Способ определения необходимости использования экстрокорпоральных методов оксигенации при трансплантации легких

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и трансплантологии, и может быть использовано для определения необходимости использования экстракорпоральных методов оксигенации при трансплантации легких. Через 10 минут с начала проведения искусственной однолегочной вентиляции перед началом удаления легкого осуществляют измерение парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO₂), показателя кислотности артериальной крови (pH) и среднего давления в легочной артерии. Параллельно оценивают параметры искусственной однолегочной вентиляции. Измеряют давление плато (Pplato) в дыхательных путях, создаваемое аппаратом искусственной вентиляции легких, процентное содержание кислорода в дыхательной смеси (FiO₂), подаваемой в легкие. Рассчитывают значение (X) по формуле: , где Z - уровень кислотности артериальный крови (pH), значение которой определяют в баллах, исходя из следующих условий: при значении pH выше 7,3 уровень кислотности оценивают как 0 баллов, при значении от 7,3 до 7,25 - 5 баллов, от 7,24 до 7,2 - в 10 баллов, ниже 7,2 - в 15 баллов; Y - уровень среднего давления в легочной артерии (срДЛА), значение которого определяют в баллах, исходя из следующих условий: при срДЛА ниже 40 мм ртутного столба (мм рт.ст.) присваивают 0 баллов, от 40 до 50 мм рт.ст. - 5 баллов, от 51 до 60 мм рт.ст. - 10 баллов, выше 60 мм рт.ст. - 15 баллов. При значении X от 35 и более делают вывод о необходимости использования экстракорпоральных методов оксигенации. При значении X меньше 35, показатель X определяют на последующих этапах трансплантации. Способ позволяет точно определить необходимость начала полного замещения газообменной функции легких и поддержания кровообращения при помощи экстракорпоральной мембранной оксигенации во время операции трансплантации легких. 3 з.п. ф-лы, 11 табл., 3 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области медицины, а именно к анестезиологии и трансплантологии, и может быть использовано для точного определения необходимости и начала полного замещения газообменной функции легких и поддержания кровообращения при помощи экстракорпоральной мембранной оксигенации во время операции трансплантации легких.

Уровень техники

При последовательной технике пересадки легких сначала удаляется одно легкое реципиента и на его место трансплантируется донорское. В течение всего этого времени газообмен обеспечивается за счет вентиляции противоположного легкого реципиента, а удаляемое легкое не вентилируется и коллабируется для облегчения визуализации доступа к анатомическим образованиям грудной полости. При двусторонней последовательной трансплантации легких описанный выше способ искусственной однолегочной вентиляции проводится аналогично с противоположной стороны, только единственной газообменной поверхностью становится альвеоло-капиллярная мембрана только что реперфузированного трансплантированного легкого, в то время как удаляется и пересаживается следующее легкое. Необходимо учитывать, что большинство пациентов, которым принимается решение выполнить трансплантацию легких, имеют уровень газообмена, соответствующий II и III степени дыхательной недостаточности. Соответственно, ключевой анестезиологической задачей во время трансплантации легких, в частности, во время удаления одного из легких, помимо медикаментозного обезболивания и седации реципиента является поддержание адекватного газообмена на уровне не ниже исходного. Становится очевидным, что некоторые больные могут не перенести такого рода оперативное вмешательство на легких, поскольку в условиях искусственной однолегочной вентиляции или вентиляции единственного легкого может наступить прогрессивное усугубление дыхательной недостаточности, не совместимое с жизнью. В литературе не встречаются исследования, по данным которых можно было бы достоверно предсказать данную ситуацию.

На сегодняшний день из уровня техники существует два аппарата, способных полностью протезировать функцию легких: аппарат искусственного кровообращения (ИК) и аппарат экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО). Оба относятся к экстракорпоральным методам замещения дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма. Для принятия решения о необходимости их использования выполняют предтрансплантационную оценку результатов обследования, анализ предшествующих лечебно-диагностических хирургических вмешательств на легких, оценку тяжести дыхательной недостаточности. В итоге, принятие решения чаще всего зависит от вида исходной легочной патологии, наличия сочетанной сердечной патологии. Чаще всего, решение об использовании экстракорпоральных методов принимается заранее, особенно в случае трансплантации легких при первичной легочной гипертензии, муковисцидозе или хронической обструктивной болезни легких и зависит от опыта трансплантационной бригады и конкретной клиники [de Hoyos A, Demajo W, Snell G, et al. Preoperative prediction for the use of cardiopulmonary bypass in lung transplantation. J Thorac Cardiovasc Surg 1993; 106: 787].

Однако, с превентивным использованием экстракорпоральных методов, в случае ИК в большей, а в случае ЭКМО в меньшей степени, связаны более высокий уровень кровопотери, длительность искусственной вентиляции легких, более длительные сроки нахождения в реанимации, более высокий уровень первичной дисфункции трансплантированных легких и госпитальной летальности [Transplantation Proceedings Volume 42, Issue 4, May 2010, Pages 1281-1282 Extracorporeal Circulatory Support for Lung Transplantation: Institutional Experience D. Diso, F. Venuta, M. Anile, T. De Giacomo, F. Ruberto, F. Pugliese, F. Francioni, C. Ricella, V. Liparulo, M. Rolla, E. Russo, E.A. Rendina, G.F. Coloni; N. Marczin, D. Royston, M. Yacoub Pro: Lung transplantation should be routinely performed with cardiopulmonary bypass J Cardiothorac Vase Anesth, 14-6 (2000), p. 739-45 and Con: Lung Transplantation Should Not Be Routinely Performed With Cardiopulmonary Bypass. Karen McRae. J Cardiothorac Vase Anesth, 14-6 (2000), p. 746-50].

По данным разных источников зарубежной литературы в процессе 17-41% трансплантаций легких требуется незапланированное (unplanned) применение аппарата ИК [Triantafillou AN, Pasque MK, Huddleston CB, et al. Predictors, frequency, and indications for cardiopulmonary bypass during lung transplantation in adults. Ann Thorac Surg 1994; 57: 1248], либо аппарата ЭКМО [Aigner С, Wisser W, Taghavi S, Lang G, Jaksch P. Czyzewski D, Klepetko W Institutional experience with extracorporeal membrane oxygenation in lung transplantation. Eur J Cardiothorac Surg 2007: 31: 468-473.]. Основанием обычно служит резкое ухудшение либо газообменной функции легких, например, оксигенации и/или элиминации углекислоты до не совместимых с жизнью значений, либо декомпенсации легочной и/или системной гемодинамики, чреватых остановкой сердечно-сосудистой деятельности и смертью реципиента. Каждый в отдельности, но остро возникший параметр (PaO₂<50 мм рт.ст.; pH<7,2; срДЛА>50 мм рт.ст.) также могут привести к летальному исходу. И каждый из них в отдельности является показанием к началу применения экстракорпоральных методов.

Но так как организм является интегральной саморегулирующейся системой, имеет смысл оценивать вышеперечисленные параметры в совокупности по мере выполнения этапов трансплантации легких и принимать решение о применении экстракорпоральных методов оксигенации до достижения ими критических значений.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задачей изобретения является создание способа прогнозирования необходимости своевременного использования экстракорпоральных методов при трансплантации легких у больных с уже имеющейся дыхательной недостаточностью различной степени тяжести в условиях однолегочной вентиляции, когда редуцируется значительная часть газообменного русла.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является возможность точного определения момента необходимости начала проведения экстракорпоральных методов замещения газообменной функции легких и поддержания кровообращения в процессе выполнения трансплантации легких за счет комплексной оценки группы параметров.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения необходимости использования экстракорпоральных методов оксигенации при трансплантации легких через 10 минут с начала проведения искусственной однолегочной вентиляции перед началом удаления легкого осуществляют измерение парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO₂) и уровня кислотности артериальной крови (pH), среднего давления в легочной артерии. Параллельно оценивают параметры искусственной однолегочной вентиляции, для чего измеряют давление плато (Pplato) в дыхательных путях, создаваемое аппаратом искусственной вентиляции легких, процентное содержание кислорода в дыхательной смеси (FiO₂), подаваемой в легкие, и рассчитывают значение (X) по формуле:

где Z - уровень кислотности артериальный крови (pH), значение которой определяют в баллах, исходя из следующих условий: при значении pH выше 7,3 уровень кислотности оценивают как 0 баллов, при значении от 7,3 до 7,25 - 5 баллов, от 7,24 до 7,2 - в 10 баллов, ниже 7,2 - в 15 баллов;

Y - уровень среднего давления в легочной артерии (срДЛА), значение которого определяют в баллах, исходя из следующих условий: при срДЛА ниже 40 мм ртутного столба (мм рт.ст.) присваивают 0 баллов, от 40 до 50 мм рт.ст. - 5 баллов, от 51 до 60 мм рт.ст. - 10 баллов, выше 60 мм рт.ст. - 15 баллов;

и при значении X от 35 и более принимают решение использовать экстракорпоральные методы оксигенации, а при значении X меньше 35, показатель X определяют на каждом последующем этапе трансплантации. А именно: сразу после поперечной стернотомии, каждые 30 минут выделения анатомических структур легких, через 10 минут после пережатия легочной артерии первого удаляемого легкого, каждые 30 минут в процессе удаления первого легкого (пневмонэктомии), каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов первого легочного трансплантата, через 5 минут после реперфузии первого трансплантата, через 10 после пережатия легочной артерии второго удаляемого легкого, каждые 30 минут в процессе пневмонэктомии второго легкого, каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов второго легочного трансплантата, через 5 минут после реперфузии второго трансплантата, каждые 30 минут гемостаза, после редукции объема трансплантатов, после переинтубации, после сведения грудины и ребер.

Измерение парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO₂) и значения уровня кислотности артериальной крови (pH) может быть осуществлено, например, при помощи анализатора ABL800 FLEX фирмы Radimeter, Дания; измерение давление плато (Pplato) в дыхательных путях - с помощью манометра, встроенного в наркозно-дыхательный аппарат, например, Dreger Primus фирмы DregerMedical, Германия, создаваемое аппаратом искусственной вентиляции легких; процентное содержание кислорода в дыхательной смеси (FiO₂), подаваемой в легкие, может быть измерено электрохимическим газоанализатором, встроенным в наркозно-дыхательный аппарат, например, марки Dreger Pimus фирмы DregerMedical, Германия, среднее давление влегочной артерии, как правило, измеряют катетером Swan-Ganz с помощью прибора Dreger Infinity Delta фирмы DregerMedical, Германия.

Осуществление изобретения

Перед началом удаления одного из легких выполняют оценку необходимости использования экстракорпоральных методов либо возможности осуществления трансплантации легких без экстракорпоральных методов, посредством расчета значения X на основе измерения через 10 минут после начала искусственной однолегочной вентиляции группы из пяти параметров, включающей парциальное давление кислорода в артериальной крови (PaO₂), уровень кислотности артериальной крови (pH), среднее давление в легочной артерии, давление плато (Pplato) в дыхательных путях, создаваемое аппаратом искусственной вентиляции легких, процентное содержание кислорода в дыхательной смеси (FiO₂), подаваемой в легкие. Для измерения парциального давления кислорода в артериальной крови и уровня кислотности артериальный крови (pH) могут быть использованы сертифицированные аппараты для газоанализа различных фирм: ABL 8хх Flex (Radiometer,), RapidLab 1200 (Siemens Healthcare Diagnostics) и другие. Параллельно оценивают параметры искусственной однолегочной вентиляции, при помощи которых оно достигается. Данные могут быть получены при помощи наркозно-дыхательного аппарата, обеспечивающего паузу вдоха «плато» и регистрирующего динамику давления и газоанализ в дыхательных путях в режиме реального времени в графическом и цифровом режимах различных фирм, например, Evance GE Healthcare, PrimusDrager, Venar Chirana, Flow Maquet, Siesta Dameca. Для этого необходимо давление плато (Pplato), измеренного в дыхательных путях в мм ртутного столба (мм рт.ст.), умножить на процентное содержание (%) кислорода в дыхательной смеси (FiO₂) и разделить на парциальное давление (мм рт.ст.) кислорода в артериальной крови (PaO₂). Полученное значение отражает степень напряжения задаваемых параметров вентиляции, с помощью которых удается или не удается достигнуть определенного уровня оксигенации (PaO₂). Далее к полученному значению прибавляют значение Z, оцененное в баллах (см. табл. №1), являющееся степенью кислотности артериальный крови (pH). Респираторная составляющая степени кислотности формируется за счет адекватности удаления углекислоты из крови легкими. Итак, при значении pH выше 7,3 уровень кислотности оценивается в 0 баллов и является приемлемым для продолжения трансплантации легких, при значении от 7,3 до 7,25 - 5 баллов, от 7,24 до 7,2 - в 10 баллов, ниже 7,2 - в 15 баллов. Гемодинамической составляющей комплексного измерения параметров является определение значения Y по уровню среднего давления в легочной артерии (срДЛА), измеренного с помощью катетера Swan-Ganz любого производителя, например, Edwards Lifesciences или В. Braun Melsungen, и любого монитора инвазивного давления Infinity Dreger, iPM Mindray, IntelliVue MP20-60 Philips, DASH GE Healthcare, Schiller ARGUS LCX и др. При этом Y также оценивается в баллах, соответствующих определенному интервалу давлений в легочной артерии (см. табл. №2). Итак, срДЛА ниже 40 мм ртутного столба (мм рт.ст.) оценивают в 0 баллов, от 40 до 50 мм рт.ст. - 5 баллов, от 51 до 60 мм рт.ст. - 10 баллов, выше 60 мм рт.ст. - 15 баллов.

Таким образом,

Расчет значения X производят на первом этапе - через 10 минут с начала проведения искусственной однолегочной вентиляции и затем при необходимости (при значении X от 35 и более) на последующих этапах трансплантации: сразу после поперечной стернотомии; каждые 30 минут выделения анатомических структур легких; через 10 минут после пережатия легочной артерии первого удаляемого легкого; каждые 30 минут в процессе удаления первого легкого (пневмонэктомии); каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов первого легочного трансплантата; через 5 минут после реперфузии первого трансплантата; через 10 после пережатия легочной артерии второго удаляемого легкого; каждые 30 минут в процессе пневмонэктомии второго легкого; каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов второго легочного трансплантата; через 5 минут после реперфузии второго трансплантата; каждые 30 минут гемостаза; после редукции объема трансплантатов; после переинтубации после сведения грудины и ребер.

На каждом из этих этапов может немедленно быть начата ЭКМО или ИК при значении X = от 35 и более. В данном случае подключение аппаратов ИК или ЭКМО имеет жизнеспасающую функцию. При значении X менее 35 продолжают трансплантацию легких без использования экстракорпоральных методов.

При значении X от 30 до 34 предпринимают меры по оптимизации газообменной функции легких. К ним относится подача кислорода в невентилируемое удаляемое легкое реципиента со скоростью 5-8 л/мин с постоянным положительным давлением 5-8 см водного столба до момента пересечения кровеносных сосудов этого легкого. Если легкое уже удалено и проводится вентиляция единственного оставшегося легкого или первого пересаженного трансплантата в то время как формируются анастомозы противоположного, то после корректировки параметров вентиляции, увеличения концентрации ингалируемых селективных легочных возодилятаторов и бронхолитиков снова производят расчет значения X. При выявлении тенденции к снижению значения X ниже 30 использование экстракорпоральных методов откладывают до выполнения реперфузии первого или второго легочного трансплантата. При выявлении обратной тенденции и неэффективности медикаментозной и вентиляционной терапии принимают решение о подключении вено-артериальной центральной ЭКМО или аппарата ИК ввиду свободного доступа к магистральным сосудам и полостям сердца при трансплантации легких. Своевременное начало ЭКМО/ ИК, особенно во время трансплантации второго легкого, позволяет снизить давление в бассейне малого круга кровообращения, избежать агрессивных режимов вентиляции первого пересаженного легочного трансплантата, а также снизить вазопрессорную и кардиотоническую нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Хотя ЭКМО, как любой экстракорпоральный контур, имеет отрицательное влияние на результаты трансплантации легких.

Клинические примеры

Пример №1. Больной Д., 34 лет, выполнена двухсторонняя трансплантация легких в условиях вено-артериальной центральной экстракорпоральной мембранной оксигенации.

Данные больной Д., полученные после начала искусственной однолегочной вентиляции легких на этапе удаления первого легкого реципиента

После получения значения X=40 у данной пациентки была выполнена процедура подключения аппарат ЭКМО и начата вено-артериальная ЭКМО.

Данные больной Д., полученные после 60 минут проведения ЭКМО.

Данные больной Д., полученные через 30 минут после отключения аппарата ЭКМО после сведения грудины и ребер при стандартной двулегочной искусственной вентиляции легких.

Следовательно, после трансплантации газообменная функция пересаженных легких оставалась удовлетворительной. Параметры ИВЛ при этом находились в рекомендуемых пределах для данных условий. Легочная гемодинамика не нарушена.

Пример №2. Больному К., 43 лет, выполнена двухсторонняя трансплантация легких в условиях вено-артериальной центральной экстракорпоральной мембранной оксигенации, начатой после реперфузии первого легочного трансплантата.

Данные, полученные во время трансплантации первого легкого при трехчасовой искусственной однолегочной вентиляции противоположного легкого реципиента.

Из расчета видно, что больной не нуждается в применении экстракорпоральных методов.

Данные, полученные при выполнении трансплантации второго легкого в условиях вентиляции первого пересаженного трансплантата после его реперфузии и реаэрации.

Принято решение дождаться завершения трансплантации второго легкого и выполнить расчет значения Х после его реперфузии и реаэрации.

Были получены следующие данные:

При получении значение X=54,5 было немедленно подключен аппарат ЭКМО и начата вено-артериальная центральная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

Пример №3. Больному А. 32 лет выполнена двусторонняя трансплантация легких без экстракорпоральных методов.

Дынные на этапе трансплантации первого легкого.

Соответственно, в экстракорпоральных методах больной не нуждался.

Дынные на этапе трансплантации второго легкого.

Совершенно очевидно, что во время трансплантации второго легкого первый легочный трансплантат Больного А. успешно обеспечивал газообмен и не влиял на гемодинамику малого круга кровообращения.

Данные, полученные после завершения трансплантации после сведения грудины и ребер

Таким образом, невозможность сохранить исходный уровень газообмена либо легочной гемодинамики, тем более их ухудшение, определенное указанным способом, объективизирует неизбежность замещения газообменной функции легких с помощью аппарата ИК или ЭКМО. Запаздывание начала протезирования жизненно важных систем организма может оказаться фатальным при их декомпенсации во время трансплантации. При необоснованном превентивном начале может являться причиной отсроченной функции пересаженных легких либо само применение аппаратов ИК и ЭКМО может иметь ряд тяжелых осложнений.

1. Способ определения необходимости использования экстракорпоральных методов оксигенации при трансплантации легких, характеризующийся тем, что через 10 минут с начала проведения искусственной однолегочной вентиляции перед началом удаления легкого осуществляют измерение парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO₂), показателя кислотности артериальной крови (pH) и среднего давления в легочной артерии, параллельно оценивают параметры искусственной однолегочной вентиляции, для чего измеряют давление плато (Pplato) в дыхательных путях, создаваемое аппаратом искусственной вентиляции легких, процентное содержание кислорода в дыхательной смеси (FiO₂), подаваемой в легкие, и рассчитывают значение (X) по формуле:

где Z - уровень кислотности артериальный крови (pH), значение которой определяют в баллах, исходя из следующих условий: при значении pH выше 7,3 уровень кислотности оценивают как 0 баллов, при значении от 7,3 до 7,25 - 5 баллов, от 7,24 до 7,2 - в 10 баллов, ниже 7,2 - в 15 баллов;
Y - уровень среднего давления в легочной артерии (срДЛА), значение которого определяют в баллах, исходя из следующих условий: при срДЛА ниже 40 мм ртутного столба (мм рт.ст.) присваивают 0 баллов, от 40 до 50 мм рт.ст. - 5 баллов, от 51 до 60 мм рт.ст. - 10 баллов, выше 60 мм рт.ст. - 15 баллов;
и при значении X от 35 и более делают вывод о необходимости использования экстракорпоральных методов оксигенации, а при значении X меньше 35, показатель X определяют на последующих этапах трансплантации.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что параметры измеряют на любом из следующих перечисленных этапов трансплантации легких: сразу после поперечной стернотомии, каждые 30 минут выделения анатомических структур легких, через 10 минут после пережатия легочной артерии первого удаляемого легкого, каждые 30 минут в процессе удаления первого легкого (пневмонэктомии), каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов первого легочного трансплантата, через 5 минут после реперфузии первого трансплантата, через 10 минут после пережатия легочной артерии второго удаляемого легкого, каждые 30 минут в процессе пневмонэктомии второго легкого, каждые 30 минут формирования бронхиального и сосудистых анастомозов второго легочного трансплантата, через 5 минут после реперфузии второго трансплантата, каждые 30 минут гемостаза, после редукции объема трансплантатов, после переинтубации, после сведения грудины и ребер.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что среднее давление в легочной артерии измеряют катетером Swan-Ganz.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве экстракорпорального метода оксигенации используют метод экстракорпоральной мембранной оксигенации.