Історія коронарографії

“Коронарографія – рентгеноконтрастний метод дослідження коронарних артерій, який є найбільш точним та вірогідним в діагностиці ішемічної хвороби серця (ІХС), та дозволяє точно визначити характер, місце та ступінь ураження коронарної артерії.
Цей метод є «золотим стандартом» в діагностиці ІХС та дозволяє вирішити питання про вибір та об’єм проведення в подальшому таких лікувальних втручань як балонна ангіопластика, стентування та коронарне шунтування.
Історія розвитку транскатетерної рентгенхірургії серця та судин – це приклад втілення сміливих наукових рішень, стійкості дослідників, які здолали протистояння консерваторів та іронію скептиків. Це приклад самовідданості вчених, які не зупинились навіть перед ризиком для власного здоров’я, і блискучого співробітництва клінічної медицини, рентгенології та високих технологій.

В історії розвитку інтервенційної кардіології та рентгенендоваскулярної хірургії умовно можна виділити три основних періода.
1. Перший досвід катетеризації серця та судин у тварин і розвиток методики вивчення центральної гемодинаміки;
2. Проведення катетеризації периферичних судин, порожнин серця та селективна коронароангіографія у людини;
3. Перший досвід і подальший розвиток транскатетерной хірургії

-1-

Першим «сліпу» катетеризацію порожнин серця ссавців виконав Клод Бернар (Claude Bernard), який в 1844 році провів серію експериментів по вимірюванню температури артеріальної та венозної крові у лошаді, вводячи через сонну артерію та яремну вену в порожнини лівого та правого шлуночків ртутний термометр. Робота Клода Бернара продовжувалась близько 40 років. За цей період дослідник описав методику і особливості катетеризації артерій і вен у різних тварин. Саме Клод Бернар вперше виміряв тиск в порожнинах серця в експерименті.

Наступним важливим кроком була робота Адольфа Фіка (Adolph Fick), який в 1870 році запропонував метод вимірювання об’ємної швидкості кровообігу, що і сьогодні активно використовується для визначення серцевого вибросу.

Роботи Клода Бернара и Адольфа Фіка лягли в основу вивчення фізіології кровообігу тварин і людини, стали фундаментом для визначення основних параметрів центральної гемодинаміки.

Далі слід згадати відкриття Конрада Рентгена (Roentgen, 1895), яке стало основною умовою для розвитку рентгенхірургічних методів дослідження і лікування.

-2-

За декілька років до праць Клода Бернара (1840) Діффенбах (Dieffenbach) опублікував свій досвід використання еластичного катетера для видалення крові у холерного хворого. Для цього він вводив катетер в плечову артерію на максимально можливу глибину, проте факт катетеризації порожнини серця дослідником підтверджений не був. В 1912 році німецькі дослідники F.Bleichroeder, E.Unger и W.Loeb опублікували опис методики катетеризації судин у людини. Не переслідуючи ніякої крім дослідницької мети, автори довели можливість безперешкодного проведення еластичного гумового катетера від вен передпліччя до аксилярної вени, та від вен стегна – до нижньої порожнистої вени. В докладних протоколах є опис процедури, коли при русі катетера, що був заведений в плечову вену, Unger і Loeb відмітили, що «піддослідний» Bleichroeder відчув появу гострого болю в грудях. Можливо, в цей момент дослідниками була виконана катетеризація порожнини правого шлуночка, проте цей факт залишається лише припущенням.

Розвиток хіміотерапії підштовхувало до пошуку нових шляхів введення лікарських засобів. Bleichroeder з колегами в експериментах на собаках дослідили можливість тривалого перебування катетера в просвіті артерії, який в разі необхідності, міг бути використаний для введення лікарських засобів. Спостереження проводилося на протязі декількох годин, при цьому будь-яких ускладнень (тромбоемболії, кровотечі та ін..) авторами відмічено не було. Через деякий час Bleichroeder були проведені клінічні випробування по внутрішньоартеріальному введенню колларгола у чотирьох пацієнток з післяпологовим сепсисом. Препарат вводився на рівні біфуркації аорти через катетер, що був введений через стегнову артерію.

Ідея та перший досвід використання рентгенівських промінів для візуалізації катетера, що знаходиться в просвіті судини і судинного малюнка, виконаного рентген негативною речовиною, належить Sicard і Forestier, які в 1923 році, вводячи розчин ліпідолу в ліктьову вену здорового чоловіка, спостерігали за допомогою флюороскопу за розподілом контрастної речовини з током крові в правий шлуночок і далі – по малому колу кровообігу. Вслід за ними послідкувала велика кількість праць по контрастуванню периферичних судин. Першу в історії прижиттєву ангіограму (тобто зображення на фотографічній плівці) артерій і вен руки виконали Berberich та Hirsch. В якості рентгеноконтрасної речовини дослідники використовували розчин броміду стронцію. В 1924 році Brooks, використовуючи йодистий натрій никогда прижиттякі програму артерій нижніх судин нижньої кінцівки. В той самий час в США Carnett та Greenbaum, використовуючи ліпідол (Lipiodol) для внутрішньоартеріального введення,виконали автобіографію пацієнта з магістральною оклюзією поверхневої стегнової артерії.

В 1929 році в Еберсвальді (неподалік від Берліна, Німеччина) Вернер Форсман (Werner Forssmann), в віці 25 років, під час навчання клінічній хірургії, нічого не знаючи про роботи Bleichroeder у пошуках внутрішньосерцевого введення лікарських речовин, після серії успіних експериментів на трупів, напарника порадам колег, провів сечовий катетер 65см завдовжки крізь власну ліктьову вену в праве передсердя. Катетеризація проводилась під контролем флюороскопії – дослідник спостерігав за відбиттям екрану флюороскопу в дзеркалі. Потім Форсман пішов в рентгенологічне відділення, яке знаходилось на іншому поверсі, де документально засвідчив факт знаходження кінчика катетера в правому передсерді. Таким чином, він став першим, хто виконав прижиттєву катетеризацію серця з використанням рентгенівського випромінення для візуалізації та документального підтвердження виконаної маніпуляції.

Експеримент Форсмана його колеги зустріли зневажливою критикою. Прозорливість вченого завжди випереджає не тільки суспільну думку, але й самий час. Сьогодні ми по праву вважаємо Форсмана і його попередників фундаторами інтервенційної або транскатетерної медицини, майбутнє якої багато в чому визначить вигляд майбутньої медицини. Але треба було 50-60 років, щоб ще стало зрозуміло всім.

В наступні два роки Форсман багаторазово виконував праву вентрикулографію (в тому числі на себе, використовуючи 40% уроселектан (Uroselectan)), докладно вивчаючи і описуючи функцію правого шлуночка.

В 1929 р. Renaldo dos Santos з колегами, використовуючи йодистий натрій, виконали першу прижиттєву аортографію черевного відділу аорти.

В 1930 р. Jimenez Diaz и Sanchez-Cuenca, вимірюючи концентрацію кисню в периферичній крові, в правому передсерді та в артеріальній крові, ввели поняття артеріовенозної різниці. Приблизно в той самий час (1930), О.Klein з Праги, отримуючи кров з правого передсердя і використовуючи принцип Фіка, вимірював хвилинний об’єм і серцевий викид у пацієнтів з хронічною застійною серцевою недостатністю. Схожі дослідження проводились Padilla і співавт.. з Буенос-Айреса в 1932 році.

Недостатня технічна досконалість устаткування та велика кількість ускладнень (побічних реакцій на контрастну речовину, геморагічні і запальні ускладнення в місці пункції та ін.) призвели до того, що наступні 10 років катетеризація серця виконувалась епізодично і виключно в дослідницьких цілях.

Систематичне використання катетеризації правих відділів серця в клінічних умовах біло почато в 1941 році Andre Cournand и Hilmert Ranges, що працювали в Нью-Йорке. Авторами спільно з Dickinson Richards було запроваджено в практику велику кількість технічних рішень, які зробили методику катетеризації серця не надбанням талановитих одинаків, а стандартним методом діагностики, що дозволяє вирішувати конкретні клінічні завдання. Необхідне співвідношення гнучкості та жорсткості, гідрофобне покриття, цільова конфігурація катетера – от неповний перелік завдань, вирішення яких на доступнім в той час технічному рівні належить Andre Cournand и співав. За допомогою Richard Riley дослідниками була сконструйована пункцій на голка, що мала спеціальний наконечник, яка після пункції мала можливість залишатися в просвіті судини необхідний час(прототип интродьюсера). Була розроблена мобільна система регістрації тиску на різних рівнях діагностичного катетера, з’єднана з системою регістрації ЕКГ.

Наслідком роботи стало створення великої прикладної діагностичної програми. Автори підняли метод катетеризації серця на рівень еталона в дослідженні показників гемодинаміки і започаткували переводу його з площини наукових інтересів в площину клінічної практики. Через 15 років, в 1956 Andre Cournand, Dickinson Richards, и Werner Forssmann за свій внесок в розвиток метода катетеризації серця були нагороджені Нобелівської премії з фізіології і медицини.

В 1947 році Dexter вперше виконав селективну катетеризацію легеневої артерії.

В тому ж 1947 році Zimmerman (Клівленд, США) першим виконав трансартеріальну катетеризацію лівого шлуночка через хірургічно виділену ліктьову артерію пацієнта з недостатністю аортального клапану. Даний патологічний стан був обраний, щоб без значного опору пройти через аортальний клапан і провести катетер в порожнину лівого шлуночка. Далі Zimmerman з співав. Виконав одномоментну катетеризацію лівого та правого шлуночків, після чого дослідницький колектив отримав урядовий кредит на розвиток програми серцевої катетеризації.

Значний прогрес в розвитку методики катетеризації серця і судин пов’язаний з іменем Seldinger, який в 1953 році розробив і опублікував революційний метод через шкірної малотравматичної катетеризації судин.

Перша терапевтична транскатетерна маніпуляція була здійснена в тому ж 1953 році, коли V.Rubio-Alvarez зі співав. Транскатетерним методом виконали легеневу вальвулотомію дитині 10 місяців. Використовуючи модифікований сечовий катетер зі спеціальним дротом, автори розсікли зрощені стулки легеневого клапану. Наслідком цього було зниження градієнту систолічного тиску між правим шлуночком і легеневою артерією і, як наслідок, клінічне поліпшення стану пацієнта.

В цей період, за допомогою катетера, дослідники починають вирішувати все нові і нові клінічні і діагностичні завдання.
Балонна короткочасна оклюзія легеневої артерії стала використовуватися для передопераційної оцінки функціональної значущості легені. В цей же час була запропонована техніка емболектомії з використанням балонного катетера, яка широко використовується і в наш час.

Swan и Ganz розробили безпечну методику постійного моніторингу тиску в легеневій артерії за допомогою «плаваючого балону», що дозволило динамічно оцінювати функцію лівого шлуночка при проведенні інтенсивної терапії.

В 1959 році, незалежно один від одного, John Ross і Constantin Cope запропонували доступ до лівих порожнин серця через міжпередсердну перетинку. Пізніше Brockenbrough і Braunwald модифікували метод, зробивши останній сантиметр пункційної голки менш травматичною.

Тож, в 50-х роках використання катетеризації серця дозволило далеко просунутись в діагностиці вроджених і набутих вад серця. І, поруч зі запровадженням апарату штучного кровообігу, діагностична катетеризація серця стала основою для бурхливого розвитку операцій на відкритому серці (Bailey, Harken), забезпечуючи підтвердження та уточнення даних про характер патологічного процесу, визначаючи тактика та об’єм хірургічної корекції, що планується.

-3-

Нові можливості транскатетерної техніки біли подаровані все тим ж Його Величністю Випадком. В 1964 році в Портланде (США, шт. Орегон) Чарльз Доттер (Charles Dotter) і його асистент Мелвин Джадкинс (Melvin Judkins) виконували рутинну вазографію термінального відділу аорти і здухвинних артерій. На етапі ретроградного проведення провідника, дослідники, не бажаючи того, реканалізували оклюзовану здухвинну артерію і провели провідник і черевний відділ аорти.

Далі, провівши катетер по провіднику, отримали свого роду бужування судини і, як наслідок, не тільки відновлення кровообігу, але і розширення просвіту ураженої артерії. Після підготовчої експериментальної роботи, перша планова процедура була виконана 16 січня 1964 року пацієнтці 82 років, яка страждала на цукровий діабет, множинний атеросклероз та мала критичну ішемію правої стопи. Втручання тривало 20 хвилин, Доттеру вдалось розширити просвіт ураженої судини, наслідком чого було клінічне поліпшення, і пацієнтка була виписана зі стаціонару без великої хірургічної операції. В методику входило проведення 0,05 дюймового провідника через стенозовану судину, далі проведення по ньому жорсткого тефлонового катетера діаметром 0.1 дюйм. Далі, при необхідності, на тефлоновий катетер надягався другий катетер діаметром 0.2 дюйма. У більшості пацієнтів після процедури спостерігалося клінічне і агіографічне поліпшення, що дозволяло уникнути ампутацій нижніх кінцівок.

Дещо пізніше, інший новаторський судинний радіолог того часу Чезаре Джантурко (Cesare Gianturco) послав Доттеру повідомлення про виконане їм успішне усунення стенозу стегнової артерії за допомогою спеціально розробленого їм жорсткого балонного катетеру. Доттер відповів досліднику буквально наступне : «Чезаре, я переконаний, що Ви і самі знаєте, чому це не буде працювати!». Успішна балонна дилатація (ангіопластика) стане реальністю тільки через 10 роців, завдяки новаторству і наполегливості Андреаса Грюнцига (Andreas Gruentzig). Цікавий той факт, що пізніше досвідчений в застосуванні артеріальних стентів у тварин Доттер, через 2 десятиріччя в 1984 році спільно з Джантурко спроектують перший коронарний стент, який буде схвалений FDA для застосування у людини.

Проте, в 1964 році, ідеї Доттера були підняті на сміх, як колись були сприйняті епатуючи медичну спільноту досліди Форсмана на самому собі. Майже на 15 років в США був забутий метод, що запропонував Доттер, з-за складності відтворення результатів автора та з-за великої кількості ускладнень після втручань (гематоми в місці пункції, дистальна емболізація, та ін.). Але необхідно все ж відмітити, деякі радіологи Європи були більш далекоглядні, а Еберхард Цейтлер (Eberhardt Zeitler) просив Доттера відвідати його медичний центр в Нюрнберзі для представлення свого методу. В подальшому, Zeitler і Schoop продовжували використовувати метод Доттера, удосконалюючи його та накопичуючи безцінний досвід. В той самий час частим відвідувачем клініки Цейтлера був молодий резидент по терапії і радіології від університетського шпиталю в Цюрихі Андреас Грюнциг…

В 1966 році Вільям Рашкінд (William Rashkind) и Вільям Міллер (W. Miller) в США (Філадельфія), повідомили про виконання першої балонної передсердної септостомії в експерименті на собаках. Дослідники встановили двопросвітний катетер з балоном на кінці в ліве передсердя (через стегнову вену, нижню порожнисту вену, праве передсердя, міжпередсердну сполучення), заповнили балон контрастною речовиною та перемістили балон в праве передсердя, розірвавши нижній край овального отвору. Подібна операція в клініці була виконана у трьох грудних дітей з транспозицією великих магістральних судин в віці від 1.5 годин до 6 тижнів. Це дозволило пацієнтам вижити до 6 місяців, коли їм була виконана динамічна корекція пороку за Mustard або Senning.

В 1967 році W. Porstmann зі співав. Вперше в світі використали катетерну техніку для закриття відкритої артеріальної протоки.
В 1976 році King і Mills запропонували перший пристрій для закриття дефектів міжпередсердної перетинки транскатетерним методом за допомогою подвійної парасольки. Автори використали пристрій, який проводився через оголену стегнову вену до правого передсердя і далі – через дефект – в ліве передсердя, де розкривалася перша парасолька, далі, з боку правого передсердя розкривалася друга парасолька. Обидві парасольки з’єднувались внутрішнім закриваючим механізмом. Але, як всі сміливі новаторські рішення, метод не отримав належної оцінки. Значний прогрес ця методика отримала пізніше в роботах Rashkind і Cuaso, а також Amplatzі в допрацьованому вигляді ця методика використовується і зараз як альтернатива хірургічному втручанню на відкритому серці. Сьогодні, поряд із закриттям міжпередсердної перетинки, успішно виконується закриття дефектів міжшлуночкової перетинки як у дітей, так і у дорослих. Перше повідомлення про успішне закриття дефекту міжшлуночкової перетинки «подвійною парасолькою» з’явиться в 1988 році(J. Lock зі співавт.).

В березні 1977 в Нюрнбергзі Zeitler збере групу європейських і американських дослідників, щоб обговорити можливості метода периферичної ангіопластики, що розвивається, перспективи його розвитку. До того часу тільки 12 медичних центрів в світі виконували периферичну ангіопластику і спільний досвід складав близько 1800 випадків. Друга зустріч відбудеться точно 15 роками по тому (в березні 1992 року) все в тому ж Нюрнбергзі, коли буде створене Міжнародна спілка інтервенційних кардіоангіологів імені Андреаса Грюнцига.

Паралельно розвивалися інші транскатетерна хірургічні методи. В 1979 році В. Semb зі співавт. було виконане втручання у 2-денної дитини зі стенозом клапану легеневої артерії. Дослідники провели катетер з балоном в легеневу артерію, заповнили балон і витягнули його в правий шлуночок. Ця процедура призвела до блискучого безпосереднього та віддаленого наслідку. Через три роки J. Каn зі співавт. виконали першу в клініці балонну дилатацію стенозу клапану легеневої артерії у 8-річної дитини.

Тепер докладніше познайомимось з етапами розвитку методики коронарографії. Для цього знов повернемось на три десятиріччя.
Вперше неселективне контрастування вінцевих артерій людини було виконане Guiielrno и Guttadauro шляхом пункційної аортографії висхідного відділу аорти в 1945 році. При цьому, була вперше отримана агіографічна картина нормальних і патологічно змінених вінцевих артерій. Проте, швидке виведення рентгенконтрасної речовини з аорти (внаслідок швидкого кровоплину) та недосконалі методи рентгенографії стали серйозною проблемою на шляху отримання доброї якості зображення. В переважній більшості випадків, метод неселективної коронарографії не дозволяв достовірно оцінити ступінь ураження середніх і дистальних відділів коронарних артерій. Беручи до уваги, що коронарний кровоплин відбувається переважно в діастолу, був запропонований метод введення контрастної речовини за допомогою інжектора, синхронізованого з серцевим ритмом. Це дещо покращувало якість отримуваної картинки, проте, все ще не могло вважатися задовільним. Один з методів неселективного контрастування був запропонований Arnulf и Chacornac, які спостерігали туге заповнення коронарних артерій в експерименті на собаці під час асистолії, що була викликана реакцією на анестезію. З цією метою дослідники запропонували використовувати ацетилхолін. Відновлення серцевої діяльності траплялося самостійно, а в випадку затримки, використовувався атропін. В експерименті на собаках Lehman зі співавторами досить успішно використовували дану методику, отримуючи при цьому коронарограми задовільної якості. Внутрішньо коронарне введення ацетилхоліну використовується і в теперішній час для виявлення вазоспастичної стенокардії.

Ще одна методика неселективної коронарографії була запропонована Boerema і Bickman: автори викликали тампонаду верхньої порожнистої вени шляхом підвищення внутрішньобронхіального тиску, що приводило до зменшення наповнення правого шлуночка, і, як наслідок, до різкого зменшення серцевого викиду і сповільненню коронарного кровоплину. Це давало можливість отримувати добре контрастування коронарних артерій на всьому протязі навіть при неселективному введенні контрасту. Дана методика була стандартизована Nordenstrom зі співавторами і використовувалась в клінічній практиці в 60-х роках ХХ ст.. були інші рішення, наприклад Dotter и Fnsche використовували двопросвітний балонний катетер, який роздувався в висхідній аорті і призводив до її неповної оклюзії вище коронарних синусів, а контрастна речовина вводилась по основному просвіту нижче балону, безпосередньо в над клапанний простір. Процедура виконувалась під загальним наркозом через хірургічно виділену плечову артерію. Gensmi зі співавт. для поліпшення методики використовували оклюзуючий двопросвітний балон в поєднанні з введенням ацетилхоліну і з підвищенням внутрішньобронхіального тиску.

Bellman і коллеги запропонували катетер для неселективної коронарографії. Дистальний кінець катетера складався в петлю по периметру цибулини аорти в над клапанному просторі і мав низки бокових отворів, які дозволяли вводити контраст в безпосередньої близькості від вість коронарних артерій, досягаючи при цьому їх задовільного контрастування. Williams і співавтори застосовували цю методику в своїй клінічній роботі. В 1958 році Mason Sones, працюючи в Клівленді, почав використовувати в своїй роботі електронне і оптичне посилення зображення і високошвидкісну рентгенокімографію. В 1959 році під час планової аортографії у пацієнта з аортальною вадою Sones необережно ввів селективно у вістя правої вінцевої артерії розчин гіпака (Hypaque). В результаті дослідники отримали туге заповнення артерії контрастом, і, як наслідок, безпрецедентне за якістю зображення. Відійшовши від шоку та логічно мислячи, Sones прийшов до висновку, що селективне інтракоронарне введення контрастної речовини в меншій дозі повинно бути достатньо безпечно, і, одночасно, значно інформативніше неселективного контрастування. Тоді Sones і Shirey розробили відомий кожному інтервенційному кардіологу катетер для селективної катетеризації коронарних артерій. Використовуючи нову методику селективної коронарографії, автори продемонстрували її безпечність, а якість зображення стала “золотим стандартом” в діагностиці коронарної патології.

В 1966 році Schoonmaker і King, взявши за основу катетер Sones, стандартизували і описали методику однокатетерної селективної коронароангіографії.
До 1967 року Melvin Judkins, Kurt Amplatz і співавтори застосували катетери з новою цільовою конфігурацією, які буквально «шукали» вістя лівої та правої коронарних артерій.

Таким чином, в кінці 1960-х років, впровадження в клінічну практику селективної коронарографії дало поштовх початку коронарної хірургії (В.І. Колесов, Favaloro, Green). В 1970 році Abele, Bentoff и Myler розробили катетер – дилататор для периферичної ангіопластики, який пізніше стане для Gruentzig прототипом його балонного катетера.

На початку 1970-х років Portsmann, Zeitler і співавтори обладнав катетер балоном, почали виконувати балонну ангіопластику периферичних артерій.
Балонний катетер для коронарної ангіопластику був розроблений Грюнцигом в 1976 році і був не чим іншим, як зменшеною копією балонного катетеру для периферичної ангіопластики. Цей катетер був від 1.5 до 2 мм в діаметрі, балон з ПВХ мав тиск розриву менш ніж 6 атм. Катетер мав два просвіти: центральний дозволяв виконувати моніторинг тиску та введення препаратів або контрасту, другий, ексцентричний – для роздування балону. Даний пристрій не передбачав використання провідника. В 1979 році до дистального кінця катетера був приєднаний короткий дротяний провідник, який мав прямий або J-подібний кінчик. В 1981 році J.Simpson створив систему «балонний катетер верхи на провіднику». Це дозволило зробити пересування балонного катетеру більш керованим – проводити його через зігнуті сегменти артерії та досягати дистальних стенозів.

В 1982 успіх ангіопластик становив 80-85% проти 65-70% у 1978 році. Конструктивно техніка постійно удосконалювалась, з’явились провідники різного діаметру, з м’якими кінчиками різноманітних форм для пересування по звивам артерій. До сьогодні йде пошук ідеальних матеріалів для провідникових катетерів. З’явились катетери з плетеного кевлару та інших сучасних матеріалів. Катетери прилаштовуються до новітніх пристроїв, що з’являються.

Удосконалення балону було не менш інтенсивним. Сучасні балони мають суттєво менший профіль, дозволяють виконувати дилатацію тиском до 20 атм., при цьому майже не змінюючи своїх параметрів. Розроблені покриття для балонних і провідникових катетерів, коронарних провідників, що поліпшують прохідність. Продовжується пошук нових матеріалів для виготовлення балонів. На заміну поліетилену прийшли більш тонкі та міцні сополімери, які при найменшій товщині мають унікальну міцність та мінімальний комплаєнс, що дозволяють зберігати максимально близькі до вихідних параметри навіть при тиску до 20 атм. Поява нових люмінофорів йодида цезія, що мають велику рентген негативність, дозволило поліпшити візуалізацію рентген хірургічних пристроїв. Іншою, не менш важливою, стороною є технічне устаткування. Удосконалення радіологічного устаткування (підвищення роздільної здатності, цифрова обробка зображення) дозволило здійснити справжній прорив в інтервенційній медицині. Впровадження внутрішньосудинного ультразвуку розширило можливості візуалізації коронарної анатомії, характеру ураження і результатів процедури. Все це розширило показання і можливості інтервенційної кардіології.









.