Способ коррекции легочного артериального давления при пульмонэктомии путем формирования межсосудистых анастомозов (экспериментальное исследование)

М.Т. Надыров, Ы.А. Алмабаев, А.Н. Баймаханов, И.Р. Фахрадиев, А.Ы. Алмабаева, Б.Д. Танабаев, М.Б. Кулимбет, А.Д. Раимханов

Ключевые слова: пульмонэктомия; легочная недостаточность; легочная артериальная гипертензия; межсосудистые анастомозы.

Цель исследования — оценить возможности снижения легочного артериального давления путем создания разного типа межсосудистых анастомозов на фоне левосторонней пульмонэктомии в эксперименте.

Материалы и методы. Экспериментальное исследование осуществляли на 102 лабораторных животных (мини-свиньи), возраст — 24–27 мес, масса — 12–17 кг. Проведено три серии опытов. В 1-й серии (n=34) выполнены левосторонние пульмонэктомии, что соответствовало удалению 42 весовых процентов легочной ткани. Во 2-й серии (n=34) проведены левосторонние пульмонэктомии и на их фоне — артериовенозное шунтирование малого круга кровообращения соединением «конец в конец» проксимальных отрезков нижнедолевой артерии и одноименной вены оперируемой стороны. В 3-й серии (n=34) выполнены левосторонние пульмонэктомии и на их фоне — артерио-артериальное шунтирование путем соединения конца проксимального отрезка верхнедолевой артерии оперируемой стороны с дистальным отрезком подключичной артерии той же стороны.

Результаты. Летальность животных после пульмонэктомии, произведенной обычным методом, без шунтов (1-я серия), составила 1:3 (погибли 10 из 34 оперированных), причем 8 из 10 погибли от острого отека.

Среди животных, подвергнутых пульмонэктомии при функционирующем артериовенозном шунте между легочной артерией и веной оперированной стороны (2-я серия), летальность оказалась значительно меньшей — около 1:6 (погибли 6 из 34 мини-свиней). Ни одно животное этой серии не погибло от острого отека легкого.

Летальность среди животных 3-й серии, у которых легочную артерию на стороне удаленного легкого соединяли с дистальным отрезком подключичной артерии, была наиболее высокой, составив половину из общего числа оперированных. 14 мини-свиней погибли в первые же часы после операции от острого отека легкого, 4 — спустя 4 мес от недостаточности правого желудочка сердца.

Заключение. Пульмонэктомия при функционирующем между нижнедолевой артерией и одноименной веной оперируемой стороны шунте дает возможность избежать острого отека оставшегося легкого на операционном столе и в ранние сроки после операции.

Введение

По имеющимся данным, частота послеоперационных рецидивов на фоне перенесенной пульмонэктомии составляет от 5 до 30% [1]. Удаление легкого или большого объема легочной ткани ведет, как известно, к увеличению общего сопротивления сосудистой сети и повышению артериального давления в оставшейся части малого круга кровообращения почти в 2 раза [2]. В механизме развития легочной недостаточности большое значение придается многообразным нарушениям метаболизма, а также системы периферического кровообращения, что в конечном итоге приводит к нарушению гемостаза и впоследствии — к необратимым функционально-морфологическим изменениям системы организма [3, 4].

Необходимо отметить, что нарушение гемодинамики в оставшемся легком происходит уже в момент перевязки легочной артерии. Нарушение портально-венозного кровотока наступает в момент прошивания бронха, а локального кровотока — уже через 3 ч после пульмонэктомии, и компенсации его не происходит даже через 3 мес [5].

Нарушения оксигенации крови на фоне пульмонэктомии рассматривают как одну из основных причин развития послеоперационной гипоксии и связанных с ней летальных исходов. Поэтому после пульмонэктомии первичным этиологическим фактором респираторной дисфункции считаются вентиляционно-перфузионные нарушения вследствие двукратного увеличения кровотока через единственное легкое. Процессы газообмена в легких тесно взаимосвязаны с другими, негазообменными функциями, в первую очередь с метаболической и детоксицирующей активностью легочной паренхимы [6].

К современным способам коррекции послеоперационных нарушений после пульмонэктомии относят инфузионно-трансфузионное поддержание гемодинамики, антибактериальную химиопрофилактику и периоперационную поддержку.

Предлагается также более активно назначать препараты с антигипоксическими свойствами, которые будут корригировать метаболические нарушения в единственном легком и способствовать снижению выраженности системных эффектов гипоксии [7].

Неадекватное увеличение легочного артериального давления может приводить уже во время операции или в ближайшие часы после нее к тяжелому отеку оставшегося легкого и острой правожелудочковой недостаточности. В отдаленные сроки после пульмонэктомии даже в случаях, когда этих осложнений удается избежать, полного восстановления нарушенных функций кардиопульмональной системы не происходит, а прогрессирующая легочная артериальная гипертензия приводит к развитию легочного сердца [8].

Поскольку в развитии острого отека легкого и правожелудочковой недостаточности при пульмонэктомиях патогенетическую роль играет легочная артериальная гипертензия, можно предположить, что снижение давления в легочной артерии путем создания разного типа межсосудистых анастомозов должно способствовать предупреждению отека второго легкого во время операции, а позднее — предупреждению или задержке развития правожелудочковой недостаточности. Для проверки этого предположения нами проведены три серии экспериментов.

Материалы и методы

Исследование было проведено на 102 лабораторных животных (мини-свиньи), возраст которых составлял 24–27 мес, масса — 12–17 кг, содержащихся в виварии НИИ фундаментальной и прикладной медицины им. Б. Атчабарова со стандартным рационом питания и ухода.

Мини-свиньи являются селекционной группой, выведенной и разводимой в качестве биологического ресурса лабораторных животных, и пригодны для использования в медико-биологических экспериментах, с чем и связан наш выбор [9].

Содержание животных и проведение экспериментов осуществляли в соответствии с международными правилами «Guide for the Care and Use of Laboratory Animals» (National Research Council, 2011), а также с этическими принципами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Страсбург, 2006).

Для определения объема выборки лабораторных животных использовали программу G*Power v. 3.0.10. Выбрана большая величина эффекта — 0,40, три сравнительные группы и мощность эффекта — 0,95 с уровнем значимости 0,05. Таким образом, общее количество выборки составило 102 лабораторных животных (n=34 в каждой группе).

Каждая группа животных рандомизированно участвовала в отдельной серии опытов.

В 1-й серии проведены левосторонние пульмонэктомии, что соответствовало удалению 42 весовых процентов легочной ткани. Наблюдения за животными велись в срок до 1 года после операции.

Во 2-й серии проведены левосторонние пульмонэктомии и выполнено артериовенозное шунтирование малого круга кровообращения соединением «конец в конец» проксимальных отрезков долевой артерии и одноименной вены на оперируемой стороне. Срок наблюдения — до 1 года после операции.

В 3-й серии опытов проведены левосторонние пульмонэктомии и выполнено артерио-артериальное шунтирование путем соединения конца проксимального отрезка долевой артерии оперируемой стороны с дистальным отрезком подключичной артерии той же стороны. Срок наблюдения — до 3 мес после операции.

Операции на лабораторных животных проводились в условиях операционного блока Лаборатории экспериментальной медицины НИИ фундаментальной и прикладной медицины им. Б. Атчабарова.

Животных с предварительно тщательно выбритым операционным полем под общей анестезией (Калипсол — 10 мг/кг; Листенон — 1,0 мг/кг; Пропофол — 1% 1,5–2,5 мг/кг; доза и время введения веществ отмечались в журнале эксперимента) фиксировали на станке в положении лежа на спине. В краевую вену уха устанавливали периферический катетер, к грудной клетке прикрепляли датчики для электрокардиографии, пульсоксиметрический датчик для контроля насыщения периферической крови кислородом фиксировали на языке.

На следующем этапе животным внутривенно вводили миорелаксант (Ардуан — 0,05 мг/кг) и выполняли интубацию трахеи по методу Д.И. Вачнадзе [10], для чего использовали изогнутый клинок типа Macintosh №4–5, эндотрахеальную трубку диаметром 6–7 мм. Перед постановкой трубки при проведении прямой ларингоскопии выполняли орошение голосовой щели лидокаином, трубки смазывали лубрикантом. После интубации трахеи проверяли адекватность положения трубки аускультативным способом. Потенцирование действия пропофола и анальгетиков осуществляли с помощью препарата Дроперидол в дозе 0,3 мг/кг массы тела каждые 45 мин с помощью автоматического шприцевого насоса Perfusor Compact (B. Braun, Германия).

Животное подключали к аппарату искусственной вентиляции легких HPV760 (Puritan Bennett, США), принудительную вентиляцию легких выполняли газовой смесью кислород–воздух в соотношении 1:1. ЭКГ, ЧСС фиксировали в режиме реального времени системой мониторинга IntelliVue (Philips).

Доступ в грудную клетку осуществляли путем проведения боковой торакотомии в проекции четвертого межреберья слева. Линейный разрез кожных покровов выполняли по ходу межреберного пространства между IV и V ребрами, поверхностные и межреберные мышцы разводили тупым путем, вскрывали плевральную полость, затем разводили ребра при помощи реечного ранорасширителя.

Пульмонэктомии проводили с раздельным лигированием элементов корней легочных долей начиная с нижней. Непосредственно после пульмонэктомии выполняли измерения давления крови в легочной артерии.

При артериовенозном шунтировании малого круга кровообращения после анестезии рефлексогенных зон 0,25% раствором новокаина выделяли артерию и вену нижней доли левого легкого на протяжении около 3 см, эту долю удаляли и концы мобилизованных артерии и вены соединяли с помощью аппарата АСЦ-8 (Россия). Удостоверившись в проходимости шунта, измеряли давление в легочной артерии.

При артерио-артериальном шунтировании малого круга кровообращения после анестезии рефлексогенных зон 0,25% раствором новокаина выделяли долевую артерию легкого оперируемой стороны и подключичную артерию той же стороны, мобилизованные артерии соединяли также с помощью аппарата АСЦ-8.

Измерение давления в легочной артерии осуществляли методом доплер-эхоКГ на ультразвуковом аппарате ACUSON CV-70 (Siemens, Германия) секторным датчиком Р4-2 из апикального доступа в М-, В-, импульсно-волновом, непрерывно-волновом, цветовом и тканевом доплеровских режимах. Рассчитывали систолический и диастолические индексы: максимальную скорость второго позитивного пика Sm, максимальную скорость первого негативного пика Еm, максимальную скорость второго негативного пика Аm, отношение Еm/Аm [11, 12].

Животных выводили из наркоза путем прекращения введения анестезиологических препаратов. После появления стабильного спонтанного дыхания выполняли экстубацию, затем переводили животных в чистый подготовленный вольер.

Для обезболивания в послеоперационном периоде в течение первых суток назначали Кетонал — 20 мг/кг. В дальнейшем обезболивания животных наркотическими препаратами не требовалось.

В ходе эксперимента лабораторные животные содержались в виварии НИИ фундаментальной и практической медицины им. Б. Атчабарова согласно стандартам содержания и ухода за послеоперационными животными, разработанным совместно с Лабораторией экспериментальной медицины Национального медицинского университета (Алматы).

Лабораторные животные были выведены из эксперимента по методу А.Ы. Алмабаевой [13].

Забор гистологического материала при хирургических вмешательствах проведен согласно методу Коржевского [14].

Утилизация животного биологического материала произведена согласно порядку утилизации и уничтожения биологических отходов (Правила утилизации, уничтожения биологических отходов разработаны в соответствии с подпунктом 46-11 статьи 8 Закона Республики Казахстан от 10 июля 2002 г. «О ветеринарии»).

Методы статистической обработки основывались на использовании пакета статистических программ R 3.4.4 для Windows. Для количественных показателей вычисляли среднее арифметическое значение (M) и стандартное отклонение (SD). Данные представлены в виде M±SD. Качественные признаки описаны абсолютными (n) и относительными (%) значениями. Вычислялись коэффициенты вариабельности. Различия между изучаемыми показателями считали статистически значимыми при р<0,05. В качестве статистического теста выбрали одномерный дисперсионный анализ ANOVA. Этот обосновано тем, что выборки групп являются независимыми между собой и для проверки теорий в случае дисперсионного анализа используется F-распределение. Данные исследования соответствуют всем требованиям выбранного статистического теста: зависимая переменная — количественная, а независимая переменная — качественная — и имеют три категории; выборки разделены на группы случайным образом; однородность дисперсий — дисперсии приблизительно равны по группам; в исследуемых данных нет неординарных значений; проводится сравнительный анализ данных; используются три группы в исследовании.

Для описания летальности подопытных животных при разном характере операции пользовались описательной статистикой (%).

Результаты

Пульмонэктомии проводили с раздельным лигированием элементов корней легочных долей начиная с нижней. В 1-й серии опытов непосредственно после пульмонэктомии давление крови в легочной артерии значительно повышалось (табл. 1). Во 2-й серии при артериовенозном шунтировании малого круга кровообращения после анестезии рефлексогенных зон 0,25% раствором новокаина выделяли артерию и вену нижней доли левого легкого на протяжении около 3 см, эту долю удаляли и концы мобилизованных артерии и вены соединяли с помощью аппарата АСЦ-8. Удостоверившись в проходимости шунта, измеряли давление в легочной артерии. Измерения показали, что удаление нижней доли легкого (26% легочной ткани) не приводило к увеличению давления в системе легочной артерии. Это давление не повышалось и после того, как при функционирующем состоянии артериовенозного шунта удаляли верхнюю и среднюю доли легкого.

Таблица 1. Динамика среднего давления в легочной артерии в разные сроки после пульмонэктомии в зависимости от характера операции

Таким образом, предварительное артериовенозное шунтирование нижнедолевых сосудов как при сохраненном кровотоке в верхней и средней долях легкого, так и при удалении всех долей оперируемого легкого предотвращало увеличение давления крови в оставшемся легком. Данный факт свидетельствует, что артериовенозное шунтирование может служить средством профилактики острого отека единственного легкого и, следовательно, правожелудочковой недостаточности в момент операции и в раннем послеоперационном периоде. Данный вывод был подтвержден анализом летальности оперированных животных всех трех серий экспериментов (см. табл. 1).

В 3-й серии опытов в целях более четкого выявления роли повышения легочного артериального давления в осложнениях и неблагоприятных исходах пульмонэктомии мы увеличивали давление в оставшейся части малого круга кровообращения путем соединения «конец в конец» истока верхнедолевой артерии с дистальным отрезком подключичной артерии. Анастомозирование легочной артерии не с проксимальным, а с дистальным отрезком подключичной артерии было выбрано с той целью, чтобы повышение легочного артериального давления не превышало значений, обычно наблюдаемых при легочной артериальной гипертензии. Анастомоз между артериями накладывался при функционировании средней и нижней долей.

Коллатерали подключичной артерии настолько развиты, что в дистальном отделе перевязанной и пересеченной подключичной артерии давление крови было выше 700 мм вод. ст., в то время как в легочной артерии, подготовленной к анастомозированию с подключичной, оно составляло всего 330±10 мм вод. ст. При введении синьки Эванса в легочную артерию краска не переходила через трубку в сторону подключичной, при введении же ее в подключичную артерию кровь, окрашенная краской, шла через трубку в сторону легочной.

Давление крови в легочной артерии после пульмонэктомии с артерио-артериальным шунтом возрастало в течение 1-й недели на 76,6% от исходного уровня и в дальнейшем, к 3-му месяцу, увеличивалось на 81,8% относительно нормы. Постоянное поступление крови из подключичной артерии в легочную создавало неадекватную нагрузку на единственное легкое и правый желудочек сердца.

Анализ гемодинамики в малом круге кровообращения после пульмонэктомии тремя описанными методами показал, что благоприятные условия, создаваемые артериовенозным шунтированием, продолжаются и в более отдаленные сроки после операции (см. табл. 1).

Только к концу года после операции в легочной артерии отмечено увеличение давления на 10% от исходных цифр (до 395±10 мм вод. ст.). Однако это увеличение в 6 раз меньше в сравнении с приростом среднего давления в легочной артерии животных, подвергнутых пульмонэктомии без шунтирования.

У одной мини-свиньи после удаления левого легкого при артериовенозном шунтировании давление в легочной артерии было резко увеличенным и к 6 мес достигло 580 мм вод. ст., тогда как у остальных мини-свиней этой серии опытов оно находилось в пределах исходного уровня — 374±12 мм вод. ст.

Причину повышенного давления в легочной артерии — тромбоз артериовенозного анастомоза — мы установили при реторакотомии.

При пульмонэктомии без шунтов среднее давление в легочной артерии непосредственно после операции увеличивается на 40% от исходного уровня, затем постепенно уменьшается, достигая минимума в течение 2-го месяца.

Это может быть связано с включением компенсаторных механизмов оставшегося легкого и усилением функции внутрилегочных артериовенозных шунтов. При этом среднее давление в легочной артерии исходного уровня все же не достигало, оставаясь повышенным относительно нормы на 10%. Начиная с 3-го месяца оно прогрессивно нарастало и к концу года после операции увеличивалось на 60% от исходного уровня.

Видимо, это следует объяснить ослаблением компенсаторных резервов оперированного легкого в результате выявляющегося к этому времени развития склеротических процессов в тканях оставшегося легкого с обеднением капиллярной сети, прогрессирующей коллагенизацией сосудов, бронхов, альвеолярных перегородок.

Полученные данные о влиянии разного типа анастомозов при пульмонэктомии на частоту послеоперационных рецидивов подтверждают и результаты анализа летальности среди оперированных животных (табл. 2).

Таблица 2. Летальность подопытных животных при разном характере проведения пульмонэктомии, абс. число/%

Летальность животных после пульмонэктомий, проведенных обычным методом, без шунтов (1-я серия), составила 1:3 (погибли 10 из 34 оперированных), причем 8 из 10 погибли от острого отека оставшегося легкого, только 2 мини-свиньи погибли от погрешностей наркоза.

Летальность среди животных, подвергнутых пульмонэктомии при функционирующем артериовенозном шунте между легочной артерией и веной оперированной стороны (2-я серия опытов), оказалась значительно меньшей, чем у животных 1-й серии, составив около 1:6 (погибли 6 из 34 мини-свиней). Ни одно животное этой серии не погибло от острого отека легкого: 2 умерли в результате погрешности наркоза; 2 — от тромбоза легочной артерии во время зондирования сердца; 2 — от эмпиемы плевры на 7-е сутки после операции.

Таким образом, из испытанных нами методик операция удаления легкого при функционирующем между легочной веной и легочной артерией шунте на оперируемой стороне дает наибольшие возможности избежать острого отека оставшегося легкого.

Заключение

Метод пульмонэктомии с использованием профилактического шунта, функционирующего между долевой артерией и одноименной веной оперированной стороны, показал существенные преимущества. Среднее давление после пульмонэктомий этим способом в наших опытах в течение всего периода наблюдения находилось в пределах, близких к исходному уровню (355±10 мм вод. ст.), в то время как контрольное пережатие шунта у этих же животных с целью имитации пульмонэктомии без артериовенозного анастомоза сопровождалось повышением давления крови в легочной артерии на 62%.

Пульмонэктомия при таком функционирующем артериовенозном шунте на оперируемой стороне дает возможность избежать на операционном столе и в ранние сроки после операции острого отека оставшегося легкого.

В дальнейшем этот шунт создает благоприятные гемодинамические условия для функционирования сосудистой сети малого круга кровообращения, легочной ткани и правых отделов сердца и, предотвращая возникование легочной артериальной гипертензии, устраняет одну из основных причин развития легочного сердца.

Финансирование исследования. Работа выполнена в рамках НИРС.

Конфликт интересов. Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов.

Литература

Алмабаев Ы.А., Алмабаева А.Ы., Мусаев А.Т., Серикпаев Ж.Ж., Лесбекова Р.Б., Нурмуханбетова Д.К., Махатов Б.М., Угланов Ж.Ш., Жолдыбаев С.С., Исмайлов Д.И., Бухарбеков Б.Б., Алдабергенов Е.Н., Колбекова А.А., Ермаханова А.Б. Характеристика гемодинамических изменений в катамнезе при пульмонэктомии. Современные проблемы науки образования 2016; 1: 35.
Даминов Р.У. Состояние микроциркуляции внутренних органов в послеоперационном периоде после экспериментальной левосторонней пульмонэктомии. Молодой ученый 2017; 18: 117–119.
Войцеховский В.В., Ландышев Ю.С., Григоренко A.A. Морфофункциональное состояние бронхолегочной системы у больных множественной миеломой. Пульмонология 2010; 4: 49–53.
Lahera V., Goicoechea M., de Vinuesa S.G., Oubiña P., Cachofeiro V., Gómez-Campderá F., Amann R., Luño J. Oxidative stress in uremia: the role of anemia correction. J Am Soc Nephrol 2006; 17(12 Suppl 3): S174–S177, https://doi.org/10.1681/asn.2006080911.
Белевитин А.Б., Тарасов В.А., Наумов А.Б., Поваренков А.С., Бирюков А.В., Романовский Д.Ю., Ларин И.А., Кручиненко А.Ю., Хубулава Г.Г. Операционная изолированная химиогипертермическая перфузия легкого с удалением легочных метастазов. Вестник хирургии им. И.И. Грекова 2010; 169(4): 12–16.
Яковлев А.Ю., Гордеева О.С., Денисенко А.Н., Воронцов А.Ю., Улитин Д.Н. Метаболизм единственного легкого после пульмонэктомии и возможности его послеоперационной коррекции. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова 2011; 4: 47–50.
Мороз В.В. Стратегия и тактика применения антигипоксантов при критических состояниях. В кн.: Фундаментальные проблемы реаниматологии (избранные лекции и обзоры). Труды Института общей реаниматологии РАМН. Том IV. М; 2005; с. 210–220.
Сабиров Ш.Ю., Нематов О.Н., Маюсупов Ш.Э., Рискиев А.А., Рахманов Ш.А., Насритдинов Б.И., Эрмаков Э.Ф., Абдумаджитов А.М. Новые подходы к обширным резекциям легких и пульмонэктомии при распространенном и лекарственно устойчивом туберкулезе. Молодой ученый 2017; 5.2: 49–51.
Шатохин К.С., Князев С.П., Ермолаев В.И., Гончаренко Г.М., Деева В.С., Запорожец В.И., Орлова К.С., Никитин С.В. Характеристика разнообразия мини-свиней ИЦиГ как биоресурса лабораторных животных. Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет) 2016; 4(41): 67–74.
Вачнадзе Д.И., Брешенков Д.Г., Дыдыкин С.С. Анестезиологическое пособие у свиней как модельного объекта в медико-биологических и биотехнологических исследованиях. Вопросы реконструктивной и пластической хирургии 2016; 4(59): 37–56.
Говорин А.В. Некоронарогенные поражения миокарда. Новосибирск: Наука; 2014.
Соколова Н.А., Чарторижская Н.Н., Говорин А.В. Клинические и патоморфологические особенности поражения сердца у больных с острым отравлением уксусной кислотой. Сердце: журнал для практикующих врачей 2011; 4(60): 245–246.
Алмабаева А.Ы., Бегалин Т.Б., Нажимов Б.С. Способ выведения подопытных животных из эксперимента. Патент 11756 РК. 2002.
Коржевский Д.Э., Гиляров A.B. Основы гистологической техники. СПб: СпецЛит; 2010.