Новый подход к оценке ремоделирования сердца при протезировании митрального клапана

Диагностический вклад каждого из применяемых сегодня структурно-геометрических показателей ремоделирования сердца обладает достаточной информативностью, но отражает только один из множества аспектов этого сложного процесса. Роль показателя, способного комплексно и в полной мере отразить динамику ремоделирования сердца, на наш взгляд, может выполнять соотношение объемов полостей сердца, получившее название индекса ремоделирования объемов (ИРО) полостей сердца. ИРО отражает соотношение объема желудочка к объему предсердия. Его можно использовать отдельно для оценки ремоделирования правых и левых отделов сердца. Поскольку специально проведенное исследование показало, что ремоделирование и левых, и правых отделов сердца происходит по идентичному алгоритму, наиболее целесообразным признано оценивать степень ремоделирования сердца по изменению индекса ремоделирования объемов левых камер [1, 2].

Механические дисковые протезы нарушают физиологическую структуру кровотока: разделяют единый кровоток на два эксцентричных потока, неравных по объему и скорости (основной и малый), что и приводит к нарушению однородности течения, превышению скоростей течения выше физиологических значений и образованию зон замедленного течения крови. Как правило, хирурги ориентируют эти протезы большим отверстием в сторону задней стенки левого желудочка (ЛЖ). Отклонение направления потока может потребовать дополнительного времени для адаптации полости ЛЖ к измененному кровотоку и более протяженных сроков восстановления геометрии формы. Эксцентричность потока (смещение центра потока от центра проходного отверстия дискового протеза) является их ключевой гемодинамической характеристикой. Для двустворчатых протезов характерен центральный характер потока (совмещение центра потока с центром проходного отверстия протеза), что, очевидно, более благоприятно для восстановления геометрии полости ЛЖ. Симметричность расположения запирательных элементов облегчает диастолическое заполнение. Структура кровотока на этих протезах более однородная, отклонение оси движения кровотока значительно меньше, чем у дисковых моделей [1-10].

В целом дисковые протезы при митральном протезировании не уступают двустворчатым типам ПКС по эффективности и безопасности функционирования, показателям выживаемости пациентов и развития осложнений в течение 10 лет после операции [7]. Но возможности дисковых типов ПКС в создании необходимого физиологически подобного потока в полости ЛЖ после митрального протезирования более ограничены, какой бы ни была ориентация большого отверстия протеза в полости ЛЖ (рис. 1).

Двустворчатые протезы, обладая меньшей по сравнению с дисковыми ПКС высотой профиля, соответствуют хирургическим требованиям частичного или полного сохранения хордального аппарата ЛЖ при протезировании митрального клапана [1-2]. Характер потока за двустворчатым клапаном в большей степени отвечает организации близкого к физиологическому типу транспротезного потока, способствующего более эффективному восстановлению геометрии полости ЛЖ (рис. 2).

В многочисленных исследованиях установлено, что протезирование митрального клапана механическими протезами обоих типов приводит к достоверному улучшению геометрических и структурно-морфологических параметров всех полостей сердца. И дисковые, и двустворчатые протезы способствуют таким изменениям геометрии полостей сердца, которые приводят к улучшению внутрисердечной гемодинамики и повышению качества жизни больного. В исследованиях доказано, что конструктивные особенности протезов достоверно влияют на процессы ремоделирования полостей сердца. Имплантация двустворчатых протезов создает более благоприятные условия для восстановления внутрисердечной гемоди намики и геометрии сердца [1, 2, 5].

Наиболее близким к нативному является кровоток у биологических протезов: гибкие створки биопротеза в диастолу обеспечивают свободу просвета проходного отверстия клапана и создают гораздо меньшее препятствие для транспротезного кровотока. Кровоток через биологический протез носит преимущественно ламинарный характер, ориентированный по длинной оси ЛЖ к его верхушке (рис. 3).

При открытии протеза плоскости ксеноперикардиальных створок, прикрепленные к стойкам, создают некое подобие короткого сосуда, протяженностью равной высоте стоек каркаса протеза (что составляет 18-22 мм), за пределами которого вокруг ламинарного диастолического транспротезного потока возникают небольшие парапоточные завихрения, практически не искажающие ламинарный характер трансклапанного потока, его гемодинамические характеристики и направление [1, 2, 5].

По сравнению с механическими протезами в отдаленные сроки после протезирования у пациентов с биологическими протезами структурно-геометрические показатели сердца оказываются ближе к норме, чем у пациентов с механическими протезами [5], причем положительное ремоделирование полостей сердца после имплантации биологических протезов начинается уже в ранние послеоперационные сроки.

Также установлено, что при протезировании митрального клапана восстановление геометрии предсердий значительно отстает от восстановления желудочков. Поэтому полного восстановления нормального соотношения полостей сердца не происходит, но наступает значительное улучшение, о чем свидетельствует динамика значений соотношения объемов полостей сердца. ИРО позволил оценить степень патологического ремоделирования сердечных камер при приобретенных пороках митрального клапана до операции и на всех этапах хирургического лечения. Статистический анализ, проведенный нами ранее [1], подтвердил хорошее качество и высокую прогностическую достоверность предлагаемой модели оценки степени патологического ремоделирования сердечных камер по индексу ИРО. Были предложены три варианта сценария восстановления геометрии сердечных камер в зависимости от исходного уровня ИРО, отражающего степень патологического ремоделирования с прогностической оценкой восстановления геометрии сердца [1]:

• I тип (легкая степень) - область благоприятного прогноза (ИРО ≥ 0,9);
• II тип (средняя степень) - область неполного восстановления (ИРО 0,6-0,8);
• III тип (тяжелая степень) - область неблагоприятного прогноза (ИРО ≤ 0,5).

Данная классификация апробирована на 368 пациентах, распределенных на 3 группы в зависимости от типа протеза, имплантированного в митральную позицию. При сравнительном анализе особенностей ремоделирования сердца в этих группах достоверно установлена корреляция между характером изменений послеоперационного ремоделирования сердца и типом митрального протеза (рис. 4).

Анализ геометрии сердца в исследуемых группах по типу ремоделирования до операции показал, что в 1-й группе у пациентов с двустворчатыми клапанами доля прогностически благоприятного I типа составляет 38,9%, что почти на 3,0% меньше, чем во 2-й группе больных с дисковыми протезами, и на 13,9% больше, чем в 3-й группе пациентов с биологическими протезами. Доля пациентов с прогностически неблагоприятным III типом оказалась наибольшей в группе пациентов с биологическими протезами и составила 50,0%. Это оказалось на 22,2% выше, чем в группе с двустворчатыми протезами, и на 15,7% больше, чем в группе с дисковыми протезами.

Восстановление внутрисердечной гемодинамики и соответственно геометрии полостей сердца во всех исследуемых группах началось практически сразу после операции (см. рис. 4).

В ранние сроки после протезирования митрального клапана незначительно увеличилась доля пациентов с I типом ремоделирования: в 1-й группе пациентов с двустворчатыми протезами - на 3,9%, в 3-й группе пациентов с биологическими протезами - на 16,6%. Во 2-й группе пациентов c дисковыми протезами доля лиц с I типом снизилась на 22,7%. Во всех группах достоверно уменьшилась доля лиц с прогностически неблагоприятным III типом ремоделирования: в 1-й - на 8,7%, во 2-й - на 9,3%, а в 3-й группе была отмечена наиболее выраженная положительная динамика (в ранние сроки после операции доля пациентов с III неблагоприятным типом ремоделирования снизилась на 41,7%).

В отдаленные сроки после операции в 1-й группе доля пациентов с I типом возросла еще на 23,9%, во 2-й группе - на 33,1% и в 3-й группе - на 47,3%. В результате доля пациентов с I типом в 1-й группе составила 66,7%, во 2-й группе - 52,2% и в 3-й - 88,9%. Доля пациентов с неблагоприятным III типом уменьшилась по сравнению с ранними послеоперационными сроками в 1-й группе еще на 12,4%, во 2-й - на 16,3% и в 3-й группе больных с III типом не осталось. В группах с механическими протезами доли пациентов с III типом оказались практически равными: 6,7% и 8,7% в 1-й и 2-й группах.

Доля пациентов со II, умеренно благоприятным типом ремоделирования в 1-й группе до операции составляла 33,3%, во 2-й - 23,8% и в 3-й - 50,0%. В ранние сроки после операции доля пациентов со II типом достоверно увеличилась во всех группах: в 1-й - на 4,8%, во 2-й - на 32,1% и 3-й - на 25,0%. В отдаленные сроки после операции она снизилась во всех группах: в 1-й - на 11,4%, во 2-й - на 16,5%, в 3-й - на 38,9%. В результате по сравнению с исходными данными доля пациентов со II типом ремоделирования в 1-й группе уменьшилась на 3,3%, в 3-й - на 13,9%, а во 2-й группе она увеличилась на 15,6%, по всей вероятности, за счет улучшения геометрии сердца у пациентов с III типом ремоделирования (см. рис. 4).

Структура транспротезных кровотоков, конструктивные и гемодинамические особенности различных типов протезов оказывают непосредственное влияние на интенсивность послеоперационного восстановления геометрии сердца. Поэтому уменьшение доли пациентов с I типом и увеличение со II типом в раннем послеоперационном периоде можно объяснить тем, что гемодинамика дисковых протезов в меньшей степени соответствует требованиям быстрого восстановления внутрисердечной гемодинамики и геометрии полостей сердца, чем у двустворчатых протезов. Поэтому в ранние послеоперационные сроки в группе лиц с дисковыми протезами, по-видимому, происходит адаптация к измененному транспротезному кровотоку, в результате чего и отмечается некоторый регресс геометрических параметров полостей сердца. Тем не менее применение дискового типа протезов для митральной позиции протезирования вполне оправдано, так как в течение 5 лет сердце постепенно адаптируется к специфике функционирования дискового протеза и геометрия сердечных камер постепенно восстанавливается, в результате чего доля пациентов с III, прогностически неблагоприятным типом ремоделирования у них практически сближается долей пациентов с двустворчатыми протезами. Структура кровотока через биологический протез максимально приближена к гемодинамическим характеристикам нативного клапана, создает наиболее благоприятные условия для восстановления геометрии сердечных камер. Именно в 3-й группе больных с биологическими протезами отмечена наиболее заметная положительная динамика в ремоделировании сердца по индексу ИРО. Помимо гемодинамических характеристик транспротезного кровотока, столь выраженной положительной динамике способствовало то, что в этой группе оказалось мало пациентов с ревматическим поражением митрального клапана, но все пациенты с отрывом хорд от створок митрального клапана оказались в этой группе.

В группе с биологическими протезами до операции доли пациентов с I и II типами оказались равными (по 25%), число пациентов с III типом составило 50%. Таким образом, пациентов с III, самым неблагоприятным типом ремоделирования в 3-й группе оказалось на 26,3% больше, чем в группе с двустворчатыми протезами, и на 15,7% больше, чем в группе с дисковыми протезами. Такое значительное количество пациентов с прогностически неблагоприятным типом ремоделирования находит объяснение: именно в группе с биологическими протезами оказалось самое большое количество пациентов с IV ФК (62,8%). Выраженность положительной динамики в ремоделировании сердечных камер отмечалась практически сразу после операции. Наконец, в исследовании отмечена выраженная положительная динамика у пациентов с III типом ремоделирования, доля которых уже в ранние сроки после операции уменьшилась на 41,7%, а в отдаленные сроки больных с этим типом ремоделирования в группе с биологическими протезами не осталось. Это вполне согласуется с закономерностями ремоделирования всех структурногеометрических параметров сердца в этой группе. Динамика значений указывает на то, что гемодинамические характеристики транспротезного кровотока через биологический протез наиболее приближены к нативным и создают условия, наиболее близкие к естественным, что создает условия, наиболее благоприятные для восстановления внутрисердечной гемодинамики и геометрии камер сердца (см. рис. 4, в).

Заключение

Настоящее исследование на клиническом материале подтвердило, что все виды протезов, имплантированных в митральную позицию, способствуют эффективному восстановлению внутрисердечной гемодинамики. На характер и интенсивность восстановления геометрии сердца достоверно оказывают влияние особенности транспротезного кровотока, обусловленные конструктивными характеристиками протеза. Представленные результаты исследования убедительно доказывают, что протезирование митрального клапана механическими протезами в отдаленные сроки после операции приводит в конечном итоге к идентичным результатам, но характер и сроки восстановления полостей сердца значительно различаются. Так, у пациентов с дисковыми протезами в ранние сроки после операции произошел достоверный регресс в геометрии сердца, который можно расценить как реакцию на специфику эксцентричного транспротезного кровотока с нарушенной однородностью и высокой скоростью течения, с образованием зон замедленного течения и т.д. Тем не менее дисковый протез достоверно улучшает внутрисердечную гемодинамику, что постепенно приводит к улучшению геометрии сердечных камер. Структуру транспротезного кровотока двустворчатого протеза, разделенного двумя симметричными створками, отличает более физиологичный характер. Поэтому уже в ранние сроки после операции отмечается положительная динамика в ремоделировании сердечных камер, которая в итоге приводит к значительному улучшению геометрии сердца. В результате пациентов с I, самым благоприятным типом ремоделирования в группе с двустворчатыми протезами стало на 14,5% больше, чем в группе с дисковыми протезами, а с III, самым неблагоприятным типом - на 2% меньше. Зато в группе с биологическими протезами в отдаленные сроки после операции пациентов с III типом не осталось совсем. Полностью открытое свободное проходное отверстие биологического протеза не создает препятствия для транспротезного кровотока, сохраняя его структуру аналогичной структуре кровотока на нативном митральном клапане человека, что способствует быстрому восстановлению геометрии сердца и переходу в более благоприятный тип ремоделирования уже в ранние сроки после операции. В отдаленные сроки самый благоприятный I тип ремоделирования в этой группе составил 88,9%, а II, умеренно благоприятный тип - 11,1%. Отсутствие в группе с биологическими протезами в отдаленные сроки после операции прогностически неблагоприятного III типа достоверно свидетельствует о том, насколько важным фактором в восстановлении геометрии сердца является характер транспротезного кровотока. Чем ближе к физиологическим параметрам характер транспротезного кровотока, тем быстрее и полноценнее восстанавливается геометрия сердца. Поэтому одним из продуктивных направлений усовершенствования конструктивной формы механического протеза является поиск решения, обеспечивающего максимальную свободу просвета проходного отверстия.

Выводы

1. Восстановление геометрии сердца в отдаленные сроки после операции можно определять по динамике изменений индекса ИРО, который отражает переход состояния геометрии сердца из одного типа ремоделирования в другой.
2. После протезирования митрального клапана геометрия сердца улучшается, но степень и характер восстановления достоверно зависят не только от характера и тяжести исходной патологии, но и от особенностей транспротезного кровотока, оказывающего влияние на процессы ремоделирования полостей сердца.
3. Двустворчатые протезы являются более эффективными из всех современных механических протезов в митральной позиции для восстановления геометрии сердечных камер. Дисковые протезы в большей степени, чем двустворчатые, искажают нормальную физиологическую структуру кровотока, что приводит к нарушению однородности течения, превышению скоростей течения выше физиологических значений, образованию зон замедленного течения крови. Это может потребовать дополнительного времени для адаптации сердечных камер к измененному кровотоку и способствует умеренному регрессу ИРО сердечных камер в ранние сроки после операции, увеличивая общую продолжительность времени восстановления геометрической формы сердца.
4. Наиболее выраженная положительная динамика в восстановлении геометрии полостей сердца отмечена при имплантации биологических протезов в митральную позицию. Полностью открытое свободное проходное отверстие биологического протеза не создает препятствия для транспротезного кровотока, сохраняя его структуру аналогичной структуре кровотока на нативном митральном клапане человека, что способствует быстрому восстановлению геометрии сердца и переходу в более благоприятный тип ремоделирования уже в ранние сроки после операции.

Литература

1. Бокерия Л.А., Косарева Т.И., Макаренко В.Н. Типы патологического ремоделирования сердца у пациентов с приобретенными пороками митрального клапана // Клиническая физиология кровообращения. 2011 (в печати).
2. Бокерия Л.А., Косарева Т.И., Макаренко В.Н. и др. Оценка соотношения объемов полостей сердца как индекса ремоделирования при приобретенных пороках митрального клапана // Клиническая физиология кровообращения. 2010. N1. С. 22-30.
3. Бокерия Л.А., Косарева Т.И., Макаренко В.Н. и др. Ремоделирование полостей сердца в зависимости от типа механического протеза после митрального протезирования // Бюллетень НЦ ССХ им. АН. Бакулева "Сердечно-сосудистые заболевания". 2010. N6. С. 54-62.
4. Ивлева О.В. Оценка процессов ремоделирования левого желудочка у пациентов с синусовым ритмом и фибрилляцией предсердий до и после протезирования митрального клапана. Дисс. ...канд. мед. наук. М., 2008. 202 с.
5. Косарева Т.И., Макаренко В.Н., Муратов Р.М., Фадеев А.А. Эхокардиографическая оценка ремоделирования полостей сердца при протезировании митрального клапана механическими и биологическими протезами // Клиническая физиология кровообращения. 2010. N2. С. 28-35.
6. Abhayaratna W.P., Barnes M.E., Langins A.P. Reversal of left atrial remodeling in patients with "isolated" left ventricular diastolic dysfunction // J Am Coll Cardiol. 2007. N49 (Suppl A). P. 91A (abstr).
7. Fiore A.C., Swartz M.T., Sharp T.G. Double-Valve Replacement with Medtronic-Hall or St. Jude Valve // Ann. Thorac. Surg. 1995. V. 59. P. 1113-1119.
8. Greffe G., Henaine R., Metton O. et al. Choice of echocardiography method for postoperative evaluation of mitral valve replacement with a mechanical prosthesis // Arch. Cardiovasc. Dis.; 2008; 101(4): 204-212.
9. Machler H., Gert R., Mathias P. et al. Influence of a tilting prosthetic mitral valve orientation on the left ventricular flow - an experimental in vivo magnetic resonance imaging study // Eur J Cardiothorac Surg. 2007. V. 32. P. 102-107.
10. Machler H., Perthel M., Reiter G. et al. Influence of bileaflet prosthetic mitral orientation on left venticular flow - an experimental in vivo magnetic resonanse imaging study // Eur J Cardiothorac Surg. 2004. V. 26. P. 747-753.