Кардиопротез: искусственные клапаны и устройства сердца¶

Кардиопротез — общее название имплантируемых медицинских изделий, предназначенных для замены или поддержки функции структур сердца и крупных сосудов. К кардиопротезам относят искусственные клапаны сердца, протезы сосудов, внутрисердечные окклюдеры, а также имплантируемые устройства вспомогательного кровообращения. Их применение относится к области кардиохирургии и кардиологии и направлено на восстановление нормального кровотока и насосной функции сердца.

¶История

Первые попытки хирургической коррекции пороков сердца относятся к середине XX века. В 1952 году американский хирург Чарльз Хьюфнагель провёл первую успешную операцию по имплантации искусственного клапана в аорту у человека — использовался шариковый протез собственной конструкции. В 1960 году Альберт Старр и Лоуэлл Эдвардс разработали шариковый клапан Starr-Edwards, который долгое время оставался эталонным механическим протезом.

В 1960-х годах началось развитие биологических протезов: использовались клапаны, взятые у животных (ксеногенные) или у доноров-людей (аллогенные). В 1969 году Ален Карпантье предложил каркасный биологический протез, что сделало возможным его массовое производство. С 1970-х годов развиваются механические протезы нового поколения — двустворчатые (дисковые), обеспечивающие лучшую гемодинамику.

Параллельно развивалось направление имплантируемых устройств поддержки кровообращения: в 1966 году был применён первый искусственный желудочек, а с 1980-х годов начались работы над полностью имплантируемыми системами. В 2000-х годах появились осевые и центробежные насосы непрерывного потока, значительно повысившие долговечность и уменьшившие размеры устройств.

¶Классификация

Кардиопротезы разделяют по назначению и конструкции.

¶Искусственные клапаны сердца

• Механические — изготовлены из металлов, пиролитического углерода, керамики. Различают шариковые, дисковые (одно- и двустворчатые). Отличаются высокой долговечностью, но требуют пожизненного приёма антикоагулянтов.
• Биологические — создаются из тканей животных (свиные, бычьи перикардиальные) или человека. Не требуют постоянной антикоагулянтной терапии, но имеют ограниченный срок службы (в среднем 10–20 лет).
• Транскатетерные — имплантируются через катетер без вскрытия грудной клетки; применяются при высоком хирургическом риске.

¶Сосудистые протезы

Используются для замены участков аорты и крупных артерий при аневризмах, расслоениях, окклюзиях. Материалы: полиэтилентерефталат (дакрон), политетрафторэтилен (ПТФЭ), а также биологические заплаты.

¶Устройства вспомогательного кровообращения

• Искусственный левый/правый желудочек — насос, перекачивающий кровь в обход повреждённого желудочка.
• Полностью искусственное сердце — заменяет оба желудочка; применяется как мост к трансплантации или как окончательное решение.
• Внутриаортальный баллонный контрпульсатор — временное устройство для поддержки гемодинамики.

¶Окклюдеры и стенты

Внутрисердечные окклюдеры закрывают дефекты перегородок, открытое овальное окно. Коронарные стенты восстанавливают просвет артерий при ишемической болезни сердца.

¶Материалы и конструкция

К материалам кардиопротезов предъявляются требования биосовместимости, тромборезистентности, механической прочности и устойчивости к кальцификации. Применяются:

• металлы: титан, кобальт-хромовые сплавы, нержавеющая сталь;
• полимеры: ПТФЭ, дакрон, полиуретан;
• углеродные материалы: пиролитический углерод;
• биологические ткани: перикард, обработанный глутаровым альдегидом.

Конструкция клапана включает запирающий элемент (створки, диск, шар), кольцо для фиксации и манжету для подшивания. Гемодинамические характеристики оцениваются по площади эффективного отверстия, градиенту давления и степени регургитации.

¶Применение и показания

Основные показания к имплантации кардиопротезов:

• пороки клапанов сердца (стеноз, недостаточность) врождённые и приобретённые;
• аневризмы и расслоения аорты;
• ишемическая болезнь сердца (стентирование);
• врождённые дефекты перегородок;
• терминальная сердечная недостаточность (устройства поддержки).

Выбор типа протеза зависит от возраста пациента, сопутствующих заболеваний, возможности приёма антикоагулянтов, предполагаемой продолжительности жизни. Молодым пациентам чаще рекомендуют механические клапаны, пожилым — биологические.

¶Осложнения и ограничения

К основным рискам относятся тромбоэмболия, инфекционный эндокардит, парапротезная фистула, дегенерация биологического протеза, гемолиз. Пациенты с механическими клапанами нуждаются в пожизненной антикоагулянтной терапии (варфарин) с регулярным контролем МНО. Биологические протезы со временем кальцифицируются и требуют повторной операции.

Устройства вспомогательного кровообращения сопряжены с риском тромбоза, инфекции, кровотечений; их применение ограничено специализированными центрами.

¶Современное состояние

Современные направления развития кардиопротезирования включают:

• транскатетерную имплантацию клапанов (TAVI) для аортального стеноза;
• биопротезы с антикальцификационной обработкой;
• устройства непрерывного потока с магнитной левитацией ротора;
• тканеинженерные клапаны на основе децеллюляризованных матриц;
• полностью имплантируемые искусственные сердца с беспроводной передачей энергии.

По данным кардиохирургических регистров, ежегодно в мире выполняется свыше 300 тысяч операций по замене клапанов сердца. Транскатетерные технологии демонстрируют сопоставимые с открытой хирургией результаты у пациентов высокого риска.