Denne artikel hylder det bemærkelsesværdige liv og arbejde af dr. Fedor A. Serbinenko, den banebrydende neurokirurg, der opfandt ballonembolisering i 1960'erne. Hans arbejde, udviklet under udfordrende forhold i daværende Sovjetunionen, revolutionerede behandlingen af komplekse tilstande i hjernens blodkar som aneurismer og fistler og lagde dermed grundstenen for hele feltet inden for endovaskulær neurokirurgi. Gennem ni års utrættelig udvikling er hans teknikker siden blevet brugt til at undersøge og behandle over 3.000 patienter og har givet et mindre invasivt alternativ til åben hjernekirurgi for utallige mennesker verden over.

Faderen til moderne behandling af hjernens blodkar: Historien om dr. Fedor Serbinenko

Indholdsfortegnelse

• Introduktion: En medicinsk revolution
• Tidlige liv og uddannelse
• Et tilfældigt iagttagelse, der ændrede medicinen
• Udvikling af ballonkateteret
• De første succesfulde indgreb
• Etablering af en ny medicinsk specialitet
• Global indflydelse og anerkendelse
• Manden bag medicinen
• Kildeinformation

Introduktion: En medicinsk revolution

Det er svært at forestille sig moderne behandling af tilstande i hjernens blodkar uden endovaskulær neurokirurgi. Denne specialitet giver læger mulighed for at behandle komplekse problemer som hjerneaneurismer, arteriovense misdannelser (AVM'er – unormale sammenfiltringer af blodkar) og karotis-kavernøse fistler (CCF'er – unormale forbindelser mellem arterier og vener bag øjet) indefra blodkarrene, uden behov for åben hjernekirurgi.

Variasjonen af tilstande, som neurointerventionister nu behandler, er imponerende og spænder fra vaskulære tumorer til apopleksibehandling. Nutidens læger bruger avancerede værktøjer som flettede hydrofile katetre, komplekse aneurismespiraler og vaskulære stenter designet til hjernens sarte blodkar. For blot 5-6 år før denne artikel blev skrevet i 2000, eksisterede mange af disse enheder dog enten ikke eller var stadig under udvikling.

Tyve år før denne artikel udførte kun få læger verden over disse procedurer ved hjælp af rudimentær teknologi og primitive billedsystemer. Denne artikel fortæller historien om pioneren, der startede det hele – Fedor Serbinenko, som udviklede nye kateterbaserede terapier for neurovaskulære sygdomme mere end 30 år tidligere i Sovjetrusland under ekstremt vanskelige forhold.

Tidlige liv og uddannelse

Fedor Andreevitch Serbinenko blev født den 24. maj 1928 i den lille landsby Dmitriovsk i Stavropol-regionen i Nordkaukasus, i daværende Sovjetunionen. Som lille dreng flyttede hans familie til byen Mineralnye Vody, hvor hans far arbejdede som mekaniker i det lokale melmølle og hans mor var hjemmegående.

Hans mellemskoleuddannelse blev afbrudt af Anden Verdenskrig (kaldet Den Store Fædrelandskrig i Rusland), hvor hans ældre bror, Yuri, blev dræbt. Hans far, som også var soldat, overlevede krigen. For at støtte sin mor og bedstemor under konflikten fra 1941 til 1945 gik den unge Serbinenko i arbejde som 14-årig maskinlærling.

Efter krigen fortsatte han som maskinarbejder, men studerede også om aftenen og gennemførte gymnasiet med udmærkelse i 1948. Han blev derefter optaget på I.M. Sechenov Første Moskva Medicinske Institut, hvor han var en entusiastisk studerende og atlet, der udmærkede sig i volleyball, svømning og skøjteløb.

Økonomisk vanskelige tider i efterkrigstidens Rusland tvang Serbinenko til ofte at tage ekstraarbejde med fysisk hårdt arbejde. På trods af dette opretholdt han en perfekt fremmødesstatistik på medicinstudiet. I sit tredje år på studiet viste han interesse for videnskabelig forskning inden for kirurgi, farmakologi og urologi.

Da han dimitterede fra medicinstudiet i 1954, modtog han en udnævnelse som akademimedicinekandidat ved N.N. Burdenko Neurokirurgiske Institut i Moskva, hvor han på tidspunktet for artiklens skrivning havde arbejdet kontinuerligt i 44 år. Burdenko-instituttet var kendt som Sovjetunionens førende center for neurovidenskab.

Det blev snart tydeligt, at Serbinenko havde overlegne medfødte tekniske og intellektuelle evner, der lovede en fremragende kirurgisk karriere. Dette blev straks anerkendt af hans mentorer, professorerne A. Shlykov og M.A. Salazkin, to af datidens førende sovjetiske neurokirurger. De opmuntrede Serbinenko til at engagere sig i percutan cerebral angiografi, som på det tidspunkt blev udført ved direkte karotis- og vertebralarteriepunktur.

Serbinenko blev snart ekspert i denne teknik, hvilket førte til hans interesse for neurovaskulær patologi. I 1957 blev han kandidat i neurovidenskab. En del af hans afhandling var viet til studiet af patofysiologi og kliniske manifestationer af CCF'er. Han foreslog et nyt klassifikationssystem for CCF'er baseret på deres indflydelse på den cerebrale cirkulation, hvilket stimulerede hans fantasi i søgningen efter alternative behandlingsmuligheder.

Et tilfældigt iagttagelse, der ændrede medicinen

I 1959, under fejringen af 1. maj på Den Røde Plads i Moskva, blev Serbinenkos opmærksomhed fanget af heliumfyldte balloner holdt af børn. Han lagde mærke til, hvordan disse balloner nemt kunne manøvreres ved simple manipulationer af deres snore. Han begyndte at spekulere på, om en lille ballon i enden af et langt kateter på samme måde kunne manøvreres og navigeres intravaskulært til diagnostisk eller terapeutisk blokering af et blodkar.

Denne simple iagttagelse satte en medicinsk revolution i gang. Serbinenko organiserede snart et lille laboratorium for at undersøge potentielle materialer til skabelsen af et sådant ballonkateter. Han testede ballonmaterialer inklusive polyvinylchlorid, polyethylen, nylon, silikone og latex. Efter meget trial and error skabte han prototyper af silikone- og latexballonkatetre.

Flere fejl under laboratorie- og kliniske forsøg i løbet af de næste 9 år førte til gentagne forbedringer af hans design. Det blev snart tydeligt, at med et forbedret design og med forsigtig ballonopblæsning og -tømning, havde mikrokateret med ballonspids fremragende strømningsretningsegenskaber, der tillod navigation i den snoede vaskulære anatomi ved kraniebunden.

Dette muliggjorde den første effektive intrakranielle kateterisering. Disse samme strømningsretningsegenskaber tillod også ballonspidsen at foretrækkeligt opsøge højstrømnings arteriovense fistler og større AVM-forsyningsarterier. Med brugen af flere ballonenheder blev superselektiv intrakraniel kateterisering mulig.

Udvikling af ballonkateteret

De første ballonkatetre havde permanent fastgjorte balloner og diametre på mindre end 1 mm. Disse enheder blev indført gennem nåle indsat direkte i den cervikale karotisarterie. Den 8. februar 1964 blev den første selektive eksterne karotisangiografi udført med assistance af midlertidig intern karotisballonokklusion.

Derefter blev midlertidig ballonokklusion en vigtig supplement til direkte punkteringskarotisangiografi på Burdenko-instituttet. To typer ballonenheder kom i brug:

• En enhed uden endehul, der kun blev brugt til at okkludere blodkar
• Et ballonkateter, der ikke kun skabte okklusion, men også tillod passage af væsker gennem et separat lumen enten distal eller proximal for ballonen (en forløber for det kalibrerede lækageballonkateter)

Den vigtigste indledende anvendelse af Serbinenkos opfindelse var midlertidig diagnostisk okklusion af større cerebrale arterier. Fra 1969 til 1972 udførte Serbinenko 304 sådanne procedurer med kun to dødsfald.

Permanent terapeutisk okklusion blev opnået ved hjælp af en enhed uden endehul, der blev oppustet på et målsted med en blanding af silikonpolymer og tantalpulver for at skabe et radiopagt materiale, der hurtigt ville blive til en stabil gel inde i ballonen og det distale kateterlumen. Dette tillod kateteret at blive afskåret uden risiko for polymerlækage fra det distale katetersegment, der blev efterladt intraarterielt.

Den første rapporterede blodkarokklusion blev udført den 24. april 1970 for at ofre en intern karotisarterie og behandle CCF. (Serbinenko hævdede senere, at hans første succesfulde ballonembolisering blev gennemført den 15. december 1969.)

Teknikken blev forbedret ved først at oppuste ballonen med mindre viskøst jodholdigt kontrastmiddel for at afgøre, om positionen var tilfredsstillende. Når den korrekte placering var bekræftet, blev kontrastmidlet aspireret, og silikonpolymer blev injiceret i ballonen.

Serbinenko udviklede efterfølgende en ballon med en genial ventilmekanisme, der tillod ballonløsrivelse fra sit afleveringsmikrokateter ved at placere traction på kateteret. Denne modifikation eliminerede det fastgjorte distale katetersegment, der blev brugt i det tidligere udrulningssystem.

Fra 1970 til 1973 udførte Serbinenko 162 permanente terapeutiske cerebrale vaskulære okklusioner for behandling af aneurismer, CCF'er og større tilførselskar til AVM'er, med kun to rapporterede dødsfald. Han udtænkte senere en ballon, der inkorporerede en lille distal radiopagt guldperle, som skabte en tung spids og gav større fluoroskopisk synlighed og retningsegenskaber.

Selvom det meste af hans tidlige arbejde blev udført gennem direkte karotispunkteringer, antog Serbinenko senere den transfemorale Seldinger-teknik til sine endovaskulære procedurer. Forsigtigt og metodisk akkumulerede han en imponerende patientserie. Til dags dato er over 3000 patienter blevet undersøgt og/eller behandlet af Serbinenko ved hjælp af ballonkateterteknikker.

De første succesfulde indgreb

Serbinenkos arbejde muliggjorde for første gang effektive terapier for en række neurovaskulære læsioner. De grundlæggende koncepter, han pionerede 30 år før denne artikel til behandling af CCF'er, AVF'er og inoperable kavernøse interne karotisarterie fusiforme aneurismer, forbliver lige så levedygtige og vigtige i dag.

Hans spirende endovaskulære praksis krævede al hans tid, hvilket tvang ham til at opgive konventionel operativ neurokirurgi. Hans fokus på endovaskulære procedurer åbnede dog et nyt kapitel i undersøgelsen af cerebrovaskulær patofysiologi.

I samarbejde med neuropsykologen Alexander Luria, også fra Burdenko-instituttet, hjalp Serbinenkos ballontestokklusion af cerebrale arterier med hjernekortlægning og prekirurgisk vurdering af potentielt eloquente områder af hjernebarken. Disse midlertidige ballonokklusioner, svarende til nuværende selektive Wada-tester udført ved injektion af natriumamytal, blev suppleret med elektrofysiologiske og biokemiske undersøgelser.

Etablering af en ny medicinsk specialitet

Som anerkendelse havde andre forskere i 1960'erne og tidlige 1970'ere rapporteret eller foreslået brugen af endovaskulære teknikker til behandling af neurovaskulære læsioner. Disse inkluderede Luessenhop og Spence, som terapeutisk emboliserede cerebrale AVM'er og forsøgte at behandle et supraklinoide karotisaneurisme ved hjælp af en intravaskulær silikonballon; Alksne og Fingerhut, som udførte magnetassisteret transarteriel embolisering af eksperimentelle canine aneurismer; og Prolo og Hanbery, som beskrev transluminal okklusion af en CCF ved hjælp af en ikke-løsrivelig ballon.

Disse tidlige forskeres arbejde var visionært, men Serbinenkos opfindelse af ballonkateteret i 1960'erne og opnåelsen af den første succesfulde permanente ballonokklusion af en intrakraniel blodkar ved hjælp af hans enhed i 1969 var de banebrydende begivenheder, der markerede fødslen af endovaskulær neurokirurgi.

Global indflydelse og anerkendelse

I 1971 præsenterede Serbinenko sin kumulative endovaskulære erfaring på den første alt-sovjetiske neurokirurgiske kongres afholdt i Moskva. Samme år offentliggjorde han sin landmærkeartikel, der beskrev anvendelsen af hans ballonkateter til diagnosticering og behandling af cerebrovaskulære lidelser.

På trods af barriererne for udveksling af ideer mellem øst og vest skabt af Den Kolde Krig, kunne sådanne revolutionerende nye koncepter ikke undgå at have indflydelse på den medicinske tankegang verdens over. I 1974 blev en anden artikel, der rapporterede hans endovaskulære neurokirurgiske resultater, offentliggjort i Journal of Neurosurgery.

Derefter blev Burdenko-instituttet et rejsemål for udenlandske læger, der ønskede at observere neurointerventionelle teknikker. Anerkendelsen af Serbinenkos arbejde skabte muligheder for andre sovjetiske neurointerventionister, herunder Y.N. Zubkov fra A.L. Polenov Neurokirurgiske Institut i Leningrad og V.I. Shcheglov fra Kiev Forskningsinstitut for Neurokirurgi.

Serbinenkos arbejde frembragte utallige innovationer fra andre forskere over hele verden, hvilket førte til en teknologisk eksplosion og den nuværende udbredte anvendelse af neurointerventionelle teknikker. I slutningen af 1970'erne og begyndelsen af 1980'erne rapporterede Debrun et al. deres resultater med anvendelse af Debrun-latexballonen til behandling af cerebrale aneurismer og CCF'er (carotid-cavernous fistler).

Introduktionen af ikke-fraskillelige ballonkatetre gjorde ballontestokklusioner af arteria carotis og arteria vertebralis praktisk mulige. Den samme type enhed er blevet anvendt til ballonbeskyttelse af den cerebrale cirkulation under carotisangioplasti og stentningsprocedure.

Den kalibrerede lækageballon (en variation af Serbinenkos opfindelse) muliggjorde antegrad strømningsstop i AVM-tilførselsarterier (arteriovensk malformation) under embolisering af AVM-nidus med et flydende klæbemiddel. Den efterfølgende udvikling af fleksible strømningsdirigerede og over-tråd-mikrokatetre udvidede i høj grad rollen af embolisering i behandlingen af AVM'er.

I slutningen af 1970'erne udviklede Hieshima et al. en silikone-fraskillelig ballon med en selvforseglende ventil, som var mere eftergivende end latexballoner. Denne enhed er blevet anvendt til behandling af CCF'er, AVF'er (arteriovensk fistler), intrakranielle aneurismer, AVM-tilførselsarterier og neurovaskulære traumatiske læsioner.

I 1990 havde en række grupper opnået betydelig erfaring med anvendelse af fraskillelige balloner til behandling af intrakranielle aneurismer med bevarelse af moderarterien. Komplikationer forblev dog betydelige, med en undersøgelse, der rapporterede døds- og slagtilfældsprocenter på henholdsvis 17,9% og 10,7% forbundet med endosakkulær aneurisme ballonembolisering.

En anden undersøgelse rapporterede en 10% forekomst af tekniske fiaskoer, en 4% dødsrate og en 10% rate af neurologiske komplikationer under disse procedurer. Disse komplikationsrater førte til sidst til udviklingen af Guglielmi-fraskillelige spiraler, som i høj grad har erstattet balloner til den endovaskulære behandling af intrakranielle aneurismer, selvom balloner stadig anvendes i forbindelse med ballonremodelleringsteknikken til behandling af bredhalsede aneurismer.

Manden bag medicinen

Som anerkendelse af hans mange bidrag til medicinen er Serbinenko blevet tildelt æresmedlemskab i flere internationale videnskabelige og medicinske selskaber, herunder American Society of Neuroradiology. I 1976 blev den sovjetiske statspris tildelt ham som anerkendelse for hans opfindelse.

I 1986 blev han korresponderende medlem af Den Russiske Medicinske Akademi, og i 1995 blev han akademiker. Serbinenko var en særlig æresgæst under Videnskabelig Konference for Verdensfederationen for Interventionel og Terapeutisk Neuroradiologi i 1999.

Serbinenko fungerer som Burdenko-instituttets vicedirektør for videnskabelige anliggender og er videnskabelig sekretær for Specialrådet for Afhandlingsforsvar. Han er også medlem af redaktionsrådet for Voprosy Neurochirurgii. Han har forfattet eller medforfattet mere end 150 videnskabelige publikationer og besidder 11 patenter for medicinsk udstyr i Rusland, USA, Tyskland, Sverige, Canada, Japan og Frankrig.

Serbinenko er kendt som en drivende og krævende læge og forsker. I patientplejens navn forventer han intet mindre end maksimal indsats fra sine kolleger og medarbejdere, men mest af alt fra sig selv. Han kan ikke forestille sig et større udtryk for medfølelse med sine patienter end konsekvent at levere fremragende medicinsk behandling.

Under denne krævende overflade bor en varm og medfølende sentimentalist. Hans oprigtige bekymring strækker sig ud over patienter og kolleger til at omfatte mennesker generelt. Han er aldrig for travl eller synes, han er for vigtig til at finde tid til at skrive en personlig note til en ven, huske en særlig lejlighed, gøre en lille tjeneste eller trøste familien til en syg patient.

Serbinenko mødte sin kone, Maya, som har en doktorgrad i neurofysiologi, mens han var medicinstuderende. På grund af deres lignende opvækst opdagede de to, at de delte meget til fælles. Deres venskab blomstrede til et kærligt forhold, som har styrket og uddybet sig gennem årene.

Maya har virkelig "fuldendt" Fedor og givet ham støtte og opmuntring, som har båret ham gennem sin krævende karriere. De har en datter, Natalia, som også er læge. Selvom Serbinenko-familien har et hjem i Moskva, tilbringer de al deres ferie i hjertet af det russiske landskab nær bredden af Volga-floden i Kostroma-regionen.

Kildeinformation

Original artikel titel: En hyldest til dr. Fedor A. Serbinenko, grundlægger af endovaskulær neurokirurgi

Forfattere: George P. Teitelbaum, M.D., Donald W. Larsen, M.D., Vladimir Zelman, M.D., Ph.D., Anatolii G. Lysachev, M.D., Leonid B. Likhterman, M.D., Ph.D.

Publikation: Neurosurgery 46:462-470, 2000

Bemærkning: Denne patientvenlige artikel er baseret på peer-reviewed forskning og bevarer alle faktuelle oplysninger, datoer, tekniske detaljer og medicinske fund fra den originale hyldestartikel.