История развития интервенционной кардиологии
В истории развития интервенционной кардиологии и катетерной хирургии условно можно выделить три основные периода:
- первый опыт катетеризации сердца и сосудов у животных и развитие методики изучения центральной гемодинамики;
- проведение катетеризации периферических сосудов, полостей сердца и селективной коронароангиографии у человека;
- первый опыт и дальнейшее развитие транскатетерной хирургии.
Первым «слепую» катетеризацию полостей сердца млекопитающих произвел Claude Bernard, который в 1844 провел серию экспериментов по измерению температуры артериальной и венозной крови у лошади, вводя через сонную артерию и яремную вену в полости левого и правого желудочков ртутный термометр. Работа Claude Bernard продолжалось около 40 лет. За этот период исследователь описал методику и особенности катетеризации артерий и вен у различных животных. Именно Bernard впервые измерил давление в полостях сердца в эксперименте.
Следующей важной ступенью была работа Adolph Fick, который в 1870 году предложил метод измерения объемного кровотока, который и сегодня активно используется для определения сердечного выброса. Метод основан на том, что разность между концентрациями кислорода в артериальной и смешанной венозной крови отражает количество кислорода, поглощаемого единицей объема крови по мере прохождения ее через легкие. Отсюда можно рассчитать сердечный выброс (СВ) по количеству кислорода, потребленного больным за определенный период времени, и по показателям насыщения кислорода проб артериальной и смешанной венозной крови. При этом СВ рассчитывается по формуле: поглощение О2 легкими (мл/мин)*100/(1,36 – количество кислорода, которое может связать 1 грамм Нв * Нв) * (saO2 – svO2).
Работы Claude Bernard и Adolph Fick легли в основу изучения физиологии кровообращения животных и человека, став фундаментом для определения основных параметров центральной гемодинамики.
Далее следует вспомнить открытие Рентгена (Roentgen, 1895), которое явилось основным условием для развития
За несколько лет до работ Claude Bernard J.F.Dieffenbach опубликовал свой опыт использования эластического катетера для удаления крови у погибшего холерного больного. Для этого он вводил катетер в плечевую артерию на максимально возможную глубину, однако факт катетеризации полости сердца исследователем подтвержден не был. В 1912 году немецкие исследователи F.Bleichroeder, E.Unger и W.Loeb опубликовали описание методики катетеризации сосудов у человека. Не преследуя никакой кроме исследовательской цели, авторы доказали возможность беспрепятственного проведения эластического резинового катетера у человека от вен предплечья до аксиллярной вены и от вен бедра до нижней полой вены. В подробных протоколах, есть описание процедуры, когда при продвижении катетера заведенного в кубитальную вену (Unger and Loeb вводили катетер в кубитальную вену Bleichroeder), «подопытный» отметил появление острой боли в груди. Возможно, в этот момент исследователями была выполнена катетеризация полости правого желудочка, однако этот факт остается лишь предположением.
Развитие химиотерапии подталкивало к поиску новых путей введения лекарственных средств. Bleichroeder и коллеги, в экспериментах на собаках, исследовали возможность длительного пребывания катетера в просвете артерии, который, в случае необходимости, мог быть использован для введения лекарственных препаратов. Наблюдение проводилось в течении нескольких часов, при этом
Идея и первый опыт использования рентгеновских лучей для визуализации катетера, находящегося в просвете сосуда и сосудистого рисунка, выполненного рентгеннегативным веществом, принадлежит Sicard и Forestier, которые в 1923 году, вводя раствор липидола (Lipiodol), в кубитальную вену здорового мужчины, наблюдали с помощью флюороскопа, за распределением контрастного вещества с током крови в правый желудочек и далее – по малому кругу кровообращения. Вслед за Sicard и Forestier последовало большое количество работ по контрастированию периферических сосудов. Первую в истории прижизненную ангиограмму (т.е. изображение на фотографической пленке) артерий и вен руки выполнили Berberich и Hirsch. В качестве рентгенконтрастного вещества исследователи использовали раствор бромида стронция. В 1924 году Brooks, используя йодистый натрий, выполнил прижизненую ангиограмму артерий нижней конечности. В это же время в США Carnett и Greenbaum, используя липидол (Lipiodol) для интрартериального введения, выполнили артериографию пациента с магистральной окклюзией поверхностной бедренной артерии.
В 1929 году в Эберсвальде (неподалеку от Берлина, Германия) Werner Forssmann, в 25−летнем возрасте, во время обучения клинической хирургии, вероятно, не будучи знаком с работами Bleichroeder и ища возможность внутрисердечного введения лекарственных веществ, после серии успешных экспериментов на трупном материале, вопреки советам своих коллег, провел мочевой катетер длинной 65 см через собственную левую кубитальную вену в своё правое предсердие. Катетеризация проводилась под контролем флюороскопии исследователь наблюдал за отражением экрана флюороскопа в зеркале. Затем Forssman, проявляя удивительные качества исследователя, отправился в рентгенологическое отделение, которое находилось на другом этаже, где документально зафиксировал факт нахождения кончика катетера в правом предсердии. Таким образом, Werner Forssmann стал первым, кто выполнил прижизненную катетеризацию сердца с использованием рентгеновского излучения для визуализации и документального подтверждения выполненной манипуляции.
Эксперимент Forssmann был встречен презрительной критикой со стороны его медицинских коллег. Прозорливость ученого всегда опережает не только общественное мнение, но и само время. Сегодня, мы по праву считаем Werner Forssmann и его предшественников основоположниками интервенционной или транскатетерной реконструктивной медицины, будущее которой во многом определит образ грядущей медицины. Однако должно было пройти еще 50−60 лет, чтобы это стало очевидно всем.
В последующие два года Forssman неоднократно выполнял правую вентрикулографию (в том числе и на себе, используя 40% уроселектан (Uroselectan)), подробно изучая и описывая функцию правого желудочка.
В 1929 г. Renaldo dos Santos и коллеги, используя йодистый натрий, выполнили первую прижизненную аортографию брюшного отдела аорты.
В 1930 г. Jimenez
Недостаточное знание
Систематическое использование катетеризации правых отделов сердца в клинических условиях было начато в 1941 году работавшими
Результатом работы стало создание обширной прикладной диагностической программы. Авторы подняли метод катетеризации сердца на уровень эталона в изучении показателей гемодинамики и положили начало переводу его из плоскости научных интересов в плоскость клинической практики. Через 15 лет в 1956 году Andre Cournand, Dickinson Richards, и Werner Forssmann за свой вклад в развитие метода катетеризации сердца были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
В 1947 году Dexter впервые выполнил селективную катетеризацию легочной артерии.
В том же 1947 году Zimmerman (Кливленд) первым выполнил трансартериальную катетеризацию левого желудочка через хирургически выделенную ульнарную артерию пациента с недостаточностью аортального клапана. Данное патологическое состояние было выбрано, чтобы без значительного сопротивления преодолеть препятствие, каким является аортальный клапан, и провести катетер в полость ЛЖ. Вскоре Zimmerman с соавт. выполнил одномоментную катетеризацию левого и правого желудочков, после чего его исследовательский коллектив получил правительственный кредит на развитие программы сердечной катетеризации.
Значительный прогресс в развитии методики катетеризации сосудов связан с именем Seldinger, который в 1953 году опубликовал разработанный им революционный метод чрезкожной малотравматичной катетеризации сосудов.
Первая терапевтическая транскатетерная манипуляция была осуществлена в том же 1953 году, когда
В этот период, с помощью катетера, исследователи начинают решать все новые и новые клинические и диагностические задачи.
Баллонная кратковременная окклюзия легочной артерии стала использоваться для предоперационной оценки функциональной значимости легкого. В это же время была предложена техника эмболэктомии с использованием баллонного катетера, которая широко используется и в наши дни.
Swan и Ganz усовершенствов экспериментальный метод Lategola и Rahn разработали безопасную методику мониторирования давления с помощью «плавающего баллона», что позволило динамично оценивать функцию ЛЖ, при проведении интенсивных терапевтических мероприятий.
В 1959 году, независимо друг от друга, John Ross и Constantin Cope предложили транссептальный доступ к левым полостям сердца. Позже Brockenbrough и Braunwald модифицировали метод, сделав последний сантиметр транссептальной иглы менее травматичной.
Итак, в 50−х годах, использование результатов катетеризации сердца, позволило далеко продвинутся в диагностике врожденных и приобретенных пороков сердца. И, наряду с внедрением аппарата искусственного кровообращения, диагностическая катетеризация сердца стала основой для бурного развития операций на открытом сердце (Bailey, Harken), обеспечивая подтверждение и уточнение данных о характере патологического процесса, определяя тактику и объем планирующейся хирургической коррекции.
Новые терапевтические возможности транскатетерной техники были подарены все тем же Его Величество Случаем. В 1964 году в Портланде (шт. Орегон) Charles Dotter и его ассистент Melvin Judkins выполняли рутинную вазографию терминального отдела аорты и подвздошных артерий. На этапе ретроградного проведения проводника, исследователи, не желая того, реканализировали окклюзированную подвздошную артерию и провели проводник в брюшной отдел аорты; затем, проведя катетер по проводнику, получили своего рода бужирование сосуда и, как следствие, не только восстановление кровотока, но и расширение просвета пораженной артерии. После подготовительной экспериментальной работы, первая плановая процедура была выполнена 16 января 1964 года пациентке 82 лет, страдающей сахарным диабетом, мультифокальным атеросклерозом, имевшей критическую ишемию правой стопы. Вмешательство продолжалось 20 минут, Dotter удалось расширить просвет пораженного сосуда, результатом чего было клиническое улучшение, и пациентка была выписана из стационара без большой хирургической операции. В методику входило проведение 0,05−дюймового проводника через стенозированный сосуд, затем проведение по нему жесткого тефлонового катетера диаметром 0,1 дюйма. Далее, при необходимости, на тефлоновый катетер нанизывался второй расширяющий катетер большего диаметра (0,2 дюйма). У большинства больных после процедуры отмечалось клиническое и ангиографическое улучшение, что позволяло избежать запланированных ампутаций нижних конечностей.
Немногим позже, другой новаторский сосудистый радиолог того времени Cesare Gianturco послал Dotter сообщение о выполненном им успешном устранении стеноза бедренной артерии с помощью специально разработанного им жесткого баллонного катетера. Charles Dotter ответил исследователю буквально следующее: «Cesare, я уверен, что Вы и сами знаете, почему это не будет работать!». Успешная баллонная дилатационная ангиопластика станет реальностью только через 10 лет, благодаря новаторству и неподражаемой настойчивости Andreas Gruentzig. Интересен и тот факт, что позднее опытный в применении артериальных стентов у животных Dotter, через 2 десятилетия в 1984 году вместе с Cesare Gianturco спроектируют первый коронарный стент, который будет одобрен FDA для применения на людях.
Однако в 1964 году, идеи Dotter были подняты на смех, как
В 1966 году William Rashkind и W. Miller в США (Филадельфия), сообщили о выполнении первой баллонной предсердной септостомии в эксперименте на собаках. Исследователи установили двухпросветный катетер с баллоном на конце в левое предсердие (через бедренную вену, нижнюю полую вену, правое предсердие, межпредсердное сообщение), заполнили баллон контрастным веществом и переместили катетер в правое предсердие, разорвав нижний край овального отверстия. Подобная операция в клинике была выполнена у трех грудных детей в возрасте от 1,5 часов до 6 недель с транспозицией магистральных сосудов. Это позволило пациентам выжить до 6 месяцев, когда им была выполнена гемодинамическая коррекция порока по Mustard или Senning.
В 1967 году W. Porstmann с соавт. впервые в мире использовали катетерную технику для закрытия открытого артериального протока.
В 1976 году King и Mills предложили первое устройство для закрытия дефектов межпредсердной перегородки транскатетерным методом с помощью двойного зонтика. Авторы использовали устройство, которое проводилось через обнаженную бедренную вену до правого предсердия и далее через септальный дефект в левое предсердие, где раскрывался первый зонтик, затем, со стороны правого предсердия, открывался второй. Оба зонтика соединялись внутренним закрывающимся механизмом. Однако как все смелые новаторские решения, метод не получил должной оценки. Значительный прогресс эта методика получила позднее в работах Rashkind и Cuaso, которая в доработанном виде используется и в настоящее время как альтернатива хирургическому вмешательству на открытом сердце. Сегодня, наряду с закрытием межпредсердной перегородки, успешно выполняется закрытие дефекта межжелудочковой перегородки как у детей, так и у взрослых. Первое сообщение о закрытии дефекта межжелудочковой перегородки «двойным зонтиком» появится в 1988 году (J. Lock с соавт.).
В марте 1977 в Нюрнберге Zeitler соберет группу европейских и американских исследователей, чтобы обсудить возможности развивающегося метода периферической ангиопластики и перспективы его развития. К тому времени только дюжина медицинских центров в мире выполняли периферическую ангиопластику и совместный опыт составлял около 1800 случаев. Вторая встреча состоится точно 15 годами позже (в марте 1992 года) все в том же Нюрнберге, когда будет образовано Международное общество интервенционных кардиоангиологов имени Andreas Gruentzig.
Параллельно развивались и другие транскатетерные хирургические методы. В 1979 году В. Semb с соавт. было выполнено вмешательство у 2−х дневного ребенка со стенозом клапана легочной артерии. Исследователи провели катетер с баллоном в легочную артерию, заполнили баллон и вытянули его в правый желудочек. Эта процедура привела к блестящим ближайшим и отдаленным результатам. Через три года J. Кап с соавт. выполнили первую в клинике баллонную дилатацию стеноза клапана легочной артерии у 8−летнего ребенка.
Теперь подробнее познакомимся с этапами развития методики коронарографии. Для этого вновь вернемся на три десятилетия в прошлое.
Впервые неселективное контрастирование венечных артерий человека было произведено Guiielrno и Guttadauro посредством пункционной аортографии восходящего отдела аорты в 1945 году. При этом, была впервые получена ангиографическая картина нормальных и патологически измененных венечных артерий. Однако быстрое выведение рентгенконтрастного вещества из аорты (вследствие высокой скорости кровотока) и несовершенные методы кинорентгенографии оказались серьезным препятствием на пути получения приемлемого качества изображения. В литературе конца 40−х и начала 50−х годов было опубликовано много работ посвященных этой проблеме. Однако, в подавляющем большинстве случаев, метод неселективного контрастирования не позволял достоверно оценить степень морфологических изменений средних и дистальных отделов коронарных артерий. Учитывая, что коронарный кровоток происходит в основном в диастолу, был предложен метод введения рентгеноконтрастного вещества с помощью электроинъектора, синхронизированного с сердечным ритмом. Это несколько улучшило качество получаемой «картинки», однако не могло считаться удовлетворительным. Один из методов неселективного контрастирования был предложен Arnulf и Chacornac, которые наблюдали тугое заполнение коронарных артерий контрастным веществом в эксперименте у собаки во время асистолии вызванной реакцией на анестезию. С этой целью исследователи предложили использовать ацетилхолин. Восстановление сердечной деятельности наступало самостоятельно, а в случае задержки, использовался атропин. В эксперименте на собаках Lehman и соавт. весьма успешно использовали данную методику, получая при этом коронарограммы приемлемого качества. Интракоронарное введение ацетилхолина используется и в настоящее время для изучения степени эндотелиальной дисфункции и выявления вазоспастической стенокардии.
Еще одна методика неселективной коронарографии была предложена Boerema и Bickman: авторы вызывали тампонаду верхней полой вены путем повышения интрабронхиального давления, что приводило к уменьшению наполнения правого желудочка, и, как следствие, к резкому уменьшению сердечного выброса и замедлению коронарного кровотока. Это давало возможность получать хорошее контрастирование коронарных артерий на всем протяжении даже при неселективном введении контраста. Данная методика была стандартизована Nordenstrom и соавт. и применялась в клинической практике в начале 60−х. Были и другие решения, например Dotter и Fnsche использовали двухпросветный баллонный катетер, каторый раздувался в восходящей аорте приводя к ее неполной окклюзии выше коронарных синусов, а контрастное вещество вводилось по основному просвету ниже баллона, непосредственно в надклапанное пространство. Процедура выполнялась под общим наркозом через выделенную хирургическим путем плечевую артерию. Gensmi и соавт. для улучшения методики использовали окклюзирующий интрааортальный двухпросветный баллон в комбинации с введением ацетилхолина или с повышением интрабронхиального давления.
Bellman и коллеги предложили катетер для неселективной коронарографии. Дистальный конец катетера складывался в петлю по периметру ампулы аорты в надклапанном пространстве и имел серию боковых отверстий, которые позволяли вводить контрастное вещество в непосредственной близости от устьев коронарных артерий, добиваясь при этом удовлетворительного их заполнения. Williams и соавторы применяли эту технику в своей клинической работе. В 1958 году Mason Sones, работавший в Кливленде начал использовать в своей работе электронное и оптическое усиление изображения и высокоскоростную рентгенокинографию. В 1959 году во время плановой аортографии у пациента с аортальным пороком Sones неосторожно ввел селективно (в устье) правой коронарной артерии около 40 мл 90% раствора гипака (Hypaque). При этом вместо ожидаемой фибрилляции, у пациента развилась кратковременная асистолия, перешедшая в синусовую брадикардию. Никаких реанимационных мероприятий, кроме покашливания самого пациента, не потребовалось. В результате этой «неприятной оплошности», исследователи получили тугое заполнение правой коронарной артерии контрастным веществом и, как следствие, беспрецедентное по качеству изображение. Оправившись от шока, логично рассуждая, Sones пришел к выводу, что селективное интракоронарное введение контрастного вещества в меньшей дозе должно быть достаточно безопасно и, одновременно, значительно информативнее неселективного контрастирования. Тогда Sones and Shirey разработали известный каждому интервенционному кардиологу катетер для селективной катетеризации коронарных артерий. Тело катетера было достаточно жестким, что облегчало процесс вращения (управления), а дистальный конец сужался, облегчая формирование петли в надклапанном пространстве. Используя новую методику селективной коронарографии, авторы продемонстрировали ее безопасность, а качество визуализации стало золотым стандартом в диагностике коронарной патологии.
В 1966 году Schoonmaker и King, взяв за основу катетер Sones, стандартизировали и описали методику однокатетерной чрезкожной селективной коронароангиографии.
К 1967 году Melvin Judkins, Kurt Amplatz и соавт. применили катетеры с новой целевой конфигурацией, которые буквально «искали» устья левой и правой коронарных артерий.
Таким образом, в конце 1960−х годов, внедрение в клиническую практику селективной коронарографии – дало толчок развитию коронарной хирургии (В.И. Колесов, Favaloro, Green). В 1970 году Abele, Bentoff и Myler разработали катетер – дилататор для периферической ангиопластики, который позднее станет для Gruentzig прототипом его баллонного катетера.
В начале 70−х Portsmann, Zeitler и соавт. оснастив катетер баллоном начали выполнять баллонную ангиопластику периферических артерий.
В период с 1977 по 79 годы исследователи использовали довольно примитивную в техническом плане технику. Так катетер Грюнцига был 9−10 Fr и состоял из ригидного тефлона. Первые катетеры не отвечали основным требованиям: они плохо сохраняли необходимую форму, имели недостаточные способности к вращению. Это было основной причиной неудачных попыток установить проводниковый катетер в устье коронарной артерии. К 1980 году были разработаны новые проводниковые катетеры
В ближайшем будущем мы планируем разместить на сайте более подробный очерк по развитию современных устройств использующихся в транскатетерной коронарной хирургии. Будем рады получить от Вас, уважаемый коллега, замечания по представленному материалу, пожелания и, конечно, собственные оригинальные идеи и взгляды на проблемы интервенционной кардиоангиологии.
Годы | Исследователи | Достижения |
1844 | Claude Bernard | Катетеризация правых и левых отделов сердца лошади через югулярную вену и сонную артерию |
1895 | Roentgen | Открытие рентгеновских лучей |
1929 | DOS Santos | Контрастная вазография |
1929 | Forssmann | Катетеризация правых и левых отделов сердца у человека под контролем флюороскопии |
1930 | Klein | Катетеризация и измерение фракции выброса правого желудочка в эксперименте |
1939 | Castellanos, Pereiras | Аортография трансбрахиальным доступом |
1941 | Farinas | Аортография трансфеморальным доступом |
1941 | Cournand, Richards | Катетеризация и изучение функции правого желудочка у человека |
1947 | Dexter | Катетеризация правого желудочка и легочной артерии у человека |
1950 | Zimmerman, Larson | Ретроградная катетеризация левого желудочка у человека |
1953 | Seldinger | Разработка методики чрезкожной катетеризации сосудов |
1959 | Ross, Cope | Транссептальная пункция и катетеризация ЛЖ |
1959 | Sones | Разработка методики селективной коронарографии |
1962 | Abrams | Создание диагностического коронарного катетера |
1964 | Dotter | Первая чрезкожная транслюминальная ангиопластика периферической артерии |
1964 | Gianturco | Создание жесткого коаксиального баллона для периферической ангиопластики |
1966 | Rashkind | Чрезкожная межпредсердная септостомия |
1967 | Judkins | Разработка методики трансфеморальной коронарографии |
1969 | Dotter | Успешный эксперимент по имплантации стента в периферическую артерию собаки |
1970 | Swan, Ganz | Создание и использование плавающего баллонного катетера для мониторирования давления в правом желудочке |
1971 | Zeitler, Schoop | Усовершенствование методики периферической ангиопластики Dotter |
1971 | Porstmann | Закрытие открытого артериального протока транскатетерным способоом |
1973 | Porstmann | Создание раздуваемого латексного баллона на конце катетера |
1974 | Gruentzig, Hopf | Чрезкожная баллонная ангиопластика |
1976 | Gruentzig | Успешная экспериментальная коронарная ТЛАП у собаки |
1977 | Gruentzig, Myler | Интраоперационная коронарная баллонная ангиопластика у человека |
1977 | Gruentzig | Чрезкожная коронарная баллонная ангиопластика у человека |
1981 | Simpson | Модификация коронарного баллонного катетера по системе «баллон на проводнике» |
1982 | Stertzer | Коронарная баллонная ангиопластика через брахиальный доступ |
1982 | Meyer | ТЛАП при остром инфаркте миокарда после тромболизиса |
1984 | Hartzler | Первичная ТЛАП при остром инфаркте миокарда |
1986 | Simpson | Прямая коронарная атерэктомия у человека |
1986 | Puel, Sigwart | Успешная имплантация коронарного стента у человека |