Анатомо-хирургическое обоснование принципов прогнозирования изменений гемодинамики при атеросклеротическом поражении и реконструктивных вмешательствах в зоне бифуркаций общей сонной артерии

Актуальность проблемы прогнозирования изменений гемодинамики при атеросклеротическом поражении сосудов бассейна сонной артерии обусловлена активным внедрением в клиническую практику комплексного подхода в лечении нарушений мозгового кровообращения направленного на оптимизацию кровотока в системе сонных артерий. Нарушения мозгового кровообращения на протяжении многих лет, занимают одно из лидирующих положений в структуре заболеваемости и смертности. Несмотря па совершенствование методов лечения и увеличение объема помощи, оказываемой данной категории больных, цереброваскулярная патология по-прежнему уносит значительное число жизней, увеличивает инвалидизацию населения. В 1998 году цереброваскулярная патология составила 29,2% всех болезней системы кровообращения, а смертность от нее составила 37% всех случаев смерти от сердечно-сосудистых заболеваний (Бокерия Л.А., Гудкова Р. Г., 1999). По данным Спиридонова А. А. и соавторов (2000), в России в год регистрируется более 400 тысяч инсультов, из которых до 35% случаев заканчиваются летальным исходом. Из числа больных, выживших после ишемического инсульта, от 40 до 60% становятся инвалидами, и только у 10% восстанавливается трудоспособность. Очевиден и значительный социально-экономический ущерб вследствие того, что. темпы роста смертности от ишемического инсульта оказываются наиболее высокими у больных в возрасте 30 — 50 лет, т. е. трудоспособной части общества. А. В. Лаврентьев (2001) указывает на то, что ежегодное увеличение частоты инсульта в России достигает 6,5−9,2%. Уровень инвалидизации через 1 год после острого нарушения мозгового кровообращения составляет от 68 до 82%.

Среди причин развития ишемического инсульта стеноз и окклюзия экстракраниальных отделов внутренней сонной и позвоночной артерий, по данным разных авторов, составляют до 65%. В основе стенозирующих поражений артерий чаще всего лежит атеросклероз, особенно у мужчин старше 40 лет, реже неспецифический аортоартериит или экстравазальная компрессия (Евдокимов А.Г., Тополянский В. Д., 1999).

Значительное число работ, посвященных различным аспектам этиологии, патогенеза, лечения и профилактики нарушений мозгового кровообращения свидетельствует о многогранности существующей проблемы. Очевидно и то, что пе существует однозначного ее решения.

На сегодняшний день многие авторы (Литтманн И., 1986; Фокин А. А. с соавт., 1995; Бокерия JI.A., Гудкова Р. Г., 1999; Спиридонов А. А. с соавт., 2000; Стагкевич А. Р. с соавт., 2004 и др.) указывают на преимущество хирургического лечения окюнозионных поражений брахиоцефальных артерий над терапевтическим. При этом они отмечают, что для успешного оперативного вмешательства необходимы тщательное дооперационное обследование, оценка риска операции в сравнении с естественным течением атеросклеротического процесса. К операциям, направленным на восстановление мозгового кровотока, относят следующие: эндартерэктомию из ВСА, резекцию ВСА с низведением устья и реимплантацией в ОСА, аутовенозное протезирование ВСА, протезирование ВСА синтетическими эксплантатами, резекцию ВСА с анастомозом «конец в конец», экстра-интракраниальный микроанастомоз. Кроме того, резекция ВСА может быть дополнена шейной симпатэктомией и эндартерэктомией из НС А. При относительном многообразии видов оперативных вмешательств наиболее часто выполняется эндартерэктомия из ВСА. Правильно подобранная и грамотно технически выполненная реконструкция окклюзированной артерии на порядок снижает риск развития летальных и нелетальных осложнений в сравнении с изолированным медикаментозным лечением цереброваскулярной болезни в сроки от 1 года до 5 лет.

Серьезную проблему в реконструктивной хирургии сонных артерий представляет периоперационный ишемический инсульт, вызванный ранним тромбозом оперированных сосудов и эмболией из каротидной бифуркации, как в виде тромбов, так и в виде атероматозного детрита (Imparato A.M. et al., 1982;Hafner Ch.D., Evans W.E. 1988; Покровский A.B. с соавт., 1993; Мансур M.A., Бсйкер В. Г., 1997). Чаще всего среди причин возникновения подобных осложнений авторы называют технические погрешности, интраоперационную эмболизацию и интраоперационную ишемию. Однако, в ряде случаев исследователи затрудняются назвать причину развития периоперационного инсульта, считая ее не связанной с операцией.

В последнее время, преимущественно в иностранной литературе, появляется все больше публикаций, акцентирующих внимание на гемодинамической теории атерогенеза. Изучению подвергнуты как различные механизмы влияния потока крови на сосудистую стенку, так и влияние пораженной сосудистой стенки на распределение и свойства потоков крови. В отечественных публикациях также имеются упоминания о значимости гемодинамических факторов для развития атеросклеротического процесса (Царев О.А., 2001). В свете этой теории значительный интерес представляют изменения гемодинамики, обусловленные неминуемым нарушением в ходе операции архитектоники и упруго-деформативных свойств сосудистой стенки. Большинство работ, посвященных этой проблеме, исходит из различных европейских и американских институтов биомеханики. Однако бурное развитие вычислительной техники, облегчая исследователям решение многих задач, одновременно предопределяет постановку новых, гораздо более сложных проблем. Становится возможным учет все большего количества факторов, определяющих тот или иной процесс. Соответственно, выстраиваемая модель всс точнее отражает реальность. На сегодняшний день одной из наиболее сложных задач биомеханики является построение адекватной гемодинамической модели сосудистого русла и оценка взаимного влияния гемодинамических условий и развития различных патологических состояний сосудистой стенки, что невозможно сделать без морфологического изучения сосудистой стенки в норме и при патологии.

Цель и задачи исследования

.

Разработать принципы прогнозирования изменений гемодинамики в сонной артерии при ее атеросклеротическом поражении для уточнения тактики реконструктивных вмешательств на основе создания математической модели кровотока в каротидном бассейне с учетом морфологических параметров, и упруго-деформативных свойств сосудистой стенки.

Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:

1. Изучить особенности морфометрических параметров стенки общей сонной артерии и ее архитектоники в зоне бифуркации;

2. Изучить гистологическое строение сонных артерий на различных уровнях. Оценить степень зависимости локализации атеросклеротических бляшек от строения сосудистой стенки.

3. Изучить деформативно-прочностные свойства сонных артерий для сравнения с аналогичными параметрами выпускаемых на сегодняшний день сосудистых эксплантатов и других используемых для пластики артерий материалов.

4. Разработать компьютерную модель кровотока в каротидном бассейне на основании данных об ангиоархитектонике, патоморфологии, упруго-деформативных свойствах зоны бифуркации общей сонной артерии.

5. Разработать принципы прогнозирования изменений кровотока в ходе оперативного вмешательства на основе данных об упруго-деформативных свойствах сосудистых эксплантатов, аутои ксенотрансплантатов.

Научная новизна.

1. Определены детальные параметры архитектоники бифуркации общей сонной артерии.

2. Проведен сравнительный анализ гистологического строения ОСА и ее ветвей.

3. Систематизированы и дополнены данные об упруго-деформативных свойствах сонных артерий человека.

4. Проведена сравнительная оценка упруго-деформативных свойств артерий каротидного бассейна и пластических материалов, используемых при реконструкции данной зоны.

5. Разработана математическая модель кровотока в зоне бифуркации общей сонной артерии в норме, при атеросклеротическом поражении и после реконструктивных вмешательств.

Научно-практическая значимость.

На основе морфометрического исследования создана база данных геометрических параметров общей, наружной, внутренней сонных артерий человека с учетом возраста, пола и типа телосложения.

Определены объективные критерии выбора пластического материала при I реконструктивно-восстановительных вмешательствах в зоне бифуркации общей сонной артерии.

Создана математическая модель кровотока в зоне бифуркации ОСА с учетом геометрических параметров и упруго-деформативных свойств сосуда. С помощью данной модели исследовано изменение гемодинамики при атеросклеротическом поражении и в ходе реконструктивных вмешательств.

Проведенное исследование позволяет уточнить и дополнить представления о некоторых этапах патогенеза атеросклеротического поражения сонных артерий, а также прогнозировать развитие послеоперационных осложнений, таких как рестеноз, эмболия из зоны вмешательства и рецидив атеросклероза. Учет данных, полученных в ходе исследования, позволяет оптимизировать методы хирургической коррекции артериального кровотока при патологии общей сонной артерии и ее магистральных ветвей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Архитектоника зоны бифуркации ОСА и ее упруго-деформативные свойства определяют распределение потоков крови, напряжение различных участков сосудистой стенки дайной зоны, и как следствие, локализацию атеросклеротического процесса.

2. Выбор метода реконструкции бифуркации ОСА должен осуществляться с учетом гемодинамически оптимальной архитектоники сосуда.

3. Важнейшим критерием выбора типа пластического материала для пластики артериотомического отверстия являются его упруго-деформативные свойства.

4. Математическое моделирование кровотока в бассейне общей сонной артерии позволяет прогнозировать изменения гемодинамики при атеросклеротическом поражении и при реконструктивных вмешательствах.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 64-й (2003), 65-й (2004), 66-й (2005) итоговых конференциях молодых ученых и студентов, на 3-й Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные вопросы клинической анатомии и оперативной хирургии» (2003, Санкт-Петербург), на Российской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы прикладной анатомии, оперативной и клинической хирургии», посвященной 75-летию Симбирцева С. А. (2004, Санкт-Петербург), на X Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов в НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН. (2004, Москва), на всероссийской конференции с международным участием «Новые информационные технологии в медицине» (2006, Волгоград), на Всероссийской научной конференции «Анатомо-физиологические аспекты современных хирургических технологий», посвященной столетию со дня рождения А. Н. Максименкова (2006, Санкт-Петербург).

Результаты исследования представлены в 17 печатных работах.

Внедрение результатов исследования в практику.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедр оперативной хирургии и топографической анатомии человека, нормальной анатомии человека Саратовского государственного медицинского университета, кафедры теории упругости механико-математического факультета Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского. Также материалы исследования используются в научной деятельности лаборатории математического моделирования в биомеханике Саратовского государственного университета.

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов практических рекомендаций и указателя литературы. Диссертация иллюстрирована 20 таблицами, 40 рисунками. Библиографический указатель содержит 65 источников отечественной и 88 источников иностранной литературы.

V. ВЫВОДЫ.

1. Архитектоника зоны бифуркации общей сонной артерии имеет половые и возрастные особенности, которые оказывают значительное влияние на распределение потоков крови, напряжение различных участков сосудистой стенки данной зоны, и как следствие, локализацию атеросклеротического процесса.

2. Гистологическое строение сонных артерий находится в тесной связи с архитектоникой сосудистого русла. Расположение атеросклеротических бляшек и последовательность их образования определяются местными гемодинамическими характеристиками.

3. Выбор материала для пластики сонных артерий должен осуществляться с учетом его упруго-деформативных свойств сопоставимых с аналогичными свойствами артериальной стенки.

4. Разработанная компьютерная модель кровотока в каротидном бассейне позволяет дополнить представление о некоторых механизмах патогенеза атеросклеротического поражения и ранних послеоперационных осложнений.

5. Созданная модель кровотока может применяться при планировании реконструктивных вмешательств на сонных артериях, в аспекте объективизации выбора метода реконструкции, типа и формы пластического материала, с целью создания оптимальной бифуркации ОСА с точки зрения параметров гемодинамики.

VI. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При планировании реконструктивных вмешательств в зоне бифуркации общей сонной артерии следует учитывать, что наиболее частыми местами локализации атеросклеротических бляшек являются наружные стенки устья и выхода из ампулы внутренней сонной артерии.

2. При выполнении каротидной эндартерэктомии целесообразна и гемодинамически обоснована пластика артериотомического отверстия заплатой не только для предотвращения стеноза, но и с целью сохранения объема ампулы внутренней сонной артерии.

3. Выбор материала заплаты для закрытия артериотомического отверстия необходимо осуществлять, сообразно его механическим свойствам, с учетом анизотропии материалов, в том числе визуально однородных (ПТФЭ).

4. В качестве оптимального материала заплат для пластики сонной артерии следует считать ксеноперикард, который по механическим свойствам наиболее близок к аналогичным свойствам артерии.

5. При планировании реконструктивных вмешательств на сонных артериях с целью создания оптимальной бифуркации ОСА целесообразно использование созданной модели кровотока, позволяющей объективизировать выбор метода реконструкции, типа и формы пластического материала с точки зрения параметров гемодинамики.