Способ профилактики постпневмонэктомического синдрома в эксперименте

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной и к торакальной хирургии, и может быть использовано для уменьшения количества послеоперационных осложнений после удаления легкого.

Удаление легкого (пневмонэктомия) - травматичная инвалидизирующая операция, которая в послеоперационном периоде характеризуется выраженными топографо-анатомическими изменениями органов грудной клетки и верхнего этажа брюшной полости. Изменения заключаются в латеральном смещении в сторону операции и вращении относительно легочных вен средостения и его органов, прежде всего сердца. Смещения сопровождаются увеличением объема, оставшегося легкого, его перерастяжением, формированием передних и задних «медиастинальных грыж». Топографо-анатомические изменения, происходящие в грудной клетке, сопровождаются функциональными изменениями, прежде всего со стороны дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Также возникает выраженная деформация грудной клетки, сколиоз. На стороне операции происходит поднятие купола диафрагмы со смещением органов верхнего этажа брюшной полости. При крайне выраженных формах смещения органов средостения у пациентов может развиться так называемый постпневмонэктомический синдром (ППС). Он заключается в компрессии главного бронха, который проходит между легочной артерией, аортой и позвоночником, выраженным смещением пищевода. Механическое сжатие бронха может приводить к бронхомаляции. Синдром является угрожающим жизни и проявляется выраженной одышкой, стридором, рецидивирующей пневмонией, прогрессированием сердечно - сосудистой недостаточности.

Уровень техники.

На сегодняшний день лечение постпневмонэктомического синдрома осуществляется несколькими методами. В литературе описан способ коррекции смещения средостения после пневмонэктомии путем введения в оперированный гемиторакс гексафторида серы, инертного медленно рассасывающего газа. (Terada Y., Matsumobe S., Toba T., Nemoto T., Tsuda T., Shimizu Y. Improvement of mediastinal shift after left pneumonectomy by injection of sulfur hexafluoride // Nihon Kyobu Geka Gakkai Zasshi. 1991. Jan. Vol.39. P.113-5.). Способ трудновыполним в практике: требует дополнительного оборудования, многократного контроля и неоднократного введения газа для коррекции положения средостения.

Способ лечения постпневмонэктомического синдрома описан Гиллером Д.Б. с соавт., в котором через 1-3 года после пневмонэктомии в экстраплевральную полость вводят медленно рассасывающийся пломбировочный материал (Гиллер Д.Б., Гиллер Г.В., Токаев К.В., Мартель И.И. с соавт. Способ хирургического лечения постпневмонэктомического синдрома. - Патент на изобретение №2427327. - 2011. - Бюл.24.). Способ имеет ряд существенных недостатков в виде высокой травматичности манипуляций и отсутствия контроля по форме протеза, который располагается в клетчаточном пространстве.

Различные методы использовались, чтобы лечить ППС включая аортопексию, введением в полость пластмассовых шаров, силиконовых имплантатов и экспандеров (применяемых в маммопластике), заполненных физиологическим раствором (Hee Suk Jung, Jee Won Suh, Tae Hoon Kim, Chang Young Lee, Kyung Young Chung Surgical treatment of postpneumonectomy syndrome with tissue expanders in children // Korean J. Thorac Cardiovasc Surg. 2015; 48(3):217-219).

Наиболее часто используемый способ - ликвидация смещения за счет размещения на стороне операции тканевых имплантов и экспандеров, применяемых в реконструктивно-пластической хирургии молочной железы. Для этого выполняется боковая торакотомия на стороне, предшествующей пневмонэктомии, осуществляется мобилизация постпневмонэктомического пространства, репозиция органов средостения в близкое к срединному положение. Затем в мобилизованное пространство устанавливают протезы. Количество их определяется размерами постпневмонэктомической полости пациента, степенью смещения органов средостения и объемом импланта. Обычно необходимо установить 2-3 изделия. Операцию заканчивают установкой дренажей в плевральную полость и послойным ушиванием раны. (Fernando A. Riveron, Craig Adams, Joseph W. Lewis, Deborah Ochs, Cynthia Glines and John Popovich Silastic prosthesis plombage for right postpneumonectomy syndrome// Ann Thoruc Surg 1990;50:465-6.)

Однако этот способ лечения имеет ряд недостатков, в частности:

- имеется опасность возникновения пролежней органов средостения и грудной стенки;

- наличие нескольких имплантатов в плевральной полости не физиологично;

- имеются риски миграции и несоответствующее положение имплантата, что приводит к рецидиву «медиастенальной грыжи» и необходимости повторных операций;

- имплантаты и тканевые экспандеры, как любое инородное тело, вызывают тканевую реакцию в виде воспаления, инкапсуляции и имеется риск гнойных осложнений с развитием плевроторакальных свищей;

- имплантаты со временем могут разрушаться и вызывать аллергические реакции.

Одним из последних сообщений в литературе является случай из практики китайских хирургов, которые купировали ППС путем трансплантации нижней доли справа (Fengshi Chen, Akihiro Takahagi, Kazuhisa Sakamoto, and Hiroshi Date, Lung autotransplantation technique for postpneumonectomy-like syndrome // The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2015. - Vol.150, Number 3. Р.45-47).

Вышеперечисленные способы относятся непосредственно к лечению ППС и не могут быть использованы для профилактики ППС в виду того, что ликвидируют только нивелируют смещение средостения.

Авторами найдено несколько способов профилактики постпневмонэктомического синдрома.

Сущность первого способа (Гиллер Д.Б. с соавт.) состоит в том, что аналогично по способу лечения в экстраплевральную полость через микроирригатор вводят медленно рассасывающийся пломбировочный материал, рану герметично ушивают. В послеоперационном периоде производят удаление экссудата из плевральной полости, а в экстраплевральную полость ежедневно вводят растворы антибиотиков, через 1-1,5 месяца микроирригатор удаляют. Использование данного изобретения позволяет исключить риск развития постпневмонэктомического синдрома, предупредить перерастяжение оставшегося единственного легкого, снизить риск рецидива туберкулеза. Однако способ, по нашему мнению, имеет ряд недостатков, к которым относятся необходимость повторного хирургического вмешательства и анестезиологического пособия. Травматичность манипуляций и риск развития хирургических осложнений. Кроме того, объем и распределение пломбировочного материала это слабоконтролируемая процедура, учитывая рассасываемость материала и форму экстраплевральной клетчаточной щели (Гиллер Д.Б., Гиллер Г.В., Токаев К.В., Мартель И.И. с соавт. Способ профилактики постпневмонэктомического синдрома. - Патент на изобретение №2428942. - 2011. Бюл.26.).

Второй способ осуществляется интраоперационно: после выполнения пневмонэктомии оценивают размер и границы легочной грыжи. Выполняют медиастинопластику путем наложения на медиастинальную плевру между перикардом и грудной стенкой Z-образных швов с целью ликвидации грыжевого мешка. Перикард фиксируют П-образными швами к грудной стенке по парастернальной линии. По мнению авторов, способ обеспечивает профилактику постпневмонэктомического синдрома, исключая формирование медиастинальной легочной грыжи за счет устранения грыжевых ворот. Этот способ легко выполним и малотравматичен. Однако медиастинальные грыжи являются результатом компенсаторного роста легкого. Лишив возможности контрлатеральное легкое увеличиваться в размерах, мы лишаем возможности хотя бы частичной компенсации утраты удаленного легкого. К тому же адсорбция раневого эксудата постпневмонэктомической полости непременно будет способствовать топографо-анатомическим изменениям груди: скорее всего это коснется чрезмерной элевации купола диафрагмы, деформациям скелета и возможно средостения. Все перечисленные способы были применены у пациентов с постпневмонэктомическим синдромом.

Прототип. В качестве прототипа авторами выбран способ 3D печати имплантата легкого в эксперименте. На этапе дооперационного планирования компьютерная томография позволила авторам создать 3D цифровую модель легкого которое планировалась удалять. Далее с помощью технологии 3D печати (MEM-300-E, Китай) из полиэтилена создан точная копия удаленного легкого т.е. трансплантат легкого. После стерилизации трансплантат поместили в постпневмонэктомическую полость экспериментального животного. В послеоперационном периоде средостение без патологических смешений, реакция окружающих тканей удовлетворительная.

На наш взгляд существенным недостатком данного способа является отсутствие пространства для адаптивного расширения, оставшегося легкого и ригидность протеза, которая может привести к повреждению окружающих органов и анатомических структур в особенности может быть нарушена работа сердца. Давление полиэтиленового протеза может приводить к нарушению микроциркуляции стенки аорты, пищевода, диафрагмы и других анатомических структур вплоть до пролежней и некроза.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения. Предупреждение развития постпневмонэктомического синдрома путем предотвращения значительного смещения средостения и дозированного увеличения оставшегося легкого.

Новизна изобретения заключается в интраоперационном применении пластики постпневмонэктомической полости на две трети объема биоинертным вязким имплантатом.

Раскрытие изобретения состоит в том, что перед удалением легкого на компьютерных томограммах определяли его объем. Затем интраоперационно через торакотомную рану полость, ограниченную париетальной плеврой, заполняли жидким вязким имплантатом на 2/3 объема.

Технический результат достигается тем, что пластический материал, который вводится в послеоперационную полость в первые 7 суток под действием силы тяжести занимает нижнее положение. Далее обладая пластичностью имплантат под воздействием внутригрудного давления принимает форму удаленного легкого с меньшим боковым размером и занимает латеральное положение. Это дает возможность дозированно увеличиться оставшемуся легкому и препятствует смещению сердца, трахеи и ее бифуркации, грудной аорты, пищевода и других структур средостения. В позднем послеоперационном периоде структура протеза и топографо-анатомические изменения остаются постоянными.

Существенным отличием предлагаемого изобретения является то, что имплантат занимает максимально физиологическое положение, его физико-химические свойства позволяют деформироваться имплантату при изменении положения тела, при экскурсии грудной клетки при дыхании, не повреждая ткани окружающих органов и структур. Меньший объем импланта позволяет оставшемуся легкому дозированно увеличить объем т.е. компенсировать его без перерастяжения и развития пневмосклероза.

Применение способа в эксперименте позволило значительно уменьшить смещение органов средостения с компенсацией объема оставшегося легкого, что доказано на компьютерных томограммах и морфологическими методами.

Способ осуществления предложения. Сущность способа состоит в том, что на дооперационом этапе по КТ-граммам определяли объем удаляемого легкого. Затем после фиксации кролика на боку с валиком под грудной клеткой, под наркозом, на спонтанном дыхании выполняется боковая торакотомия в V межреберье. Торакотомная рана разводится ранорасширителем. Острым путем рассекается легочная связка. С помощью диссектора на корень накладывается капроновая лигатура. Корень легкого перевязывается, дистально отсекается, легкое удаляется. Из плевральной полости удаляются кровяные сгустки. Стерильным физраствором промывали полость. Физиологический раствор удаляли полностью. С помощью шприца полость париетальной плевры заполняли биоинертным вязким имплантатом на 2/3 объема, вводили от 30 до 45 мл. Рана послойно ушивается. С профилактической целью внутримышечно однократно вводится антибиотик. Положение средостения, состояние оставшегося легкого контролировали с помощью компьютерной томографии и морфологических методов исследования через 7, 30, 90, 180 и 365 суток после операции.

Примеры использования. Кролик породы шиншилла весом 3,5 кг был прооперирован по описанной методике с удалением левого легкого. Была проведена пластика 40 мл жидким вязким имплантатом. На компьютерной томограмме через 7 суток определяется минимальная остаточная полость. Имплантат занимает нижнелатеральное положение. Через 30 суток остаточной полости нет, сердце и другие органы и структуры средостения смещены в сторону операции на 1 - 1,2 см., легкое увеличено в поперечном размере в 1,3 раза. Имплантат по форме напоминает удаленное легкое с меньшим поперечным размером и локализуется латерально. Через 3, 6 месяцев компьютерно-томографическая картина не изменилась. Изменений по форме, размерам имплантата не отмечено (фиг.1,2,3). После выведения животного из опыта гистологические срезы показали увеличение размеров ацинусов без их разрушения, уплощение альвеолоцитов 1 типа (фиг.4,5,6). Таким образом, получены положительные результаты: произошло адаптивное, дозированное увеличение легкого без патологического смещения органов средостения.

Литература, принятая во внимание:

1. Багиров М. А., Ибриев А. С., Красникова Е. В., Садовникова С.С., Токаев К.В. с соавт. Способ профилактики постпневмонэктомического синдрома. - Патент на изобретение №2614525. - 2018. Бюл.10.

2. Гиллер Д.Б., Гиллер Г.В., Токаев К.В., Мартель И.И. с соавт. Способ профилактики постпневмонэктомического синдрома. - Патент на изобретение №2428942. - 2011. Бюл.26.

3. Гиллер Д.Б., Гиллер Г.В., Токаев К.В., Мартель И.И. с соавт. Способ хирургического лечения постпневмонэктомического синдрома. - Патент на изобретение №2427327. - 2011. Бюл.24.

4. Chen F., Takahagi A., Sakamoto K., Date H. Lung autotransplantation technique for postpneumonectomy-like syndrome // J. Thorac Cardiovasc Surg. 2015. Vol.150. P.45-7.

5. Christopher Soll, Dieter Hahnloser, Thomas Frauenfelder, Erich W Russi, Walter Weder, Peter B Kestenholz Postpneumonectomy syndrome: clinical presentation and treatment // European Journal of Cardio-thoracic Surgery 2009, 35 (2): 319-24

6. Grillo H., Shepard J., Mathisen D., Kanarek D. Postpneumonectomy syndrome: diagnosis, management, and results // Ann. Thor. Surg. 1992. Vol.54. P.638-51.

7. Fernando A. Riveron, Craig Adams, Joseph W. Lewis, Deborah Ochs, Cynthia Glines and John Popovich Silastic prosthesis plombage for right postpneumonectomy syndrome// Ann Thoruc Surg 1990;50:465-6.

8. King J., Lau R., Wan I., Tuberculous tracheadronchial stractire causing postpneumonectomy syndrome correction by insertion of a bespoke Dumon // Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2008. Apr. Vol.7. P.267-8. doi:10.1510/icvts.2007.162388

9. Morrow SE, Glynn L, Ashcraft KW. Ping-pong ball plombage for right postpneumonectomy syndrome in children. J Pediatr Surg 1998;33:1048-51.

10. Rakovich G., Bussieresb J., Frechettecet E. Postpneumonectomy syndrome // Multimedia Manual of Cardiothoracic Surgery. 2009. P.1-5. doi:10.1510/mmcts.2008.003475

11. Rodefeld M., Wile F., Whyte R., Pitlick P., Black M., Pulmonary vascular compromise in a child with postpneumonectomy syndrome // Thorac. Cardiovasc. Surg. 2000. Vol.119. P.851-3. doi:10.1067/mtc.2000.105261

12. Rombolá C., Atance L., Martínez H., Martínez R., Ares N., Sánchez V. Left postpneumonectomy syndrome: early endoscopic treatment // Arch. Bronconeumol. 2009. Dec. Vol.45. P.617-9.

13. Terada Y., Matsumobe S., Toba T., Nemoto T., Tsuda T., Shimizu Y. Improvement of mediastinal shift after left pneumonectomy by injection of sulfur hexafluoride // Nihon Kyobu Geka Gakkai Zasshi. 1991. Jan. Vol.39. P.113-5.

14. Xiaojun Li Hui Cai Xiaohai Cui Peilong Cao Jing Zhang Gang Li Jia Zhang Prevention of late postpneumonectomy complications using a 3D printed lung in dog models// European Journal of Cardio-Thoracic Surgery, Volume 46, Issue 5, 1 November 2014, Pages e67-e73.