Первый клинический опыт применения холодноплазменного стернотома

Несмотря на постоянное совершенствование методик консервативного лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, по-прежнему очевидна огромная роль хирургического подхода. О востребованности хирургического лечения говорит и ежегодное повышение оперативной активности в хирургии сердца по всему миру. По данным Минздравсоцразвития, только в России ежегодно выполняется более 59 тыс. операций на сердце с применением широкого доступа к сердцу – срединной стернотомии [1]. Неоспоримым преимуществом данного доступа является наибольшая свобода действий, предоставляемая хирургу при операциях на органах средостения.

Впервые полная продольная срединная стернотомия произведена Milton в 1897 г. у больного с медиастинальным туберкулезом [2]. С тех пор данный доступ нашел широкое применение в торакальной хирургии и в том числе в сердечно-сосудистой хирургии. Известно много методов для выполнения стернотомии с использованием различных инструментов: гильотинный стернотом, дисковая пила, пила Джигли, листовая пила, стернотом-долото Долиотти [7]. Однако в силу сложности, длительности выполнения стернотомии и высокого риска ятрогенных повреждений органов средостения данные способы утратили актуальность, уступив место современным электромеханическим стернотомам. Тем не менее, рассечение грудины даже с использованием более совершенных, удобных и безопасных медицинских инструментов не лишено недостатков. Так, непосредственно после рассечения грудины пилой возникает необходимость в остановке кровотечения из надкостницы и губчатого вещества кости. С этой целью на сегодняшний день используются различные электрохирургические инструменты в сочетании с медицинским воском. Такой подход создает препятствия для благоприятной репарации кости, поскольку сопровождается дополнительной травматизаци-ей надкостницы (важнейшей ростковой зоны) и образованием прослойки из чужеродного вещества (воска), создающей механический барьер для пролиферации клеток. Кроме того, данные манипуляции удлиняют время этапа стернотомии и операции в целом. В связи с этим возникает необходимость в аппаратах, которые позволяли бы рассекать костные ткани с мгновенным коагулированием сосудов и идеальным асептическим эффектом при минимальном повреждающем воздействии. В литературе встречаются сообщения о клиническом опыте плазменного рассечения тканей [3], однако данных о применении методик, позволяющих проводить рассечение и гемостаз костных тканей одномоментно, мы не обнаружили.

Цель исследования: апробация в клинической практике комбинированного холодноплазменного стерното-ма и определение его эффективности, безопасности и степени повреждения тканей при выполнении стернотомии как этапа оперативного вмешательства.

Материал и методы

В структуре заболеваемости у 39 пациентов (79,5%) – 20 человек из основной и 19 человек из контрольной группы – преобладал диагноз ишемической болезни сердца (ИБС). По тяжести проявлений стенокардии у большинства больных преобладали II–III функциональные классы (ФК): в контрольной группе – у 11 человек, в основной – у 13. По 3 человека в каждой группе имели I ФК.

В основной группе имелся 1 пациент с IV ФК. Кроме того, среди включенных в исследование пациентов с основным диагнозом ИБС у 2 человек (5%) диагностирована дилатационная кардиомиопатия. Остальные 8 пациентов (20,5%) в качестве основного заболевания имели порок аортального клапана. Фоновой патологией у всех обследованных была гипертоническая болезнь III ст., риск 4.

В спектре сопутствующих заболеваний наиболее часто диагностировали хронический гастрит в фазе ремиссии: в основной группе – у 12 (60%) пациентов, в контрольной – у 11 (58%) больных. Сахарный диабет либо нарушение толерантности к углеводам в основной группе выявлен у 4 (20%) пациентов, в контрольной – у 5 (26%) человек. Остеохондроз позвоночника диагностирован у 13 пациентов, из них 8 (40%) больных основной группы и 5 (26%) человек – в контрольной. Также достаточно часто выявлялась МКБ: основная группа – у 3 (15%) пациентов, контрольная – у 2 (10%). Частота других сопутствующих заболеваний, встречавшихся у пациентов в обеих группах, не превышала 5%.

В рамках исследования всем пациентам выполнялось комплексное обследование состояния костной системы, в частности, грудины. Оценивали ее состояние исходно, после интраоперационного повреждающего воздействия, а также в раннем и отдаленном послеоперационных периодах.

Показатели метаболизма костной ткани определяли иммуноферментным анализом (ИФА) по уровню остеоб-ластической активности в сыворотке крови (остеокальцин, общая и специфическая костная щелочная фосфатаза, ионизированный кальций и фосфор) и показателям резорбции в моче (кальций и дезоксипиридинолин). Кроме того, всех пациентов тестировали опросником IOF (International Osteoporosis Foundation) по 10-балльной шкале для оценки риска заболевания остеопорозом. Полученные при скрининге данные позволяли косвенно судить о костной регенераторной способности, степени остеопороза и вероятности развития послеоперационных осложнений.

Подсчет объема кровопотери из надкостницы и костной ткани грудины проводился гравиметрическим методом (подсчет разности массы пропитанных кровью и сухих салфеток).

Степень повреждения надкостницы в процессе операции и скорость регенерации костной ткани тела грудины в послеоперационном периоде оценивали морфологическими исследованиями фрагментов тканей.

В качестве метода контроля эффективности репаративной регенерации клеток костной ткани использовали трехфазную динамическую сцинтиграфию и однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОЭКТ) грудины с 99mТс-пирофосфатом или 99mТс-мети-лендифосфатом [8]. Данный метод основан на концепции подсчета поглощения фосфатов тканью грудины по отношению к условно интактной костной ткани позвоночника и позволяет избежать дополнительной лучевой нагрузки, отказавшись от исследования на дооперацион-ном этапе.

Холодноплазменный стернотом – аппарат, разработанный на базе НИИ сильноточной электроники СО РАН

(Томск) совместно с отделом сердечно-сосудистой хирургии ФГБУ “НИИ кардиологии” СО РАМН (Томск), сохранивший эффективность и скорость электромеханической пилы, но при этом позволивший отказаться от использования диатермокоагуляции и медицинского воска, благодаря применению методики коблации [6]. Основой изобретения является модифицированный наконечник электромеханической сагиттальной пилы c двумя электродами (рис. 1).

Благодаря расположению электродов, во время стернотомии возникает разность потенциалов между полотном пилы и коагуляционным электродом наконечника посредством подключения его к биполярному холодноплазменному аппарату “Atlas” (ArthroCare Corp., USA), рисунок 2.

Аппарат обеспечивает ионизацию электропроводящей жидкостной среды (физиологический раствор, кровь) с образованием низкотемпературной плазмы. Таким образом, при продвижении пилы вдоль грудины за рассекающим полотном возникает облако холодной плазмы, которое мгновенно коагулирует сосуды надкостницы и губчатое вещество кости.

Эффект коблации, благодаря более низкому в сравнении с диатермокоагуляцией термическому воздействию, меньше повреждает ткани, не вызывает ожога, а

Рис. 2. Устройство холодноплазменного стернотома: А – стандартный наконечник пилы, В – модифицированный наконечник пилы, С – электромеханическая пила для стернотомии, D – разъем для подключения к холодноплазменному аппарату “Atlas”, Е – биполярный холодноплазменный аппарат “Atlas”

Рис. 1. Схематичное изображение модифицированного наконечника стернотома, где 1 – полотно пилы, 2 – источник питания, 3 – диэлектрическое основание, 4 – коагуляционный электрод, 5 – диэлектрическая ограничительная лапка, 6 – область формирования облака плазмы также лишен эффекта прилипания ткани (ArthroCare Corp., USA). Эффективность и безопасность разработанного аппарата подтверждена серией экспериментов на беспородных собаках. Полученные результаты показали снижение объема интраоперационной кровопотери и послеоперационных инфекционных осложнений у животных [4].

На первом (дооперационном) этапе у пациентов обеих групп анализировали показатели метаболизма костной ткани, что позволяло оценить ее состояние, установить скорость обменных процессов в кости, прогнозировать риск послеоперационных осложнений, а также осуществлять в дальнейшем оценку влияния стернотомии на состояние грудины.

На втором этапе (интраоперационно) проводился сравнительный анализ результатов стернотомии и получаемого эффекта от использования стернотома с ХПН у больных 1-й группы. Для этого под внутривенным наркозом, в условиях искусственной вентиляции легких, после обработки операционного поля раствором антисептика и ограничения одноразовым стерильным бельем, рассекали кожу и подкожную жировую клетчатку строго по средней линии примерно на 1,5 см выше рукоятки грудины и на 2–3 см ниже мечевидного отростка. Далее тупым путем освобождали ретростернальное пространство. Затем непосредственно рассекали грудину модифицированным стернотомом с ХПН. В момент рассечения грудины проводили коагулирование надкостницы и губчатого вещества кости облаком холодной плазмы с температурой в зоне воздействия 40–70 °С. Какие-либо другие методы гемостаза не применяли. После выполнения основного этапа все операции завершались стабилизацией распиленных частей грудины с помощью медицинской металлической проволоки “Ethicon 7”. Интраоперационно – на этапе стернотомии – подсчитывали объем кровопотери из надкостницы и костной ткани грудины вышеуказанным методом. Для проведения сравнительного анализа влияния коблации непосредственно перед выполнением распила, а также сразу после стернотомии забирали фрагменты надкостницы и костной ткани из тела грудины для морфологического исследования. Дополнительно фиксировали время, затрачиваемое для выполнения стернотомии в обеих группах.

На третьем этапе (ранний послеоперационный) исследовали остеобластическую и остеокластическую активность, аналогично исследованиям, проведенным на доопе-рационном этапе (уровни остеокальцина, общей и специфической костной щелочной фосфатазы, ионизированного кальция и фосфора), оценивали послеоперационные осложнения. Интенсивность бо- левого синдрома в зоне вмешательства – от 0 до 10 баллов – оценивали по шкале NRS (Numeric Rating Scale).

В сроки от 10 до 14 сут после проведенного хирургического лечения (период репаративной регенерации с наиболее интенсивной пролиферацией и дифференцировкой клеток костной ткани) пациентам проводилась трехфазная динамическая сцинтиграфия и ОЭКТ грудины с 99mТс-пирофосфатом или 99mТс-метилен дифосфатом [8]. Также в этом периоде для проведения морфологического исследования выполняли пункционную биопсию костной мозоли грудины, результаты которой давали представление о степени завершенности формирования костной мозоли и ее структурных характеристиках. Использование модифицированного стернотома с ХПН согласовано с локальным этическим комитетом. Все пациенты давали письменное согласие на выполнение операций.

На четвертом (поздний послеоперационный) этапе (в период от 6 до 12 мес. после проведенного вмешательства) планируется провести анализ отделенных результатов с контролем качества репаративных процессов костной ткани (динамической сцинтиграфией и ОЭКТ), а также отслеживанием поздних послеоперационных осложнений.

Полученные числовые данные подвергались статистической обработке при помощи программы STATISTICA 6.0 for Windows. Для показателей, характеризующих качественные признаки, указывалось абсолютное число и относительная величина (%). Малый и неравный объем исследуемых выборок данных послужил основанием выбора непараметричеких критериев для проверки статистической значимости межгрупповых различий показателей, которые проверяли при помощи ϕ *-критерия (угловое преобразование Фишера), Q-критерия Розенбаума. Различия считали статистически значимыми при уровне p<0,05.

Результаты и обсуждение

Настоящая работа содержит первые результаты апробации стернотома с ХПН в клинической практике у пациентов, поступивших в стационар для планового оперативного лечения различных сердечно-сосудистых заболеваний (атеросклеротического поражения коронарных артерий, ишемической кардиомиопатии, аневризм восходящего отдела и дуги аорты, патологий клапанного аппарата сердца).

Полученные по результатам исследования данные по- зволяют говорить о том, что время, затраченное на проведение стернотомии с использованием модифицированного наконечника, оказалось несколько большим, чем при использовании стандартного стернотома, и составило 14±3 против 7±2 с. Мы предполагаем, что это может быть связано с недостаточно оптимальной формой лапки для диссекции тканей ретростернального пространства. Однако, учитывая тот факт, что после выполнения стернотомии с использованием эффекта коблации не было необходимости в дополнительном гемостазе электрохирургическим инструментом (диатермокоагуляция) и медицинским воском, суммарное время выполнения данного этапа значительно сокращалось и составляло всего 14±3 против 160±15 с в группе контроля (рис. 3).

Кроме того, использование комбинированного стер-нотома существенно (в среднем в 7 раз) снижало объем интраоперационной кровопотери на этапе стернотомии (табл. 1).

На рисунках 4 и 5 представлены изображения грудины, рассеченной с использованием холодноплазменного стернотома и стандартной электромеханической пилы, позволяющие оценить степень травматизации тканей и качество гемостаза при использовании обеих методик.

Использование комбинированного стернотома, благодаря значительно меньшей глубине повреждения и температуре в зоне распила костной ткани и надкостницы, уменьшало зону асептического некроза по сравнению со стандартным стернотомом и диатермокоагуляцией. По данным литературы, получаемый пучок холодной плазы, образующийся в процессе распила, обладает как антисеп-

Таблица 1

Сравнительные показатели стернотомии с холодноплазменным и стандартным наконечником

СтернотомПоказатели	Холодноплазменный	Стандартный в сочетании с электрокоагуляцией
Время выполнения этапа стернотомии, с	14±3**	160±15**
Объем кровопотери на этапе стернотомии, гр.	21±5**	145±20**
Интенсивность болевого синдрома в баллах	12±3	22±4
Глубина воздействия на рассекаемые ткани, мм	0,35–0,8	до 20
Температура в зоне воздействия, С#	40–70	Более 100

Примечание: # – использованы технические данные аппаратов; ** – р <0,05 — уровень статистической значимости различий между показателями у больных в зависимости от методики стернотомии.

Рис. 3. Продолжительность стернотомии при использовании различных методик

Рис. 4. Раздельная стернотомия с использованием плазменного стернотома и электромеханической пилы. Грудина рассечена с использованием холодноплазменного наконечника (А) и без него (Б). Линией обозначена граница применения методик

Рис. 5. Раздельная стернотомия с использованием плазменного стернотома и электромеханической пилы. Грудина рассечена с использованием холодноплазменного наконечника (А) и без него (Б). Линией обозначена граница применения методик. Справа – состояние грудины после проведения гемостаза электрокоагуляцией и медицинским воском

Таблица 2

Течение раннего послеоперационного периода

Группы пациентов	Госпитализация	Осложнения
		Инфицирование раны в области грудины	Несостоятельность грудины
Основная Контрольная	16,9 суток** 26,5 суток**	0 2	0 1

Примечание: ** – уровень статистической значимости различий между показателями у больных в различных группах, р < 0,05.

тическим, так и асептическим эффектом [5]. Благодаря таким особенностям действия стернотома с ХПН, в дальнейшем снижалось время репаративной регенерации грудины и риск развития инфекционных осложнений.

Как следствие, более низкий повреждающий эффект новой методики обуславливал меньшую интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде. А отсутствие такого чужеродного вещества в области распила как медицинский воск, снижало время репаративной регенерации грудины и риск нестабильности грудины [9, 10].

Таким образом, результаты исследования позволяют говорить о том, что методика холодноплазменной стернотомии, благодаря сокращению продолжительности хирургического доступа, уменьшению объема кровопотери и травматизации тканей, снижает риск развития послеоперационных осложнений. Данное утверждение также основано на анализе течения послеоперационного периода у пациентов в обеих группах (табл. 2).

Продолжительность пребывания в отделении пациентов основной группы в послеоперационном периоде оказалась статистически значимо ниже, чем в контрольной, составив 16,9 сут против 26,5. У больных из основной группы не отмечено осложнений в послеоперационном периоде, тогда как в контрольной группе имели место 3 случая осложненного течения, один из которых потребовал проведения хирургической операции металлоостеосинтеза грудины.

Заключение

Таким образом, использование комбинированного стернотома, состоящего из холодноплазменного наконечника и электромеханической пилы возможно, эффективно и безопасно. Более того, по результатам исследования данный способ стернотомии представляется ме- тодом выбора, в частности, для пациентов с высоким риском послеоперационных осложнений – пожилых и больных с хроническими сопутствующими заболеваниями (сахарный диабет, остеопороз и др.).

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 11-08-98009-р Cибирь а от 15 декабря 2011 г.