Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) – современная форма органозаместительных технологий. В основе метода лежит оксигенация венозной крови с одновременным удалением из нее углекислоты вне тела пациента (экстракорпорально), а затем ее возврат в кровоток [1].

Метод ЭКМО стали использовать в 1970 г. в качестве сердечно-легочной поддержки для лечения тяжелой формы дыхательной недостаточности. Первоначально применение метода было основано на заборе крови из артерии пациента с ее последующим возвратом в венозное русло (веноартериальный метод ЭКМО). Лечение при помощи ЭКМО начиналось на поздних стадиях заболевания в связи с неизученностью на тот момент возможных осложнений применения методики. Первые результаты ЭКМО были опубликованы в 1979 г. W. Zapol и соавт. [2]. Коллектив авторов пришел к выводу, что применение методики возможно при сердечно-легочной недостаточности в период дисфункции органов не более 5 дней. В связи с этим метод был рекомендован для лечения новорожденных с острым респираторным дисстресс-синдромом и персистирующей легочной гипертензией, сепсисом [3].

С 1980-х гг. частота применения ЭКМО для лечения дыхательной недостаточности новорожденных увеличилась.

В результате ЭКМО была признана стандартной процедурой для лечения дыхательной недостаточности у детей.

В 1994 г. A.H. Morris и соавт. [4] в своем исследовании обосновали положительный эффект применения ЭКМО для лечения респираторного дисстресс-синдрома у взрослых.

В других работах [5, 6] авторами выявлено снижение уровня летальности, а также отдаленный положительный эффект лечения дыхательной недостаточности с применением ЭКМО.

Постепенно ЭКМО из процедуры «последней надежды» стала стандартным методом лечения с четкими показаниями и противопоказаниями; в результате совершенствования аппаратуры появилась возможность для проведения процедуры в различных клинических ситуациях. Во многих странах мира в медицинской практике наряду с термином ЭКМО используется аббревиатура ECLS (extracorporeal life support – экстракорпоральное жизнеподдержание). Транспортировка реанимационных больных, находящихся в критическом состоянии, с применением ЭКМО стала обычным явлением. Возросла частота совместного использования ЭКМО и других экстракорпоральных методик проведения интенсивной терапии с применением одного контура (гипотермия, гемодиализ, плазмаферез) [7]. В настоящее время существует масса вариантов процедуры ЭКМО, что расширяет спектр показаний к ее выполнению.

Главный эффект от проведения ЭКМО – повышение доставки кислорода к органам и тканям и удаление углекислого газа. В зависимости от конкретной клинической ситуации врач может самостоятельно регулировать скорость потока в контуре для достижения адекватного газообмена, контролируя сатурацию крови [3, 8].

Некоторые медицинские центры рекомендуют поддерживать сатурацию крови у взрослых пациентов на уровне 80%, в то время как в других учреждениях рекомендованный уровень составляет 90%. Различия в значениях показателей обусловлены размером катетеров и стратегией канюляции центральных сосудов. Так, например, для лечения дыхательной недостаточности обычно используют вено-венозный метод канюляции. При этом уровень потребности кислорода пропорционален сердечному выбросу, осуществляемому через экстракорпоральный контур. Веноартериальный метод ЭКМО применяется в случаях, когда при замещении респираторной функции требуется использование циркуляторной поддержки.

Для проведения канюляции необходимым условием служит расположение катетера в крупном сосуде или полости сердца, что повышает риск развития осложнений. Осложнения экстракорпоральной мембранной оксигенации включают гемолиз, кровотечения, тромбоэмболию, осложнения сосудистого доступа, а также инфекционные осложнения [3]. Неисправности оборудования ЭКМО встречаются крайне редко и имеют только историческое значение [9].

В генезе некоторых осложнений играет роль тип привода насоса. При применении роликового насоса в системе возможно образование сгустков, а при использовании насосов центрифужного типа – развитие гемолиза [10]. Стандартная линия для проведения ЭКМО состоит из катетеров для сосудистого доступа, роликового или центрифужного насоса, оксигенатора, системы поддержания температуры. Особенности контроля давления в системе зависят от типа привода. При использовании центрифужного насоса обычно измеряют давление входа и давление возврата. А при применении роликового насоса давление измеряется до и после прохождения оксигенатора.

Обязательным условием предотвращения тромбообразования в системе контура служит использование коагулянтов во время проведения ЭКМО. В качестве антикоагулянтов могут применяться низкомолекулярные гепарины, ингибиторы тромбина, антитромбоцитарные вещества (простациклин).

Общими показаниями к проведению ЭКМО служат наличие у пациента некорригируемой сердечно-легочной недостаточности с применением больших доз вазопрессоров, а также длительное нахождение пациентов на искусственной вентиляции легких (ИВЛ).

В зарубежных медицинских центрах ЭКМО широко применяется для поддержания стабильности гемодинамики при массивных травматических повреждениях. При этом рассматривается возможность использования органов данной категории доноров [11].

В настоящее время происходит повсеместное внедрение метода ЭКМО наряду с аппаратной поддержкой функции желудочков сердца в качестве переходного этапа для пациентов, ожидающих трансплантации сердца [12–14]. Вместе с тем продолжает широко обсуждаться протокол выполнения процедуры (время проведения, необходимые растворы, величины объема и скорости потока в контуре) [15, 16].

Нехватка органов для трансплантации остается серьезной проблемой. С целью увеличения количества получаемых органов все чаще рассматривают доноров с расширенными критериями, часть из которых составляют доноры с небьющимся сердцем (ДНС). Доноры данной категории имеют значимость в основном в программе трансплантации почки [17]. В последние годы ведутся работы по оптимизации использования ДНС в программе экстраренальной донации.

В 1993 г. в Маастрихте была принята классификация ДНС, согласно которой выделяют 4 категории доноров [18].

К I категории относят доноров, умерших вне стационара, точное время остановки сердечной деятельности которых неизвестно («донор с улицы»); они, как правило, являются донорами только тканей, используют их сердечные клапаны и роговицы. Ко II категории относятся доноры, умершие в результате неэффективности реанимационных мероприятий. У данной группы доноров остановка кровообращения происходит при свидетелях и сердечно-легочная реанимация начинается не позже 10 минут после остановки сердца. III категория включает пациентов, на момент смерти получавших жизнеобеспечивающую поддержку и интенсивную терапию в реанимационном отделении, которым невозможно установить смерть мозга. Как правило, смерть доноров III категории вызывают массивные травмы с прогрессивным ухудшением состояния, не совместимые с жизнью. К IV категории относятся доноры с установленным диагнозом «смерть мозга», умершие внезапно в процессе кондиционирования.

В 2000 г. к Маастрихтской классификации была добавлена V категория ДНС. К ней отнесли доноров, умерших внезапно во время лечения в стационаре вне палаты интенсивной терапии [19].

В зависимости от характеристик наступления остановки кровообращения проводят деление на доноров контролируемых и неконтролируемых (см. таблицу) [20].

Доноры, относящиеся к I, II и V категориям, составляют группу неконтролируемых ДНС (смерть доноров наступает внезапно). Категории III и IV относят к контролируемым донорам [21].

До сих пор опыт использования ДНС был ограничен, рассматривались только контролируемые доноры, у которых остановка сердца произошла в «данный момент времени». Использование неконтролируемых доноров вызывает высокий риск не только получения первично нефункционирующего трансплантата, но и проявления поздних осложнений, связанных с повреждением тканей при тепловой ишемии. В связи с этим продолжается поиск методов, которые должны обладать возможностью остановить повреждение тканей, восстановить тканевые изменения на фоне тепловой ишемии, а также оценить качество органа у потенциального донора.

Лучшим способом уменьшить нежелательные эффекты тепловой ишемии служит общее охлаждение тела. Использование гипотермии увеличивает жизнеспособность трансплантата [22].

Объединить гипотермию и оксигенацию донора возможно при применении экстракорпорального кровообращения с использованием мембранной оксигенации. Кроме того, этот метод позволяет пролонгировать время оксигенации тканей при 37°C в условиях нормотермической рециркуляции до момента начала охлаждения тела, что способствует увеличению времени для оценки пригодности органа для трансплантации.

Для уменьшения частоты развития в посттрансплантационном периоде первично нефункционирующего трансплантата, а также отсроченной функции у ДНС используют двухбаллонный катетер с последующей перфузией органов in situ раствором для консервации (UW, HTK или Celsior). Для предотвращения нежелательных эффектов стараются производить изъятие в момент остановки кровообращения. Такой вариант можно рассматривать для изъятия почек у контролируемых ДНС. При этом M.G. Shnoeijs и соавт. [23] сообщили в своем исследовании о 23,3% неудачных попыток применения этого метода (повреждение баллона катетера, выраженный атеросклероз артерии, повреждение артерии на протяжении, неадекватная перфузия органов и т.д.).

Для кондиционирования донора с целью нивелирования или предотвращения повреждения органов применяют нормотермическую перфузию органов оксигенированной кровью. Это позволяет использовать органы как контролируемых, так и неконтролируемых доноров, а также увеличить число органов, получаемых от одного донора, за счет использования экстраренальных трансплантатов [24].

Проведение нормотермической перфузии позволяет сокращать время тепловой ишемии и ведет к увеличению активности эндогенных механизмов эндотелиальной защиты и снижению проявления ишемически-реперфузионного синдрома. Кроме того, по данным S.A. Hosgood и соавт. [25], применение нормотермической перфузии в программе трансплантации почки обладает большей эффективностью по сравнению с гипотермическими методами (изъятие на месте единым блоком, аппаратная перфузия).

Все эффекты сохранения кровообращения в органах после остановки сердечной деятельности при помощи ЭКМО позволяют проводить изъятие органов в тех же условиях и с теми же параметрами, с которыми оно проводится у доноров со смертью мозга, и достигать тех же результатов в посттрансплантационном периоде.

Мировым лидером по применению методики ЭКМО у ДНС считается Испания. По данным ряда исследований [26], применение ЭКМO позволило увеличить пул эффективных доноров почки на 37%.

Методика селективной ЭКМО при органном донорстве заключается в следующем. После остановки сердца и признания реанимационных мероприятий неэффективными донору проводят ИВЛ и автоматизированный непрямой массаж сердца. После каннюляции бедренной артерии и вены начинают проводить ЭКМО до получения разрешения на изъятие органов. В контралатеральную бедренную артерию устанавливается катетер Фогарти с раздутием баллона над чревным стволом. Параметры проведения ЭКМО: объем потока от 2,5 до 3,5 л/мин.

Время проведения процедуры – максимально до 270 минут (4,5 часа). Критериями отбора доноров стали возраст менее 50 лет, время остановки кровообращения не более 15 минут, время до начала подключения ЭКМО (суммарная тепловая ишемия) – не более 150 минут (при продолжении адекватной кардирореспираторной поддержки) [27].

Использование экстраренальных органов от ДНС в сочетании с ЭКМО началось в 1990-х гг. A. Casavilla и соавт. [28] сообщили о 6 проведенных пересадках печени от ДНС.

В 5 случаях результат трансплантации признан неудачным ввиду развития послеоперационных осложнений. Cообщалось также, что выживаемость трансплантатов составила 17%, а реципиентов – 67%. В 2003 г. A. Otero и соавт. [29] сообщили о 20 проведенных трансплантациях печени от ДНС, при этом выживаемость трансплантатов составила 55%, а реципиентов – 80%. В 10 случаях применялась система торакоабдоминальной компрессии/декомпрессии (механизированный непрямой массаж сердца), что позволило увеличить выживаемость трансплантатов и реципиентов до 90%.

По данным литературы [30], в Испании с 2005 по 2009 г. было выявлено 45 ДНС, из них эффективными донорами стали 46%. Причины отказа от донации носили как медицинский, так и юридический характер. Смерть в большинстве случаев (13 человек) вызвал острый инфаркт миокарда. Заполнение контура магистралей при проведении ЭКМО осуществлялось с применением раствора UW, в нескольких случаях – с добавлением изотонического раствора Celsior. Годовая выживаемость при использовании донорской печени составила 80% для трансплантатов и 85% для реципиентов. К концу года 16 трансплантатов из 20 имели стабильную функцию. Предикторы нефункционирующего трансплантата на этапе донорства у ДНС не выявлены.

По данным A. Sanchez-Fructuoso и соавт. [31], при использовании метода ЭКМО в программе трансплантации почки у ДНС в Испании удалось добиться годовой выживаемости трансплантата на уровне 87,4%, а пятилетней – на уровне 82,1%, что сопоставимо с результатами, полученными при трансплантации от доноров со смертью мозга.

Анализ данных зарубежной литературы [32] позволяет сделать вывод о том, что применение метода экстракорпоральной мембранной оксигенации совместно с методом аппаратной перфузии у неконтролируемых ДНС способствует снижению количества осложнений в посттрансплантационном периоде и улучшению годовой выживаемости трансплантата.

По данным C.-L. Chen, применение ЭКМО у субоптимальных доноров с установленным диагнозом смерти мозга позволяет снижать количество осложнений в посттрансплантационном периоде [11]. Однако использование ЭКМО в течение длительного времени (более 4,5 часов) служит фактором риска развития острого повреждения органов [33, 34].

Продолжается поиск оптимального состава «Prime» (состав замещающего раствора, заполняющий контур магистралей перед перфузией) и фармакологической поддержки селективной ЭКМО во время кондиционирования донора. Наиболее часто применяют растворы Кустодиол, UW, реже – раствор Celsior. В эксперименте испытывают добавление Перфторана [35, 36]. Важную роль при фармакологической поддержке отводят препаратам, отвечающим за адекватное осмотическое давление перфузата: коллоидным растворам, альбумину человека, одногруппной плазме крови.

Большое значение имеет контроль за гемодилюцией во время ЭКМО. Снижение гематокрита на 40% от исходных значений вызывает выраженную гипоксию тканей уже в течение первого часа. В экспериментах на свиньях это проявлялось сильными изменениями показателей глюкозы, ацидоза и лактата крови. Отмечен рост печеночных ферментов с последующей стабилизацией показателей при продолжении ЭКМО [37]. Изменение концентрации лактата в крови выше 3,0 ммоль/л практически всегда связано с нарушением снабжения тканей кислородом (циркуляторной гипоксией). Уровень кислорода в артериальной крови важно поддерживать в пределах, близких к норме, поскольку это позволяет избегать развития нормобарической гипероксии, выражающейся в вазоконстрикции и активации перекисного окисления липидов [38]. Оптимальный уровень оксигенации перфузата достигается при значении гемоглобина не ниже 40 г/л, гематокрите – не менее 0,35 и потоке кислорода через оксигенатор 250–500 мл/мин [36].

В настоящее время при кондиционировании донора принято применять ЭКМО в условиях нормотермии (при температуре 37°С), хотя известно, что снижение температуры на 1°С уменьшает потребность в кислороде на 5–20%. При лабораторной оценке тканевой гипоксии в условиях относительной гипотермии в случае использования газоанализаторов необходимо вносить поправки в референтные значения на каждый градус температуры. Минимальная температура в контуре не должна опускаться ниже 28ºС. В этих условиях основная бикарбонатная буферная система не работает, ведущую роль берет на себя белковая система, обладающая меньшей буферной емкостью [38].

При анализе доступной литературы в России опыт применения ЭКМО в отношении ДНС незначительный – метод используется с 2009–2010 гг. В Московском координационном центре органного донорства процедуру выполнили 11 эффективным донорам. Все ДНС были контролируемыми, в 1 случае проведена мультиорганная эксплантация. Первичная функция почек наблюдалась в 63% случаев. Трансплантаты печени и панкратодуоденального комплекса функционировали удовлетворительно [39]. В Городском центре органного и тканевого донорства Санкт-Петербург было выполнено 11 процедур ЭКМО неконтролируемым ДНС с удалением лейкоцитов из перфузионного контура. Объектом эксплантации служили только почки. Особенность данной процедуры заключалась в том, что констатация биологической смерти донора происходила до момента прибытия донорской службы, в результате чего требовалось проводить мероприятия, направленные на снижение ишемического повреждения органов [40]. При этом частота отсроченной функции трансплантированных почек оценивалась на уровне 72%.

Заключение

ЭКМО в органном донорстве позволяет решать важную задачу, переводя донора из неконтролируемой в контролируемую группу. Этот факт на данном этапе развития органного донорства позволяет рекомендовать метод ЭКМО в качестве основного способа увеличения эффективного пула доноров, поскольку применение этого метода должно привести к увеличению количества трансплантаций органов, снижению времени нахождения пациентов в листе ожидания, а также снижению частоты развития осложнений в посттрансплантационном периоде, увеличению годовой и пятилетней выживаемости трансплантата. Несмотря на изначально более высокую по сравнению с остальными методами стоимость оборудования для проведения ЭКМО, разработка единого протокола применения процедуры, а также увеличение частоты ее применения в будущем за счет значительного снижения расходов на лечение пациента в посттрансплантационном периоде позволят достичь выраженного положительного экономического эффекта от применения ЭКМО в программе трансплантации.