость с сопутствующими заболеваниями [7], в целом, определяют стратегию лечения некоторых пациентов в пользу биологических протезов. Цель настоящего обзора состоит в анализе и систематизации актуальных литературных данных о методах и конструкциях, применяемых при повторном хирургическом и транскатетерном вмешательствах на клапанах сердца.

Материал и методы

Поиск литературных источников проводили в системах индексирования научных публикаций PubMed, Google Scholar, Web of Science и Cyberleninka. В качестве поисковых запросов использовали ключевые слова и выражения: "биопротез клапана"; "клапан сердца"; "дисфункция биопротеза"; "протез-в-протез"; "репротезирование клапана сердца"; "повторное вмешательство на клапане сердца"; "valve-in-valve"; "heart valve"; "bioprosthesis"; "REDO valve". Поиск проводили по заголовкам, содержанию аннотаций, ключевым словам. Глубина поиска составила 22 года, начиная с 2000г, за исключением более ранних источников, освещающих историю вопроса протезирования клапанов сердца. Всего для анализа было отобрано 143 публикации. Работы, содержащие только резюме, тезисы, а также дублирующую информацию, были исключены. Кроме того, в анализ не вошли рукописи, описывающие сугубо экспериментальные техники повторных вмешательств на клапанах сердца, не нашедшие своего применения или не апробированные в клинической практике. Таким образом, настоящий обзор описывает обобщенные и систематизированные данные 48 литературных источников.

Исследование выполнено в рамках Комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла "Разработка и внедрение комплекса технологий в области разведки и добычи твердых полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения" (утв. Распоряжением Правительства РФ от 11 мая 2022г № 1144-р).

Результаты

Дисфункция биопротеза как первопричина повторных вмешательств на клапанах сердца

Неизбежно наступающая несостоятельность компонентов биопротеза в сроки до 15 лет, достигающая частоты 19-49% [9-11], обуславливает необходимость увеличения длительности функционирования и разработку подходов для повторных вмешательств на дисфункциональных биопротезах. Среди основных факторов возникновения и развития дисфункции выделяют [12]:

1. Протез-ассоциированные, которые в той или иной мере относятся к конструкции, материалам и технике имплантации биопротеза: остаточные антигены в составе элементов на основе тканей биологического происхождения как цели для воздействия иммунной системы; естественное старение (усталостная прочность) материалов; пассивная кальцификация [13][14].
2. Пациент-ассоциированные факторы, основанные на ответном воздействии организма реципиента: иммунный ответ и обусловленная им активная кальцификация [15]; дислипидемические факторы; гиперпролиферация и гиперплазия соединительной ткани (паннусообразование) [16].
3. Протезный инфекционный эндокардит [12][17][18]. Частота такого механизма может достигать 10% [19] всех дисфункций протезов. Разнообразие инфекционных агентов представлено 200 штаммами возбудителей [20], однако наиболее частыми возбудителями являются только два:Staphylococcus spp. в 36% и Streptococcus spp. в 25% случаев [21].

В результате длительного воздействия перечисленных факторов происходит постепенное разрушение и кальцификация "пассивного", неспособного к регенерации биоматериала створок протеза, что вызывает развитие дисфункции [4]. Несмотря на такое разнообразие и сочетанность механизмов, согласно рекомендациям ESC-EACTS (European Society of Cardiology — European Association for Cardio-Thoracic Surgery, Европейское кардиологическое общество и Европейская ассоциация кардиоторакальной хирургии), 2021г [7], клиническим их проявлением являются только два события — высокий транспротезный градиент или тяжелая протезная недостаточность, которые должны быть скорректированы. Именно методам коррекции и посвящен настоящий обзор: описаны основные методики и медицинские устройства, их преимущества и недостатки при лечении дисфункции протезов клапанов сердца в современной клинической практике и в исторической ретроспективе. Согласно рекомендациям ESC-EACTS 2021г, возможны два базовых сценария коррекции такого состояния [7]:

а) Полное репротезирование в условиях открытого хирургического вмешательства (класс I, уровень доказательности С) [22][23].

б) Имплантация по технике "протез-в-протез" (класс IIa, уровень доказательности С) в следующих вариантах: открытое вмешательство c использованием шовных [24-26] или бесшовных протезов [27], а также транскатетерный способ [28][29].

Полное репротезирование

Самой распространенной, исторически первой, методикой лечения дисфункции биопротезов клапанов сердца является хирургическое открытое репротезирование. Суть подхода заключается в полном удалении протеза с дисфункцией при санации внутрикардиальных структур с последующей реимплантацией нового протеза в подготовленное ложе [22][23]. При таком варианте общая длительность искусственного кровообращения и пережатия аорты может достигать 159,8 и 95,8 (среднее значение) мин, соответственно [30]. Для открытого, но первичного, протезирования аналогичные значения составляют 104 и 74,5 (среднее значение) мин [31]. Подобная разница в длительности определяет и разницу в исходах: время пережатия аорты >60 мин ассоциировано с бо́льшим риском инсульта, а >90 мин — с бо́льшим риском респираторных осложнений в послеоперационном периоде [30]. Продолжительность искусственного кровообращения >180 мин и пережатия аорты >80 мин при протезированиях клапанов сердца являются предикторами высокой госпитальной летальности [32]. Это наглядно видно в статистике общей госпитальной летальности, достигающей для репротезирования 4,6-16,7% случаев [33][34]; для первичного протезирования — 2,2% [34].

Стоит отметить, что полная эксплантация дисфункционального биопротеза является и травматичной процедурой. При санации области будущей имплантации возможны: повреждения устьев коронарных артерий, травма фиброзного кольца и корня аорты в целом, выводного отдела левого желудочка [25][35]. В редких случаях репротезирования митрального клапана возможен разрыв левого желудочка [35]. Подобные повреждения сами по себе являются причиной интра- и госпитальной постоперационной летальности [35].

Дополнительным фактором, усложняющим техническое проведение полного репротезирования, является более сложный доступ к сердцу и дисфункциональному протезу вследствие значительной выраженности спаечного процесса в переднем средостении и полости перикарда после первичной процедуры [36][37]. Обеспечение доступа в таких условиях становится более длительным, с бо́льшим риском серьезных повреждений структур сердца [38]. Такой проблемы лишен один из малоинвазивных вариантов репротезирования — транскатетерный, о котором будет сказано в настоящем обзоре ниже.

Повторное протезирование по типу "протез-в-протез"

Совокупность описанных выше отрицательных сторон открытого полного репротезирования и активное развитие медицинских технологий привели к возникновению более щадящих вариантов репротезирования, объединенных общим принципом — "протез-в-протез" (в зарубежной литературе "valve-in-valve") (рисунок 1). Концепция данного подхода заключается в сохранении на месте самой трудно эксплантируемой части протеза с дисфункцией — его опорного каркаса и манжеты. Новый протез при этом имплантируют в такой оставшийся каркас методом "протез-в-протез". При этом, в зависимости от конструкции и способа доставки нового протеза, выделяют следующие подтипы вмешательства: открытое вмешательство c использованием шовных [24-26] или бесшовных протезов [27], а также транскатетерный способ [28][29]. Рассмотрим их более детально.

Повторное протезирование по типу "протез-в-протез": каркасным протезом шовным способом

Среди всех вариантов методики "протез-в-протез" данный вариант является наиболее исторически ранним. При таком подходе используют "традиционные" каркасные биологические или механические протезы меньшего, по сравнению с репротезируемым, диаметром, который фиксируют стандартным шовным способом. Первые литературные данные об успешном применении данной процедуры освещены исследователями под руководством Campanella C (1990) и Raffa H (1991). В первом случае механическим шаровым протезом Starr-Edwards (33 мм) был репротезирован митральный биопротез Carpentier-Edwards (35 мм) [39]. Во второй работе использовали аналогичную пару: механический протез Carbomedics (21 мм) в биологическом Ionescu-Shiley (23 мм), но уже для клапана аорты [40]. В современной литературе имеются описания отдельных клинических случаев [41][42] или небольших исследований [26][43] такого способа, в т.ч. в отечественной хирургической практике [24][25]. Однако, по-видимому, данная разновидность методики не находит своего рутинного применения, оставаясь одноцентровым опытом вследствие целого ряда причин, к каковым можно отнести:

а) Сохранение значительной длительности вмешательства при фиксации шовным способом. Безусловно, при данной методике репротезирования исключен этап полной эксплантации протеза с дисфункцией, однако для пришивания нового протеза необходимо наложение стандартных 10-18 П-образных швов, что занимает до 15-25 мин [44]. Таким образом, технология решает только часть проблем повторного протезирования — снижение травматичности и времени, связанных с эксплантацией.

б) Значительный стенозирующий эффект при формировании комплекса "протез-в-протез". При данной методике для имплантации используют "традиционные" протезы — биологические или механические, — которые обладают массивным каркасом, толщиной 1-1,5 мм. В результате из дисфункционального и нового протезов формируется система "каркас внутри каркаса", что в итоге должно вызывать "искусственный" стеноз. Авторы данной методики репротезирования демонстрируют удовлетворительные показатели постоперационной гемодинамики — средний транспротезный градиент 5,0-7,9 мм рт.ст. [39][45]. Однако стоит отметить, что данные результаты получены для больших типоразмеров дисфункциональных протезов 30-35 мм (для митральной позиции). Для таких моделей сужение итогового просвета на 2-3 мм за счет имплантации внутрь другого каркасного протеза является малосущественным, т.к. составляет всего 8-10% от диаметра. Для меньших типоразмеров, например, характерных для позиции клапана аорты (19-25 мм), подобное уменьшение диаметра проходного отверстия (на те же 2-3 мм) станет более существенным и может привести уже к более значительному "искусственному" стенозу. Некоторые авторы, учитывая такую особенность, предлагают модификацию процедуры "протез-в-протез" техникой "chimney", т.е. "дымохода" (рисунок 2) [46], при которой новый протез имплантируют выше уровня основания дисфункционального (по аналогии супрааннулярного протезирования). При таком варианте возможно добиться удовлетворительного градиента и на малых типоразмерах протеза (16-мм механический клапан установлен в 19-мм биологический) — среднего 6,4 мм рт.ст. и максимального 16 мм рт.ст. [46].

В целом, подход с исключением этапа эксплантации протеза с дисфункцией сокращает интракардиальный этап вмешательства; это укорачивает время пережатия аорты, а также снижает риски травмы окружающих тканей, что, безусловно, положительно сказывается на частоте послеоперационных осложнений и способствует более скорой реабилитации пациента [25].

Повторное протезирование по типу "протез-в-протез": бесшовная техника

С появлением протезов клапанов сердца с бесшовным способом фиксации, увеличением их представленности в клинической практике и формированием доказательной базы в серии многоцентровых исследований при первичном протезировании [47][48], некоторые исследователи продемонстрировали их потенциал и при повторных вмешательствах для технологии "протез-в-протез" (рисунок 3). К сожалению, данная версия методики представлена в литературе лишь единичными результатами и только для одной модели таких устройств — Perceval S (LivaNova, США) [49][50]. Использование протезов с бесшовной фиксацией выглядит перспективно вследствие дополнительных преимуществ по сравнению с описанным ранее вариантом репротезирования:

в) Дополнительное снижение длительности интракардиального этапа за счет бесшовного способа фиксации нового протеза, т.е. отказа от наложения фиксирующих П-образных швов.

г) Менее значимое уменьшение площади проходного отверстия, т.к. подобные протезы с бесшовным способом фиксации имеют опорный каркас по типу стента с относительно малой толщиной (рисунок 3). Снижение диаметра в таком случае составляет более щадящие 0,5-1,0 мм, что актуально для позиции клапана аорты, особенно в случае узкого ее корня [49].

Повторное протезирование по типу "протез-в-протез": транскатетерное

Среди всех вариантов процедуры "протез-в-протез" данная модификация обладает самой широкой применимостью в клинической практике и, следовательно, доказательной базой. Исследователи демонстрируют собственный опыт применения данного вида методики "протез-в-протез" для большого разнообразия моделей транскатетерных протезов: CoreValve™, Evolut™ R, Melody (Medtronic Inc., США), Sapien и Sapien XT (Edwards Lifesciences, США) (рисунок 4) [51][52].

Литературные данные не демонстрируют строгого однозначного преимущества данной методики с позиции клинических показателей, прежде всего, летальности. Так, одна из работ подтверждает преимущество транскатетерного варианта по сравнению с полным репротезированием по показателю ранней постоперационной (30 сут.) летальности: 14,5% для хирургического варианта vs 5,8% для транскатетерного (суммарное n=142) [53]. Однако по некоторым литературным данным достоверные различия при сравнении с полным репротезированием отсутствуют. Такой вывод можно сделать на основании крупного метаанализа, включающего шесть исследований и, суммарно, 498 случаев повторных вмешательств на клапанах сердца [54]. В работе показано, что при применении транскатетерного способа репротезирования снижение ранней (30 сут.) и среднесрочной (180 сут.) смертности не имело подтверждения в статистических расчетах.

Анализируя другие литературные данные о применении такого вида техники "протез-в-протез", стоит отметить ряд проблем, решение которых сможет привести к однозначному признанию транскатетерного варианта наиболее эффективным. К таковым можно отнести:

а) Риск коронарной обструкции, который особенно характерен при репротезировании бескаркасного протеза клапана аорты. Типичной причиной такого осложнения является отведение створки(-ок) дисфункционального биопротеза опорным стентовым каркасом транскатетерного протеза кнаружи, таким образом, что формируется полное или частичное перекрытие устья(ев) коронарных артерий [55]. Современный протокол дооперационного исследования должен предупреждать возникновение такого осложнения, однако литературные данные демонстрируют его в 0,6-3,5% случаев [56]. Стоит предполагать, что более широкое использование транскатетерных протезов нового поколения с возможностью частичного или полного репозиционирования — Evolut™ R, Portico™ (St. Jude Medical, США) и Lotus Edge (Boston Scientific Corp. США), позволит снизить частоту коронарной обструкции.

б) Неоптимальное положение транскатетерного протеза (мальпозиция). Ранние системные исследования регистрировали до 15,3% случаев возникновения данного осложнения, которые в 5,4% потребовали второго транскатетерного протезирования или в 8,4% — попытки извлечения неуспешно имплантированного клапана с помощью ретриверов [57]. Современные модели протезов также не лишены данного недостатка, однако демонстрируют его значительно реже — в 6,2% случаев, а имплантация второго протеза потребовалась только в 3,4% из суммарно 1598 процедур "протез-в-протез" транскатетерного варианта репротезирования в исследовании Duncan (2019) [58]. Возможной первопричиной данного осложнения является слабая визуализация каркаса и элементов дисфункционального протеза, поскольку некоторые модели, особенно бескаркасные, могут быть полностью рентген-прозрачными, а, значит, интервенционный кардиолог не видит ориентиров области имплантации для транскатетерного протеза (рисунок 5 А-В) [59]. Такой недостаток, безусловно, более характерен для баллонорасширяемых протезов, репозиционирование которых полностью исключено. Для современных самораскрывающихся транскатетерных клапанов возможна интраоперационная корректировка положения и значительное снижение частоты мальпозиции.

в) Высокий транспротезный градиент. Прежде всего данный недостаток касается репротезирования при массивной кальцификации и/или значимых объемах соединительной ткани, покрывающей дисфункциональный протез. Подобные механические ограничения, которые сложно полноценно оценить рентгенологически вследствие недостаточной разрешающей способности метода, становятся препятствием для полного симметричного раскрытия транскатетерного протеза и приводят к нарушению функции его створчатого аппарата непосредственно на "операционном столе". Регистр повторных вмешательств сообщает о частоте высоких остаточных градиентов (средний градиент >20 мм рт.ст.) в 28% случаев [57], что подтверждено и более поздними данными литературы [60]. Очевидно, что в транскатетерном случае репротезирования, интервенционный кардиолог не имеет прямого доступа к клапану, а, следовательно, не может иссечь крупные кальциевые элементы или паннус для устранения предпосылок такого осложнения. Именно поэтому пациенты с тяжелым кальцинозом дисфункционального протеза и/или значимыми объемами соединительной ткани, по-видимому, не смогут стать кандидатами на такое репротезирование.

Заключение

Значимость проблемы дисфункции биопротезов клапанов сердца подтверждена распространенностью такого состояния и разнообразием клинических методик его коррекции: от открытого полного репротезирования до различных вариаций имплантации по типу "протез-в-протез". Все существующие подходы обладают рядом недостатков и не могут считаться однозначным "золотым стандартом" для большинства пациентов с дисфункциями биопротезов. Возможная комбинация некоторых преимуществ малоинвазивных методик — баллонного способа имплантации, с прямым щадящим (мини) доступом к области репротезирования может стать перспективной для разработки специального инструмента лечения данного состояния. Однако в существующей российской и зарубежной практике подобного устройства для повторных клапанных вмешательств не продемонстрировано.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.