Роль интраперитонеальной температуры и десикации в профилактике спаек при лапароскопической хирургии

Образование внутрибрюшных и тазовых спаек — одна из основных клинических проблем абдоминальной и тазовой хирургии, ведущей к бесплодию [1—3], риску развития обструкции тонкой кишки с сопутствующей морбидностью, расходами на лечение и повышением риска смерти. Известно, что у 60—90% пациентов, перенесших объемные гинекологические операции, образуются послеоперационные спайки [4, 5].

Патофизиология формирования спаек традиционно рассматривается как локальный процесс, развивающийся вследствие хирургической травмы перитонеальных поверхностей и воспалительной реакции [6]. Степень спайкообразования зависит от баланса естественных механизмов заживления и регулирования процесса фибринолиза [7, 8]. Эти процессы в очаге повреждения модулируются факторами брюшной полости. На основании результатов проведенных нами экспериментов мы предполагаем, что основополагающими механизмами формирования спаек являются гипоксия мезотелия, гипероксия мезотелия, наличие реактивных форм кислорода, десикация мезотелия и хирургическая травма [9—12]. Травма, возникающая вследствие хирургического повреждения и влияния перитонеальных факторов, приводит к острой воспалительной реакции всей брюшной полости, провоцирующей образование спаек [13]. Так, спайкообразование значительно усиливается при пневмоперитонеуме с использованием чистого и сухого CO₂, сопровождающемся десикацией [9, 10] и повреждением мезотелия [14]. Это диктует необходимость внедрения в клинику методов профилактики спаечного процесса, направленных на улучшение репродуктивной функции женщин.

В последние годы увлажнению и температуре газа во время эндоскопической хирургии уделяют особое внимание [15, 16]. При эндоскопических операциях для создания рабочего поля накладывают пневмоперитонеум [17]. С целью обеспечения безопасности в качестве газа для инсуффляции применяют CO₂, так как он хорошо растворим в воде (1,45 мг/л) и имеет высокую диффузионную способность в легких [15, 18].

Скорость потока газа при эндоскопической хирургии различна. Она повышается при аспирации, а скорость потока более 10 л/мин или выше необходима для элиминации дыма, особенно при использовании CO₂-лазерной вапоризации [19]. Естественно, что в брюшной полости при температуре 37 °C и относительной влажности 100% инсуффлируемый неувлажненный газ будет приводить к десикации, которая в свою очередь вызовет охлаждение, продемонстрированное нами в проведенных экспериментах [9, 20]. Десикация таким образом оказывает два противоположных эффекта на формирование спаек — приводит к повреждению мезотелиальных клеток за счет высушивания и придает устойчивость к гипоксии в связи с понижением температуры. В эксперименте десикация усиливается при увеличении скорости потока газа через брюшную полость и его температуры, однако в клинике эти процессы изучены недостаточно [20]. Теплый и увлажненный газ в меньшей степени повреждает брюшину и вызывает менее выраженное охлаждение, чем холодный и сухой газ, в связи с меньшей десикацией. Существует также мнение о снижении при этом послеоперационной боли, но данные такие клинические наблюдения остаются ограниченными и противоречивыми [21—23].

Следует отметить, что в клинике крайне мало изучены сложные взаимосвязи между десикацией, скоростью потока газа и охлаждением при эндоскопии. Для понимания природы охлаждения необходимо учитывать количественные отношения между увлажнением, температурой, энтальпией газа и энергией, необходимой для испарения воды.

Следовательно, в настоящее время актуальными являются детальное изучение и определение роли и количественного отношения между объемом десикации, интраперитонеальной температурой и относительной влажностью, а также оценка эффективности использования увлажнителей в кондиционировании пневмоперитонеума при лапароскопии. Внедрение технологий по профилактике спаек, разработанных в экспериментах на животных, в клинику предполагает определение параметров пневмоперитонеума с оптимальной интраперитонеальной температурой и влажностью инсуффлируемого газа с целью профилактики спаечного процесса.

В связи с изложенным цель исследования состояла в разработке методов поддержания оптимальной интраперитонеальной температуры и минимизации десикации для профилактики спаечного процесса при лапароскопии.

У 30 больных по поводу глубокого инфильтративного эндометриоза (ретроцервикального) проводили операцию в объеме разделения спаек, иссечения эндометриоза (шейвинг), резекцию яичников с удалением эндометриоидных кист. В операции использовали CO₂-лазерную технологию в сочетании с биполярной коагуляцией. Во всех случаях диагноз эндометриоза подтвердили гистологически. Послеоперационный период протекал без осложнений. Продолжительность операции варьировала от 1 ч 50 мин до 3 ч, в среднем ±2,3 ч. Средний возраст больных составил 32,6±4,2 года. При эндоскопических операциях применяли пупочный металлический троакар (Karl Storz GmbH & Co.KG) c 7-миллиметровым боковым отверстием и 3 дополнительных 5-миллиметровых троакара [24]. При использовании прямого лапароскопа инсуффляцию осуществляли через пупочный троакар, в то время как аспирацию — через дополнительный троакар. При использовании хирургического лапароскопа (Karl Storz GmbH & Co.KG) с большим боковым отверстием 7 мм и использованием CO₂-лазера инсуффляцию осуществляли через лапароскоп (таким образом предотвращая помутнение луча CO₂-лазера), а аспирацию — через пупочный троакар. Инсуффляцию проводили термофлятором, поддерживали заданное внутрибрюшное давление 15 мм рт.ст. для скоростей потока до 30 л/мин при использовании троакара лапароскопа с боковым отверстием 7 мм [19]. Выход газа регулировали открытием/закрытием трехходового клапана. Через 15 мин после начала операции оценивали различные скорости потока газа. В дальнейшем использовали скорости от 7 до 10 л/мин и постоянный режим потока для удаления дыма, согласно стандартам наших операций с использованием CO₂-лазера. Во время всей процедуры с помощью датчика температуры и относительной влажности (Sensirion, SHT75) регистрировали скорости потока газа, температуру (Т) и относительную влажность (RH) как «на входе», так и «на выходе» из брюшной полости, что позволило рассчитать в реальном времени потерю воды или десикацию (рис. 1).

С целью поддержания оптимальной интраперитонеальной температуры и минимизации десикации при лапароскопии в качестве инсуффлятора во всех исследованиях использовали термофлятор Storz (Storz AG, Tuttlingen, Germany), для увлажнения газа применяли увлажнители Storz humidifier (model 204320-33, Karl Storz, Tuttlingen, Germany), the Fisher and Paykel Healthcare (F&P) humidifier (Type: MR860 AEA, SN: 070514000016) и модифицированный увлажнитель F&P humidifier. Увлажнитель Storz продувает газ поверх воды в бутылке при температуре 37 °C (водяной клапан) и использует неизолированную трубчатую систему длиной 2,7 м, диаметром 7 мм (Kendall, ArgyleTM, Tyco Healthcare Ireland Limited, Tullamore, Ireland). В результате происходит адекватное увлажнение при низких скоростях потока газа, но неизолированная трубная система приводит к быстрому принятию газом температуры окружающей среды. Увлажнитель F&P продувает газ по камере с нагретой водой. С целью профилактики конденсации в трубе, проводящей газ, она прогревается до температуры выше 40 °C с помощью нагревающейся пружины. Для создания более высоких скоростей потоков газа мы не использовали наконечник Люэра, ограничивающий скорость потока до 7,8 л/мин при давлении инсуффляции 15 мм рт.ст. В увлажнителях F&P, модифицированных eSaturnus, подогрев камеры и системы труб постоянно контролировался электронным контуром обратной связи, обеспечивающим в конце труб 100% относительную влажность при заданной температуре между 25 и 36 °C, при любой скорости потока от 0,5 до 30 л/мин.

Для дополнительного охлаждения брюшной полости изотонический раствор натрия хлорида комнатной температуры или 0 °C распрыскивали со скоростью 3 мл/мин при помощи наконечника с входным давлением 2 бар. Такой прибор, создающий охлаждение/распрыскивание/увлажнение, в диаметре составлял менее 5 мм для возможности использования в стандартных 5-миллиметровых троакарах. В конце операции оценивали влияние охлаждающей аппаратуры на интраперитонеальную температуру.

На основе этих исследований была разработана базовая модель для проведения рандомизированных контролируемых исследований, подтверждающих, что полноценное кондиционирование брюшной полости позволяет в клинике минимизировать формирование спаек и одновременно снижать послеоперационный болевой синдром.

Статистические методы. Результаты исследования выражены как среднее ± стандартное отклонение. Различия вычислены с помощью непарного критерия Вилкоксона или Крускала—Уоллиса с использованием программы GraphPad Prizm версии 5 (GraphPad Software Inc., San Diego CA).

Анализ результатов проведенных исследований показал, что попадание сухого CO₂ комнатной температуры в брюшную полость (рис. 2)

Различия между уровнем десикации при использовании сухого CO₂ и увлажнителя Storz humidifier, а также увлажнителя Storz humidifier и модифицированного увлажнителя F&P humidifier была статистически значимой при всех скоростях потока газа.

Различие по температуре «на входе» и «на выходе» может быть всецело обусловлено десикацией и изменениями температуры воды в газе. Для нагрева 1 мл сухого газа на 1 °C требуется 0,00003 кал, для нагрева увлажненного газа необходима энергия для нагрева воды, содержащейся в объеме газа, соответственно для 1 мл воды на 1 °C, требуется 1 кал по определению, в то время как для десикации 1 мл воды при температуре 37 °C — 577 кал/г воды. Эти данные также позволяют рассчитать теплообмен между телом и газом для инсуффляции. Подсчитано, что потеря тепла никогда не составляла более 100 кал/мин.

Применение охлаждающего прибора позволило снизить температуру в брюшной полости на 2 °C (рис. 3).

Исследование объема десикации показало, что при высокой скорости потока 10 л/мин, используемой для элиминации дыма во время операций с CO₂-лазером, применение сухого газа приводило к десикации 0,3 мг/мин, а газа, увлажненного Storz humidifier, к меньшей, но также постоянной десикации 0,05 мг/мин в течение первого часа операции. Спустя 70—90 мин от начала операции температура «на выходе», отражающая интраперитонеальную температуру, внезапно падала до 28,6±0,4 и 29,4±0,6 °C соответственно, приводя к снижению десикации в течение 5 мин у всех женщин. Такое снижение температуры при инсуффляции сухого газа приводило к прекращению десикации. В случае применения увлажнителя Storz десикация вначале падала до нуля, однако в дальнейшем возникала конденсация влаги инсуффлируемого газа. При использовании модифицированного увлажнителя F&P этот феномен не наблюдался, и десикация была минимальной (рис. 4).

Исследования механизмов развития спаечного процесса представляют огромную проблему и не всегда возможно объяснить развитие или отсутствие спаек при, казалось бы, одинаковых условиях. Данная работа основана на результатах экспериментов на животных, в ходе которых были определены факторы, приводящие к формированию спаек, и методы их профилактики, такие как предотвращение десикации и поддержание оптимальной температуры пневмоперитонеума при лапароскопии [10, 13, 20]. Данная статья посвящена оценке интраперитонеальной температуры и десикации при разных условиях увлажнения, скорости потока инсуффлируемого газа и охлаждения брюшной полости с помощью дополнительных приборов.

При применении увлажнителя Storz относительная влажность резко снижается с усилением скорости потока. Основной проблемой является охлаждение газа до комнатной температуры при использовании неизолированных трубок. Так как CO₂ при температуре 25 °С не может вместить более 25 мг воды/л (100% относительная влажность, RH), то при низкой скорости потока менее 5 л/мин и адекватном увлажнении возникает конденсация в трубках. При попадании газа в брюшную полость, температура в которой изначально составляет 37 °C, его температура начинает повышаться (100% RH при температуре 37 °C составляет 44 мг воды/л), неизбежно приводя к перитонеальной десикации. Инсуффляции газа комнатной температуры и возникающая десикация приводили к падению температуры брюшной полости ниже 30 °С. Как ожидалось, в случае неувлажненного газа температура брюшной полости снижалась еще в большей степени. Стандартный увлажнитель F&P предотвращает охлаждение в трубках, используя подогревающийся кабель. Однако при более высоких скоростях потока температура газа может подниматься выше 37 °С. Наконечник Люэра в конце трубок ограничивает скорость потока до 7,8 л/мин при 15 мм рт.ст.; следовательно, данный увлажнитель обеспечивает адекватное увлажнение, а небольшой подъем температуры компенсируется охлаждением в троакаре. При устранении наконечника Люэра для допущения более высоких скоростей потока и использования термофлятора для CO₂-лазерной хирургии увлажнение остается адекватным, но интраперитонеальная температура может быть немного повышенной. Однако, учитывая компартментизацию брюшной полости во время операции, следует подчеркнуть, что особенно при высоких скоростях потока и установках для CO₂-лазерной хирургии десикация и температура изменяются в основном в малом пространстве.

Разница между параметрами температуры, относительной влажности «на входе» и «на выходе» при проведении инсуффляции через оперативный лапароскоп с выпуском газа через центральный троакар была меньше, чем при выпуске газа через вторичный порт. По нашему мнению, несмотря на то что непосредственная регистрация температуры в различных областях абдоминальной полости не проводилась, данное наблюдение объясняется протеканием газа напрямую из порта инсуффляции к выходному порту. Таким образом, температура и относительная влажность в брюшной полости устанавливаются неоднородно. Особенно при установке CO₂-лазера с инсуффляцией через лапароскоп и аспирацией через центральный троакар должно возникать малое пространство с относительно высокими скоростями потока газа, проходящего от кончика лапароскопа к центральному троакару. Следует учитывать, что при малом размере пространства даже малые скорости потока могут приводить к значительным местным эффектам, т.е. десикации, обнаруживаемой визуально. Следовательно, любой препарат, введенный путем инсуффляции с газом или с распрыскиваемой водой, не окажет гомогенного действия по всей брюшной полости.

В отношении формирования спаек нами продемонстрировано в экспериментальной модели на мышах, что десикация усугубляет, а более низкая температура предотвращает спайкообразование [10]. Естественно, формирование спаек снижается экспоненциально с изменением температуры по крайней мере до 25 °С, а более 80% положительного эффекта достигается при температуре 31—32 °С. В случае более высоких температур спайкообразование резко усиливается и стремительно растет при температуре выше 37 °С [10, 24]. Очевидно, что при использовании увлажнителей Storz и F&P humidifier отсутствует возможность полностью предотвратить спаечный процесс; при применении первого возникает десикация, а второго — достаточно значимый подъем интраперитонеальной температуры до 37 °С. В случае использования указанных увлажнителей с повышением скорости потока усиливаются изменения в десикации и температуре соответственно. Поэтому мы изменили увлажнитель F&P humidifier для доставки полностью увлажненного газа при необходимой температуре, например 31—32 °С. Данная температура была выбрана в связи с достижением при ней максимального положительного эффекта и недопущения важного с клинической и биологической точки зрения понижения температуры ниже 28 °С. Мы предположили, что необходимо проводить распрыскивание в брюшной полости воды комнатной температуры, т.е. охлаждать брюшную полость извне с целью профилактики нагревания попадающего туда газа и соответственно десикации. Эти исследования были спланированы для определения у человека степени охлаждения, необходимой для профилактики десикации.

При использовании полностью увлажненного газа при температуре 32 °С десикация и нагревание газа в течение нескольких минут снижались значительней, чем предполагалось. Это может объясняться только быстрой вазоконстрикцией на поверхности брюшины, особенно в пространстве с высокой скоростью газа. Следовательно, оказалось намного проще проводить искусственное охлаждение для поддержания в брюшной полости температуры 31—32 °С и предупреждения десикации. Для быстрой профилактики повышения температуры газа и десикации оказалось достаточным периодическое распрыскивание 2—3 мл изотонического раствора натрия хлорида комнатной температуры в сочетании с обычно используемой ирригацией. По-видимому, существуют особенности механизмов регуляции температуры кишечника и брюшной полости. Это подтверждается наблюдением, согласно которому через 70—80 мин от начала хирургического вмешательства при использовании газа комнатной температуры, в случае наличия десикации (сухой газ или применение увлажнителя Storz) температура кишечника и стенок брюшной полости резко падала ниже комнатной, при этом температура тела, измеряемая пищеводным датчиком, не изменялась. Все это привело нас к предположению, что данная регуляция температуры кишечника и среды брюшной полости отличается от регуляции температуры тела и близка к регуляции температуры конечностей, где возможна вазоконстрикция и снижение потери тепла с целью поддержания температуры тела. Постоянная интраперитонеальная температура 32 °С не влияла на температуру тела, возможно, за счет значительной констрикции мезентериальных сосудов. Такая вазоконстрикция также объясняет причину, по которой ни в одном из исследований рассчитанная потеря тепла от тела не превышала 100 кал/мин, а во время операций не возникало запотевание оптики.

Таким образом, согласно полученным данным в отсутствие увлажнения интраабдоминальная температура удивительно низкая, что обусловлено десикацией при лапароскопии. Даже при использовании увлажнителя Storz температура редко превышала 28—30 °С. Полностью предотвратить десикацию можно, используя модифицированный увлажнитель F&P humidifier и поддерживая температуру 31—32 °С одновременно с охлаждением дополнительными устройствами. Следовательно, соблюдение параметров кондиционирования пневмоперитонеума позволяет предположить значительное снижение риска развития спаечного процесса, сопряженных с ним осложнений и повышение качества жизни больных.