Результат интеллектуальной деятельности: АНГИОГРАФИЧЕСКИЙ БРОНХИАЛЬНЫЙ КАТЕТЕР ДЛЯ КАТЕТЕРИЗАЦИИ БРОНХИАЛЬНЫХ И МЕЖРЕБЕРНЫХ АРТЕРИЙ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, в частности, к рентгенэндоваскулярным диагностике и лечению и предназначено для использования при осуществлении ангиографии и эндоваскулярной окклюзии бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты в случаях их патологической гиперплазии и легочных кровотечений при малоинвазивном лечении кровохарканья и легочных кровотечений без вскрытия грудной клетки под контролем рентгеновского изображения.

Уровень техники

В Российской Федерации десятки тысяч людей среднего и старшего возраста страдают хроническими заболеваниями легких (муковисцидоз, поликистоз, бронхоэктатическая болезнь, опухоли и туберкулез легких), частым осложнением которых является кровохарканье и легочное кровотечение. Легочное кровотечение относится к жизнеугрожающим неотложным состояниям, при которых летальность достигает 30-50%, а при массивном кровотечении - превышает 50%. Физикальными способами обследования, рентгенографией, компьютерной томографией и даже бронхоскопией не всегда удается выяснить причину легочных кровотечений. По данным ряда авторов в 7-22% наблюдений не удается идентифицировать генез кровотечения, когда отсутствуют какие-либо эндобронхиальные или паренхиматозные изменения [Диагностика и лечение легочных кровотечений: методические рекомендации №25 Департамента Здравоохранения г. Москвы. - М., 2017. - 27 с. Составители: Ш.Н. Даниелян, М.М. Абакумов, А.П. Вильк, A.M. Гасанов, Л.С. Коков, О.В. Квардакова, И.Е. Попова, А.А. Саприн].

Наиболее эффективным способом выявления сосудов - источников легочного кровотечения, является инвазивная ангиография с использованием специальных устройств - ангиографических катетеров [Респираторная медицина: руководство в 3-х т./ под ред. А.Г. Чучалина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Литтерра, 2017 - Т. 2., раздел «Болезни сосудистого русла легких», с. 277-304].

Селективная катетеризация этих артерий обычно производится стандартными катетерами (Cobra, правый коронарный Джадкинса) (http://merit.exten.ru/diagnosticheskie_perifericheskie_ka). При этом конструктивное выполнение катетера Cobra 2 (http://merit.exten.ru/simmons,-cobra) является наиболее близким к заявляемому катетеру.

Однако катетеризация бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты малого диаметра известными катетерами является весьма затруднительной процедурой, поскольку просвет грудной аорты составляет 22-27 мм, а размер устьев межреберных и бронхиальных сосудов, которые располагаются в грудной аорте, в норме не превышает 1,5-2,0 мм.

Устья малых ветвей грудной аорты (бронхиальных и межреберных артерий), расположены на уровне 4-6 грудных позвонков. Этот участок аорты имеет более широкий просвет - 17-35 мм, чем расположенный ниже абдоминальный и терминальный отделы аорты. Поэтому использование катетеров «Cobra», «ренальный», правый коронарный Джадкинса, которые обычно применяют для катетеризации висцеральных ветвей аорты и почечных артерий, приводит к продолжительным манипуляциям, неоправданным расходам на смену и эмпирический подбор катетера, длительному рентгеновскому облучению больного, расходованию большого количества «лишнего» рентгеноконтрастного вещества (до 100-150 мл) и риску развития контрастиндуцированной нефропатии.

Раскрытие изобретения

Решаемой технической проблемой явилось снижение риска развития осложнений, обусловленных катетеризацией бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты малого диаметра, выполняемой в случаях их патологической гиперплазии, легочных кровотечениях.

Достигаемым техническим результатом является снижение риска развития осложнений, обусловленных катетеризацией бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты малого диаметра, за счет минимизации риска повреждения устьев бронхиальных и межреберных артерий, а также развития рефлюкса микроэмболов из устьев эмболизируемых ветвей грудной аорты. Кроме того, благодаря характеристикам заявляемого катетера, время рентгеновского облучения и объем введенного в сосудистое русло пациента рентгеноконтрастного вещества, сокращаются.

Технический результат достигается тем, что ангиографический бронхиальный катетер для катетеризации бронхиальных и межреберных артерий выполнен в виде эластичной трубки с первым концевым прямым рабочим участком, сопряженным первым изгибом со вторым рабочим участком, сопряженным вторым изгибом с третьим изгибом, выгнутым в противоположную второму изгибу сторону и сопряженным с основанием эластичной трубки, расположенным в одной с изгибами плоскости, при этом основание эластичной трубки ориентировано под углом 45° по отношению ко второму рабочему участку, выполненному прямым и имеющему длину 35-45 мм, первый рабочий участок выполнен длиной 17-25 мм и имеет со стороны торца коническую часть длиной 5-8 мм с атравматичным закруглением, а второй и третий изгибы выполнены в виде упругих формообразующих элементов, изогнутых, соответственно, по радиусу 15-25 мм и по радиусу 80-120 мм, при этом первый изгиб выполнен под углом 85-95° и изогнут по радиусу 5-8 мм.

Катетер содержит канюлю с конусом Люэр, размещенную на нерабочем конце основания эластичной трубки. В одном из вариантов осуществления изобретения Катетер выполнен из рентгеноконтрастного полиэтилена с основанием эластичной трубки, длиной 750 -100 мм, диаметром 1,5-2,5 мм и диаметром просвета 0,5-1,5 мм. Катетер первый рабочий участок для взрослых пациентов составляет 17 мм или 20 мм или 23 мм или 25 мм, второй рабочий участок - 45 мм. Первый рабочий участок для пациентов детского возраста составляет 17 мм или 20 мм, второй рабочий участок - 35 мм. Внешний диаметр конической части первого рабочего участка катетера выполнен с уменьшением в направлении к его торцу до 1,5 мм. Торцевая часть конического сужения первого рабочего участка выполнена с закруглением, обеспечивающим атравматичность при соприкосновении с внутренней поверхностью сосудистой стенки.

Достижение перечисленных результатов обусловлено следующим.

Внутренний просвет (т.е. внутренний диаметр) грудной аорты на уровне 4-6 грудных позвонков - в области отхождения от аорты бронхиальных артерий и межреберных артерий, которые также могут давать бронхиальные ветви, можно определить только после ее контрастирования. В случае легочного кровотечения, угрожающего жизни больного, из-за дефицита времени нет возможности проведения предоперационной КТ-ангиографии. Кроме того, для проведения этого исследования необходимо внутривенно ввести не менее 100 мл рентгеноконтрастного вещества и подвергнуть пациента рентгеновскому облучению в дозе, минимум, 8-10 мЗв.

Благодаря разработанному катетеру, для определения поперечного размера внутреннего просвета грудной аорты, достаточным является введение только 40 мл рентгеноконтрастного вещества, в связи с тем, что однократным введением рентгеноконтрастного вещества и выполнением аортографии можно достигнуть контрастирования отходящих от нее ветвей (межреберных и бронхиальных артерий), оценить степень их гиперплазии и измерить поперечный просвет грудной аорты. Это существенно меньше, чем требуется для проведения КТ-ангиографии. Причем это исследование является первым, диагностическим, этапом единого вмешательства и без перерыва переходит в лечебную фазу. После обзорной аортографии может быть выполнена селективная артериография только целевой, наиболее измененной бронхиальной или межреберной артерии. Это также обусловливает снижение объема расходуемого рентгеноконтрастного вещества и лучевой нагрузки.

Что касается минимизации риска повреждения устьев бронхиальных и межреберных артерий и развития рефлюкса микроэмболов из устьев эмболизируемых ветвей грудной аорты, то эти аспекты результата обусловлены тем, что индивидуально подобранный типоразмера катетера, позволяет существенно ограничить число попыток для достижения успешной селективной катетеризации сосуда, при этом дистальный сегмент рабочей части катетера до начала первого изгиба катетера (сегмент-S1 на фиг. 1) устанавливается в устье бронхиальной или межреберной артерии в положении «в распор», проникая вглубь просвета катетеризируемой артерии на 1,5-2,0 мм, что позволяет безопасно вводить эмболизирующий материал.

Грудной отдел аорты в области отхождения бронхиальных или межреберно-бронхиальных артерий с точки зрения геометрии представляет собой полую трубку круглого сечения с небольшим коническим сужением книзу. Данные измерений поперечного просвета этого отдела аорты, произведенные в одной проекции, действительны для любых других осей измерения или применения этих данных по отношению к поперечному просвету грудной аорты. Опираясь на данные измерений поперечного просвета грудной аорты в зоне возможного отхождения бронхиальных артерий, подбирают конкретный размер катетера с таким расчетом, чтобы его дистальный конец надежно фиксировался в устье искомой ветви на глубину не менее 2-3 мм, а в противоположную стенку аорты упирался первый изгиб катетера (R1 на фиг. 1), соединяющий первый и второй сегменты рабочего конца катетера (S1 и S2 на фиг. 1). Такое положение рабочего конца катетера создает ему позицию «в распор», а обеспечено это может быть только при правильном измерении просвета грудной аорты и правильном выборе на этом основании соответствующего размера катетера.

Опыт ангиографических исследований грудной аорты (более 5000) у различных категорий больных, позволил нам разработать четыре размера катетера для взрослых и два размера для детского возраста (фиг. 1, фиг. 2). Спектр типоразмеров (формы и длины) бронхиального катетера основан на измерениях поперечного просвета грудной аорты у больных детского (7-17 лет) и взрослого возраста.

Формообразующий элемент представляет собой трубку длиной 950 мм, изготовленную из рентгеноконтрастного полиэтилена, внешним диаметром 1,8 или 2,3 мм (6F, 7F) и внутренним диаметром 0,98 мм. Служебный конец катетера оснащен канюлей, которая имеет внутренний конус, соответствующий стандарту Люэр, для герметичного соединения с автоматическим инъектором и введения в сосудистое русло растворов и взвеси микрочастиц эмболизата. Противоположный конец катетера - рабочий. Рабочий конец катетера предназначен для селективной избирательной катетеризации устьев бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты и на своем окончании имеет конус длиной 7 мм (обозначен буквой «С» на фиг. 1), уменьшающий внешний диаметр катетера до 1,5 мм, и закругленный атравматичный край (обозначен буквой «а» на фиг. 1), который защищает от повреждения интиму в области устьев катетеризируемых бронхиальных и межреберных артерий. Далее, отступая от атравматичного края, рабочий конец трубки катетера имеет несколько прямых сегментов и изгибов.

Первый, самый дистальный сегмент рабочей части катетера (S1 на фиг. 1), вместе с атравматичным коническим кончиком имеет четыре варианта длины до начала первого изгиба, соответственно - 17 мм, - 20 мм, - 23 мм, - 25 мм, что позволяет осуществить подбор типоразмера катетера, соответствующего внутреннему диаметру грудной аорты в области вероятного отхождения бронхиальных или межреберных артерий.

Далее трубка катетера образует первый изгиб (R1), который соединяет первый и второй (S2) сегменты рабочей части катетера; радиус первого изгиба составляет 7 мм. Общая длина первого прямого сегмента (S1) и первого изгиба (R1) до точки его сопряжения с сегментом (S2) представляет собой сумму длины первого сегмента и радиуса первого изгиба (S1+R1), таким образом, длина этого плеча катетера составляет, соответственно: 24 мм, 27 мм, 30 мм, 32 мм.

Указанная конфигурация данного отрезка катетера обусловлена необходимостью надежной фиксации «в распор» этой части катетера между устьем бронхиальной артерии и противоположной стенкой грудной аорты. Это позволяет при правильном соотношении данной части катетера и поперечного просвета грудной аорты надежно катетеризировать бронхиальные и межреберные артерии на глубину 2-3 мм, что исключает случайное смещение катетера из начальной части бронхиальной или межреберной артерии в просвет грудной аорты из-за передаточной пульсации стенки аорты или дыхательных движений пациента. Подобное неуправляемое смещение содержит в себе риск повреждения интимы бронхиальных или межреберных артерий и неконтолируемое попадание эмболизата не в просвет бронхиальной или межреберной артерии (при проведении лечебной окклюзии сосуда), а в другие участки сосудистого русла - висцеральные, почечные артерии и др.

Следующие, более удаленные от рабочего конца бронхиального катетера, сегменты и изгибы, представляют собой элементы упругости и повышают надежность манипуляций катетером в просвете грудной аорты. Второй сегмент рабочей части катетера (S2) имеет два размера: 45 мм - взрослый (фиг. 1) и 35 мм - детский (фиг. 2). Угол между первым (S1) и вторым сопрягающимися сегментами рабочего конца катетера (S2) составляет 90° для всех модификаций катетеров.

Остальные элементы конструкции настоящего катетера одинаковы для всех типоразмеров разработанного нами катетера. За вторым прямым сегментом рабочего конца катетера следует второй изгиб (R2), радиус которого составляет 20 мм, а угол изгиба между вторым и третьим сопрягающимися сегментами рабочего конца катетера составляет 110°, длина дуги данного изгиба - 25 мм. За вторым сегментом рабочего конца катетера следует третий сегмент (S3) в виде длинного изгиба, центр которого располагается на противоположной от предыдущих изгибов стороне катетера, а радиус составляет 105 мм, угол изгиба - 155°. Длина дуги данного изгиба - 60 мм. Четвертый прямой сегмент катетера (S4) является прямым участком трубки катетера длиной 800 мм, который заканчивается служебным концом катетера, оснащенным канюлей Люэр.

Угол между вторым сегментом (S2) и четвертым сегментом (S4) катетера составляет 45 градусов (фиг. 1, 2). Вся комбинация сегментов, изгибов катетера, углов, под которыми сопрягаются отдельные сегменты катетера, имеет целью создание упругих сил, которые направляют атравматичный кончик (а) дистальной части рабочего конца катетера в устье катетеризируемой бронхиальной артерии. Комбинация упругих сил возникает при размещении катетера внутри просвета грудной аорты. При этом первый сегмент (S1) катетера, вместе с первым изгибом (R1), находятся в тесном соприкосновении с противоположными стенками грудной аорты, и атравматичный кончик (а) с некоторым усилием скользит по стенке аорты. Второй сегмент катетера (S2) плотно прилежит к стенке аорты, располагаясь вдоль нее. Третий и четвертый сегменты (S3) и (S4) располагаются свободно в просвете аорты, но, благодаря упругости сегмента (S3) осуществляют связь первых двух сегментов рабочего конца катетера с движениями руки хирурга, позволяя ему надежно управлять катетером. При этом хирург, осуществляя катетером в просвете грудной аорты маятникообразные, вращательные и возвратно-поступательные движения в области проекции левого главного бронха, производит поиск устья патологически измененной бронхиальной артерии.

Все разнообразие поперечных размеров грудной аорты на уровне 4-6 грудного позвонка, в области наиболее вероятного отхождения бронхиальных артерий у взрослых может быть объединено в четыре группы: 1) 17-21 мм; 2) 22-25 мм; 3) 26-30 мм; 4) 31-35 мм. При поперечном просвете грудной аорты 17-21 мм используют катетер, имеющий первый сегмент длиной 17 мм. При поперечном просвете грудной аорты 22-25 мм используют катетер, имеющий первый сегмент длиной 20 мм. При поперечном просвете грудной аорты 26-30 мм используют катетер, имеющий первый сегмент длиной 23 мм. При поперечном просвете грудной аорты 31-35 мм используют катетер, имеющий первый сегмент длиной 25 мм.

Конструктивные характеристики всех четырех типоразмеров катетеров для ангиографии и эндоваскулярной окклюзии бронхиальных и межреберных артерий у взрослых различаются только длиной первого сегмента (S1) рабочего конца катетера: первый вариант - 17 мм, второй - 20 мм, третий - 23 мм, четвертый - 25 мм.

Главным конструктивным отличием катетеров для ангиографии и эндоваскулярной окклюзии бронхиальных и межреберных артерий у детей является меньшая длина второго сегмента (S2) - 35 мм. Катетеры для ангиографии и эндоваскулярной окклюзии бронхиальных и межреберных артерий у детей предлагаются двух типоразмеров: у первого длина первого сегмента 17 мм, у второго 20 мм.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема ангиографического бронхиального катетера для «взрослого»; на фиг. 2 - схема ангиографического бронхиального катетера «детского»; на фиг. 3. - ангиограмма грудного отдела аорты, согласно клиническому примеру 1; на фиг. 4. - селективная ангиограмма правой межреберно-бронхиальной артерии, согласно клиническому примеру 1; на фиг. 5 - контрольная селективная ангиограмма после завершения эндоваскулярной окклюзии; визуализируется короткий отрезок сосуда, что свидетельствует о прекращении по нему кровотока (белая стрелка); на фиг. 6 - селективная бронхиальная артериограмма; а) артериальная фаза контрастирования; выявляются расширенные и сильно извитые ветви левой бронхиальной артерии, образующие в ткани нижней доли левого легкого множественные очаги гиперваскуляризации; б) «венозная фаза» селективной бронхиальной артериограммы; выявляется выраженный сброс контрастированной крови из бронхиальных артерий в легочное русло с ретроградным заполнением артериальных ветвей всей нижней доли левого легкого; на фиг. 7 - контрольная селективная артериограмма окклюзированных ветвей левой бронхиальной артерии.

На фиг. 1 и 2 представлены следующие обозначения: а - атравматичный дистальный конец рабочей части бронхиального катетера; С - коническая часть первого сегмента катетера; буквами S и цифрами показаны номера сегментов катетера, буквами R и цифрами показаны изгибы катетера; S1 - первый сегмент более короткий, чем у катетера «взрослой модификации»; S2 - второй сегмент; S3 - третий сегмент; S4 - четвертый сегмент; R1 - первый изгиб; R2 - второй изгиб.

Разработанный катетер используется следующим образом.

Проводят КТ-ангиографию или прямую инвазивную аортографию. Определяют размер поперечного просвета грудной аорты на уровне 4-6 грудных позвонков. На основании полученной величины выбирают длину сегмента-S1 бронхиального катетера с атравматичным коническим кончиком для катетеризации бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты.

Поперечный просвет грудной аорты на уровне 4-6 грудных позвонков составляет от 17 до 35 мм, их можно разделить на группы: 1) 17-21 мм; 2) 22-25 мм; 3) 26-30 мм; 4) 31-35 мм.

При поперечном просвете грудной аорты 17-21 мм используют бронхиальный катетер, имеющий сегмент-S1 длиной 17 мм.

При поперечном просвете грудной аорты 22-25 мм используют бронхиальный катетер, имеющий сегмент-S1 длиной 20 мм.

При поперечном просвете грудной аорты 26-30 мм используют бронхиальный катетер, имеющий сегмент-S1 длиной 23 мм.

При поперечном просвете грудной аорты 31-35 мм используют бронхиальный катетер, имеющий сегмент-S1 длиной 25 мм.

После подбора катетера осуществляют катетеризацию бронхиальных и межреберных ветвей грудной аорты, для чего сегмент-S1 рабочей части бронхиального катетера в совокупности с первым изгибом (R1 на фиг. 1) упруго (в распор) помещается в просвете грудной аорты, принимая поперечное положение. Далее хирург перемещает рабочий конец катетера короткими возвратно-поступательными движениями в проекции вероятного места расположения устья наиболее измененной бронхиальной или межреберной артерии. Рабочий конец катетера благодаря собственной упругости легко соскальзывает в искомое устье. Пробной инъекцией рентгенконтрастного вещества хирург подтверждает правильность селективной катетеризации наиболее измененной артерии.

Клинический пример №1

Больной Ф., 42 лет, диагноз: кровохарканье неясной этиологии. В анамнезе двусторонняя пневмония, правосторонний плеврит.

Поступил с жалобами на боли в правой половине грудной клетки, кашель с прожилками крови, редким (1 раз в несколько часов) откашливанием мокроты с кровью -до 20-30 мл. С целью выявления источника кровохарканья и возможности устранения источника кровотечения выполнено эндоваскулярное вмешательство. Через правую бедренную артерию по методике Сельдингера проведен катетер «pig tail», выполнена обзорная аортография (фиг. 3).

На полученных ангиограммах визуализируется нисходящая часть грудной аорты и сегментарные ветви - межреберные артерии (узкие белые стрелки на фиг. 3). Также в проекции левого главного бронха и бифуркации трахеи визуализируются ствол и начальные разветвления правой бронхиальной артерии (широкая белая стрелка на фиг. 3).

Исходя из измерений поперечного просвета грудной аорты (поперечный размер составил 27 мм), избран селективный бронхиальный катетер имеющий длину сегмента-S1 23 мм. Произведена смена катетера. Выполнена селективная артериография (фиг. 4).

Изменения межреберной артерии (извитость, дополнительные ответвления, увеличение диаметра до 2,5-3 мм) указывали на усиленный кровоток по этим сосудам (узкая белая стрелка на фиг. 4). Отходящая от межреберной артерии бронхиальная ветвь также извита, расширена и через дополнительные мелкие ветви анастомозирует с сосудами легких - субсегментарными ветвями легочной артерии (широкая белая стрелка на фиг. 4). Эти участки системно-легочных анастомозов косвенно указывали на них, как на источники кровохарканья. Принято решение о проведении эндоваскулярной окклюзии межреберно-бронхиальной артерии.

Используя тот же катетер, селективно установленный и фиксированный в устье межреберной артерии, произвели эндоваскулярную окклюзию этих сосудов. Через селективный катетер введено 1,5 мл взвеси микроэмболов диаметром 500 мкм. Достигнут симптом «стояния контраста» (фиг. 5).

Приступы кровохарканья у больного прекратились. Пациент выписан в удовлетворительном состоянии.

Клинический пример №2

Больной Л., 34 лет. Диагноз: бронхоэктатическая болезнь легких, массивное легочное кровотечение II б степ.

С целью установления источника и малоинвазивного лечения легочного кровотечения выполнено эндоваскулярное вмешательство. Произведена обзорная аортография. Внутренний диаметр грудной аорты на уровне левого главного бронха - 25 мм. Избран катетер, имеющий длину сегмента-S1 20 мм. Выполнена селективная бронхиальная артериография. Выявлена левая бронхиальная артерия, которая почти от устья разделяется на верхнюю и нижнюю бронхиальные ветви, которые сильно расширены (2,5-3 мм) и извиты, образуя петли в стволовой части с выраженной и развитой периферической сетью в ткани нижней доли левого легкого (фиг. 6а). Через многочисленные системно-легочные анастомозы периферические ветви бронхиальных артерий анастомозируют с сосудами легких. При этом происходит ретроградное (против тока крови в легочной артерии) заполнение легочно-сосудистого русла (фиг. 6б), что свидетельствует о значительном сбросе крови в легочные сосуды в объеме 800-1000 мл/мин.

Это указывает на то, что обнаруженные бронхиальные артерии и их периферические разветвления являются источниками легочного кровотечения, которое представляет угрозу для жизни больного. С целью прекращения легочного кровотечения и, одновременно, сохранения жизненно важного органа - легкого, принято решение о проведении малоинвазивной органосохраняющей операции - транскатетерной эндоваскулярной окклюзии бронхиальных артерий, являющихся источниками легочного кровотечения. Используя тот же катетер, селективно установленный и фиксированный в устье межреберной артерии, произвели эндоваскулярную окклюзию этих сосудов. Через селективный катетер введено 5,5 мл взвеси микроэмболов диаметром 500 мкм. Достигнут симптом «стояния контраста» (фиг. 7). Легочное кровотечение купировано. Пациент выписан на амбулаторное лечение в удовлетворительном состоянии.