В настоящее время хирургические вмешательства на грудной клетке и дыхательных путях претерпели значительное развитие. Все больше в практику входят новейшие методы проведения сложных резекций и реконструкций дыхательных путей. Развивается регенеративная медицина — от использования трупных трансплантатов до более современных биосинтетических дыхательных путей. В связи с этим от анестезиолога требуются знания и умение использовать различные специальные респираторные методики.
Основной задачей анестезиолога в трахеобронхиальной области торакальной хирургии является необходимость в компенсации постоянно изменяющихся условий для ИВЛ. Можно сказать, что выбор метода ИВЛ — это постоянный, каждодневный поиск, который, хотя и имеет общие закономерности, соответствующие этапу и виду хирургической операции, может быть решен с максимальной эффективностью лишь для каждого конкретного больного и даже индивидуально для каждого хирурга.
Специальными способами поддержания газообмена в трахеобронхиальной хирургии являются объемно-циклическая ИВЛ посредством системы шунт-дыхание, методы экстракорпоральной оксигенации, уменьшение потребления кислорода в условиях умеренной гипотермии, высокочастотная струйная ИВЛ.
В современной практике применение получили система шунт-дыхание, высокочастотная струйная ИВЛ, методы экстракорпоральной оксигенации и относительно новая респираторная технология — потоковая апноэтическая оксигенация (апнойная оксигенация). В этой главе рассмотрены описанные в литературе патофизиологические особенности каждой из этих методик.
Объемная вентиляция с помощью системы шунт-дыхание
Объемно-циклическая ИВЛ посредством системы шунт-дыхание заключается в чередовании интервалов апноэ и гипервентиляции и подразумевает введение эндотрахеальной трубки (предпочтительней армированной) в нижележащий отрезок трахеи или бронха и периодическое ее извлечение. При этом пациент вентилируется от контура стандартного наркозно-дыхательного аппарата. Способ осуществления данной методики зависит от оперативного доступа, характера патологии и особенностей выполняемой операции.
Интубационную трубку вводят со стороны переднего средостения или правой плевральной полости. В литературе описаны 4 основных способа.
- Интубация каудального отрезка трахеи во время или после ее вскрытия или пересечения. При этом конец трубки устанавливают в трахее или в одном из главных бронхов.
- Интубация через дополнительный разрез каудальнее опухоли или стеноза.
- Интубация левого главного бронха трубкой, введенной через правый главный бронх.
- Прямая интубация правого главного бронха, левого главного бронха или обоих бронхов через поперечные разрезы между хрящевыми полукольцами при трансстернальном доступе или через разрез мембранозной части при правостороннем трансплевральном доступе.
В РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского разработаны возможные варианты и последовательность интубации на всех этапах операции, резекции и реконструкции, а также протезирования трахеи и ее бифуркации.
При операциях на трахее интубацию необходимо проводить однопросветной трубкой. Эта трубка должна быть достаточной длины, чтобы в случае необходимости ее можно было продвинуть в бронх, и укороченную или дисковидную надувную манжету, а также обладать эластичностью и плотностью, чтобы проходимость ее на уровне гортанно-глоточного изгиба не нарушалась при изменении положения головы пациента.
С этой целью лучше всего применять трубки из термопластичных пластмасс. Наибольшую длину имеют трубки «Tetovo» (Финляндия) и отечественные термопластические трубки, сделанные по лицензии фирмы «Portex».
Применение толстых 2-просветных трубок с изгибами и шпорами при патологических процессах в трахее опасно и поэтому противопоказано.
Как правило, интубационную трубку устанавливают под голосовыми связками над опухолью или синтезом и начинают операцию. После пересечения трахеи ниже уровня поражения в дистальный отрезок дыхательных путей вводят армированную интубационную трубку, которую соединяют с дыхательным аппаратом посредством системы шунт-дыхание.
Недостатками методики шунт-дыхание являются:
- необходимость апноэтических интервалов, что подвергает пациента риску гипоксемии и гиперкапнии;
- прерывание работы хирургов, так как интрараневое нахождение интубационной трубки в периоды гипервентиляции препятствует манипуляциям в операционной ране;
Высокочастотная струйная ИВЛ в хирургии трахеи и главных бронхов
Высокочастотную струйную (ВЧ) ИВЛ выполняют через узкий катетер, который вводят в просвет дыхательных путей. Для осуществления данной методики необходимо специальное оборудование в виде струйного вентилятора.
На современном рынке дыхательных аппаратов представлено небольшое количество струйных респираторов:
- ВЧ струйные респираторы швейцарской фирмы «Acutronic» – аппараты «Mistral», и «Monsoon-II»;
- Респираторы австрийской фирмы «CarlReiner»;
- Респиратор «Paravent PAT» словацкой фирмы «Chirana»;
- ВЧ-респираторы американских фирм «Percussionaire Corporation» и «Brunell»;
- ВЧ струйные респираторы «ZisLINE» российской фирмы «Тритон-Электроникс».
В литературе ВЧ ИВЛ называют наиболее современным и безопасным способом респираторного обеспечения в трахеобронхиальной хирургии. Катетер обеспечивает хороший доступ для хирурга к зоне хирургических манипуляций и одновременно постоянный газообмен.
В настоящее время при резекциях трахеи широко используется метод ВЧ ИВЛ (впервые применен при операции по поводу стеноза трахеи Eriksson в 1975 г. Метод достаточно подробно описан в отечественной и зарубежной литературе.
К клинически значимым особенностям ВЧ ИВЛ относят:
- большую оксигенирующую способность по сравнению с традиционной ИВЛ;
- низкое значение максимального давления в легких с развитием ауто-ПДКВ при частоте вентиляции более 60 в мин;
- отсутствие герметичности системы больной–респиратор, что позволяет использовать метод как в режиме искусственной, так и вспомогательной вентиляции в связи с отсутствием феномена «борьбы с респиратором»;
- возможность проведения ИВЛ без интубации трахеи;
- защита верхних дыхательных путей от аспирации;
- облегчение эвакуации содержимого трахеобронхеального дерева;
- уменьшение шунтирования газа при бронхоплевральных шунтах;
- возможность обеспечения непрерывной респираторной поддержки при проведении непрямого массажа сердца.
Применение ВЧ ИВЛ позволяет обеспечивать в течение неограниченного времени постоянный эффективный газообмен в условиях негерметичного дыхательного контура при операциях на трахее и главных бронхах и с этой точки зрения не имеет альтернативы. ВЧ ИВЛ позволила выполнять операцию резекции и реконструкции дыхательных путей, не прерывая вентиляцию.
В наших исследованиях [12, 21] при использовании ВЧ ИВЛ обоих легких было установлено, что парциальное давление кислорода в альвеолярном газе (pаО2) было достоверно выше (632,4±6,3 мм рт. ст.), чем при традиционной ИВЛ (560±11 мм рт. ст.) с одинаковым FiO2 1,0. Артериальная оксигенация при ВЧ ИВЛ была также достоверно выше, элиминация СО2 не нарушалась (pаСО2 30,7±2,4 мм рт. ст.).
Высокую оксигенирующую способность ВЧ ИВЛ можно объяснить состоянием вентиляционно-перфузионных отношений (1,18±0,4) с превалированием вентиляции над перфузией, в то время как при традиционной ИВЛ на основном этапе операции перфузия достоверно преобладала над вентиляцией (0,51±0,07). Внутрилегочный шунт и все параметры сосудистого сопротивления и давления в малом круге были ниже, чем при традиционной ИВЛ, на 35–50%.
Показатели внутрисердечной гемодинамики при ВЧ ИВЛ свидетельствовали о снижении нагрузки на правые отделы сердца. Улучшались показатели работы левого желудочка (ЛЖ), СИ и ИУРЛЖ. Показатели системной гемодинамики оставались стабильными. Объем интерстициальной жидкости был в 2 раза, а внутриклеточной – в 6,6 раза ниже, чем при традиционной двулегочной ИВЛ. В отличие от последней при ВЧ ИВЛ легкие не выделяли, а поглощали лактат и дефицит оснований в оттекающей от легких крови уменьшался, что свидетельствовало о более благоприятных условиях для метаболизма легочной ткани.
Во время операций на бронхах при ВЧ вентиляции одного (зависимого) легкого с FiO2 1,0 и коллапсе независимого оксигенация поддерживалась адекватно (pаО2 247,8±13,5 мм рт. ст.), но pаСО2 увеличивалось до 50–70 мм рт. ст., внутрилегочный шунт увеличивался до 44±3,6% от МОС. Повышались пре- и посткапиллярное легочное сосудистое сопротивление (Ra 1,84±0,1 мм рт. ст/л/мин, Rv 1,23±0,2 мм рт. ст/л/мин). Давление в легочной артерии и в правом предсердии не повышалось в отличие от традиционной ИОВ. Накопление внесосудистой жидкости (ОВЖЛобщ 3,98±0,97 мл/кг) происходило в основном за счет внеклеточной фракции и было менее выраженным, чем при традиционной ИОВ.
Таким образом, на сегодняшний день струйная ВЧ ИВЛ предоставляет уникальные возможности длительного поддержания газообмена в условиях негерметичного дыхательного контура и является методом выбора в трахеобронхиальной хирургии.
Однако данная методика имеет ряд своих ограничений. В 2008 г. в Великобритании было опубликовано национальное исследование осложнений, связанных с методикой вентиляции с применением высокого давления в плановой хирургии дыхательных путей. По данным опроса 229 медицинских центров были выявлены следующие осложнения: пневмоторакс, подкожная эмфизема, пневмомедиастинум, трудности при осуществлении вентиляции, гипоксия и гиперкапния.
У пациентов с нарушениями бронхиальной проходимости применение ВЧ ИВЛ приводит к резкому возрастанию градиента PEEP, что может стать причиной возникновения баротравмы, поэтому ВЧ ИВЛ не может быть использована во всех случаях, когда не осуществлен спонтанный выдох.
К другим осложнениям, также описанным в литературе, относятся: разрыв желудка при ошибочном введении в желудок и пневмоперикард.
Как следует из сказанного выше, основные осложнения ВЧ ИВЛ связаны с созданием высокого давления в дыхательных путях, что имеет особое значение для реконструктивной хирургии трахеи и бронхов, главным образом при операциях по поводу протяженных и мультифокальных стенозов трахеи и бронхов, а также при наличии трахеопищеводных свищей. При однолегочной ВЧ ИВЛ отмечаются гиперкапния и респираторный ацидоз.
ВЧ ИВЛ не эффективна, если длина дистального отрезка дыхательных путей, в который вводится вентиляционный катетер, меньше 2,5-3 см. Важна профилактика обтурации просвета дыхательных путей в процессе хирургических манипуляций.
При увеличении частоты вентиляции происходит повышение раСО2, однако этот эффект можно нивелировать повышением рабочего давления или изменением отношения времени вдоха и выдоха. ВЧ ИВЛ не обеспечивает полной неподвижности операционного поля, а присутствие катетера в операционной ране мешает хирургическому комфорту.
Другие авторы отмечают осложнения, связанные с феноменом Вентури, качеством кондиционирования дыхательного газа и травмой дыхательных органов, вызванной газовой струей.
Методы экстракорпорального газообмена
В настоящее время существует ряд устройств, предназначенных для экстракорпорального газообмена. Искусственное кровообращение (ПК) является наиболее известной экстракорпоральной методикой, обеспечивающей поддержку функции дыхания и кровообращения. Данная методика включает подсоединение кровотока пациента к наружному насосу и искусственным легким. Однако ввиду наличия риска возникновения тяжелых осложнений данная методика не получила распространения в трахеобронхиальной хирургии.
По данным доклада Министерства здравоохранения Канады, наиболее частым осложнением, о котором докладывают исследователи, была ишемия конечности, которая отмечалась у 7,8% пациентов и приводила к ампутации поврежденной конечности в 0,9% случаев. Преобладающими осложнениями были отсроченная ишемия конечности, сдавление и тромбоз канюли. ПК противопоказана пациентам, у которых не может быть использован гепарин из-за риска потенциальных геморрагических осложнений.
Сегодня принято классифицировать экстракорпоральные методики газообмена по способу сосудистого доступа, вкладу работы насоса в обеспечении сердечного выброса и использованию режима вентиляции.
По данным обзора E.F. Roman и соавт., опубликованного в 2013 г., популярность в реконструктивной хирургии дыхательных путей приобретают вено-венозные устройства для экстракорпорального газообмена, которые только дополняют оксигенирующую и вентиляционную функции легких пациента. Вено-венозные устройства для экстракорпорального газообмена успешно использовались при некоторых случаях критической обструкции дыхательных путей как по внешним, так и внутренним причинам.
Как описывают исследователи, устройства для экстракорпорального газообмена в хирургии дыхательных путей устанавливаются через бедренные сосуды под местной анестезией перед индукцией в общую анестезию.
Описаны случаи применения таких устройств при сочетанной резекции зоба, препятствующего фиброоптической интубации из-за внешнего сдавления. Вено-венозный экстракорпоральный газообмен был успешно применен для предотвращения расхождения концов трахеи или швов в некоторых ситуациях.
Использование вено-венозного экстракорпорального газообмена предпочтительнее стандартного ИК благодаря меньшей коагуляции (активированное время свертывания 160-180 с против более чем 380 с), меньшего размера общего контура и меньшей активации воспалительного каскада. Стандартным доступом для данной методики является бедренная вена для забора крови и внутренняя яремная или контралатеральная бедренная вена для возврата крови.
Однако данная методика имеет некоторые недостатки, среди них повреждение сосудов, воздушная тромбоэмболия, массивные кровотечения из-за антикоагуляции и гемолиз из-за насоса центрифуги.
Новые безнасосные экстракорпоральные мембраны позволяют осуществлять практически полное удаление углекислого газа и поддерживать достаточный объем оксигенации, избегая риски, связанные с насосом (Novalung, Hechingen, Германия). Поток через мембрану малого сопротивления зависит от сердечного выброса пациента и артериовенозного градиента давления крови. В связи с этим необходим как артериальный, так и венозный доступ.
Эта система может использоваться для продления периода потоковой апноэтической оксигенации, так как гиперкапния предотвращается эффективным удалением углекислого газа. Средняя продолжительность потоковой апноэтической оксигенации составила 36±8 мин у 15 пациентов при реконструкции дыхательных путей. В аппарате Novalung используется прогепариненный контур, который не требует проведения антикоагуляции при краткосрочном использовании.
Недостатками аппарата Novalung являются неспособность полностью обеспечить потребности в кислороде, необходимость постановки артериальной канюли большого калибра и постоянной инотропной поддержки для поддержания адекватного перфузионного градиента.
В России экстракорпоральные методики пока не получили широкого распространения в хирургии трахеи и бронхов.
Потоковая апноэтическая оксигенация
В русскоязычной литературе нам удалось найти следующие варианты перевода термина apneic (apnoeic) oxygenation — апнойная оксигенация, или апнетическая. На наш взгляд, более точным термином, обозначающим данную методику, является потоковоя апноэтическая оксигенация (ПАО).
ПАО — это альтернативная методика респираторной поддержки, заключающаяся в подаче в дыхательные пути постоянного потока 100% кислорода по катетеру со средней скоростью 10 л/мин без создания положительного давления в дыхательных путях, выведение газа из дыхательных путей осуществляется пассивно.
В последнее время вырос интерес к применению ПАО в реконструктивной хирургии трахеи и главных бронхов. Р. Macchiarini и соавт. в 2006 г. доложили об успешном применении ПАО на основном этапе операции каринальной резекции по поводу немелкоклеточного рака легких.
Несмотря на то что методика ПАО изучается довольно давно, вопрос ограничений применения данной методики в клинике и хирургии трахеи, в частности, остается наименее освещенным. Одни авторы считают, что длительность применения ПАО следует ограничивать 10-15-ю минутами из-за возникающего респираторного ацидоза и возрастания уровня раСО2, другие допускают использовать данную методику до 40 мин, третьи исследователи докладывают об успешном применении ПАО в течение 75 мин.
В 2014 г. группа ученых из Греции опубликовали обзор под названием «Эффекты апнойной оксигенации на системы дыхания и кровообращения в условиях общей анестезии». В работе подробно описаны патофизиологические особенности гиперкапнии. По мнению авторов, гиперкапния и респираторный ацидоз являются основными патофизиологическими факторами ПАО и не представляют опасности для пациента и обратимы при условии сохранения достаточной концентрации кислорода в крови и тканях.
Влияние на центральную нервную систему
Воздействие на ЦНС заключается в следующих механизмах:
- известна высокая чувствительность мозговых сосудов к увеличению парциального давления углекислого газа и снижению pH, что приводит к уменьшению периферического сосудистого сопротивления и увеличению перфузии мозга. Увеличение концентрации СО2 на 1 мм рт. ст. сопровождается возрастанием пиковой систолической скорости кровотока на 2% в средней мозговой артерии (СМА) по данным ультразвуковой допплерографии. Установлено, что у больных с нарушениями мозгового кровообращения реакция сосудов мозга на гиперкапнию снижена или отсутствует. Как правило, это свидетельствует, что резерв дилатации уже израсходован частично или полностью и дальнейшее расширение сосудов ограничено или невозможно.
Более того, следует помнить о синдроме внутримозгового обкрадывания — уменьшении кровотока в патологически измененном участке в ответ на гиперкапнию за счет расширения здоровых сосудов, окружающих очаг ишемии. Также увеличение радиуса сосудов головного мозга в ответ на гиперкапнию приводит к увеличению объема крови в мозге, что в свою очередь повышает внутричерепное давление и снижает церебральное перфузионное давление. Изменение мозгового кровотока приводит к изменению давления цереброспинальной жидкости;
- влияние на сознание — повышение уровня углекислого газа до 60-75 мм рт. ст. вызывает чувство удушья и как следствие за счет возбуждения дыхательного центра приводит к увеличению частоты и глубины дыхательных движений. При возрастании значений до 90-120 мм рт. ст. наступает состояние анестезии. Механизм анестезирующего эффекта углекислого газа связан не с его физическими свойствами, а со снижением pH, приводящим к нарушению внутриклеточного метаболизма.
В литературе описаны случаи, когда при масочной вентиляции во время пластической операции на лице в течение 4-6 ч раСО2 375 мм рт. ст., а pH 6,6, однако после интубации, ИВЛ и компенсации респираторного ацидоза происходило восстановление сознания пациента без каких-либо неврологических последствий.
В литературе отмечают эффект повышения концентрации катехоламинов (адреналина и норадреналина) в ответ на повышение концентрации углекислого газа плазмы крови.
Влияние на сердечно-сосудистую систему
Гиперкапния вызывает увеличение сердечного выброса (за счет выброса катехоламинов) и снижение периферического сопротивления (за счет вазодилатации). Систолическая и диастолическая функция левого желудочка не меняются. Вследствие образования NО повышается коронарный кровоток.
В некоторых исследованиях отмечается, что на фоне некоторых состояний (например, ишемическая болезнь сердца) гиперкапния и ацидоз могут провоцировать нарушения ритма сердца. Длительная гиперкапния приводит к гиперкалемии, а ионы К+ наряду с Н+ воздействуют на гладкую мускулатуру сосудистой стенки, вызывая дальнейшую вазодилатацию и снижение периферического сопротивления.
Влияние на дыхательную систему
На систему дыхания гиперкапния влияет по механизму гипоксической вазоконстрикции. Известно, что альвеолярная гипоксия, вызывающая ацидоз, приводит к вазоконстрикции легочных артериол. Углекислый газ сам по себе не воздействует на легочный кровоток, но ацидоз при гиперкапнии приводит к вазоконстрикции, вследствие чего повышается сопротивление в малом круге кровообращения.
Как отмечают некоторые исследователи, при проведении ПАО выраженность влияния гиперкапнии на малый круг кровообращения зависит от нескольких факторов: объема легочного кровотока, глубины анестезии, анатомических особенностей, положения пациента на операционном столе, внутрибрюшного давления и других факторов, влияющих на увеличение количества ателектазов, усиливающих гипоксическую вазоконстрикцию.
Влияние на выделительную систему
При высоких значениях раСО2 возникает вазоконстрикция почечных артериол, что приводит к снижению продукции мочи вплоть до анурии. Однако при условии отсутствия гипоксии, после нормализации уровня углекислого газа крови, диурез восстанавливается, и функция почек не страдает.
Заключение
Таким образом, в современной хирургии трахеи являются актуальными методики газообмена: система шунт-дыхание, высокочастотная струйная ИВЛ, методы экстракорпоральной оксигенации и относительно новая респираторная технология — потоковая апноэтическая оксигенация (апнойная оксигенация).
Алексеев А.В., Выжигина М.А., Паршин В.Д., Титов В.А., Жукова С.Г.
2016 г.