Разрушение патологических образований в клапанах сердца при баллонной вальвулопластике

Анатомические особенности клапанного аппарата оп­ределяют место приложения и направления усилий дилататора. Характер необходимого воздействия за­висит от механических свойств патологических обра­зований в клапанном аппарате. Исследования нор­мального митрального и аортального клапанов показывают, что ткани этих анатомических образо­ваний имеют свойства вязкоупругих материалов. Пределы текучести (механическое усилие растяже­ния, достаточное для начала пластической деформа­ции образца) и прочности (механическое усилие растяжения, достаточное для начала разрушения об­разца) тканей створок и хорд в десятки раз превос­ходят напряжения, при которых они функционируют в нормальных условиях. Появление пластической де­формации возникает за границей 100-200% удлине­ния. При этом напряжения равны 4-6 кгс/см2. Раз­рыв возникает при напряжениях, превышающих 5 кгс/см2. Кроме того, ткани клапанного аппарата обладают еще одним свойством вязкоупругих мате­риалов. Поцикловое растяжение приводит к посте­пенному перераспределению напряжений.

Это поз­воляет при одних и тех же усилиях достичь больших удлинений волокон с меньшим нарастанием напря­жения. Наши данные получены путем анализа изме­нений скорости увеличения диаметра отверстия при последовательных компрессиях баллона во время дилатации. Следовательно, при операциях на сильно измененном многокомпонентном аппарате клапана сердца наиболее оправдан путь постепенного нара­щивания силы и амплитуды растяжения. При этом кривая зависимости «растяжение-напряжение» смещается в сторону увеличения растяжения. Длина краев створок, на которые воздействует дилатацион - ный баллон, увеличивается, благодаря возникающей пластической деформации. Момент разрушения ко - миссур отодвигается и собственно комиссуротомия происходит при больших размерах створок, т. е. при лучших возможностях восстановления адекватного клапанного отверстия. Однократное дилатирующее усилие, рассчитанное на одномоментное разрушение сращений между створками, может привести к не­предсказуемому разрыву пораженных тканей из-за новых механических свойств измененных патологи­ей элементов клапанного аппарата. Производительность клапанного внутрисердечного отверстия зависит от его гемодинамических характе­ристик: площади сечения, формы и протяженности канала, образуемого створками [6, 9,10]. При стено­зе клапанного отверстия, вызывающем потери напо­ра, перестройка русла на уровне атриовентрикуляр - ного канала происходит в результате изменения всех элементов клапанного аппарата. Соответственно, операция должна быть направлена на то, чтобы, с од­ной стороны, расширить отверстие и увеличить пло­щадь его сечения, а с другой - сформировать его по- новому, сделать элементы клапана более гибкими и подвижными, т. е. максимально вернуть их к нор­мальному состоянию.

Когда ясны анатомо-функциональные соотношения элементов клапана в норме и патологии, становится понятным и характер необходимых усилий, место их приложения и направление. Дилатирующие усилия должны быть постепенными, многократными. Они должны прикладываться к разным участкам клапан­ного канала в определенной последовательности и направлении. Использование баллонов в качестве дилатационного инструмента как нельзя лучше отве­чает задаче одновременного и согласованного воз­действия на створки и подклапанный аппарат, если воздействие производится на хордовом клапане. Принцип постепенного многократного воздействия на сложную конструкцию клапанов в разных участ­ках является основополагающим. В процессе дилатации приходится учитывать, что по­ведение нормальных структур клапанного аппарата может быть лишь ориентиром для операции на изме­ненных тканях. Патологические процессы, связан­ные с фиброзом и кальциевыми отложениями в створках клапана, помимо архитектуры клапанного аппарата изменяют и свойства тканей. В большей своей части створки остаются вязкоупругими, но мо­дуль упругости их тканей и пластичность резко меня­ются. В стенозированном клапане створки и места сращений между ними отличаются по таким механи­ческим характеристикам как пределы текучести и прочности. Именно это обеспечивает возможность разделения створок по комиссурам.

Вероятность разрушения комиссур и сохранения целостности створок различна при разных сочетаниях изменений створок, подклапанных структур и сращений. Поэто­му, для того чтобы судить о механизме вальвулоплас - тики при воздействии на клапан со стороны баллона, необходимо принимать во внимание три основных фактора: реальную конструкцию патологически из­мененного клапанного аппарата, механические ха­рактеристики тканей и значение напряжений. По­скольку все эти факторы для каждого конкретного больного заранее не известны, для представления о характере возможных разрушений в клапанном ап­парате при вальвулопластике следует рассмотреть наиболее вероятные варианты отклонений от нормы в процессе патологической перестройки. 1. Створки сохраняют основные вязкоупругие свойства, а эле­менты подклапанного пространства превращаются в хрупкие стержни, работающие не только на растяже­ние, как в норме, но и на сжатие. 2. В местах сопря­жения и сращивания створок формируются хрупкие образования - комиссуры. 3. Из-за фиброзирования и кальцинирования створок в них возникают хруп­кие образования по периметру отверстия. 4. Хрупкие образования возникают в подклапанном пространст­ве - в хордах и папиллярных мышцах. В реальном пораженном клапанном аппарате перечисленные примеры простейших моделей могут встречаться в разных сочетаниях.

Первая модель соответствует такой степени измене­ния клапана, когда в зоне контакта он более подат­лив, чем баллон, деформируемый внутренним давле­нием. Дилатацию можно проводить за один цикл при постепенном увеличении внутреннего давления в баллоне.

В случае, отраженном второй моделью, на начальной стадии соприкосновения клапан может быть жестче, чем баллон. Дробное воздействие баллоном, вызы­вающее циклические деформации, содействует раз­рушению хрупких образований. При достижении критической нагрузки разрыв должен произойти по комиссурам между створками. При этом возможны нарушения целостности тканей по краям створок. Имеется риск повреждения стенки сердечной мыш­цы жесткими хордами, разрушение подклапанного аппарата хорд в местах их соприкосновения со створками и нарушение целостности тканей по кра­ям створок.

В случае, который относится к третьей модели, жест­кость клапана на начальной стадии соприкосновения с баллоном также может быть больше жесткости бал­лона. Помимо перечисленных в предыдущем случае нежелательных разрушений возможен разрыв ткани створок и продолжение его по периметру отверстия. Для разрушения хрупких образований и растяжения окружающих их тканей без нежелательных разрывов целесообразно применять циклическое заполнение баллона рентгеноконтрастной жидкостью с постепен­ным нарастанием давления по циклам. В случае, отраженном четвертой моделью, даже при циклическом наполнении баллона нельзя быть уве­ренным в том, что комиссуротомия произойдет без разрушения элементов подклапанного пространства. Представленные модели патологических изменений клапанного комплекса и варианты его поведения под действием дилатационного баллона показывают, что катетерная баллонная вальвулопластика осуществи­ма благодаря использованию различий вязкоупругих свойств элементов клапана. Реализовать проявления этих свойств можно только при таком расположении баллона в отверстии клапана, когда при его наполне­нии не создаются условия преимущественного на­правления сил в одну сторону и баллон не воздейст­вует на створку как рычаг.

При дилатации любого из клапанов правой или ле­вой половины сердца целенаправленному и побоч­ному воздействию, как правило, подвергаются сразу атриовентрикулярный и полулунный клапаны. Это обусловлено особенностями анатомического скелета сердца и характером фиксации элементов клапана. Клапаны левой половины сердца представляют со­бой единую митрально-аортальную структуру. Кла­паны правой половины разделены между собой мы­шечным валиком, расстояние между фиброзными кольцами трикуспидального и легочного клапанов достигает 10 мм. Поэтому технология катетерной баллонной вальвулопластики, помимо условий опре­деленной этапности и дозированности дилатирую - щих усилий, предполагает соблюдение соосности расположения баллона траекториям входного или выходного трактов желудочков сердца. Повреждение дилатируемого митрального клапана возможно по многим причинам, в том числе анатоми­ческой. У него отсутствует единое фиброзное коль­цо. В митральном клапане имеется фиброзное полу­кольцо задней створки и единая структура передней митральной створки и двух аортальных. Поэтому разрушение клапана (отрыв, разрыв) происходит при превышении допускаемых напряжений в осно­вании митрального клапана. В практике поврежде­ний наблюдается отрыв створки от основания, пере­ход линии разрыва на фиброзное кольцо. При катетерной баллонной вальвулопластике трикус­пидального клапана структуры других клапанов на­ходятся вне зоны воздействия баллоном. Механизмы баллонной вальвулопластики полулун­ных и атриовентрикулярных клапанов различны. Створки полулунного - аортального и легочного кла­пана, удерживаются от выворачивания за счет верти­кального прикрепления к основанию артериального конуса и распределения усилий краями створок. По­этому дозированное усилие должно быть направле­но только на разделение боковых сращений, без пе­рехода на вертикальные составляющие, иначе произойдет разрушение опоры клапана и возникнет недостаточность с пролабированием полулунных створок.

Отверстие атриовентрикулярного клапана стенозиру - ется за счет слипания фалд створок в местах их есте­ственных спаек, за счет ограничения подвижности створок толстыми, слипшимися и укороченными хор­дами, вытянутыми и сближенными. Поэтому баллон­ная дилатация атриовентрикулярного отверстия долж­на быть направлена на последовательное устранение этих причин - разделение комиссур, изменение гео­метрии хорд и папиллярных мышц. При этом наруше­ние описанной выше последовательности и дозированности механического воздействия может привести к повреждениям в местах крепления створок на фиб­розном кольце, перерастяжению самого кольца. Направления притока и оттока в левом желудочке расположены под углом около 20°. Эти функцио­нальные отделы желудочка не имеют выраженных анатомических границ, за исключением передней створки митрального клапана. Поэтому существует вероятность неправильной ориентации баллона, проведенного через митральный или аортальный клапан. В таком случае, при заполнении баллона под давлением, возникают условия преимущественного растяжения пограничной подвижной структуры - пе­редней створки митрального клапана. Если во время компрессии длинная ось баллона совпадает с на­правлением тока крови через данный клапан, то бал­лон фиксируется клапанными структурами только по периметру. Он находится во взвешенном состоянии между полостями желудочка и предсердия или желу­дочка и аорты. При таком положении баллона раз­рыв программируется свойствами тканей. Итак, предоперационная оценка размеров клапанно­го отверстия и фиброзного кольца, максимально приближенная к реальности характеристика свойств тканей сращенных створок клапана и окружающих его структур, соблюдение технологии проведения рентгеноэндоваскулярной операции позволяют эф­фективно и без риска провести катетерную баллон­ную вальвулопластику.