Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_3716_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
280 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
А
Б
Спрямитель Направитель
Выходной
подшипник
Ротор
Поток
Входной
подшипник
потока
Рис. 11.15. Имплантируемый осевой на1
сос HeartMate II (Thoratec Corp., С Ш А, www.
reired.ru). А — подключение насоса по схеме
«левый желудочек–аорта». Б — внутренние
компоненты насоса
5
1
6
2
3
4
10
Рис. 11.16. Первый носимый отечественный аппарат вспомога1
тельного кровообращения АВК1Н на базе имплантируемого осевого
насоса: 1 — выходная канюля и искусственный протез сосуда чело1
века; 2 — модуль управления аппарата; 3 — сумка1ремень для но1
симых компонентов аппарата; 4 — первая аккумуляторная батарея;
5— насос; 6 — входная канюля; 7 — вторая аккумуляторная батарея;
8 — зарядно1контрольное устройство; 9 — сетевой адаптер; 10 —
компьютер с USB1кабелем для соединения с модулем управления
7
9
8
Глава 11. Механическая поддержка кровообращения 281
рованных медико-технических требований
на базе имплантируемого осевого насоса
была разработана система МПК — аппарат
вспомогательного кровообращения носимый (АВК-Н) (рис. 11.16).
Имплантируемые компоненты:
— осевой насос с кабелем управления и
энергопитания;
— комплект входной и выходной канюлей,
сосудистый протез для подключения к
аорте пациента.
Экстракорпоральные носимые компо-
ненты:
— модуль электронного управления;
— модуль автономного питания, состоя-
щий из двух литий-ионных аккумуляторов.
Вспомогательные компоненты:
— информационно-вычислительный мо-
дуль;
— зарядно-контрольное устройство для
модуля автономного питания;
— комплект специализированного инстру-
мента для имплантации и эксплантации
насоса и специализированная сумка для
носимых экстракорпоральных компонентов.
После технических и медико-биологических испытаний, включая проведение длительных экспериментов на телятах, аппарат был апробирован в клинике.
В 2012 г . в ФГБУ «ФНЦТИО им. акад.
В.И. Шумакова» Минздрава России была
проведена имплантация данного насоса пациенту с дилатационной кардиомиопатией,
который через две недели был выписан из
клиники. Вне клиники благодаря аппарату
пациент получил возможность вести активный образ жизни (рис. 11.17), и через девять
месяцев пациенту была успешно проведена
эксплантация нас оса и последующая трансплантация донорского сердца.
Созданный аппар ат рекомендован для
клинического применения и в настоящее
время успешно используется в ряде клиник
России для лечения больных с терминальной сердечной недостаточностью.
Рис. 11.17. Первый пациент с отечественным
носимым аппаратом вспомогательного кровообращения
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на успешное применения технологии длительной МПК, являются правильно
выбранные критерии отбора пациентов.
По принятой в настоящее время методике отбора двухэтапную трансплантацию
сердца проводят пациентам с терминаль-
ной степенью сердечной недостаточности
IV функционального класса по New York
Certification Association (NYCA), у которых,
несмотря на проводимую в необходимом
объеме медикаментозную терапию, не происходит улучшения сердечной деятельности и имеются следующие показатели:
11.4. Медицинские проблемы длительной механической
поддержки кровообращения и пути их решения
282 Часть IV. Искусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
— фракция выброса левого желудочка
сердца ≤ 25%;
— давление заклинивания легочных ка7
пилляров ≥ 20 мм рт. ст.;
— имеется функциональное ограничение
максимального потребления кислорода
≤ 14 мл/кг/мин, и пациент не в состоя7
нии выполнять тестовые нагрузки;
— если применение ВАБК было неэффек7
тивным в течение семи дней, а также
если сердечная недостаточность сопро7
вождается почечной и печеночной не7
достаточностью вследствие недостаточ7
ной перфузии и состояние осложняет7
ся повышенным давлением в легочной
артерии, которое не купируется лекар7
ственными средствами;
— если медикаментозную терапию невоз7
можно применять из7за низкого сер7
дечного выброса и наличия системной
гипотензии.
Критерии отбора пациентов для по7
стоянной имплантации насосов (целевой
тера пии) являются менее жесткими, чем
критерии отбора для двухэтапной транс7
плантации сердца, поскольку допускают
наличие сопутствующих заболеваний (та7
ких как злокаче ственные образования, по7
вышенное легочное сосудистое сопротив7
ление, существенная дисфункция таких
органов, как почки, печень), отсутствие
возрастных ограничений (транспланта7
ция сердца, как правило, проводится па7
циентам моложе 65 лет).
Показаниями для МПК служат следую7
щие состояния:
— ожидание трансплантации сердца (в ка7
честве «моста»);
— после восстановления гемодинамики и
состояния пациентов на фоне примене7
ния менее травматичных методов меха7
нической поддержки кровообращения
(«мост к мосту»);
— тяжелая форма сердечной недостаточно7
сти (в качестве метода восстановления
функции и морфологии сердца — «мост»
к восстановлению);
— не обратимое пор ажение миокарда у па7
циентов, имеющих противопоказания к
трансплантации сердца (в качестве ме7
тода постоянной поддержки — целевой
терапии);
— рефрактерная к медикаментозному ле7
чению посткардиотомная острая сердеч7
ная недостаточность, острый инфаркт
миокарда, осложненный кардиогенным
шоком.
Одним из наиболее важных условий по7
становки длительной МПК в позиции об7
хода левого желудочка является отсутствие
правожелудочковой недостаточности.
В случае двусторонней сердечной недо7
статочности рекомендуется имплантация
искусственного сердца или бивентрику7
лярный обход.
На сегодняшний день в клинической
практике чаще всего используют методы
частичной замены функции сердца.
Наиболее частыми осложнениями дли7
тельной МПК являются тромбоз и крово7
течения, в связи с чем одним из важнейших
условий успешного лечения является выбор
оптимальной антикоагулянтной терапии,
что позволяет уменьшить число осложне7
ний. Стандартной схемой применения ан7
тикоагулянтной терапии стало применение
аспирина одновременно с варфарином при
контроле показателя свертываемости кро7
ви МНО в диапазоне 2–4.
Достаточно опасным осложнением явля7
ется инфекция, которая в основном связана
с использованием чрескожного кабеля для
питания насоса, хотя с применением но7
вых ННП, имеющих меньшие габариты и
диаметр кабеля, число таких осложнений в
последние г оды снизилось. Тем не менее ка7
бель питания остается основным источни7
ком инфицирования и требует тщательной
антибактериальной терапии. Снижение ри7
ска инфекционных осложнений достигает7
Глава 11. Механическая поддержка кровообращения 283
ся также за счет новых конструкций кабеля
питания, которые обеспечивают минимиза9
цию кожного раздражения из9за смещения
кабеля. Наметились пути по решению этого
вопроса с использованием бесконтактной
передачи энергии за счет трансформатор9
ной связи, однако данные работы находятся
в настоящее время на стадии исследований.
Дальнейшие перспективы развития
методов МПК направлены на уменьше9
ние габаритов аппаратов, увеличение их
надежности и р есурс а, использование
техники малоинвазивной имплантации, а
также расширение показаний к примене9
нию для пациентов с сердечной недоста9
точностью IIIФК по NYCA.
1. Готье С.В., Попцов В.Н., Спирина Е.А.
Экстракорпоральная мембранная оксигена9
ция: краткое практическое руководство для
врачей. — М.; Тверь: Триада, 2016. — 40 с.
2. Трансплантация сердца: руководство для
врачей / Под ред. В.И. Шумакова. — М.:
Медицинское информационное агентство,
2006. — 400 c.
3. Трансплантология: руководство для врачей
/ Под ред. В.И. Шумакова. — М.: Медицин9
ское информационное агентство, 2006. —
544 c.
4. Шумаков В.И., Толпекин В.Е., ШумаC
ков Д.В. Искусственное сердце и вспомо9
гательное кровообращение. — М.: Янус9К,
2003. — 376 с.
1. Назовите основные методы вспомогательно9
го кровообращения.
2. Каковы показания к применению искус9
ственного сердца и методов вспомогательно9
го кровообращения?
3. В чем состоят принципы действия внутри9
аортальной баллонной контрпульсации.
4. Перечислите основные проблемы, возни9
кающие при длительной механической под9
держке кровообращения.
5. Охарактеризуйте преимущества насосов не9
пульсирующего потока перед насосами пуль9
сирующего потока для вспомогательного
кровообращения.
Рекомендуемая литература
Вопросы для самоконтроля
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Часть V
ТКАНЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
И РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА,
БИОИСКУССТВЕННЫЕ ОРГАНЫ
ГЛАВА 12. ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
(БИОМЕДИЦИНСКИЕ КЛЕТОЧНЫЕ
ПРОДУКТЫ)
ГЛАВА 13. ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТРЕХМЕРНЫХ МАТРИКСОВ
ДЛЯ КЛЕТОЧНО9 И ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
ГЛАВА 14. ПУТИ СОЗДАНИЯ
ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В разделе освещены вопросы тканевой инжен ерии и регенеративной
медицины, включая различные терапевтические и хирургические кле>
точные технологии, направленные на частичную или полную компенса>
цию функций поврежденных или утраченных органов и тканей, техно>
логии заместительной (реконструкти вной) хирургии, терапевтические
системы, содержащие стволовые клетки и биомолекулы, тканеинженер>
ные конструкции. Особое внимание уделено проблемам биостимуляции
регенерации тканей пациента с помощью биоактивных материалов и ис>
пользованию стволовых клеток и биоактивных молекул, в том числе ци>
токинов, факторов роста и антиоксидантов для стимуляции процессов
регенерации тканей.
Глава 12
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
(БИОМЕДИЦИНСКИЕ КЛЕТОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ)
Тканевая инженерия и регенеративная ме.
дицина — это обобщенные термины для
обозначения различных терапевтических
и хирургических клеточных технологий
(tissue engineering and regenerative medicine),
направленных на частичную или полную
компенсацию функций поврежденных или
утраченных органов (тканей).
Существует разница между тканевой
инженерией и регенеративной медициной,
которые часто употребляют как синонимы.
Предметом изучения тканевой инженерии
являются тканеинженерные конструкции,
либо совсем не содержащие клеток, либо
содержащие тканеспецифические (диффе.
ренцированные) клетки. Данное направле.
ние относится к технологиям заместитель.
ной (реконструктивной) хирургии.
Регенеративная медицина имеет дело
с терапевтическими системами, содержа.
щими стволовые клетки и/или биомолеку.
лы. К ним же относятся тканеинженерные
конструкции, в которых клеточная компо.
нента состоит из тканеспецифических и
стволовых клеток. Соответствующие био.
медицинские клеточные технологии отно.
сятся к технологиям регенеративной (вос.
становительной) медицины.
В тканевой инженерии и регенератив.
ной медицине выделяют два основных на.
правления.
Одно из них — стимулирование регене.
рации тканей путем имплантации на ма.
триксе.носителе стволовых клеток или их
ассоциатов с соматическими клетками.
Второе направление заключается в ча.
стичном или полном восстановлении це.
лостности и функций тканей и органов с
помощью тканеинженерных конструкций
(biomaterial.based tissue regeneration).
Условно технологии тканевой инжене.
рии и регенеративной медицины можно
разделить на три группы:
— биостимуляция регенерации тканей па.
циента с помощью биоактивных мате.
риалов;
— клеточная терапия — использование
стволовых клеток и сигнальных (био.
активных) молекул, в том числе цитоки.
нов, факторов роста и антиоксидантов
для стимуляции процессов регенерации
тканей;
— тканевая инженерия — тканеинженер.
ные конструкции органов и тканей.
Следует обратить внимание, что ткане.
инженерные конструкции (ТИК) делятся
на два принципиально разных вида меди.
цинских продуктов:
— имплантаты из «нежизнеспособных»
биологических тканей, к которым, на.
пример, относятся биоклапаны сердца,
биопротезы кровеносных сосудов, от.
носящиеся к классу имплантируемых
медицинских изделий;
— системы, состоящие из биостабильно.
го или биодеградируемого матрикса,
жизнеспособных стволовых или ткане.
специфических аутологичных или ал.
логенных клеток и/ил и биоактивных
молекул (цитокинов, факторов роста
и др.) — биомедицинские клеточные
продукты, которым и посвящена дан.
ная глава.
Глава 12. Тканеинженерные конструкции (биомедицинские клеточные продукты) 287
ТИК включают в себя следующие ком5
поненты:
– клетки, способные формировать функ5
ционирующий внеклеточный мат5
рикс;
– подходящий биодеградируемый носи5
тель (матрикс) для имплантации клеток;
– биоактивные молеку лы (цитокины, фак5
торы роста, антиоксиданты), которые
вместе с внеклеточным (экстрацеллюляр5
ным) матриксом обеспечивают необходи5
мое для пролиферации и дифференциа5
ции клеток микроокружение. Кратко рас5
смотрим каждую из составляющих ТИК.
В качестве клеточной компоненты исполь5
зуют аутологичные и аллогенные стволовые
(стромальные) клетки различных типов из
различных источников и диф ференциро5
ванные (специализированные, тканеспе5
цифические) клетки.
Стволовые клетки в зависимости от
источника их получения можно разде5
лить на три основные группы: эмбрио5
нальные, фетальные и постнатальные
(стволовые клетки, полученные из взрос5
лого организма). В тканевой инженерии
используются, главным образом, феталь5
ные стволовые клетки из пупочного ка5
натика и амниотической жидкости, муль5
типотентные мезенхимальные стволовые
клетки, прогениторные стволовые клет5
ки и индуцированн ые плюрипотентные
стволовые клетки (иПСК, iPSС).
Аутологичные или аллогенные ткане5
специфические клетки получают с помо5
щью биопсии или во время операционно5
го вмешательства. Получение аллогенных
клеток возможно из органов и тканей труп5
ных доноров.
Наибольшее применение в ТИК нашли
мультипотентные мезенхимальные стволо5
вые клетки.
Мезенхимальные стволовые (или стро5
мальные) клетки (ММСК) представляют
собой относи тельно ре дкую попу ляцию
клеток5предшественников, способную
дифференцироваться in vitro в три (осте5
областы, хондроци ты, адипоциты) или
более (миоциты, кардиомиоциты, нейро5
ны и т. д.) клеточных типа в зависимости
от культуральной среды и условий куль5
тивирования.
Достаточно долгое вр емя считалось,
что основным источником ММСК в орга5
низме взрослого человека является кост5
ный мозг, откуда эти клетки выделяли
как для экспериментального, так и кли5
нического применения. Впоследствии
было показано, что ММСК в т ом или
ином количестве присутствуют практиче5
ски во всех тканевых системах взрослого
организма. ММСК были успешно полу5
чены из жировой ткани, пульпы зуба, пу5
повинной и периферической крови, ча5
стей последа и пр.
Количество ММСК, которое можно
получить из различных источников, ва5
рьирует в широких пределах. К наиболее
перспективным тканям постнатального
происхождения для получе ния ММСК
можно отнести три: костный мозг, жи5
ровую ткань и пуповинную кровь. В таб5
лице 12.1 представлены основные пре5
имущества и недостатки этих источников
ММСК. Выделение ММСК из других ис5
точников затруднено либо сложностью
выделения, либо крайне низким содер5
жанием клеток.
12.1. Клеточные составляющие
тканеинженерных конструкций
288 Часть V. Тканевая инженерия и регенеративная медицина, биоискусственные органы
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Таблица 12.1
—
Сложный подбор донора. Велика вероятность
иммунологического отторжения
Травматичная процедура забора, требует анестезии,
возможность ос ложнений (инфицирования,
кровотечения, хронического болевого синдрома)
Ограниченный объем аспирата (не более 40 мл)
Число ММСК не всегда достаточно для
использования и уменьшается с возрастом донора
Клетки нуждаются в длительном
культивировании, что повышает вероятность
микробной контаминации
Только из 60% образцов крови удается выделить
достаточное для однократной трансплантации
количество ММСК
Возможность использования для человека весом
не более 50 кг
Используемые при липосакции анестетики
отрицательно влияют на жизнеспособность
клеток
Сниженные по сравнению с ММСК костного
мозга потенции к остеогенной дифференцировке
и пуповинной крови в качестве источников ММСК
Преимущества и недостатки использования костного мозга, жировой ткани
Источник Преимущества Недостатки
Наиболее изученный источник ММСК
В отличие от ММСК из ЖТ или плаценты
костномозговые ММСК отличаются более
выраженным остеогенным потенциалом
Процедура сбора крови неинвазивна
ПК можно использовать сразу после HLAIтипирования
Пролиферативный потенциал полученных клеток
Костный мозг
выше, чем у ММСК костного мозга
Вероятность зар ажения вирусными инфекциями
низка и может быть заранее исключена
Восстановление иммунитета при использовании
пуповинной крови происходит эффективнее в связи с
большей активностью новообразованных ТIклеток
Жировая ткань содержит большое количество ММСК,
которые легко выделить. Достаточное количество
ММСК может быть получено всего лишь из 1 г жира
Процедура получения жировой ткани менее
инвазивна, чем выделение костного мозга
При липосакции или липэктомии достаточное
для трансплантации количество ММСК может быть
получено без последующего культивирования
Пуповинная
кровь
Жировая ткань
Примечание: КМ — костный мозг; ЖТ — жировая ткань; ПК — пуповинная кровь.
Глава 12. Тканеинженерные конструкции (биомедицинские клеточные продукты) 289
Одной из ключевых проблем в создании
ТИК, в том числе биоискусственных ор;
ганов, является разработка двухмерных
(пленочных) и трехмерных (из пористых
материалов, губок, гелей) матриксов (си7
нонимы: матрицы, скаффолды, носители).
Двухмерные и трехмерные матриксы яв;
ляются каркасными элементами ТИК, обе;
спечивающими жизнедеятельность клеток
в процессе формирования определенных
типов тканей. Они способствуют локализа;
ции клеток в области имплантации, одно;
временно являясь их носителями, времен;
но выполняющими функции естественно;
го внеклеточного матрикса.
Для изготовления матриксов при соз;
дании тканеинженерных конструкций ис;
пользуют главным образом биодегради;
руемые/биорезорбируемые материалы, в
основном полимеры, биокерамику и ком;
позитные материалы. Спектр биодегра;
дируемых полимерных материалов — по;
тенциальных кандидатов для изготовления
матриксов — как синтетических, так и при;
родного происхождения, достаточно широк:
алифатические полиэфиры, производные
насыщенных ;гидроксикислот — полиок;
сиалканоаты (ПОА), включающие полиме;
ры молочной и гликолевой кислот (поли;
лактиды (ПЛ) и полигликолиды (ПГ), со;
полимеры ПЛ и ПГ), поли(;капролактон)
(ПКЛ), а также альгинаты, коллаген, жела;
тин, полиэфиры бактериального происхож;
дения (поли;;оксибутират (ПОБ) и его со;
полимеры с оксивалератом), гиалуроновая
кислота и др.
Выбор материала зависит от функци;
онального назначения конструируемой
биоискусственной ткани или органа, на;
пример от таких свойств, как механическая
прочность, эластичность, биосовмести;
мость на белковом и клеточном уровнях,
деградируемость и пористость, влияющих
на способность поддерживать прикрепле;
ние, рост, пролиферацию и дифференци;
ровку клеток.
В последние годы в качестве материалов,
применяемых в тканевой инженерии и ре;
генеративной медицине для создания био;
деградируемых матриксов, все чаще стали
использовать биополимеры (табл. 12.2).
Можно выделить две основные области
применения биополимерных имплантатов
в тканевой инженерии и регенеративной
медицине:
— в качестве самостоятельной имплантиру;
емой системы для замещения дефектов
тканей, в том числе для стимулирова;
ния процессов регенерации собственных
клеток пациента;
— в качестве системы доставки и временно;
го каркаса для имплантации клеток и соз;
дания тканеинженерных конструкций.
12.2. Матриксы для тканеинженерных конструкций
Таблица 12.2
Биополимеры, наиболее часто
используемые для изготовления
матриксов (скаффолдов)
Наименование
биополимера
Источник
Альгинаты
Полисахарид из бурых
морских водорослей
Коллаген
Белок внеклеточного
матрикса
Желатин
Термически
денатурированный
коллаген
Хитозан
Производное хитина
(раки, крабы, креветки)
Фиброин шелка
Белок кокона тутового
шелкопряда
Спидроин Белок паутины
Гиалуронова я
кислота
Компонент
внеклеточного матрикса
Полигидрокси;
алканоаты
Бактериальные полимеры
и сополимеры
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана