Дыхательная недостаточность — частое осложнение кардиохирургических вмешательств, более чем в 4 раза увеличивающее послеоперационную летальность [1]. Нарушения газообмена встречаются почти у всех пациентов, но лишь в 10—25% случаев требуются дополнительные лечебные меры [1]. Основными патофизиологическими факторами нарушений газообмена считают ателектазирование [2], плевральный выпот, пневмонию и пневмоторакс [3].
Нарушения газообмена могут быть следствием агрессивных вмешательств, необходимых при большинстве кардиохирургических операций: искусственной вентиляции легких (ИВЛ), искусственного кровообращения (ИК), хирургических манипуляций, требующих вскрытия плевральных полостей, стернотомии. Одним из основных факторов риска развития дыхательных осложнений является ИК [4].
ИК приводит к нарушению вентиляционно-перфузионных соотношений вследствие исключения ткани легких из общего кровотока и прекращения вентиляции, внутрилегочного шунтирования крови из-за ателектазирования, следствием чего становится гипоксемия в постперфузионном периоде [5]. Ателектазирование легочной ткани ведет к увеличению постнагрузки на правый желудочек, что может стать причиной правожелудочковой недостаточности и тяжелых кардиореспираторных нарушений [6]. Следствием ИК является также развитие системного воспалительного ответа, который проявляется инфильтрацией легочной ткани нейтрофилами и продукцией провоспалительных цитокинов [7]. Каскад реакций системного воспалительного ответа запускается не только в результате контакта крови пациента с поверхностями контура аппарата ИК и воздухом, но и за счет системной гепаринизации, гипотермии, гемодилюции, ишемии-реперфузии и гипероксии [8].
Операции реваскуляризации миокарда на работающем сердце предложены с целью уменьшения негативного воздействия ИК на организм, в том числе и дыхательную систему. Однако сравнение влияния двух методик операций на функцию дыхательной системы не показало ожидаемых положительных отличий [9]. Более того, дополнительную сложность создает проблема стабильности гемодинамики во время операций на работающем сердце [10]. Дислокация сердца, применение стабилизаторов миокарда, временная окклюзия шунтируемых артерий приводят к снижению сердечного выброса и росту давления в легочной артерии, что может вести к выраженной гипотензии и гипоперфузии. Применяемые методики стабилизации гемодинамики и создания комфортных условий для хирургов, такие как положение Тренделенбурга и ИВЛ без положительного давления в конце выхода (ПДКВ) могут сопровождаться расстройствами газообмена: использование ПДКВ значимо снижает формирование ателектазов и частоту дыхательных осложнений [11].
Цель исследования — сравнить показатели газообмена в интраоперационном и раннем послеоперационном периодах у пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни сердца в условиях ИК и на работающем сердце.
Материал и методы
Настоящее обсервационное одноцентровое исследование проведено на базе кафедры анестезиологии и реаниматологии им. В.Л. Ваневского ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова». Собраны данные о 48 пациентах, которым в плановом порядке выполнили аортокоронарное шунтирование (АКШ) с марта 2018 г. по декабрь 2019 г. Пациенты разделены на две равные группы в зависимости от условий проведения операции — с использованием ИК (n=24) и на работающем сердце (n=24). Критерии включения в исследование: возраст старше 18 лет, плановое оперативное вмешательство на сердце (АКШ), отсутствие беременности, инкурабельной онкологической патологии. Критерии исключения: рестернотомия в течение 24 ч после операции и предоперационное протезирование функций — механическая или фармакологическая гемодинамическая поддержка, заместительная почечная терапия и инвазивная или неинвазивная вентиляция легких.
Перед операцией пациентов обследовали по стандартному протоколу, включавшему клинический и биохимический анализы крови, коагулограмму, высокочувствительный анализ уровня тропонина Т, рентгенографию органов грудной клетки, электрокардиографию, эхокардиографию и коронарографию. Тяжесть сердечной недостаточности оценивали классом NYHA, риск предстоящего вмешательства — при помощи EuroScore II (European System for Cardiac Operative Risk Evaluation).
Премедикация включала пероральные бензодиазепины (феназепам 1—2 мг) и ингибиторы протонного насоса (омепразол 20 мг) вечером накануне и утром в день операции; постоянно принимающих бета-блокаторы накануне вечером переводили на короткодействующий метопролол (12,5—25 мг).
Перед интубацией трахеи катетеризировали лучевую артерию. Преоксигенацию проводили 80% кислородом в течение 3—5 мин через лицевую маску. Индукцию анестезии осуществляли введением 1,5—2 мкг на 1 кг массы тела фентанила и 4—5 мг на 1 кг массы тела тиопентал-натрия внутривенно. Миорелаксацию перед интубацией обеспечивали введением 0,5 мг на 1 кг массы тела рокурония бромида, поддержание миоплегии — болюсами пипекурония бромида по 0,015 мг на 1 кг массы тела каждые 60 мин. Поддержание анестезии осуществляли ингаляцией севофлурана (1,0—4,0 об%) и дробным введением фентанила.
Всем пациентам в правую внутреннюю яремную вену устанавливали двухпросветный катетер. Процедуру проводили под ультразвуковым контролем. ИВЛ в операционной осуществляли аппаратом Aisys CS2 (GE Healthcare, США) с параметрами: FiO2=40—50% для достижения SpO2 равной или более 94%, дыхательный объем 6—8 мл на 1 кг идеальной массы тела, ПКДВ — 5 см вод.ст., частота дыхания 10—14/мин для достижения нормокапнии (EtCO2 в пределах 35—45 мм рт.ст.).
ИК проводили в стандартном непульсирующем режиме с контуром между правым предсердием и восходящим отделом аорты и индексом перфузии 2,5 л/мин/м2 аппаратом HL 20 Maquet AG (Германия) с оксигенатором Affinity («Медтроник», Россия). Температурный режим перфузии — умеренная гипотермия (34 °С). Кардиоплегию осуществляли посредством умеренно гипотермической антероретроградной кровяной методики. Вентиляцию во время ИК прекращали, переводя наркозный аппарат в режим «Сердечный обход» с установкой клапана сброса давления на минимум. Прекращение ИК выполняли поэтапно.
Предоперационная подготовка, индукция и поддержание анестезии при операциях на работающем сердце были аналогичны вмешательствам, проводимым с ИК. С целью поддержания адекватного перфузионного давления (АД среднее более 65 мм рт.ст.), особенно во время стабилизации миокарда и позиционирования сердца, использовали положение Тренделенбурга, дополнительное вскрытие правой плевральной полости (на усмотрение хирурга), болюсное внутривенное введение фенилэфрина в дозе 100—200 мкг. При неэффективности и продолжительной артериальной гипотензии начинали постоянную инфузию норадреналина (0,05—0,3 мкг на 1 кг массы тела в минуту). Параметры вентиляции в положении Тренделенбурга не меняли.
В послеоперационном периоде пациенты получали инфузионную терапию, респираторную, вазопрессорную и инотропную поддержку, анальгезию, антибиотикопрофилактику, антикоагулянты и дезагреганты, профилактику стрессовых язв желудочно-кишечного тракта. ИВЛ прекращали при достижении критериев отлучения, которыми считали восстановление сознания, стабильные показатели гемодинамики и газообмена, отсутствие декомпенсированного ацидоза, вазопрессорной/инотропной поддержки или минимальные дозы этих препаратов, адекватное спонтанное дыхание, темп отделяемого по дренажам менее 50 мл/час.
Конечные точки исследования
У всех пациентов, поступивших в отделение интенсивной терапии, фиксировали газовый состав артериальной крови (PaO2, PaCO2, PaO2/FiO2) с помощью газоанализатора GEM 3500 (Premier, Instrumentation Laboratory, США) и сатурацию артериальной крови кислородом (SaO2), длительность послеоперационной ИВЛ и необходимость в повторной интубации (в течение первых 24 ч), использование неинвазивной вентиляции легких (НИВЛ) в течение первых 24 ч. Этот набор параметров фиксировали в семи временных точках: после интубации, в конце операции и через 2, 6, 12, 18, и 24 ч после вмешательства.
Статистический анализ
Для накопления, первичной обработки и сортировки данных использовали программу Microsoft Excel 2010. Статистический анализ проведен при помощи пакета Statistica 10. Нормальность распределения данных оценивали с помощью критерия Колмогорова—Смирнова. Для сравнения данных использовали критерий Манна—Уитни, а результаты представляли в виде медианы, 25 и 75 процентилей и значения p. Качественные переменные представлены в процентах и доверительном интервале (ДИ), для их сравнений использовали тест χ2. Статистически значимыми признаны различия с p<0,05.
Результаты
Демографические и предоперационные клинические данные пациентов представлены в табл. 1. Исследуемые группы не отличались по возрасту, полу, индексу массы тела, тяжести сопутствующей патологии, риску хирургического вмешательства (EuroScore 2), фракции выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ), лабораторным данным. В связи с малым объемом выборки распределение пациентов по основным демографическим и клиническим данным приняли за отличное от нормального, применили непараметрические критерии сравнения.
Таблица 1. Исходные характеристики пациентов
| Показатель | Группа без ИК | Группа с ИК | p |
| Возраст, лет | 65 (58—67) | 62 (57—70) | 0,96 |
| Пол, мужчины, % | 58 (14/24) | 54 (13/24) | 0,77 |
| ИМТ, кг/м2 | 29 (26—30) | 29 (25—33) | 0,73 |
| EuroScore II, % | 1 (0,75—2,12) | 1,1 (0,76—1,39) | 0,73 |
| ХОБЛ, % | 25 (6/24) | 8 (2/24) | 0,12 |
| NYHA, III ФК, % | 13 (3/24) | 4 (1/24) | 0,3 |
| NYHA, II ФК, % | 71 (17/24) | 88 (21/24) | 0,16 |
| NYHA, I ФК, % | 17 (2/24) | 8 (2/24) | 0,38 |
| ИМ в анамнезе, % | 29 (7/24) | 50 (12/24) | 0,14 |
| ФВ ЛЖ, % | 69 (62—73) | 68 (61—71) | 0,57 |
| Гемоглобин до операции, г/л | 144 (127—147) | 140 (131—151) | 0,41 |
| Креатинин сыворотки до операции, мкмоль/л | 88 (75—104) | 92 (74—103) | 0,99 |
| Число коронарных анастомозов, n | 3 (2—3) | 3 (3—3) | 0,57 |
Примечание. Данные представлены в виде медианы (25—75 процентиля) или процентов % (долей). ИМТ — индекс массы тела; ФВ ЛЖ — фракция выброса левого желудочка; ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь легких; различия статистически значимы при p<0,05.
В группе оперированных без ИК 29% пациентов ранее перенесли инфаркт миокарда, в то время как в группе с ИК таких было 50% (p=0,14). При этом предоперационная ФВ ЛЖ у пациентов исследуемых групп не различалась (p=0,57). Исходные показатели PaO2, PaO2/FiO2, SaO2 и PaCO2 в группах были сопоставимы (p=0,61, 0,53, 0,54 и 0,19 соответственно) (рис. 1—4). Показатели PaCO2 не различались между группами (p=0,1—0,41), оставаясь все время в пределах нормокапнии (35—45 мм рт.ст.), хотя через сутки у пациентов группы без ИК намечалась тенденция к гипокапнии (35 (30—37) мм рт.ст.). Динамика показателей оксигенации PaO2 и SaO2 имела общие черты (см. рис. 1—4). В конце операции статистически значимых различий в группах без ИК и с ИК не было (для PaO2 Me 124 (96—145) мм рт.ст. и 113 (90—149) мм рт.ст., для SaO2=99 (96—99)% и 98 (96—99)% соответственно; p=0,17 и 0,52 соответственно). Затем через 2, 6 и 12 ч после операции эти показатели были статистически значимо выше у пациентов группы с ИК. У пациентов группы без ИК уже через сутки PaO2 отразило гипоксемию (Me 65 (57—75) мм рт.ст., в то время как у больных группы с ИК оставалось в пределах нормы (Me 100 (75—135) мм рт.ст., достигая статистически значимой разницы (p=0,001). Разность медиан составила 29 мм рт.ст., 95% ДИ (11; 64).
Рис. 1. Динамика PaO2/FiO2 в течение первых суток после операции.
На рис. 1—4 все данные представлены в виде медианы, 25 и 75 процентилей; знаком * обозначены случаи p<0,05 при межгрупповом сравнении.
Рис. 2. Динамика PaO2 в течение первых суток после операции.
Рис. 3. Динамика SaO2 в течение первых суток после операции.
Рис. 4. Динамика PaCO2 в течение первых суток после операции.
Показатели индекса PaO2/FiO2 были статистически значимо ниже в группе без ИК через 2, 6 и 24 ч после операции (298 (227—367) мм рт.ст., 376 (312—430) мм рт.ст. и 288 (231—327) мм рт.ст. по сравнению с 370 (286—448) мм рт.ст., 465 (340—520) мм рт.ст. и 387 (305—482) мм рт.ст. в группе с ИК соответственно; значения р в каждом из сравнений были — 0,04, 0,03 и 0,02).
Послеоперационные параметры представлены в табл. 2. Как видно из табл. 2, статистически значимой разницы в продолжительности послеоперационной вентиляции легких не отмечено (p=0,26), причем при распределении пациентов по подгруппам, требовавшим ИВЛ менее 3 ч, от 3 до 6 ч и более 6 ч в двух группах различий также не было. Частота использования вазопрессоров и длительность их инфузии у пациентов обеих групп также сопоставимы.
Таблица 2. Послеоперационные характеристики пациентов
| Показатель | Группа без ИК | Группа с ИК | p |
| Уровень гемоглобина крови в 1-е сутки после операции, г/л | 121 (109—130) | 109 (101—120) | 0,004* |
| Уровень креатинина сыворотки крови в 1-е сутки после операции, мкмоль/л | 95 (74—113) | 89 (73—109) | 0,66 |
| Длительность послеоперационной ИВЛ, мин | 155 (110—258) | 183 (135—248) | 0,26 |
| Послеоперационная ИВЛ длительностью менее 3 ч, % | 67 | 50 | 0,24 |
| Послеоперационная ИВЛ длительностью от 3 до 6 ч, % | 29 | 38 | 0,54 |
| Послеоперационная ИВЛ длительностью более 6 ч, % | 4 | 13 | 0,3 |
| Потребность в вазопрессорной поддержке норадреналином, % | 42 | 51 | 0,56 |
| Длительность вазопрессорной поддержки норадреналином, часы | 14 (2—20) | 18 (8—29) | 0,29 |
| Длительность интенсивной терапии в ОРИТ, ч | 24 (23—26) | 24 (22—42) | 0,6 |
| Длительность госпитализации, дни | 15 (12—20) | 15 (12—21) | 0,76 |
Примечание. Данные представлены в виде медианы (25 и 75 процентилей). * — различия статистически значимы. ИВЛ — искусственная вентиляция легких; ОРИТ — отделение реанимации и интенсивной терапии.
В послеоперационном периоде частота респираторных осложнений и потребность в НИВЛ оказалась несколько выше у пациентов группы без ИК (табл. 3), хотя статистической значимости эти различия не достигли. Ни одному из исследуемых пациентов не потребовалась повторная интубация трахеи.
Таблица 3. Респираторные осложнения и потребность в неинвазивной вентиляции легких в послеоперационном периоде
| Осложнение | Группа | p | |
| без ИК | с ИК | ||
| Потребность в НИВЛ в первые сутки, n | 2 | 0 | 0,15 |
| Гидроторакс*, n | 0 | 1 | 0,31 |
| Пневмоторакс*, n | 2 | 0 | 0,15 |
| Внутрибольничная пневмония, n | 1 | 0 | 0,31 |
Примечание. * — случаи, при которых требовавалось дренирование. НИВЛ — неинвазивная вентиляция легких; ИК — искусственное кровообращение.
Обсуждение
У пациентов обеих групп показатели оксигенации (PaO2, SaO2 и PaO2/FiO2) имели сопоставимые значения в начале и в конце операции. Эти данные отличаются от результатов других авторов, которые отметили статистически значимо меньшие значения PaO2 и PaO2/FiO2 в конце операции у пациентов, оперированных в условиях ИК [9]. Следует отметить, что забор образцов артериальной крови в исследовании F. Chiarenza и соавт. проводили при поступлении пациента в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ); объясняя свои результаты, авторы рассматривали именно транспортировку с вентиляцией мешком Амбу как причину развития гипоксемии [9].
В нашем исследовании в конце операции показатели PaO2/FiO2 у пациентов обеих групп соответствовали критериям острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) легкой степени (200—300 мм рт.ст.) [12]. У пациентов, оперированных в условиях ИК, значения показателей PaO2 и PaO2/FiO2 возвращались к нормальным значениям через 2 ч после операции и оставались в пределах нормальных значений в течение первых суток послеоперационного периода. При этом у пациентов, оперированных на работающем сердце, значения этих показателей были статистически значимо ниже в течение первых суток, что свидетельствовало о выраженных нарушениях газообмена.
Ретроспективное исследование А.Е. Баутина и соавт. (2016) показало, что ОРДС после кардиохирургических операций является наиболее частой причиной острой дыхательной недостаточности (ОДН) в раннем послеоперационном периоде (1,8% от общего числа операций, 42,2% в структуре ОДН) [12]. В нашей работе частота нарушений оксигенации, соответствующая легкой степени ОРДС, составила 33% в группе без ИК и 38% в группе с ИК. В группе без ИК у 4 (17%) пациентов показатель PaO2/FiO2 был ниже 200 мм рт.ст., в то время как в группе с ИК таких пациентов оказалось 8 (33%). Эти наблюдения сделаны в конце операции, когда показатели индекса PaO2/FiO2 были минимальными за период наблюдения.
В работе F. Montes и соавт. (2004) значения индекса PaO2/FiO2 также были минимальными при поступлении в ОРИТ за все время наблюдения [13]. В нашем исследовании напряжение углекислого газа в артериальной крови (PaCO2) у пациентов обеих групп статистически значимо не отличалось за все время наблюдения, оставаясь в пределах нормокапнии. Лишь к концу первых суток у пациентов группы без ИК наблюдалась тенденция к гипокапнии, как известно, отражающей гипервентиляцию [14]. В таком случае ее можно объяснить развитием у оперированных без ИК пациентов гипоксемической дыхательной недостаточности.
Нарушения оксигенации у пациентов группы без ИК на фоне нормальных показателей газообмена у больных группы с ИК можно объяснить воздействием таких общих факторов, как отказ от маневра раскрытия альвеол после сведения грудины у пациентов группы без ИК и установка ПДКВ на уровне 0 см вод. ст. на время основного этапа операции. В группе с ИК маневр раскрытия альвеол использовался у всех пациентов после сведения грудины.
Мы не проводили визуальную оценку площади ателектазов, но предыдущие исследования показали, что при ИК ателектазированию подвергается до 40% площади легких [15]. Другими авторами доказано, что использование маневра рекрутмента легких, а также установка ПДКВ выше 0 см вод.ст. уменьшает площадь спавшихся альвеол, что приводит к более высоким показателям РаО2 [16]. Поэтому, вероятно, у пациентов группы с ИК использование этой методики способствовало достижению нормальных показателей оксигенации. Отечественные исследователи говорят о том, что у пациентов, перенесших АКШ в условиях ИК, в раннем послеоперационном периоде вентиляция легких с ДО 10 мл на 1 кг массы тела и ПДКВ 5 см вод.ст. более предпочтительна, чем вентиляция легких с ДО 6 мл на 1 кг массы тела и ПДКВ 10 см вод.ст. [17]. То есть единого мнения о положительном влиянии протективной вентиляции легких после кардиохирургических операций пока не существует.
Ведение наших пациентов после операции согласуется с протоколом раннего восстановления (fast-track protocol) [18]. Он включает применение низких доз опиоидов во время операции и экстубацию пациентов низкого и умеренного риска в ближайшие 6 ч после операции [18]. В нашем исследовании больше половины пациентов в обеих группах экстубированы в ближайшие 3 ч пребывания в ОРИТ. Только у одного пациента группы без ИК и у троих пациентов группы с ИК послеоперационная ИВЛ длилась более 6 ч.
Различия в частоте отдельных осложнений не достигли в нашем материале статистической значимости, возможно, из-за малого объема выборки. Длительность пребывания пациентов в ОРИТ и длительность госпитализации также не различались между группами. Таким образом, выявленные более низкие значения показателей оксигенации у пациентов группы без ИК статистически значимо не повлияли на клинические исходы.
Ограничения исследования
Мы не проводили компьютерную томографию легких для количественной оценки ателектазирования, не сравнивали анализы газового состава крови до и после маневра рекрутмента с целью оценки его эффективности. Для получения этих данных и подтверждения наших результатов требуются дальнейшие исследования с большим числом включенных пациентов.
Заключение
Пациенты после кардиохирургических операций, как с применением искусственного кровообращения, так и без него подвергаются высокому риску развития послеоперационных респираторных осложнений. На сегодняшний день нет убедительных данных, свидетельствующих о том, что операции без использования искусственного кровообращения более безопасны и оказывают меньшее воздействие на дыхательную систему. Применение таких методик стабилизации гемодинамики при операциях без использования искусственного кровообращения, как вентиляция легких без маневра рекрутмента легких, и без создания положительного давления в конце выхода приводит к выраженным нарушениям газообмена легких в послеоперационном периоде. Такие нарушения не влияют на клинические исходы, однако требуется более тщательный контроль параметров вентиляции при операциях на работающем сердце с применением всех необходимых методик протективной стратегии респираторной поддержки.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.