Регионарная перфузия и консервация таза и нижних конечностей с последующим их включением в системный кровоток. результаты пилотного эксперимента на животных

Актуальность

Сосудистые травмы являются основной причиной летальности и инвалидизации при военных и гражданских травмах. Частота ранений и закрытых травм кровеносных сосудов в современных военных конфликтах значительно выросла, составляя порядка 10–18% [1]. Частота повреждений магистральных артерий и вен конечностей на войне достигает 60% от всех сосудистых повреждений, не имеет тенденции к снижению и является определяющим фактором ампутаций по первичным и вторичным показаниям [1].

В современных военных конфликтах превалирует массовый характер поступления раненых вследствие того, что эвакуация с поля боя осуществляется после завершения активной фазы боевых действий, которая может занимать длительное время, а использование противником беспилотных летательных аппаратов делает невозможной тактическую авиомедицинскую эвакуацию и значительно удлиняет догоспитальный этап. При массовом поступлении раненых отсутствует время на высокотехнологичные и длительные операции, кроме того, хирурги, оказывающие раннюю специализированную помощь в прифронтовых медицинских пунктах, зачастую не имеют достаточного опыта артериальных реконструкций и приемлемых условий (время, оборудование, расходные материалы,) для их выполнения.

Основным способом временного обеспечения кровотока при повреждениях магистральных артерий, применяемым более 100 лет, является временное протезирование поврежденной артерии, которое сопряжено с большим количеством осложнений. В этой связи поиск новых эффективных способов, позволяющих увеличить жизнеспособность поврежденного с артерией сегмента конечности для транспортировки раненого на следующий этап оказания медицинской помощи, в рамках которого имеются время, необходимые ресурсы и опыт врачей, представляется крайне актуальным [2].

Цель исследования : разработать методику регионарной перфузии и консервации таза и нижних конечностей с последующим их включением в системный кровоток, а также провести доклинические испытания разработанного метода на лабораторных животных (самках минипигов).

Материалы и методы

Исследование проводилось на четырех минипигах, самках массой 40±5 кг каждая и возрастом 4–8 месяцев, в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей от 18 марта 1986 г. За сутки перед операцией животных не кормили, доступ к воде оставляя свободным. С целью премедикации вводили 2 мл препарата «Золетил 100». После доставки животного в операционную его размещали на спине, выполняли трахеостомию, трахеостомическую трубку подключали к аппарату ИВЛ, поддержание анестезии осуществляли

Севофлюраном, при необходимости дополнительно вводили Золетил.

Перфузию и консервацию таза и нижних конечностей с последующим их включением в системный кровоток у экспериментальных животных проводили по следующей оригинальной, самостоятельно разработанной методике: под общим обезболиванием с интубацией трахеи и ИВЛ, после 3-х кратной обработки операционного поля растворами антисептиков и отграничением стерильным операционным материалом выполняли поперечный, циркулярный разрез кожи и подкожной жировой клетчатки на уровне пупка. Пересекали все мышцы, мягкие ткани, брыжейку толстой кишки и толстую кишку, а также гонадные сосуды, после чего таз с нижними конечностями оставался фиксирован только позвоночным столбом. Все возможные коллатерали между верхней и нижней половиной тела лабораторного животного пересекались. Выполнялась мобилизация аорты и нижней полой вены ниже почечных сосудов. После завершения мобилизации аорта и нижняя полая вена пережимались сосудистыми зажимами ниже почечных сосудов и пересекались – имитировалось артериальное и венозное повреждение, анатомический сегмент (таз и нижние конечности) полностью отключался от системного кровообращения.

Далее имитировался первичный этап эвакуации экспериментального животного (этап эвакуации пострадавшего) – в течение 90 минут дистальная часть аорты и нижней полой вены оставались открытыми. По завершении данного этапа из аорты выполнялась тромбэктомия зондом фогарти (6 Fr), в дистальные отделы аорты и нижней полой вены устанавливались артериальная (10 Fr) и венозная канюли (14 Fr), осуществлялась изолированная нормотермическая гипероксическая перфузия таза и конечностей в течение 30 мин. Скорость перфузии составляла 800 мл в мин.

После завершения перфузии проводилась консервация отключенного анатомического сегмента раствором НТК Кустодиол путем его введения в аорту через установленную ранее артериальную канюлю. Консервация осуществлялась до поступления из НПВ прозрачного раствора (1–1,5 л раствора).

После завершения консервации таз и нижние конечности обкладывались льдом. Имитировался повторный этап транспортировки (этап эвакуации пострадавшего после оказания квалифицированной помощи) – в течение 6 часов лабораторные животные находились под наркозом без выполнения каких-либо манипуляций. Далее, через ранее установленную артериальную канюлю таз и нижние конечности «отмывались» 1000 мл 0,9% изотонического раствора хлорида натрия и включались в системный кровоток путем сшивания проксимального и дистальных концов аорты (пролен 4/0, непрерывный обвивной шов) и проксимального и дистального концов нижней полой вены (пролен 4/0, непрерывный обвивной шов). Через 1 час после восстановления кровотока в отключенном ранее анатомическом сегменте замерялись

Бабич А.И., Гургенидзе В.В., Хубезов Л.Д. и др.

РЕГИОНАРНАЯ ПЕРФУЗИЯ И КОНСЕРВАЦИЯ ТАЗА И НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ИХ ВКЛЮЧЕНИЕМ В СИСТЕМНЫЙ КРОВОТОК. РЕЗУЛЬТАТЫ ПИЛОТНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА ЖИВОТНЫХ

Табл. 1. Параметры, оцениваемые во время проведения эксперимента

Измеряемый параметр	После индукции наркоза	90 мин.*	150 мин.	210 мин.	270 мин.	330 мин.	360 мин.	390 мин.**	420 мин.***
Контроль АД, ЧСС	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Темп диуреза	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Газы крови (ph, pCO2, paO2, HCO3, BE)	+							+	+
Газы крови (ph, pCO2, paO2, HCO3, BE) проксимальнее наложенных зажимов на аорту и НПВ		+	+	+	+	+	+
Газы крови (ph, pCO2, paO2, HCO3, BE) дистальнее наложенных зажимов на аорту и НПВ		+	+	+	+	+	+
Гемоглобин крови	+							+	+
Креатинин крови	+							+	+
Допплерография бедренных артерий	+	+						+	+
Нейромиография мышц нижних конечностей	+	+						+	+
Гистологическое исследование мышц проксимальнее наложенных зажимов		+	+	+	+	+	+	+	+
Гистологическое исследование мышц дистальнее наложенных зажимов		+	+	+	+	+	+	+	+
Гистологическое исследование ткани печени	+							+	+
Гистологическое исследование ткани легкого	+							+	+
Гистологическое исследование ткани почек	+							+	+

Примечание : * – после пережатия и пересечения аорты и нижней полой вены и индукции кровопотери. **– через 30 минут после запуска кровотока по отключенному ранее анатомическому сегменту. *** – через 60 минут после запуска кровотока по отключенному ранее сегменту тела.

контрольные параметры, и животное выводилось из эксперимента во время выполнения ИВЛ с максимально высокой концентрацией Севофлюрана и системного введения препарата «Золетил» [5].

По аналогии с исследованием Rohde E. et al. (2021) [6] во время процедуры осуществлялся инвазивный мониторинг артериального давления, частоты сердечных сокращений, контроль диуреза, кислотно-основного состояния в артериальной крови (i-STAT, Abbot, США), выполнялись нейромиография мышц нижних конечностей, допплеросонография (Mindray M6, Китай) и патологоанатомическое исследование образцов тканей лабораторного животного (мышцы, почки, печень, легки) по временным точкам, представленным в таблице 1.

Образцы тканей (почки, печень, мышцы) фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина. Ткань обрабатывали обычным способом, после чего заливали в парафин. Микротомия образцов с толщиной срезов 4–5 мкм выполнена на санном микротоме фирмы «Leica». Все полученные срезы окрашивали гематоксилином и эозином. При гистологическом исследовании полуколичественно оценивали выраженность степени изменений в исследуемых органах [4; 7].

Функцию периферической нервной системы оценивали при помощи нейромиоанализатора НМА4-01 НЕЙРОМИАН. Выполняли электромиографию (ЭМГ) и электонейромиографию (ЭНМГ). Исследовали и анализировали амплитуду ЭМГ-кривой, порог возбудимости, амплитуду М-ответа.

При проведении допплеросогнографии оценивали пиковую линейную скорость кровотока на бедренной артерии справа и слева, так же определяли тип кровотока.

При гистологическом исследовании скелетных мышц по 3-балльной шкале оценивали следующие показатели:

– потерю поперечной исчерченности, лизис ядер и наличие некрозов, кровоизлияния, нейтрофильную инфильтрацию, наличие фрагментации мышц и фибрина;

– при оценке эндомизия определяли наличие кровоизлияний, отек и разоволокнение фиброзных волокон, нейтрофильную инфильтрацию;

– при анализе перимизия определяли наличие кровоизлияний, отека и разволокнения фиброзных волокон, нейтрофильную инфильтрацию;

– при оценке состояния сосудов оценивали наличие стаза, сладжей, тромбов, разволокнения стенки, наличие острого васкулита, пролиферацию эндотелиоцитов и периваскулярную нейтрофильную инфильтрацию;

– в жировой клетчатке определяли наличие отека, кровоизлияний и нейтрофильной инфильтрации;

– в фасциях определяли отек и разволокнение волокон, наличие кровоизлияний и нейтрофильной инфильтрации, а также фрагментацию и деформацию коллагеновых волокон; в нервных волокнах определяли наличие некрозов и отека [3].

Результаты

Во всех четырех случаях эксперимента удалось успешно провести и завершить запланированное хирургическое вмешательство.

Во время пережатия аорты и нижней полой вены, моделирования ранения сосудов и кровопотери отмечалось умеренное падение среднего системного артериального давления с 60–80 мм рт. ст. до 35–40 мм рт. ст., что

потребовало введения вазопрессоров – норадреналин в дозировке 0,1–0,3 мкг/кг/мин. массы тела в час. После проведения инфузионной терапии кристаллоидными растворами и стабилизации гемодинамики постепенно снижали дозу вазопрессоров до нуля.

Значения показателей центрального венозного давления, EtCO2, газов крови и кислотно-основного состояния оставались в пределах референтных значений на протяжении всего эксперимента. При анализе показателей газов крови в отключенном анатомическом сегменте, перед началом изолированной перфузии отмечался выраженный ацидоз (pH менее 6,0) гипоксемия (PаO2 менее 10), что соответствовало данным аналогичного исследования Rohde E. et al. (2021) [6]. Темп диуреза оставался нормальным и не снижался как во время

Табл. 2. Частота встречаемости морфологических признаков в образцах исследуемых тканей, %

Признак

1 группа n = 4

2 группа n = 14

3 группа n = 11

Скелетная мышца

потеря поперечной исчерченности	75	95	68,2
лизис ядер и наличие некрозов	100	35,7	50,0
Кровоизлияния	25	0	18,2
нейтрофильная инфильтрация	25	0	0
Фрагментация	25	25,0	36,4
наличие фибрина	25	0	0

Эндомизий

Кровоизлияния	25	14,3	22,7
отек и разволокнение фиброзных волокон	50	100	63,6
нейтрофильная инфильтрация	0	0	18,2

Перимизий

Кровоизлияния	0	21,4	36,3
отек и разволокнение фиброзных волокон	50	100	81,8
нейтрофильная инфильтрация	0	28,6	45,5

Сосуды

Стазы	25	85,7	9,1
Сладжи	0	14,2	0
тромбы	50	7,1	9,1
разволокнение стенки	50	35,7	18,2
острый васкулит	50	28,6	45,5
краевое стояние нейтрофильных лейкоцитов	100	64,3	63,6
пролиферация эндотелиоцитов	100	100	90,9
периваскулярная нейтрофильная инфильтрация	100	21,4	63,6

Жировая клетчатка

отек	100	92,8	90,9
кровоизлияния	50	0	36,4
нейтрофильная инфильтрация	75	10,7	36,4

Фасции

отек и разволокнение волокон 75 92,9 81,8 кровоизлияний 25 0 0 нейтрофильная инфильтрация 25 39,3 18,2 фрагментация и деформация коллагеновых волокон 25 14,3 27,3 пережатия аорты и нижней полой вены, так и после включения в системный кровоток отключенного ранее анатомического сегмента.

При допплеросонографии во всех исследуемых точках на бедренных сосудах определялся магистральный тип кровотока, характеризовавшийся ламинарным кровотоком и наличием на допплерограмме трехфазной кривой (2 антеградных пика и один ретроградный). Каких-либо изменений, определяемых при помощи до-плеросонграфии, после запуска кровотока в отключенном ранее анатомическом сегменте выявлено не было.

При исследовании функции мышц таза и конечностей была зарегистрирована интерференционная активность 1-го типа без нарушения структуры электромиографии. Амплитуда биоэлектрической активности мышц до выключения из системного кровотока, а также через 30 и 60 мин. после включения изолированного ранее анатомического сегмента не отличалась.

Для оценки морфологических изменений в скелетной мышце было выделено 3 группы (Табл. 2):

• 1)    ткань скелетные мышцы, взятые через 90 мин. после пережатия сосудов;

• 2)    скелетные мышцы, взятые из дистального отдела через 270 мин. после изолированной перфузии и консервации отключенного анатомического сегмента;

• 3)    скелетные мышцы, взятые из проксимального отдела после включения изолированного анатомического сегмента в кровоток, контролем послужили образцы ткани скелетной мышцы, взятые до начала проведения эксперимента.

Данные, представленные в таблице 2, позволяют видеть, что во всех группах выявлена очаговая потеря почеречной исчерченности скелетных мышц (Рис. 1), часть мышечных волокон – с лизисом ядер.

В исследуемых тканях определялись небольшие группы мышечных волокон (преимущественно рядом с фасцией) с увеличением количества ядер, гиперхромны-ми ядрами, местами с их центральным расположением. Наиболее часто изучаемые морфологические признаки

Рис. 1. Скелетная мышца. Потеря поперечной исчерченности. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 400.

Бабич А.И., Гургенидзе В.В., Хубезов Л.Д. и др.

РЕГИОНАРНАЯ ПЕРФУЗИЯ И КОНСЕРВАЦИЯ ТАЗА И НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ИХ ВКЛЮЧЕНИЕМ В СИСТЕМНЫЙ КРОВОТОК. РЕЗУЛЬТАТЫ ПИЛОТНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА ЖИВОТНЫХ

Рис. 2. Скелетная мышца. Некроз, кровизлияние с перифокальной нейтрофильной инфильтрацией. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 200.

Рис. 3. Периферический нерв. Отек. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 400.

были выявлены в 1-й группе (состояние в которой имитировало ранение). Полуколичественный анализ показал, что в этой же группе наблюдались и самые выраженные изменения. При гистологическом исследовании в данной группе выявлены крупноочаговые некрозы, кровоизлиния с перифокальной нейтрофильной реакцией (Рис. 2).

В эндомизии и перимизии во всех исследуемых группах отмечались отек и разволокнение фиброзных волокон, малочисленные мелкоочаговые кровоизлияния. Единичные тромбы в просвете сосудов выявлены только в первой группе.

Кроме этого, во всех исследуемых группах при исследовании периферических нервов выявлены минимальные изменения в виде отека разной степени выраженности (Рис. 3).

При исследовании печени определяли наличие или отсутствие следующих морфологических признаков: нарушения микроциркуляции (полнокровие, лейкостаз, тромбы), дистрофические изменения гепатоцитов, некроз гепатоцитов, отек стромы, периваскулярный отек, клеточная инфильтрация стромы, дискомплексация печеночных балок.

В срезах ткани печени были выявлены микроцир-куляторные изменения в клубочках и перитубулярных капиллярах, отек стромы, дистрофические изменения, кариолизис ядер и некроз эпителиоцитов проксимальных и дистальных канальцев, слущивание эпителиоцитов и обнажение базальных мембран канальцев. Кроме того, отмечено неравномерное кровенаполнение синусоидов и признаки повышения проницаемости сосудистой стенки с отеком стенок внутрипеченочных сосудов и стромы. В части случаев наблюдалось нарушение архитектоники ткани в виде дискомплексации печеночных балок (Рис. 4).

При морфологическом исследовании ткани почек выявлена мозаичность кровенаполнения перитубулярных капилляров в виде чередования малокровных и полнокровных сосудов. Капиллярные петли клубочков были преимущественно малокровны. Со стороны ка-

Рис. 4. Печень. Дискомплексация печеночных балок за счет отека, очаговое полнокровие синусоидов. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 200.

Рис. 5. Почка. Зернистая дистрофия и некроз отдельных эпителиоцитов с потерей щеточной каемки. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 400.

нальцев выявлены изменения в виде дистрофических изменений эпителия канальцев разной степени выраженности с потерей щеточной каемки (Рис. 5).

Табл. 3. Преимущества и недостатки различных методов временного сохранения конечностей при повреждении магистральных артерий и вен

Показатель	Временный протез	Селективная изолированная перфузия	Вено-артериальная изолированная перфузия
Техническая простота	Относительно просто	Средне сложно (требуется навык сосудистой хирургии)	Сложно (требуется навык эндоваскулярной хирургии)
Время выполнения	30–60 мин.	30–60 мин.	60–70 мин.
Удобство эвакуации	Удобно	Неудобно (требуется эвакуация вместе с АИКом)	Неудобно (требуется эвакуация вместе с АИКом)
Применение при повреждении артерии и вены	Неэффективно	Неэффективно	Неэффективно
Применение при повреждении артерии в нескольких местах	Неэффективно	Неэффективно	Неэффективно
Повреждение вены на протяжении	Неэффективно	Неэффективно	Неэффективно
Реперфузионные повреждения	Выражены максимально	В случае отмывания контура не выражены	Выражены максимально

Вместе с тем, стоит отметить, что при гистологическом исследовании мышц таза и конечностей ни в одном из образцов нервных волокон не определялись некрозы.

Оценка гистологических изменений в поперечнополосатых мышцах изолированного анатомического сегмента, а также ткани печени, легких и почек после включения отключенного сегмента в системный кровоток показала отсутствие некробиотических изменений в тканях и отсутствие признаков реперфузионного повреждения в почках, печени и легких.

Обсуждение

В настоящее время в литературе описано три способа сохранения жизнеспособности конечностей при повреждении магистральных артерий: использование временного протезирования артерии (временного шунта), селективная изолированная перфузия конечности, вено-артериальная изолированная перфузия конечности. В таблице 3 указаны преимущества и недостатки каждого метода.

Таким образом, анализ существующих в настоящее время методов сохранения жизнеспособности конечностей при повреждении магистральных сосудов показал, что все предложенные способы не эффективны и сопровождаются развитием тяжелого реперфузионного синдрома. Временное протезирование (шунтирование) артерии и вено-артериальная перфузия мышц конечности не эффективны при одномоментном повреждении магистральной артерии и вены. Кроме того, выполнение вено-артериальной перфузии требует навыков эндоваскулярной хирургии, которые, зачастую, отсутствуют у хирургов, работающих на передовых этапах медицинской эвакуации. Также следует отметить, что транспортировка пострадавшего с работающим аппаратом искусственного кровообращения и набором магистралей в условиях длительной эвакуации является сложно выполнимой задачей.

Отсутствие структурных изменений в нервных волокнах, а также восстановление нормального кровотока, нейромышечной передачи и нормальных показателей определяемых при доплерографии и электромиографии свидетельствуют об эффективности и безопасности разработанного способа временного сохранения жизнеспособности тканей изолированного таза и конечностей.

Применение изолированной перфузии перед консервацией и последующее отмывание контура изолированной перфузии перед включением анатомического сегмента в системный кровоток позволяет избежать или существенно снизить вероятность развития реперфузионных повреждений.

Заключение

Разработанный в эксперименте способ сохранения жизнеспособности конечностей обладает следующими особенностями:

• 1)    может быть применен при многососудистых повреждениях;

• 2)    не требует навыков эндоваскулярной хирургии;

• 3)    существенно увеличивает срок жизнеспособностей тканей поврежденной конечности.

Рассматриваемая методика – изолированная перфузия и консервация анатомического сегмента представляется безопасной и эффективной, позволяет сохранить жизнеспособность мышц таза и конечностей в течение 5 часов (в эксперименте) и может быть использована в клинической практике наряду с методами реперфузии конечностей в условиях дефицита ресурсов и необходимости длительной эвакуации пострадавших.