• Истории

Лазер против инфаркта

Как междисциплинарность помогла продвижению лазерной перфорации сердца

qr-code
Лазер против инфаркта
С развитием лазеров возник удивительный хирургический метод борьбы с тяжелыми сердечными нарушениями. Он претерпел взлет, падение, забвение и недавнюю реинкарнацию. Попытаемся разобраться, как это произошло и что способствовало возрождению.
Первый работающий лазер сделал в 1960 году американский физик Теодор Мейман. Через четыре года за фундаментальные работы в области квантовой радиофизики получили Нобелевку (вместе с американским физиком Чарльзом Таунсом) советские академики Александр Прохоров и Николай Басов. Вскоре в СССР стартовала секретная военная программа по уничтожению лазером спутников и ракет противника. Гражданское производство лазеров на Западе началось в начале 70-х, в СССР – через десять с небольшим лет. 
«Эпидемия» двух столетий
Некоторые болезни особенно опасны из-за своей массовости. И это не обязательно вирусные инфекции.
Ischo по-гречески – остановка, haima – кровь.
По частоте заболеваемости, осложнениям и смертности ишемическая болезнь сердца (ИБС) занимает первое место в мире – ее можно назвать крупнейшей эпидемией нашего и прошлого веков. Это тяжелое нарушение сердечных функций из-за плохого снабжения кровью сердечной мышцы, миокарда, через коронарные артерии. Сужение артерий большей частью происходит из-за атеросклероза, отложения холестериновых бляшек на стенках. Когда уже не помогает терапия, остается единственный путь спасения: операция.
Vas на латыни – сосуд, re – возобновление действия. 
Реваскуляризация – хирургический метод восстановления кровотока: удаление бляшек в коронарных артериях – эндартерэктомия, увеличение просвета – стентирование (в артерию помещается каркас-стент) или выключение пораженного участка из кровотока – шунтирование (обходные пути формируются из других сосудов).
При поражении всех коронарных артерий, тяжелом атеросклерозе и истощенном миокарде обычная реваскуляризация не показана: не поможет. И таких больных много, до 30%.
«Теория рептилизации»
Как альтернатива классическим методам начала применяться трансмиокардиальная реваскуляризация – ТМР.
Классическая гипотеза механизма ТМР со смешным названием «теория рептилизации» основана на принципе устройства сердца рептилий: сеть коронарных артерий недоразвита, а снабжение кислородом идет через сеть миокардиальных сосудов. Сердце исключительно устойчиво. 
«Идея подсмотрена у природы, – рассказывает глава Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) академик Владислав Панченко. – Внутри сердечной мышцы рептилий проходит множество крупных и мелких сосудов; она разделена некими пространственными каналами неправильной формы, по которым тоже течет кровь. Существует как бы параллельная система кровоснабжения, которая тормозит развитие некроза миокарда. Поэтому крокодилы живут по 350 лет и никогда не умирают от болезней сердца» (улыбается).
Возникла теория: если создать искусственные каналы, соединяющие миокард с полостью желудочка, то в случае спазма артерий кровь продолжит омывать сердце, некроза и инфаркта не произойдет. 
Перфорация
Первые робкие работы по теории механической перфорации сердца появились в 1933—1935 годах. А в 1981 году американский хирург Махмуд Мирхосейни предложил использовать лазер. Лазерный пучок фокусируется в микроскопической точке и пробивает миокард. Процедуру назвали трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация – ТМЛР.
В 1983 году Мирхосейни сделал первую операцию человеку.
Лазеры всё же еще были недостаточно мощными, а операция довольно травматичной. ТМЛР проводилась не сама по себе, а одновременно с шунтированием, на неработающем сердце с использованием искусственного кровообращения. Тем не менее это оказалось реальным путем освобождения от изнуряющей ИБС.
В СССР первые такие операции в 1984—1986 годах провели Олег Скобелкин из 4-го Главного управления Минздрава и Юргис Бредикис из Каунасского мединститута. Но из-за несовершенства оборудования метод в широкое клиническое использование не вошел. Расцвел он уже в новой стране. 
«Люди болеют всегда»
В 90-е годы Центр технологических лазеров Академии наук (НИЦТЛ АН), отвечавший за производство, сумел нащупать новый вектор развития. Академик Панченко, директор НИТЦЛ с 1992 года, вспоминает: «Тогда толчок мне дало осознание: наиболее социально значимый фактор в тяжелые времена – медицина. Люди болеют всегда, и чем хуже условия жизни, тем чаще. Чтобы им помочь, надо развивать медицину. Тут судьба свела меня с выдающимся кардиохирургом Лео Антоновичем Бокерией. Наметились пути сотрудничества».
Развитие ТМЛР в России связано с Бакулевским центром в лице его директора академика Лео Бокерии, руководителя отделения хирургического лечения кардиомиопатии Константина Борисова и профессора Ильи Беришвили. 
Это стало возможным благодаря созданию в НИТЦЛ медицинской лазерной установки «Геном-4», переименованной позже в «Перфокор». Помогла отработанная идеология создания технологических лазеров. «Первую систему мы создали на базе лазеров для резки металла», – улыбается академик Панченко. Благодаря высокой мощности лазера появилась возможность пробивать канал в течение одного сердечного сокращения – то есть выполнять операцию на бьющемся сердце.
«Лео Антонович взял в руки манипулятор» 
Физики работали в тесном содружестве с кардиологами. Эксперименты провели на полусотне животных. Использовали фантомы сердца: часть сердца свиньи, погруженная в кровезаменяющую жидкость. Компьютерная модель была бесполезной: настоящее сердце неизмеримо сложней.
Тепловое расширение ткани, образование пара, акустические и ударные волны вызывают дополнительные повреждения. Нужно было исключить множество факторов. Например, сильная акустическая волна создает возбуждение, способное повредить стенку желудочка и подводящие сосуды; воздушные пузырьки могут разнестись по кровеносным сосудам и привести к эмболии головного мозга.
Через равные промежутки времени лазер производил выстрелы, пробивая насквозь двухсантиметровую толщу миокарда. Важно было пробить мышцу за один мощный и короткий импульс. Стрелять можно было лишь в тот момент, когда на кардиограмме – участок плато, то есть нет сильных управляющих сигналов от мозга к сердцу и минимальна вероятность навязать сердцу аритмию. Поэтому с лазером были синхронизированы два электрокардиографа. Даже если хирург ошибался, лазер не срабатывал.
«Наш лазер установили в старом здании Бакулевского центра на Ленинском проспекте, – вспоминает академик Панченко. – И после многих экспериментов и раздумий Лео Антонович в апреле 1997 года взял в руки манипулятор и провел первую операцию. Появился новый вид хирургии».
Кстати, по оценке европейских медиков, испытавших «Перфокор», по качеству он превосходил американские аналоги и был значительно дешевле. 
Победное развитие
В Бакулевке была создана первая в стране лаборатория ТМЛР. Короткие, 15—20-минутные операции на бьющемся сердце стали делаться еженедельно. Производилась небольшая межреберная надсечка, разводились ребра, надрезалась сердечная сумка и туда помещался гибкий манипулятор, стреляющий в зону некроза миокарда лазерным импульсом. По сквозному отверстию в 200—500 микрон под давлением устремлялась кровь. Сердечная мышца омывалась кровью и быстро оживала. Иногда ТМЛР делалась в сочетании с шунтированием. В 2000 году у профессора Беришвили вышла монография «Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация».
К концу 90-х врачи были убеждены, что методика крайне перспективна: снижает смертность, предотвращает инфаркт и возвращение стенокардии и, если делается в сочетании с шунтированием, улучшает проходимость шунтов. А для «нешунтабельных» больных это стало основным стандартом лечения.
Но потом начались непредвиденные трудности.
Мы знаем, что ничего не знаем 
В первых исследованиях утверждалось, что лазерные каналы долго остаются открытыми и этим обеспечивают кровоснабжение. Затем выяснился неприятный факт: несмотря на то, что по идее лазер при прожигании должен коагулировать стенки каналов и тем исключать их зарастание, они довольно быстро заполняются фиброзной тканью.
Теория эффективности ТМЛР была скомпрометирована. Операции практически прекратились.
Но непреложным было и то, что состояние больных радикально улучшалось, причем прямо на операционном столе. Эффект улучшения кровоснабжения сохранялся несколько лет. Метод имел низкую отдаленную летальность и малое число осложнений.
В поисках ответа в содружестве с физиками и биологами были выдвинуты некоторые гипотезы; все они сошлись на том, что за эффективность ТМЛР отвечают не каналы, но механизмы, сопутствующие процессу перфорации. Например – денервация, уничтожение нервных волокон в миокарде. Это помимо блокировки боли предотвращает спазмы коронарных сосудов, а при сочетании с шунтированием – повышает кровоток по новым шунтам, причем уже во время операции. Еще одна гипотеза: к регенерации и развитию капилляров приводят микроразрывы в стенках канала и воспалительная реакция в ответ на его формирование. Или: активацию клеточных факторов роста (тромбоцитов, фибробластов, макрофагов) стимулирует тепловое повреждение ткани. В результате этих процессов запускается ангиогенез (образование новых кровеносных сосудов).
Несомненный эффект от ТМЛР преодолел недоверие. Кроме того, появились и с успехом дополнили лазерную перфорацию революционные методики – применение стволовых клеток и генетической медицины. После затишья началось движение.
Вторая жизнь
В 2016 году при поддержке гранта РФФИ вышла переосмысленная и дополненная монография профессора Беришвили «Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация. Вторая жизнь».
В Бакулевском центре разработана и применяется технология сочетания ТЛМР с внедрением в клетку генетической информации с помощью переносчиков – некоторых типов вирусов. ТЛМР проводится и с одновременным применением стволовых клеток, усиливающих результативность лазерной перфорации. Вокруг свежих каналов вводятся собственные, взятые из костного мозга, стволовые клетки пациента, умеющие превращаться в разные типы клеток и тканей, в этом случае – в эндотелий сосудов.
Не прекращают работу и физики. Для комплексных операций со стволовыми клетками в компании «Плазмоника» по заданию и при участии Бакулевского центра и Института общей физики имени А.Н.  Прохорова сделан и готовится к сертификации новый лазер. В ИПЛИТ РАН (бывшем НИТЦЛ) сконструирована новая модификация «Перфокора», снова по многим параметрам превосходящая зарубежные аналоги.
Современная медицина удивительно междисциплинарна. Гениальные врачебные озарения сегодня обязательно должны быть поддержаны успехами биологии, генетики, физики, инженерных наук. Изобретение и продвижение трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации – многотрудное, но наглядное тому подтверждение.
Мария Якубович

Поделитесь публикацией

  • 0
  • 0

Рекомендованные материалы

© 2023 ФОМ