Концептуальное обоснование

Представлен опыт проведения анестезий при операциях на легких, трахее, бронхах и органах средостения, выполненных с 1963 по 2015 г. в отделении хирургии легких и органов средостения РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского при участии и под руководством акад. РАН М.И. Перельмана, профессоров Ю.В. Бирюкова, Л.М. Гудовского и В.Д. Паршина.

В работе принимали участие более 20 врачей анестезиологов-реаниматологов под началом акад. РАН, проф. А.А. Бунятяна, руководителя отдела анестезиологии РНЦХ и кафедры анестезиологии и реаниматологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова.

Проблемы анестезии в торакальной хирургии связаны с видами хирургической патологии и хирургического вмешательства, техническими возможностями анестезиологической защиты в каждый период времени, индивидуальными особенностями и предпочтениями оперирующих хирургов. Специальные проблемы анестезии в торакальной хирургии обусловлены:

- высокой травматичностью хирургического вмешательства;

- прогрессивно увеличивающимся количеством больных с тяжелой кардиореспираторной патологией;

- необходимостью выключения из вентиляции и коллабирования независимого легкого по абсолютным либо относительным показаниям и искусственной однолегочной вентиляции (ИОВ);

- широким длительным вскрытием просвета дыхательных путей;

- развитием торакальной хирургии и появлением новых сложных оперативных вмешательств - мультиорганных операций, трансплантаций легких и отдельных регионов дыхательного пути.

Среди факторов воздействия на легкие в процессе оперативного вмешательства следует упомянуть: искусственную вентиляцию легких (ИВЛ) в ее многочисленных вариантах, применение повышенных фракций кислорода и жирорастворимых ингаляционных анестетиков, механическую травматизацию паренхимы, структур корня легкого, оттеснение и сдавление крупных сосудистых стволов и сердца. Дополнительными факторами воздействия могут быть ателектаз легкого в исходе, аллергия, исходная легочная гипертензия. Массивные гемотрансфузии, гипо- и гиперкарбия, гипоксемия и гипероксия, гипо- и гипертермия, гипоглобулинемия, гипергликемия, возраст пациентов старше 70-80 лет усугубляют отрицательное воздействие названных факторов.

Инновационность технологий анестезиологической защиты определяется тремя основными категориями:

- средствами и методиками общей анестезии;

- методиками респираторного обеспечения и техническими средствами их исполнения;

- возможностями интраоперационного мониторинга жизненно важных функций.

Все эти категории следуют за общим развитием технологий в анестезиологии, поэтому в каждый

период были сформулированы весьма прогрессивные для своего времени генеральные концепции анестезии.

Концепция первого поколения - "Каждому пациенту - свой вид анестезии". Относилась к 50-70-м годам прошлого столетия и была для своего времени весьма прогрессивной, когда основными средствами для анестезии были закись азота, хлороформ, циклопропан, эфир, метоксифлуран, фторотан.

Концепция второго поколения - "Каждому этапу каждого вида оперативного вмешательства - свой вид анестезии и вентиляции". Концепция приобрела популярность с появлением новых средств для анестезии и респираторных технологий, в частности внутривенных (в/в) анестетиков, которые сыграли революционную роль для торакальной анестезиологии, позволив применять дыхательные смеси с повышенным содержанием кислорода и отказаться от закиси азота.

Концепция третьего поколения - современная концепция анестезиологической защиты, основанная на принципе "адекватного сопряжения анестетиков и респираторных решений в зависимости от их воздействия на легочное кровообращение". Она создана на основе данных многолетних патофизиологических интраоперационных исследований с применением современных мониторинговых технологий.

Следует отметить, что концепция третьего поколения полностью соответствует и предыдущему, второму, принципу, который реализован в методике альтернирующей (чередующейся) анестезии, когда выбор предпочтительной методики анестезии основан на возможности оптимизации респираторной поддержки. Например, при двулегочной вентиляции можно использовать закись азота в составе дыхательной смеси, а при ИОВ выполняется переход к дыхательной смеси с повышенным содержанием кислорода и в/в анестетикам. Альтернирующая анестезия предусматривает этапную индивидуализацию и чередование методов анестезии и вентиляции, в том числе с использованием высокой FiO2, струйной высокочастотной (ВЧ) ИВЛ и респираторной поддержки с созданием положительного давления в дыхательных путях (СРАР) в целях обеспечения абсолютной согласованности действий анестезиолога и хирурга - важнейшего принципа успешности торакальной хирургии и анестезиологии.

Методики анестезиологической защиты последних лет основаны на применении ингаляционных и в/в анестетиков нового поколения и сочетанных методов защиты с использованием регионального компонента - эпидуральной анестезии.

Исследование системной и легочной гемодинамики проводили методами пре- и транспульмональной термодилюции (ПТ и ТТ). Показатели системной гемодинамики и волемического статуса пациента оценивали по методу ТТ с помощью прибора PICCOplus ("PULSION MedicalSystems", Германия) путем катетеризации бедренной артерии катетером с термистором PICCO 5F 20 см. Для контроля легочной гемодинамики и функции правых и левых отделов сердца по методу ПТ присоединяли дистальный канал с помощью катетера Swan-Ganz-REF к мониторному блоку-приставке PICCOplus, VolEF той же фирмы.

У всех пациентов осуществляли забор артериальной и смешанной венозной крови для газоанализа, анализа кислотно-основного состояния крови (КОС), определения уровня электролитов, глюкозы, лактата, белка и коллоидно-осмотического давления плазмы (КОД) с использованием ABL-Radio­meter-625 ("Radiometer", Дания) в экспресс-лаборатории РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского РАН.

Для мониторинга газов на вдохе и выдохе использовали газоанализаторы Hoyer ("Chirana", Словакия) и наркозно-дыхательного аппарата Julian-2000 ("Draeger", Германия).

Важно, что в анестезиологическом обеспечении в торакальной хирургии проблема поддержания эффективного газообмена всегда актуальна и пред­определяет выбор соответствующего ей метода анестезии. Тем не менее всегда следует учитывать влияние самих анестетиков на легочное и системное кровообращение при перемене респираторной технологии. Приведем несколько примеров применения разных анестезиологических технологий.

Пример 1. Характеристика эффективности респираторного обеспечения в условиях ингаляционной изофлураном (ИФ)и в/в кетамином (КФ) методик анестезии представлена в табл. 1.

Пример 2. Такая же, как и в первом примере, значимая разница определяется при сравнении условий для эффективного газообмена при проведении ИОВ продолжительностью до 90 мин в условиях анестезии на основе изофлурана и севофлурана. С одной стороны, это два самых современных и высокоэффективных ингаляционных анестетика, однако в столь специфической ситуации, которую представляет собой ИОВ, они проявляют свое действие на газообменный кровоток легких по-разному. Сохранность механизмов адаптации к ИОВ имеет общие закономерности и различия (рис. 1

Пример 3. Еще одна современная модель анестезии в торакальной хирургии представлена сочетанным применением общей анестезии на основе пропофола в сочетании с компонентом высокой грудной эпидуральной анестезии (ВГЭА). Среди показателей гемодинамики малого круга кровообращения в условиях перехода к ИОВ наиболее значимым представляются сопротивления сосудов газообменной части микроциркуляторного русла Ra и Rv (рис. 2

ИОВ сопровождается тяжелыми расстройствами гемодинамики и газообмена, развитием гипоксемии из-за резкого увеличения внутрилегочного шунтирования и нарушения вентиляционно-перфузионных отношений, увеличением нагрузки на правые и левые отделы сердца, гипергидратацией легочного интерстиция, возможным развитием гиперкарбии, метаболическими расстройствами. Эти проявления в значительной степени зависят от FiO2 в дыхательной смеси (рис. 3

- выбор метода респираторной поддержки, используемого при необходимости выключения из вентиляции независимого легкого;

- исходное состояние вентилируемого легкого;

- степень активной вазоконстрикции в ателектазированном легком (вот где имеет значение используемый метод анестезии!);

- степень хирургической компрессии и тракции структур.

Дифференцированная (раздельная) независимая вентиляция легких представляется наиболее успешным специальным методом респираторной поддержки в хирургии легких. Суть его заключается в том, что во время основного этапа операции коллабирование независимого легкого заменяют его ВЧ респираторной поддержкой с частотой 100-400 циклов/мин при Рраб.=0,2-0,3 кг/м², т.е. осуществляют раздельную независимую или дифференцированную вентиляцию легких. При этом легкое занимает небольшой объем в плевральной полости, слегка расправлено, и условия хирургического комфорта не нарушены. Зависимое легкое продолжают вентилировать традиционным способом, используя двухканальные интубационные трубки.

Метод был положительно оценен хирургами, так как при его применении сохраняются преимущества разделения дыхательных каналов для защиты зависимого легкого и имеется возможность использовать экспульсивный эффект ВЧ ИВЛ для защиты независимого легкого от интрараневой аспирации секрета и крови. Это особенно важно при "решетчатом" легком и операциях на трахее и бронхах, а также при легочном кровотечении, наличии большого количества секрета в оперируемом легком. Проведенное сравнение результатов применения ИОВ и дифференцированной вентиляции легких показало, что при последней нормализуются вентиляционно-перфузионные отношения, повышается индекс оксигенации и артериальная оксигенация на фоне эффективной элиминации углекислоты.

Условия перфузии в малом круге кровообращения характеризуются снижением давления в легочной артерии на фоне уменьшения сопротивления всех регионов микрососудистого русла легких. Таким образом, при дифференцированной вентиляции с применением ВЧ ИВЛ для независимого легкого, в отличие от ИОВ, восстанавливается перфузия альвеолярных капилляров и уменьшается объем артериовенозного шунта. Эти изменения свидетельствуют о повышении эффективности внутрилегочного газообмена. Снижение давления в легочной артерии и легочных сосудистых сопротивлений на фоне стабильного сердечного выброса (6,4±0,29 л/мин) отражает уменьшение нагрузки на правые отделы сердца, что выражается в снижении работы правого желудочка. Наряду с описанными изменениями происходит улучшение сократительной функции левых отделов сердца, работа левого желудочка и индекс его ударной работы возвращаются к уровню нормальных значений, улучшается производительность сердца, повышается сократительная функция левого желудочка, вследствие чего повышается насосный коэффициент левого желудочка при стабильной постнагрузке. Это еще раз подтверждает взаимосвязь и взаимозависимость функции правых и левых отделов сердца с состоянием микроциркуляторного русла легких. Одновременно отмечается существенное снижение фильтрации жидкости в оба сектора внесосудистого легочного пространства в сравнении с ИОВ, что также способствует повышению оксигенации.

Высокую эффективность продемонстрировал подход к респираторной поддержке в форме дифференцированной ИВЛ (ДИВЛ) с применением ВЧ поддержки оперируемого легкого и традиционной вентиляции контралатерального легкого в процессе торакальных операций у пациентов с сопутствующими заболеваниями кардиореспираторной системы (пневмосклероз, эмфизема легких, бронхиальная астма, хронический трахеобронхит). Наиболее уязвимую категорию представляют собой пациенты, у которых нарушения в системе дыхания сочетаются с тяжелыми заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Например, у наших пациентов это были хроническая ишемическая болезнь сердца, нарушения ритма сердца, инфаркт миокарда в анамнезе, гипертоническая болезнь II и III стадии, кардиомиопатия. Эти пациенты в исходе имели низкую жизненную емкость легких (ЖЕЛ) и высокие остаточные объемы легких, вентиляционно-перфузионное отношение ниже 80% нормы, легочный шунт свыше 220% нормы, снижение всех характеристик функции правых и левых отделов сердца от 65 до 80% нормы, гигантские объемы правых и левых отделов сердца. Они не переносили ситуаций, связанных с выключением из вентиляции оперируемого легкого, были практически интолерантны к проведению ИОВ. Все это жизненно угрожающе при наличии абсолютных показаний к хирургическому лечению (злокачественные опухоли, легочные кровотечения и другая тяжелая патология).

Наш опыт и исследования последних лет показали, что применение дифференцированной вентиляции с ВЧ респираторной поддержкой оперируемого легкого является единственной альтернативной возможностью хирургического лечения тяжелых заболеваний легких для пациентов с сочетанными поражениями кардиореспираторной системы (табл. 2

Особенности респираторной поддержки на этапах анестезии и операции у пациентов, имеющих заболевания в системе дыхания с преимущественно обструктивным (рестриктивным) компонентом и ДН II-III степени

У пациентов с преимущественно обструктивным типом поражения респираторной системы, например при диффузной эмфиземе и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), при исследовании функции внешнего дыхания (ФВД) отношение фактических величин объемов к должным составило: ЖЕЛ - 63,1±7,3%, форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) - 64,1±7,1%, объем форсированного выдоха за 1-ю секунду- 33,4±4,5%, остаточный объем легких - 286,4±35,7%, соотношение остаточного объема к общей емкости легких- 176,5±13,4%. По заключению протокола ФВД, у этих пациентов преобладало нарушение вентиляции по обструктивному типу. При проведении дооперационного обследования анализ газового состояния артериальной крови показал РаО2 78,6±1,7 мм рт.ст., РаСО2 49,8±1,4 мм рт.ст.

У этой тяжелой для торакальной хирургии категории пациентов для нивелирования возможных осложнений при выключении из вентиляции оперируемого легкого взамен коллапса легкого применяли его ВЧ вентиляционную поддержку либо создавали СРАР до 10 см вод. ст. Крайне важное значение приобретает такой прием при хирургической пневмопластике в связи с ХОБЛ.

Поддержку СРАР проводили с помощью специальной установки для подачи потока кислорода под регулируемым постоянным положительным давлением, разработанной в РНЦХ РАН совместно с проф. Ю.С. Гальпериным (Всесоюзный НИИ медицинского приборостроения Министерства медицинской промышленности СССР, Москва). К каналу двухпросветной трубки, идущему к независимому легкому, присоединяли специальный переходник, с которым последовательно были соединены манометр, канал с клапаном для регулируемого сброса газа, а также баллон с кислородом, позволяющий подавать постоянный поток газа. Подача кислорода осуществлялась под давлением 5-10 см вод. ст.

Применение ДИВЛ с СРАР для оперируемого легкого у пациентов с ДН и преобладанием нарушения обструктивного (рестриктивного) типа вентиляции

У пациентов с дыхательной недостаточностью (ДН) II и III степени и преобладанием нарушения обструктивного типа вентиляции проведение ИОВ в сочетании с коллабированием независимого легкого сопровождается значительным изменением вентиляционно-перфузионного отношения, ростом величины внутрилегочного шунта, гипоксемией и гиперкарбией, а со стороны гемодинамики - снижением индекса ударного объема (ИУО) и увеличением частоты сердечных сокращений (ЧСС). Имеет место увеличение общего легочного сопротивления и давления в легочной артерии.

Использование метода СРАР (табл. 3

Применение дифференцированной ИВЛ с ВЧ ИВЛ для оперируемого легкого у пациентов с ДН при преобладании обструктивного или рестриктивного типа нарушения вентиляции

У пациентов с ДН II-III степени и преобладанием рестриктивного типа нарушения вентиляции использование методики ВЧ вентиляционной поддержки является высокоэффективным методом устранения нарушений газообмена и гемодинамики, вызванных ИОВ. Для них использование методики СРАР после проведения ИОВ является менее эффективным методом устранения нарушений газообмена и гемодинамики, вызванных ИОВ. Таким образом, использование ВЧ вентиляционной поддержки у разных групп пациентов, различающихся по типу нарушения вентиляции (обструктивный и рестриктивный) приводит к разным изменениям. Результаты сравнительного анализа (табл. 4

Использование ВЧ вентиляционной поддержки основано на подаче кислорода под высоким давлением и с высокой частотой. При такой ситуации в независимое легкое очень быстро нагнетается большой объем газа, который не успевает удаляться за короткую паузу. Таким образом, независимое легкое становится гипервоздушным, оно может "вывихиваться" из плевральной полости. Растянутые большим объемом газа так называемые воздушные ловушки сдавливают окружающую легочную ткань, препятствуя нормальному газообмену и нарушая микроциркуляцию. В результате сохраняется гипоксия, которая усиливает влияние гипоксической легочной вазоконстрикции, что способствует не снижению общего легочного сопротивления и давления в легочной артерии, а их дальнейшему росту.

Следует также отметить, что при обструктивном типе нарушения вентиляции легочная ткань становится хрупкой и нагнетание большого давления и объема газа, вызванного применением ВЧ вентиляции, может привести к баротравме легкого. Применение ВЧ вентиляционной поддержки у пациентов с преобладанием обструктивных нарушений не только не способствует улучшению, а напротив, приводит к усугублению нарушений газообмена и гемодинамики. Соответственно, этот метод ДИВЛ не рекомендуется применять у данной категории пациентов.

При рестриктивном типе поражения, в отличие от обструктивного, воздухоносные пути не спадают и альвеолярный газ свободно удаляется из независимого легкого. При этом высокая интенсивность обмена газа в воздухоносных путях и альвеолах, по-видимому, способствует высокой интенсивности газообмена между альвеолой и капилляром. Создаваемое при использовании ВЧ вентиляционной поддержки давление в воздухоносных путях также помогает прохождению кислорода через увеличенное пространство между альвеолой и капилляром. Соответственно, происходит улучшение оксигенации крови через независимое легкое. Это, в свою очередь, приводит к улучшению параметров газообмена и гемодинамики. При применении ВЧ вентиляционной поддержки у пациентов с рестриктивным типом поражения, в отличие от обструктивного, наблюдается снижение общего легочного сопротивления и давления в легочной артерии. Таким образом, применение ВЧ вентиляционной поддержки высокоэффективно только у пациентов с рестриктивным типом нарушения вентиляции. При этом типе наблюдается значительное улучшение параметров газообмена и гемодинамики, нарушенных при ИОВ.

Исходя из приведенных многочисленных данных, нами сформулирован алгоритм выбора метода вентиляционной поддержки при торакальных хирургических вмешательствах в зависимости от исходного состояния кардиореспираторной системы пациентов (рис. 5

Основные нарушения газообмена, кровообращения и метаболизма легких развиваются в связи с коллабированием независимого легкого, а также с длительным широким вскрытием просвета дыхательных путей. Традиционная ИОВ дыхательной смесью закиси азота с кислородом (FiO2=0,3) в сочетании с коллабированием независимого легкого приводит к развитию гипоксемии, пре- и посткапиллярной вазоконстрикции, гипергидратации интерстиция, легочной гипертензии, повышению внутрилегочного шунтирования, увеличению нагрузки на правые отделы сердца, снижению ИУО и повышению ЧСС, угнетению метаболизма легких.

При традиционной ИОВ зависимого легкого повышение FiO2 до 1,0 способствует улучшению артериальной оксигенации, разрешению прекапиллярной вазоконстрикции и повышению сократительной функции левых отделов сердца. Однако сохраняются посткапиллярная вазоконстрикция, легочная гипертензия, высокий шунт, увеличенная экстравазальная фильтрация жидкости и белка, усиливается перекисное окисление липидов, снижается антиоксидантная защита легких, увеличивается нагрузка на правые отделы сердца.

При традиционной вентиляции зависимого легкого и ВЧ вентиляции независимого легкого (ДИВЛ) на основном этапе операции все параметры газообмена, гемодинамики большого и малого круга находятся в пределах нормальных величин, а отсутствие легочной гипертензии и повышенного сопротивления сосудов малого круга на фоне высокого сердечного выброса снижает нагрузку на правые отделы сердца. ДИВЛ не нарушает условия хирургического комфорта и является альтернативой коллабированию независимого легкого.

Проведение основного этапа операции в условиях традиционной искусственной вентиляции обоих легких сопровождается резким нарушением вентиляционно-перфузионных отношений, повышением прекапиллярного и легочно-артериолярного сопротивлений, легочной гипертензией, депрессией сократительной функции сердца, нарушением метаболизма легочной ткани.

У пациентов с сочетанными сопутствующими заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем в исходе при вентиляции обоих легких имеет место снижение вентиляционно-перфузионных отношений, высокое общее легочное сопротивление, повышение внутрилегочного шунтирования, снижение показателей сократительной функции правых и левых отделов сердца. У этих пациентов при выключении из вентиляции оперируемого легкого наблюдаются нарастание ОЛСС, давления в левом предсердии, угнетение всех параметров сократимости правых и левых отделов сердца, резкая депрессия транспорта кислорода и утилизирующей лактатфункции легких. Поэтому пациентам с ДН II и III степени, сочетающейся с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, выключение из вентиляции легкого противопоказано. ДИВЛ, сохраняя условия хирургического комфорта, обеспечивает на основном этапе операции постоянство параметров гомеостаза на уровне исходных значений и является альтернативой, позволяющей не отказываться от хирургического лечения заболеваний легких у входящих в группу с высоким операционно-анестезиологическим риском.

К важнейшим технологиям, обеспечивающим безопасность и прогресс в анестезии в трахеобронхиальной хирургии, относят двухканальную систему "шунт-дыхание", струйную ВЧ ИВЛ, а также онлайн-мониторинг альвеолярных газов и прессорных, резистивных и объемных характеристик легочной гемодинамики. Специальными способами поддержания газообмена в трахеобронхиальной хирургии являются объемно-циклическая ИВЛ посредством системы "шунт-дыхание", уменьшение потребления кислорода в условиях умеренной гипотермии, методы экстракорпоральной оксигенации, инжекционная ИВЛ, ВЧ струйная ИОВ, перфузия гомологичных легких (только эксперимент).

В настоящее время стоит говорить только о применении ВЧ ИВЛ с системой "шунт-дыхание" и относительно новой респираторной технологии - потоковой апноэтической оксигенации. Применение системы "шунт-дыхание" подразумевает интрараневое введение интубационной трубки в нижележащий отрезок трахеи (бронха), извлечение ее на определенный интервал времени с последующим возвращением в просвет и гипервентиляцию. На рис. 6

Высокочастотную струйную вентиляцию легких, которую выполняют через узкий (не более 4 мм в диаметре) катетер, вводимый в просвет дыхательных путей, следует назвать наиболее современным и безопасным способом респираторного обеспечения в трахеобронхиальной хирургии. Катетер обеспечивает хороший доступ для хирурга к зоне хирургических манипуляций (рис. 7

В последнее время возрос интерес к применению потоковой апноэтической (апнойной) оксигенации (ПАО). Несмотря на то что на данный момент проведено большое количество исследований по использованию апноэтической оксигенации, вопрос ограничений применения данной методики в клинике, и хирургии трахеи в частности, остается наименее освещенным. Одни авторы считают, что длительность применения апноэтической оксигенации следует ограничивать 10-15 мин из-за возникающего респираторного ацидоза и возрастания уровня PaCO2, другие допускают использование данной методики до 40 мин, третьи докладывают об успешном ведении апноэтической оксигенации в течение

75 мин.

Наш опыт применения ПАО, исследования показателей газового состава и КОС артериальной крови представлен в табл. 5.

40 мин ПАО 7,108, 7,09, 7,099 и 7,01 соответственно.

Существенным наблюдением является фактор изменения при ПАО скорости накопления PaCO2. За время проведения ПАО увеличение PaCO2 составило, мм рт. ст./мин: первые 10 мин - 2,5±1,2 (n=19), 10-20 мин - 1,2±0,9 (n=16), 20-30 мин - 0,79±0,42 (n=16), 30-40 мин - 2,4±2,3 (n=12).Следует упомянуть, что физиологическая скорость накопления углекислоты при апноэ составляет 4-4,5 мм рт.ст./мин. Вне зависимости от длительности ПАО, однако, значение PaCO2 через 20 мин после возвращения к ТИВЛ было достоверно выше, чем до ПАО, а показатель pH артериальной крови достоверно ниже исходного.

Следует упомянуть, что наиболее важной задачей современной анестезиологии является повышение безопасности пациента во время хирургического вмешательства. Особенно это касается больных с сопутствующими заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем в торакальной хирургии, так как они входят в группу высокого операционно-анестезиологического риска. Согласно этому глобальному принципу были разработаны, патогенетически подтверждены и внедрены в клиническую практику представленные в данном материале актуальные респираторные технологии.