Intervencinė kardiologija
Intervencinė kardiologija neretai asocijuojasi su progresu medicinoje, nepaisant fakto, jog mirštamumo rodikliai kardiologijos profilyje yra labiausiai aliarmuojantys. Intervencinės kardiologijos pažanga visgi įspūdingai prisideda prie žmonių gyvenimo kokybės gerinimo, jo trukmės ilginimo ir mirštamumo mažinimo. Suprantama, ji turi savų problemų, neapsieinama be komplikacijų ar nesėkmių. Stabtelėkime ties tuo, kokiomis priemonėmis diagnozuojami ir koreguojami širdies ritmo sutrikimai ar kraujagyslių defektai.
Dėmesys naudojamoms priemonėms
Ėmė ryškėti ženklų, rodančių, jog intervencinėje kardiologijoje naudojami sudėtingi įrankiai, priemonės ir implantai tyrėjams kelia nerimą. Taigi, ne kokie nors manipuliaciniai veiksmai, kuriems irgi būdingi savitumai, bet pačios techninės priemonės, kurių paviršiai yra padengti specialius reikalavimus atitinkančiomis medžiagomis.
Kateterių-elektrodų, taip pat zondavimui skirtų kateterių, naudojamų intervencijoms per kraujagysles, galimas kenksmingumas yra tyrėjų nuolatinio dėmesio centre. Omenyje turimas išorinis šių priemonių izoliacinis sluoksnis, kuriam keliami sudėtingi biosuderinamumo ir daugelio kitų techninių parametrų reikalavimai. Šis sluoksnis turi elektriškai izoliuoti skirtingus kontaktinių elektrodų polius, kad būtų užtikrintas patikimas detekecinių/sensorinių ir stimuliacinių impulsų priėmimas bei perdavimas, iš dalies agresyvioje gyvybingų audinių terpėje. Išorinis sluoksnis turi atlaikyti daugybę lankstymų, nesukelti alerginių ir toksinių reiškinių, būti atsparus biodegradaciniams veiksniams, kylantiems iš audinių ir jų skysčių biocheminių ir kitokių faktorių, ir mechaninio poveikio, susijusio su individo fiziniu judėjimu arba širdies nuolatiniu plakimu ir pan. Aplinka, į kurią patenka kateteriai-elektrodai, yra sąlyginai kenksminga.
Pasirodė netikėtų pranešimų apie susirūpinimą dėl diagnostinių transveninių ir transarterinių daugiakontaktinių kateterių buvimo kraujagyslių spindyje, nepaisant, kad tos intervencijos užtrunka palyginti neilgai, tik kelias valandas, kol tęsiasi invazinė procedūra ir kol tekantis kraujas skalauja, apteka kateterius, kaip svetimkūnius. Atkreiptas dėmesys į kateterių išorinio sluoksnio cheminę ir biocheminę elgseną. Štai Pierce‘as J. Vatterottas su kolegomis pastebėjo nepageidaujamų reiškinių, atsirandančių dėl polifluoralkilinių medžiagų, kurių atsipalaiduojančios molekulės yra toksiškos. Jos kraujyje ima cirkuliuoti perfluoroktano ir perfluoroktano sulfoninių rūgščių pavidalu. Tai sintetinės medžiagos, pasižyminčios dideliu cheminiu ir terminiu stabilumu, dar žinomos kaip „amžinos cheminės medžiagos, kurios aplinkoje nesuyra; angliškoje literatūroje jos vadinamos trumpiniu- PFAS. Remiantis JAV aplinkos apsaugos agentūros vertinimu, šios medžiagos, patekusios į vandenį, kelia taršos riziką.
Fluoropolimerai ir polifluoralkilinės medžiagos kraujyje jungiasi su baltymais, sudarydamos sudėtingus cheminius junginius, įveikia ląstelių membranas ir patenka į jų vidų, keldamos riziką žmogaus sveikatai. Jos stabdo antikūnų gamybą, taip mažindamos vakcinų efektyvumą, didindamos lipoproteininio cholesterolio kiekį kraujyje. Didindamos kraujo spaudimą, šios medžiagos gali komplikuoti nėštumo eigą, mažinti naujagimių svorį, taip pat didinti vėžio atsiradimo riziką. Atsidūrusios gyvenamoje aplinkoje, savo toksiškumu jos kenkia žmonėms, ypač žinant, kad jos tirpsta vandenyje. Tačiau šitaip atsitinka tik su mažomis fluoropolimerų molekulėmis.
Didelių molekulių medžiagos nekenksmingos
Visai kitas saugumo lygis pasiektas, kai buvo pradėti naudoti didelių, 200 kartų didesnių molekulių sintetiniai fluoropolimerai su cheminių ingredientų priedais ir modifikacijomis. Tokiais junginiais, beje, turinčiais ir puikių elektroizoliacinių savybių, yra padengiami kateterių–elektrodų išoriniai paviršiai. Kaip žinome, šios priemonės yra reikalingos elektrofiziologiniams diagnostiniams tyrimams ir gydomajam poveikiui pasiekti. Esama daugybė pranešimų, kad būtent tokie polimeriniai junginiai žmogui pavojaus nekelia. Neseniai JAV maisto ir vaistų administracija, apibendrinusi daugiau nei 250 tūkst. medicininių gaminių, skirtų invaziniams tyrimams ir padengtų fluoropolimerinėmis medžiagomis, klinikinius tyrimus, konstatavo, unikalias jų savybes: fizinis ir mechaninis atsparumas, terminis stabilumas, atsparumas cheminiams poveikiams, tinkamos elektroizoliacinės savybės, ilgalaikis biosuderinamumas, ir priimtinas lankstumas. Tačiau tyrimai tęsiami, budrumas išlaikomas.
Tobulėjant technologijoms, buvo pasiektas aukštas biosuderinamumas, konstruojant implantuojamas kardiolelektronines sistemas: elektrodus, stimuliatorius, kardioverterius-defibriliatorius, įvykių registratorius ir t.t. Gaminant laidus-elektrodus, jų paviršius tenka padengti beveik visiškai, išskyrus tik kontaktinius žiedelius, o kiti ką tik išvardyti aparatai padengiami tik dalinai.
Silikonas – neblogai atestuota medžiaga
Savo istorinę misiją atliko silikonas, silikoninė guma, kuria buvo padengiami imlantuojami laidai-elektrodai. Ši ganėtinai aukšto biosuderinamumo medžiaga visgi neleido pagaminti labai plonų laidų-elektrodų, nes norint užtikrinti dielektrines savybes buvo reikalingas palyginti storokas jos sluoksnis. Nedidelės energijos impulsų perdavimui, pavyzdžiui, implantuojamose elektrokardiostimuliacinėse sistemose, ši izoliacinė medžiaga, galima sakyti, buvo tinkama, o aukšto voltažo, elektrošoko impulso perdavimui ji nepasiteisino. Jos trūkumai išryškėjo implantavus kardioverterius-defibriliatorius. Ši medžiaga, nors ir būdama aukšto biosuderinamumo, buvo per minkšta, turinti aukštą frikcijos (trinties) koeficientą, pastebėta tendencija slankioti laidžiosios metalinės spiralės atžvilgiu, polinkis į dilimą ir įplyšimus. Klinikinėje praktikoje pasitaikė nemažai atvejų, kai implantuoto laido spiralė, išilgai įplyšus silikoninės gumos izoliaciniam sluoksniui, tiesiog išsinerdavo, todėl pasitaikydavo trumpo jungimo atvejų. Prie tokio pažeidimo atsiradimo prisidėdavo ir aukšto voltažo elektrinis iškrūvis – elektrošokas kaip mechaninis stresas. Tai keldavo tiesioginę riziką paciento gyvybei, laidą-elektrodą tekdavo pakeisti nauju. Žinoma, dalis pacientų mirdavo.
Poliuretanas – priimtinesnė medžiaga
Teigiamų pokyčių susilaukta, kai vietoj silikoninės gumos buvo pradėtas naudoti poliuretanas, kuris bet kokius biosuderinamumo ir techninius reikalavimus tenkino beveik pačiu aukščiausiu lygiu. Dėl poliuretano savybių pavyksta pagaminti itin plonus bipolinius ir daugiapolinius laidus-elektrodus, kuriuos galima implantuoti per nedidelio kalibro kraujagysles. Techniniu požiūriu, jei pažvelgtume į laidų-elektrodų skerspjūvį, pamatytume, jog išorėje yra poliuretano sluoksnis, kiek giliau – spirales formos vielytės, atsparios milijoniniams lankstymams, ir jų gali būti keletas. Beje, kiekviena iš jų yra atskirai izoliuota tuo pačiu plonyčiu poliuretano sluoksniu. Kai kurie gamintojai, formuodami izoliacinį sluoksnį, derina abi medžiagas – ir poliuretaną, ir silikoninę gumą. Negana to, laido-elektrodo viduje yra paliktas kanalas, į kurį įkišamas vadinamas vielinis stiletas, su kurio, kaip ir keičiant jo konfigūraciją (išlenkimus), visą elektrodą pavyksta nukreipti (naviguoti) į reikiamas širdies ertmes arba į tikslines širdies kraujagysles.
Trintis – nepalankus veiksnys
Poliuretanui yra būdingos frikcinės (trinties) savybės, o tai nėra pozityvu. Jis jautrus drėgmei, tačiau, turėdamas hidrofobinių, vandenį atstumiančių ypatumų, atsveria, sušvelnina šį trūkumą. Trintis atsiranda tarp laido ir stimuliatoriaus korpuso, nes tokios sąlygos susidaro todėl, kad implantuoto elektrodo perteklinės kilpos yra patalpinamos po aparatu – po stimuliatoriumi arba defibriliatoriumi. Atsižvelgiant į tai, kurioje srityje yra patalpinamas implantas, pacientams rekomenduojama vengti atitinkamos rankos energingų judesių ir fizinių apkrovų. Beje, dėl jau minėtų poliuretano hidrofobinių savybių ir dėl esamos audinių skysčių aplinkos, trinties jėgos šiek tiek amortizuojasi, tad laido izoliacinio sluoksnio mechaninio pakenkimo tikimybė smarkai sumažėja. Visgi nepatariama kultivuoti šiaurietiško vaikščiojimo su lazdomis – pirmiausia todėl, kad slankiojantis raktikaulis aukštyn žemyn (jei laidas ar laidai yra implantuoti punkciniu būdu per poraktikaulinę veną) mechaniškai gniuždo ir deformuoja laidą, jį periodiškai suspausdamas tarp raktikaulio ir pirmo šonkaulio, gadina ne tik izoliacinį sluoksnį, bet kartais laidžioji spyruoklė praranda savo spyruoklinę konfigūraciją, ji tiesiog suplojama, virsta plokščiu dariniu su pratrinta izoliacija; toks laidas nebetinkamas, ligonis atsiduria grėsmingoje situacijoje. Beje, rezervinės arba perteklinės laido kilpos yra patalpinamos būtent po aparatuku, kuris šiek tiek slankiodamas, gali pažeisti (pratrinti) laido izoliacinį sluoksnį. Priešingu atveju, jei jos būtų virš aparatuko, dėl savo spyruoklinių savybių prasiskverbtų pro odą į kūno paviršių, o tai sukeltų padarinių – supūliuotų aplinkiniai audiniai, tuomet visą sistemą, t. y. elektrodą ir aparatuką, kaip svetimkūnius, tektų šalinti, o vėliau, sugijus žaizdai, implantuoti naujus. Pažymėtina, kad šios komplikacijos pasitaiko labai retai.
Aptarti imlantuojamų laidų-elektrodų trūkumai, įskaitant ir čia nepaminėtų metalinių laidžiųjų vielyčių pasitaikančius lūžimus esant ilgalaikei eksploatacijai, paskatino atsirasti naujai implantuojamų kardioelektroninių belaidžių sistemų generaciją. Šios priemonės (prietaisai, aparatukai) yra įvedamos į širdies ertmę transveniniu keliu ir, atitinkamai manipuliuojant, pritvirtinami prie širdies sienelės vidinio paviršiaus. Sprendžiant iš pranešimų, jų panaudojimo mastai didėja, nepaisant jų riboto tarnavimo laiko. Mat miniatiūrinės ličio baterijos talpina santykinai nedaug elektros energijos.
D.U.K. – Intervencinės kardiologijos nerimastingi ypatumai
Kas yra intervencinė kardiologija?
Intervencinė kardiologija – tai širdies ir kraujagyslių ligų diagnostikos bei gydymo sritis, kurioje taikomos minimaliai invazinės procedūros, atliekamos per kraujagysles, pasitelkiant kateterius, elektrodus ir kitus specializuotus instrumentus. Šios technologijos leidžia pagerinti gyvenimo kokybę, prailginti pacientų gyvenimą ir mažinti mirštamumą.
Kodėl ši sritis kelia susirūpinimą?
Nors intervencinė kardiologija ženkliai prisideda prie medicinos pažangos, susirūpinimą kelia kai kurių naudojamų medžiagų – ypač fluoropolimerų ir polifluoralkilinių junginių (PFAS) – galimas toksiškumas bei poveikis žmogaus organizmui ir aplinkai.
Kas yra PFAS ir kodėl jos vadinamos „amžinosiomis cheminėmis medžiagomis“?
PFAS (perfluoralkilinės ir polifluoralkilinės medžiagos) – tai sintetiniai junginiai, pasižymintys itin dideliu cheminiu ir terminiu stabilumu. Jie beveik nesuyra aplinkoje, todėl vadinami „amžinosiomis“ medžiagomis. Kai kurios mažos jų molekulės gali patekti į kraują, jungtis su baltymais ir kelti sveikatos problemų – pavyzdžiui, padidinti cholesterolio kiekį, kraujo spaudimą ar net vėžio riziką.
Ar visi fluoropolimerai yra pavojingi?
Ne. Tyrimai rodo, kad didelės molekulinės masės fluoropolimerai, naudojami kateterių ir elektrodų paviršiams padengti, yra biosuderinami ir saugūs. Jie netirpsta vandenyje, neskyla į mažas toksiškas daleles, yra atsparūs karščiui, cheminiams poveikiams ir mechaniškai patvarūs.
Kokios medžiagos anksčiau buvo naudojamos elektrodų izoliacijai?
Istoriškai naudotas silikonas (silikoninė guma) – gerai atestuota, tačiau dėl savo minkštumo ir aukšto trinties koeficiento turėjusi trūkumų, ypač aukštos įtampos elektros impulsų perdavimui. Vėliau ją pakeitė poliuretanas, pasižymintis geresniu biosuderinamumu ir leidžiantis gaminti plonesnius, lankstesnius laidus.
Kuo poliuretanas pranašesnis už silikoną?
Poliuretanas yra:
turi hidrofobinių savybių, todėl mažiau reaguoja su kūno skysčiais.
mechaniškai tvirtesnis ir atsparesnis dilimui;
leidžia sukurti itin plonus ir elastingus laidus;
geriau izoliuoja elektros srovę;
atlaiko daugybę lankstymų;
Ar yra trūkumų naudojant poliuretaną?
Taip, poliuretanas turi tam tikrą trinties savybę, todėl esant dideliems fiziniams judesiams ar nuolatiniam mechaniniam spaudimui (pvz., tarp raktikaulio ir šonkaulio), gali atsirasti izoliacijos pažeidimų. Dėl to pacientams po implantacijos rekomenduojama riboti kai kuriuos judesius (pvz., vengti intensyvaus rankų kėlimo ar šiaurietiško ėjimo).
Ką reiškia belaidės kardioelektroninės sistemos?
Tai nauja technologijų karta, kai širdies stimuliatoriai ar defibriliatoriai įvedami tiesiai į širdies ertmę be laidų-elektrodų. Tokie prietaisai sumažina komplikacijų riziką, tačiau jų veikimo laikas ribotas dėl miniatiūrinių ličio baterijų talpos.
Kaip užtikrinamas medicininių implantų saugumas?
Visi implantai ir jų medžiagos praeina griežtus klininius ir laboratorinius tyrimus. JAV Maisto ir vaistų administracija (FDA) išanalizavo daugiau kaip 250 tūkst. fluoropolimerais padengtų medicinos gaminių ir patvirtino jų saugumą bei puikų biosuderinamumą. Nepaisant to, tyrimai ir stebėsena tęsiami.
Kokia pagrindinė šio straipsnio žinia?
Intervencinė kardiologija neabejotinai pažangi, tačiau kartu kelia atsakomybę nuolat vertinti ir tobulinti naudojamų medžiagų saugumą. Mokslininkų budrumas ir tolesni tyrimai užtikrina, kad technologijos liktų žmogui naudingos, o ne kenksmingos.
