Denna artikel hyllar det anmärkningsvärda livet och framgångarna hos Dr. Fedor A. Serbinenko, den banbrytande neurokirurgen som på 1960-talet uppfann ballongembolisering. Hans arbete, som utvecklades under utmanande förhållanden i det forna Sovjetunionen, förändrade grundläggande hur läkare behandlar komplexa hjärnkärlsjukdomar som aneurysmer och fistlar, och lade grunden för hela fältet endovaskulär neurokirurgi. Genom otrolig uthållighet under nio års utveckling har hans tekniker sedan dess använts för att utvärdera och behandla över 3 000 patienter, vilket gett ett mindre invasivt alternativ till öppen hjärnkirurgi för otaliga människor världen över.

Modern hjärnkärlsbehandlings fader: Berättelsen om Dr. Fedor Serbinenko

Innehållsförteckning

• Introduktion: En medicinsk revolution
• Uppväxt och utbildning
• En slumpmässig observation som förändrade medicinen
• Utveckling av ballongkatetern
• De första lyckade ingreppen
• Etablering av ett nytt medicinskt specialområde
• Global påverkan och erkännande
• Mannen bakom medicinen
• Källinformation

Introduktion: En medicinsk revolution

Det är svårt att föreställa sig modern behandling av hjärnkärlsjukdomar utan endovaskulär neurokirurgi. Denna specialitet möjliggör för läkare att behandla komplexa tillstånd som hjärnaneurysmer, arteriovenösa missbildningar (AVM – onormala knippen av blodkärl) och karotis-kavernösa fistler (CCF – onormala förbindelser mellan artärer och vener bakom ögat) inifrån blodkärlen själva, vilket undviker öppen hjärnkirurgi.

Mångfalden av tillstånd som nu behandlas av neurointerventionister är imponerande, från vaskulära tumörer till strokehantering. Dagens läkare använder avancerade verktyg som flätade hydrofila katetrar, komplexa aneurysmspriraler och vaskulära stentar designade för känsliga hjärnkärl. Men bara 5–6 år innan denna artikel skrevs år 2000 fanns många av dessa enheter inte eller var fortfarande under utveckling.

Tjugo år tidigare utförde endast ett fåtal läkare världen över dessa ingrepp med rudimentär teknik vägledd av primitiva bildsystem. Denna artikel berättar historien om pionjären som startade det hela – Fedor Serbinenko, som utvecklade nya kateterbaserade terapier för neurovaskulära sjukdomar mer än 30 år tidigare i Sovjetryssland under oerhört svåra förhållanden.

Uppväxt och utbildning

Fedor Andreevitch Serbinenko föddes den 24 maj 1928 i den lilla byn Dmitriovsk i Stavropolregionen i Nordkaukasus, i vad som då var Sovjetunionen. När han var liten flyttade hans familj till Mineralnye Vody, där hans far arbetade som mekaniker på det lokala mjölverket och hans mor var hemmafru.

Hans mellanstadieutbildning avbröts av andra världskriget (kallat det stora fosterländska kriget i Ryssland), under vilket hans äldre bror, Yuri, dödades. Hans far, också soldat, överlevde kriget. För att försörja sin mor och mormor under konflikten 1941 till 1945 började den unge Serbinenko arbeta som 14-åring som lärling på verkstad.

Efter kriget fortsatte han arbeta som mekaniker men studerade också på kvällarna, och avslutade gymnasiet med höga betyg 1948. Han antogs sedan till I.M. Setjenovs första Moskvamedicinska institut, där han var en entusiastisk student och idrottare som utmärkte sig i volleyboll, simning och skridskoåkning.

Ekonomiskt svåra tider i efterkrigstidens Ryssland tvingade Serbinenko att ofta arbeta extrajobb som involverade tungt fysiskt arbete. Trots detta upprätthöll han perfekt närvaro under medicinstudierna. Vid sitt tredje år på läkarutbildningen var han intresserad av vetenskaplig forskning som involverade kirurgi, farmakologi och urologi.

När han tog läkarexamen 1954 fick han en tjänst som akademimedicinpraktikant vid N.N. Burdenko neurokirurgiska institut i Moskva, där han har arbetat kontinuerligt de senaste 44 åren när denna artikel skrevs. Burdenko-institutet var känt som Sovjetunionens främsta centrum för neurovetenskap.

Det blev snart uppenbart att Serbinenko hade exceptionella medfödda tekniska och intellektuella färdigheter som gav honom potential för en framstående kirurgkarriär. Detta uppmärksammades omedelbart av hans mentorer, professorerna A. Shlykov och M.A. Salazkin, två av de ledande sovjetiska neurokirurgerna på den tiden. De uppmuntrade Serbinenko att engagera sig i perkutan cerebral angiografi, som på den tiden utfördes genom direkt karotis- och vertebralartärpunktion.

Serbinenko blev snart expert på denna teknik, vilket ledde till hans intresse för neurovaskulär patologi. 1957 blev han doktorand i neurovetenskap. En del av hans avhandling ägnades åt studiet av patofysiologi och kliniska manifestationer av CCF. Han föreslog ett nytt klassificeringssystem för CCF baserat på deras inverkan på hjärnans cirkulation, vilket väckte hans fantasi i jakten på alternativa behandlingsalternativ.

En slumpmässig observation som förändrade medicinen

1959, vid första maj-firandet på Röda torget i Moskva, fångades Serbinenkos uppmärksamhet av heliumfyllda ballonger som barn höll i. Han lade märke till hur dessa ballonger lätt manövrerades genom enkla manipulationer av sina linor. Han började undra om en liten ballong i änden av en lång kateter kunde manövreras och navigeras på liknande sätt intravaskulärt för diagnostisk eller terapeutisk blockad av ett kärl.

Denna enkla observation satte igång en medicinsk revolution. Serbinenko organiserade snart ett litet laboratorium för att undersöka potentiella material för att skapa en sådan ballongkateter. Han undersökte ballongmaterial inklusive polyvinylklorid, polyeten, nylonmaterial, silikon och latex. Efter mycket trial and error skapade han prototyper av silikon- och latexballongkatetrar.

Flera misslyckanden vid bänken och kliniskt under de följande 9 åren ledde till upprepade förfiningar av hans design. Det blev snart uppenbart att, med en förbättrad design och noggrann ballonguppblåsning och -tömning, hade den ballongförsedda mikrokaterern utmärkta flödesriktningsegenskaper som möjliggjorde navigering av den krokiga vaskulära anatomien vid kraniets bas.

Detta möjliggjorde den första effektiva intrakraniella kateteriseringen. Dessa samma flödesriktningsegenskaper möjliggjorde också att ballongspetsen föredragsvis sökte upp högtflödesarteriovenösa fistler och större ACF-matningsartärer. Med användning av flera ballonganordningar blev superselektiv intrakraniell kateterisering möjlig.

Utveckling av ballongkatetern

De första ballongkatetrarna hade permanent fästa ballonger och diametrar på mindre än 1 mm. Dessa anordningar introducerades genom nålar som stacks direkt in i den cervikala karotisartären. Den 8 februari 1964 utfördes den första selektiva externa karotisangiografin med assistans av temporär intern karotisballongocklusion.

Därefter blev temporär ballongocklusion ett viktigt komplement till direktpunktionskarotisangiografi vid Burdenko-institutet. Två typer av ballonganordningar kom i bruk:

• En anordning utan ändhål som endast användes för att ockludera kärl
• En ballongkateter som inte bara skapade ocklusion utan också tillät passage av vätskor genom en separat lumen antingen distal eller proximal till ballongen (en föregångare till den kalibrerade läckballongkatetern)

Den viktigaste initiala användningen av Serbinenkos uppfinning var temporär diagnostisk ocklusion av större hjärnartärer. Från 1969 till 1972 utförde Serbinenko 304 sådana procedurer med endast två dödsfall.

Permanent terapeutisk ocklusion åstadkoms med en anordning utan ändhål som blåstes upp på en måltavla med en blandning av silikonpolymer och tantalpulver för att skapa ett radiopakt material som snabbt skulle bli en stabil gel inom ballongen och den distala kateterlumen. Detta möjliggjorde att katetern kunde avskäras utan risk för polymerläckage från det distala katetersegmentet, som lämnades kvar intraarteriellt.

Den första rapporterade kärlocklusionen utfördes den 24 april 1970 för att offra en intern karotisartär och behandla CCF. (Serbinenko hävdade senare att hans första lyckade ballongembolisering utfördes den 15 december 1969.)

Tekniken förbättrades genom att initialt blåsa upp ballongen med mindre visköst jodhaltigt kontrastmedel för att avgöra om positionen var tillfredsställande. När korrekt placering bekräftades, avsögs kontrastmedlet och silikonpolymer injicerades i ballongen.

Serbinenko utvecklade därefter en ballong med en genial ventilmekanism som möjliggjorde ballonglösning från dess leveransmikrokateter genom att placera drag på katetern. Denna modifiering eliminerade det fästa distala katetersegmentet som användes i det tidigare distributionssystemet.

Från 1970 till 1973 utförde Serbinenko 162 permanenta terapeutiska cerebrovaskulära ocklusioner, behandlande aneurysmer, CCF och större matningskärl till AVM, med endast två rapporterade dödsfall. Han utvecklade senare en ballong som innehöll en liten distal radiopakt guldpartikel, vilket skapade en tung spets och gav större fluoroskopisk synlighet och riktningsegenskaper.

Även om det mesta av hans tidiga arbete utfördes genom direkt karotispunktioner, antog Serbinenko senare den transfemorala Seldinger-tekniken för sina endovaskulära procedurer. Noggrant och metodiskt samlade han en imponerande patientserie. Hittills har över 3000 patienter utvärderats och/eller behandlats av Serbinenko med ballongkatetertekniker.

De första lyckade ingreppen

Serbinenkos arbete möjliggjorde för första gången effektiva terapier för en mängd neurovaskulära lesioner. De grundläggande koncept han banade väg för 30 år före denna artikel för behandling av CCF, AVF och ooperabla kavernösa interna karotisartärfusiforma aneurysmer förblir lika livskraftiga och viktiga idag.

Hans växande endovaskulära praxis krävde all hans tid, vilket tvingade honom att överge konventionell operativ neurokirurgi. Men hans fokus på endovaskulära procedurer öppnade ett nytt kapitel i utredningen av cerebrovaskulär patofysiologi.

Med samarbete av neuropsykologen Alexander Luria, också vid Burdenko-institutet, hjälpte Serbinenkos ballongtestocklusion av hjärnartärer till hjärnkartläggning och preoperativ bedömning av potentiellt eloquenta områden av hjärnbarken. Dessa temporära ballongocklusioner, liknande nuvarande selektive Wada-tester som utförs genom injektion av natriumamytal, kompletterades av elektrofysiologiska och biokemiska studier.

Etablering av ett nytt medicinskt specialområde

Till deras förtjänst hade andra forskare på 1960- och tidiga 1970-talet rapporterat eller föreslagit användning av endovaskulära tekniker för att behandla neurovaskulära lesioner. Dessa inkluderade Luessenhop och Spence, som terapeutiskt emboliserade cerebrala AVM och försökte behandla ett supraklinoident karotisaneurysm med en intravaskulär silikonballong; Alksne och Fingerhut, som utförde magnetiskt assisterad transarteriell embolisering av experimentella canina aneurysmer; och Prolo och Hanbery, som beskrev transluminal ocklusion av en CCF med en icke-lösbar ballong.

Dessa tidiga forskares arbete var banbrytande, men Serbinenkos uppfinning av ballongkatetern på 1960-talet och framgången med den första permanenta ballongocklusionen av en intrakraniell kärlstruktur med hans anordning 1969 var de seminala händelserna som markerade födelsen av endovaskulär neurokirurgi.

Global påverkan och erkännande

År 1971, vid den första allsovjetiska neurokirurgkongressen i Moskva, presenterade Serbinenko sin ackumulerade endovaskulära erfarenhet. Samma år publicerade han sin landmärkesartikel som beskrev användningen av hans ballongkateter för diagnostik och behandling av cerebrovaskulära störningar.

Trots hinder för idéutbyte mellan öst och väst som skapades av kalla kriget kunde sådana revolutionerande nya koncept inte undgå att påverka medicinskt tänkande världen över. År 1974 publicerades ytterligare en artikel som rapporterade hans endovaskulära neurokirurgiska resultat i Journal of Neurosurgery.

Därefter blev Burdenko-institutet en destination för utländska läkare som önskade observera neurointerventionella tekniker. Erkännandet av Serbinenkos arbete skapade möjligheter för andra sovjetiska neurointerventionister, inklusive Y.N. Zubkov från A.L. Polenov Neurokirurgiinstitut i Leningrad och V.I. Shcheglov från Kiev forskningsinstitut för neurokirurgi.

Serbinenkos arbete frambringade många innovationer av andra forskare runt om i världen, vilket ledde till en teknologisk explosion och den nuvarande breda tillämpningen av neurointerventionella tekniker. Under sena 1970-talet och tidiga 1980-talet rapporterade Debrun et al. sina resultat med användning av Debrun-latexballongen vid behandling av cerebrala aneurysm och karotickavernösa fistler (CCF).

Introduktionen av icke-frånkopplingsbara ballongkatetrar gjorde ballongtestocklusioner av karotis- och vertebralartärerna praktiskt genomförbara. Samma typ av anordning har använts för ballongskydd av den cerebrala cirkulationen under karotisangioplasti och stentningsprocedurer.

Den kalibrerade läckageballongen (en variant av Serbinenkos uppfinning) möjliggjorde antegrad flödesstopp inom AVM-matningsartärer under embolisering av AVM-nidus med ett flytande adhesivt medel. Den efterföljande utvecklingen av flexibla flödesstyrda och över-tråd-mikrokatetrar utökade avsevärt emboliseringens roll vid behandling av arteriovenuösa missbildningar (AVM).

Under sena 1970-talet utvecklade Hieshima et al. en silikon-frånkopplingsballong med ett självtätande ventilmekanism, som var mer eftergivlig än latexballongar. Denna anordning har använts för att behandla karotickavernösa fistler (CCF), arteriovenuösa fistler (AVF), intrakraniella aneurysm, AVM-matningsartärer och neurovaskulära traumatiska lesioner.

Vid 1990 hade ett antal grupper samlat betydande erfarenhet av att använda frånkopplingsbara ballongar för att behandla intrakraniella aneurysm med bevarande av moderkärl. Komplikationer förblev dock betydande, med en studie som rapporterade dödlighet och strokehastigheter på 17,9 % respektive 10,7 % associerade med endosackulär aneurysmballongembolisering.

En annan studie rapporterade en 10 % frekvens av tekniska misslyckanden, en 4 % dödlighet och en 10 % frekvens av neurologiska komplikationer under dessa procedurer. Dessa komplikationshastigheter ledde så småningom till utvecklingen av Guglielmis frånkopplingsspiraler, som till stor del har ersatt ballongar för den endovaskulära behandlingen av intrakraniella aneurysm, även om ballongar fortfarande används i kombination med ballongremodellingstekniken för behandling av bredhalsade aneurysm.

Mannen bakom medicinen

Som ett erkännande av hans många bidrag till medicinen har Serbinenko tilldelats hedersmedlemskap i flera internationella vetenskapliga och medicinska sällskap, inklusive American Society of Neuroradiology. År 1976 tilldelades han det sovjetiska statpriset som ett erkännande av hans uppfinning.

År 1986 blev han korresponderande medlem av Ryska medicinakademin, och 1995 blev han akademiledamot. Serbinenko var en särskild hedersgäst under 1999 års vetenskapliga konferens av World Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology.

Serbinenko tjänstgör som Burdenko-institutets vice vetenskapliga direktör och är vetenskaplig sekreterare för specialiserade rådet för avhandlingsförsvar. Han är också medlem av redaktionsrådet för Voprosy Neurochirurgii. Han har författat eller medförfattat mer än 150 vetenskapliga publikationer och innehar 11 patent för medicinska anordningar i Ryssland, USA, Tyskland, Sverige, Kanada, Japan och Frankrike.

Serbinenko är känd som en drivande och krävande läkare och forskare. I patientvårdens namn förväntar han sig inget mindre än maximal ansträngning från sina kollegor och medarbetare, men framför allt från sig själv. Han kan inte tänka sig ett större uttryck för medkänsla med sina patienter än att konsekvent leverera utmärkt medicinsk vård.

Under denna krävande yta bor en varm och medkännande sentimentalist. Hans äkta omtänksamhet sträcker sig bortom patienter och kollegor till att inkludera människor i allmänhet. Han är aldrig för upptagen eller anser sig för viktig för att ta sig tid att skriva ett personligt meddelande till en vän, komma ihåg ett speciellt tillfälle, göra en liten tjänst eller trösta familjen till en sjuk patient.

Serbinenko träffade sin fru, Maya, som har en doktorsexamen i neurofysiologi, när han var medicinstudent. På grund av deras liknande uppväxt fann de två att de delade mycket gemensam mark. Deras vänskap blommade till en kärleksfull relation som har stärkts och fördjupats över åren.

Maya har verkligen "kompletterat" Fedor, gett honom stöd och uppmuntran som har upprätthållit honom under hans krävande karriär. De har en dotter, Natalia, som också är läkare. Även om Serbinenkos har ett hem i Moskva tillbringar de all sin semestertid i hjärtat av ryskländska landsbygden nära Volgas stränder i Kostroma-regionen.

Källinformation

Originalartikelns titel: En hyllning till dr Fedor A. Serbinenko, grundare av endovaskulär neurokirurgi

Författare: 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

Not: Denna patientvänliga artikel är baserad på peer-granskad forskning och bevarar all faktauppgifter, datum, tekniska detaljer och medicinska fynd från den ursprungliga hyllningsartikeln.