Теоретической базой ТМЛР послужили работы J. Wearn и соавт. (1933), которые на основании 15 аутопсий у человека описали уникальное явление микроанатомии сердца – наличие в нем интрамиокардиальных синусоид [90, 202]. Синусоиды, различаясь по размерам и структуре, представляют собой сеть артерио-полостных, артерио-артериолярных, артерио-венозных и венозно-полостных соединений [143, 178, 188]. Подобная система кровоснабжения миокарда присутствует в основном у рептилий, и, в частности, у аллигаторов, у которых 70% миокарда перфузируется из полости левого желудочка и только 30% - посредством коронарных артерий [108]. У человека в нормальных условиях синусоидный тип кровообращения сердца присутствует лишь в зародыше, постепенно заменяясь на эпикардиально - коронарный в ходе дальнейшего развития. При ряде пороков, и, в частности, таких, как гипоплазия левого желудочка [152], либо гипоплазия правого желудочка (при атрезии легочной артерии с интактной межжелудочковой перегородкой) так же находят функционирование синусоид [67, 72, 153]. Кроме того, кровоток через миокардиальные синусоиды заметно увеличивается при стрессовых ситуациях и при полной окклюзии коронарных артерий [45]. Сегодня в литературе описаны и казуистические случаи сохранения синусоид у взрослых людей [182]. Данные факты позволили предположить, что с помощью лазера можно создать каналы, соединяющие полость левого желудочка с интрамиокардиальной сетью синусоид, позволяющие осуществить как бы “рептилизацию” или "эмбрионизацию" человеческого сердца.
В конце 1983 года Mirhoseini [137] была выполнена операция трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации (ТМЛР) в сочетании с АКШ. Операция была выполнена в Милуоки (шт. Висконсин, США) в медицинском центре Св. Луки. В последующем Mirhoseini выполнил серию из 12-ти операций, сочетающих АКШ и ТМЛР.
В 1989 году, через 4 года после операции умер один из больных первой серии (первой фазы исследований в США). Больной умер от несердечных причин, и родственники предоставили сердце в госпиталь Св. Луки. На вскрытии было выявлено, что все каналы проходимы на всю длину, за исключением последних эпикардиальных двух миллиметров [61].
Говоря о начале операций на бьющемся сердце, очевидно, следует отметить еще одну важную дату. В 1987 году, на Рождество, администрация Сетона (медицинский центр в Дэли Сити, шт. Калифорния, США) приняла решение начать разработку программы по ТМЛР.
В январе 1990 года J. Crew [47] из Сетонского медицинского центра (Daly City, California) выполнил первую операцию изолированной ТМЛР на бьющемся сердце в США. Эта операция была выполнена с помощью Heart Laser первой генерации. Операция выполнена 82-летнему мужчине, который ранее перенес 2 операции АКШ. С тех пор до 1998 года в Сетонском медицинском центре было выполнено 25 операций ТМЛР на бьющемся сердце.
Как показали первые экспериментальные исследования [24, 25, 139, 140], каналы, создаваемые с помощью лазера, остаются открытыми и могут перфузировать миокард, защищая его от ишемии. Первые гистологические данные о проходимости трансмиокардиальных каналов после воздействия лазера представил М. Mirhoseini. Он и его коллеги сообщили об оставшихся открытыми в течение 2-х лет после операции каналах [139, 140]. Так по его данным, каналы изнутри были покрыты эндотелием и оставались проходимыми. Вокруг каналов сохранялся жизнеспособный миокард. Позднее M. Okada и соавт. так же сообщили о проходимых каналах через несколько лет после операции [156, 157, 158]. Причем считается, что M. Okada первым использовал лазерное воздействие на миокард за пределами США. На самом деле, вслед за M. Mirhoseini, первые успешные операции по трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации миокарда были проведены отечественными хирургами Ю. Ю. Бредикисом и О. Н. Скобелкиным в 1984 году с помощью эрбиевого лазера [6, 7, 8, 12, 20, 24, 25]. Многочисленные эксперименты на животных показали наличие проходимых каналов в разные промежутки времени [80, 86, 87, 93, 209]. К. Horvath продемонстрировал не только 30-дневную проходимость каналов после ТМЛР, но и улучшение контрактильности миокарда в экспериментальной модели острой ишемии на овцах [87]. В поддержку этих экспериментальных исследований были даны короткие сообщения об единичных наблюдениях проходимости каналов на вскрытиях в различные сроки после операции [44].
Таким образом, многие исследователи сходились во мнении, что каналы остаются открытыми и проходимыми длительное время. Причина этого, на их взгляд, кроется в отсрочке нормального репаративного процесса в миокарде, сопутствующего вапоризации и карбонизации клеток лазером, который ингибирует миграцию лимфоцитов, макрофагов и фибробластов к зоне лазерного воздействия. Некоторыми авторами приводились сравнения трансмиокардиальных лазерных каналов и каналов, проделанных обычной иглой, в которых отмечалось постоянное присутствие эндотелизированных микрососудистых сплетений в области воздействия лазерного луча [127]. Так R. Hardy отмечал, что каналы после обычной акупунктуры закрывались в течение 2-х суток, в то время как каналы, проделанные лазером оставались открытыми как минимум 2 недели [80]. В то же время имеются противоречивые данные относительно того, что лазерное воздействие имеет какие-либо преимущества по сравнению с обычной акупунктурой [42, 207].
Внедрение ТМЛР в широкую клиническую практику привело к появлению большого числа работ, в которых авторы стали детально изучать структуру каналов, созданных лазером [77, 78, 80, 199]. И в противоположность первым сообщениям о проходимости каналов вышло много публикаций о том, что каналы все же закрываются в различные сроки после операции. Большой материал представили T. Krabatsch и соавт. (1996, 1997). На основании патоморфологического исследования сердец 11 больных, умерших в различные сроки после ТМЛР (на 1 - 20-е сутки), было показано, что к 5 суткам после операции все каналы были закрыты фибриновыми сгустками, эритроцитами и макрофагами. Вокруг каналов отмечалась зона некроза толщиной 500 мкм [111]. Ко 2-3 неделе после операции отмечено замещение свежих тромбов грануляционной тканью различной плотности [112]. Сходную гистологическую картину у умерших больных после операции ТМЛР приводят и другие авторы [37, 49, 71]. В экспериментальных моделях на различных животных с использованием как СО2, так и гольмиевого лазеров, в последнее время не было обнаружено открытых и проходимых каналов [36, 61, 63, 73, 107, 145, 146, 160].
Таким образом, на сегодняшний день с большой долей уверенности можно сказать, что каналы, проделанные в миокарде с помощью лазеров различных типов, закрываются в течение ближайших 24 - 48 часов после операции. Вначале в просвете канала формируются тромбы, состоящие из коллагеновых волокон и клеточных элементов, впоследствии происходит репаративный фиброз и замещение тромбов грануляционной тканью, характерной для обычного воспалительного процесса [70, 71, 113].
Разноречивые суждения о проходимости каналов не позволяют прийти к единому мнению о механизме положительного клинического эффекта ТМЛР. Первые представления о создании и функционировании соустий между полостью левого желудочка и интрамиокардиальными синусоидами сегодня опровергаются многочисленными экспериментальными и клиническими данными о том, что созданные лазером каналы в ближайшее после операции время закрываются [124, 125, 132, 175]. Несмотря на то, что некоторые авторы находят функционирующие трансмиокардиальные каналы по данным контрастной вентрикулографии, контрастной эхокардиографии, либо в экспериментальных моделях, убедительных данных, свидетельствующих о длительной проходимости каналов, нет. Наиболее вероятной, на сегодняшний день, является гипотеза о стимуляции в зоне воздействия лазерного луча неоангиогенеза и, вследствие этого, улучшении перфузии ишемизированных зон миокарда [38, 42, 108, 126, 127, 141, 146, 161, 181, 208]. И действительно, как было сказано выше, в зонах, прилегающих к созданным лазером каналам, многие авторы находят множественные эндотелизированные образования, представляющие собой микрососудистую сеть. Развитию микрососудистой сети могут способствовать фибриновые тромбы в просвете созданных каналов и термически поврежденный миокард, посредством фактора роста фибробластов, трансформирующего рост фактора-бета, а так же сосудистого эндотелиального фактора роста [36, 62]. Кроме того, некоторыми авторами в зоне воздействия лазерного луча были обнаружены коллаген IV типа, характерный для базальной мембраны формирующихся сосудов [113] и a и b 3-интегрин, необходимые для адгезии эндотелиальных клеток к экстрацеллюлярным матричным компонентам, что наблюдается при неоангиогенезе [36, 123]. Allan M. Lansing сообщил об обнаружении у 23 пациентов, которым была выполнена ТМЛР, сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), причем концентрация его в крови на 7 день после операции увеличилась на 400% по сравнению с дооперационной [121]. Еще одним фактом, свидетельствующим в пользу теории ангиогенеза после ТМЛР, является постепенное улучшение клиники в течение первого года у больных, перенесших ТМЛР [89].
Другими теориями, объясняющими клинический эффект ТМЛР, могут быть: локальная “анестезия” вследствие деструкции миокардиальных нервных окончаний и эфферентных нервных путей [84, 98, 116, 181] с последующей миокардиальной “реабилитацией” и вторичным формированием коллатерального кровотока; стимуляция вазодилатации и образование коллатерального кровотока вследствие термоакустического эффекта или высвобождения тканевых вазоактивных веществ; не исключен так же эффект плацебо.