Способ моделирования комбинированного радиационно-механического поражения с использованием тактики неоперативного лечения
METHOD FOR MODELING COMBINED RADIATION-MECHANICAL DAMAGE USING NON-SURGICAL TREATMENT TACTICS

Изобретение относится к медицине, а именно к патологической физиологии, экспериментальной радиобиологии, хирургии и реаниматологии, и может быть использовано, например, для изучения особенностей течения острой лучевой патологии в комбинации с нелучевыми (механическими) факторами после лечения пораженного в соответствии с протоколом неоперативного лечения механических повреждений органов живота, а также оптимизации хирургических методов лечения комбинированных радиационно-механических поражений (КРМП).
Известен способ моделирования комбинированного радиационно-механического поражения с возможностью применения тактики многоэтапного хирургического лечения (патент РФ 2628655, G09B 23/28, опубл. 21.08.2017 г.). В данной модели комбинированного радиационного поражения (КРП) после общего равномерного гамма-облучения животного в среднелетальной дозе ему наносится дозированная травма печени. Хирургическое лечение производится в соответствии с протоколом многоэтапного хирургического лечения или при реализации одномоментной хирургической тактики. Период наблюдения за животными составляет 30 суток. Данный способ не позволяет оценить эффективность тактики неоперативного лечения при повреждениях внутренних органов. Ранение печени наносится открытым способом, а возникающее при этом кровотечение возможно остановить только посредством тампонады или прошиванием раны.
Известен способ моделирования забрюшинных гематом, предусматривающий использование ударного устройства, состоящего из цилиндрического корпуса, в котором размещена витая цилиндрическая пружина, одним концом опирающаяся на боек, а с другого конца поджимаемая штоком. У торца рабочего конца корпуса смонтировано фиксирующее кольцо. Для достижения требуемой силы удара путем перемещения и последующей фиксации штока задают ту или иную степень сжатия пружины. Животное, находящееся под общим наркозом, укладывают на спину и фиксируют к столу. Пальпаторно через неповрежденную брюшную стенку находят почку, которую отводят вбок и заключают в фиксирующее кольцо ударного устройства, располагающегося вертикально. Для нанесения удара по почке нажимают на спусковой курок. Возникающая при этом травма почки сопровождается разрывом кровеносных сосудов с последующим кровотечением и формированием забрюшинной гематомы [Давлетшин, А.X. Забрюшинные гематомы при закрытой травме живота (Патогенез, диагностика, лечение). Экспериментально-клиническое исследование: Дисс. на соискание ученой степени доктора мед. наук. - Казань, 1990. - 259 с.]. Данный способ нанесения травмы не всегда позволяет нанести одинаковую травму внутреннего органа с дозированным объемом кровопотери, кроме того, выполнить остановку продолжающегося кровотечения возможно лишь при помощи выполнения открытого оперативного вмешательства, что не соответствует протоколу неоперативного лечения травмы.
Известен способ многоэтапного хирургического лечения массивного внутреннего кровотечения из паренхиматозных органов при политравмах (Патент РФ №2436527, А61В, опубл. 20.12.2011 г.), включающий в себя временную остановку кровотечения из паренхиматозных органов при помощи местных гемостатических препаратов. Однако условия эксперимента не позволяли в полной мере сформулировать показания к применению тактики неоперативного лечения, так как при нанесении травмы выполняется лапаротомия. В данном способе также отсутствует оценка лучевого воздействия на организм.
В литературе описаны экспериментальные исследования с применением тактики неоперативного лечения травм органов живота, однако они обладают одинаковыми недостатками (Michael J. Duggan, Ali Y. Mejaddam, John Beagle, et al. Development of a lethal, closed-abdomen grade V hepato-portal injury model in non-coagulopathic swine // J. Surg. Res. - 2013. - Vol. 182, N 1. - P. 101-107; Millner R., Lockhart A.S., Marr R. Chitosan arrests bleeding in major hepatic injuries with clotting dysfunction: an in vivo experimental study in a model of hepatic injury in the presence of moderate systemic heparinisation // Ann. R. Coll. Surg. Engl. - 2010. - Vol. 92, N 7. - P. 559-561; Kheirabadi BS, Sieber J, Bukhari T, Rudnicka K, Murcin LA, Tuthill D. High-pressure fibrin sealant foam: an effective hemostatic agent for treating severe parenchymal hemorrhage. J Surgical Res. - 2008. - Vol. 144, N 1. - P. 145-150). В данных исследованиях воспроизводится типовая травма и в большей степени оценивается эффективность реанимационных мероприятий, кроме того, период наблюдения за животными не превышает нескольких часов.
В других работах описывается факт развития жизнеугрожающих последствий в виде продолжающегося внутрибрюшного кровотечения или предлагается имитировать результат этих последствий путем нагнетания забрюшинной гематомы (RU 2184397, G09B 23/28, опубл. 27.06.2002 г.) и решается вопрос о необходимости хирургического вмешательства. В представленной моделях отсутствует лучевое воздействие, как обязательный компонент КРП.
Наиболее близким к предлагаемому в данном изобретении является способ моделирования комбинированного радиационно-механического поражения с нанесением закрытой травмы живота (патент РФ №2415477, G09B 23/28, опубл. 27.03.2011 г.). Животных подвергали общему равномерному облучению в дозе, вызывающей развитие острого лучевого поражения средней степени тяжести, а затем последовательно наносили механическую травму, соответствующую средней или тяжелой степени в виде закрытой травмы живота с повреждением селезенки грузом массой 0,5 кг, падающим под весом собственной тяжести с высоты 1 м в полой направляющей трубе, закрепленной в штативе под углом 75°, при этом животных фиксировали на спине с разворотом на правый бок, после чего констатировалось развитие жизнеугрожающих последствий в виде продолжающегося внутрибрюшного кровотечения и признаков травматического шока, отягощенных симптомами первичной реакции на облучение, и приступали к неотложным лечебным мероприятиям. Данный способ отличителен тем, что невозможно было остановить кровотечение, не выполняя оперативное вмешательство, а объем и степень повреждения органа, и объем возникающей кровопотери невозможно было контролировать. Кроме того, даже при реализации протокола неоперативного вмешательства возникал бы риск рецидива кровотечения, которое не связано с нарушениями в свертывающей системе крови животного.
В основу изобретения положена задача создания способа моделирования комбинированного радиационно-механического поражения с использованием тактики неоперативного лечения, в котором путем последовательного облучения и дозируемой кровопотери из ушной артерии и создания гемоперитонеума через прокол передней брюшной стенки достигается возможность оценки феномена взаимного отягощения компонентов поражения и возможности выполнения протокола неоперативного лечения полученной травмы с сохранением цельной крови в животе.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в отличие от описанных ранее моделей в предлагаемом способе моделирования КРМП с возможностью применения тактики неоперативного лечения животных подвергают общему равномерному облучению в дозе 6 Гр, вызывающей развитие острого лучевого поражения средней степени тяжести, а затем выполняется дозированная кровопотеря в объеме 20% объема циркулирующей крови с развитием геморрагического шока II степени, отягощенного симптомами первичной реакции на облучение. Полученную кровь из ушной артерии заливали в брюшную полость животного через прокол в передней брюшной стенке, что позволяло моделировать гемоперитонеум после травмы паренхиматозного органа с остановившимся кровотечением. Затем выполняется восполнение объема циркулирующей крови солевыми растворами. Период наблюдения за животными составляет 30 суток.
Согласно данным медицинских отчетов как американских, так и японских специалистов, участвовавших в оказании помощи после ядерных бомбардировок японских городов, лишь у 15-20% пораженных острая лучевая болезнь (ОЛБ) протекала без травматических повреждений или ожогов, в остальных случаях (80-85%) имело место развитие комбинированных радиационных поражений. При этом 70% всех летальных исходов произошли в первый день поражения. Из числа оставшихся в живых не менее чем у 10% наступал летальный исход вне зависимости от того, насколько успешно им были проведены лечебные мероприятия (Schirabe R., 1953).
Последующий анализ этих данных показал, что среди пораженных с КРП, оставшихся в живых в Хиросиме к 20-м суткам, наибольший вклад в характер поражения вносил механический компонент поражения, в частности, различные травмы, вызванные действием ударной волны, - до 40% и ожоги, обусловленные световым излучением и последующими пожарами, - 28% случаев, а доля лучевых поражений, связанных с воздействием проникающей радиации, составила 32%. Наиболее характерная особенность комбинированного радиационного поражения - наличие признаков двух и более патологических процессов: комбинации клинических признаков острой лучевой болезни с поражающими факторами нелучевой природы, с их взаимным отягощающим влиянием друг на друга, проявляющимся в более тяжелом течении патологического процесса, чем это свойственно каждому компоненту в отдельности.
Хирургическое лечение комбинированных радиационно-механический поражений зависит от того какой из четырех периодов поражения в данный момент протекает у пораженного. Исходя из периодизации КРП были сформированы основные принципы лечения данной патологии.
В первом периоде (острый период или период первичных реакций на лучевые и нелучевые травмы) при КРП усилия врачей должны быть направлены на устранение последствий нелучевых повреждений и профилактику осложнений. При тяжелых травмах осуществляется противошоковая терапия, а также выполняются хирургические вмешательства по неотложным показаниям.
Во втором периоде КРП (преобладания нелучевых компонентов) задачи лечения остаются прежними, но значительно расширяется объем хирургической помощи при радиационно-механических поражениях. В этот период должны быть выполнены все мероприятия хирургической помощи, направленные на профилактику осложнений. Стоит отметить, что вмешательства должны носить исчерпывающий характер, по сути, реализуется концепция ранней исчерпывающей помощи - «early total саге» (Riska Е.В. et al, 1977). Связано это с тем, что такие пораженные в последующих периодах КРП переносят хирургические вмешательства значительно хуже, ввиду разгара ОЛБ.
В третьем периоде КРП (преобладания лучевого компонента) лечение пораженных направлено на борьбу с периодом разгара ОЛБ. Хирургические вмешательства выполняются только по жизненным неотложным показаниям.
В четвертом (восстановления) периоде осуществляется патогенетическая и симптоматическая терапия остаточных явлений лучевого поражения и последствий нелучевых травм. В этом же периоде проводится хирургическое лечение последствий обширных и глубоких ожогов, выполняются необходимые реконструктивно-восстановительные операции по поводу механических травм и их осложнений, а также комплекс медицинской реабилитации.
Лечение травм живота с повреждением внутренних органов может быть сложным из-за частой связи такого повреждения с другими травмами: травмы головы, грудной клетки и конечностей (Fodor М. et al., 2018). Органы брюшной полости поражены примерно у 30% пациентов с политравмой, а травмы печени и селезенки - у 13 и 16% соответственно (Raza М. et al., 2014). Многие достижения в области медицины позволяют лучше диагностировать и лечить эти виды травм как с помощью хирургического вмешательства, так и с помощью неоперативного лечения (NOM). Концепция NOM (non-operative management) подразумевает под собой динамический клинико-инструментальный мониторинг с возможным эндоваскулярным гемостазом при продолжающемся кровотечении из внутренних органов у гемодинамически стабильных пациентов (Coccolini F. et al, 2015; Coccolini F. et al., 2017).
В настоящее время NOM является стандартом лечения гемодинамически стабильных пациентов (Coccolini F. et al., 2017), что связано с предполагаемой частотой успеха, превышающей 80-90% (Raza М. et al., 2014). NOM был описан как безопасная процедура, когда гарантируется наличие опытных хирургов, современных методов визуализации, отделений интенсивной терапии и других вспомогательных отделений медицинской организации. В то время как NOM несет риск пропуска травм полых органов или отсроченного кровотечения, классическое оперативное лечение (ОМ) всегда связано с возможными побочными эффектами любого хирургического вмешательства, в зависимости от различных отягощающих факторов как со стороны пациента, так и ятрогении и технических факторов. На практике выбор между NOM или ОМ в основном определяется состоянием гемодинамики, а не тяжестью повреждения органов (Olthof D.C. et al., 2014). NOM позволяет снизить количество нелечебных (диагностических) лапаротомий с потенциальными внутрибрюшными осложнениями и ненужными рисками переливания препаратов крови, что приводит к снижению затрат и снижению заболеваемости и смертности по сравнению с ОМ (Cirocchi R. et al., 2015). Хотя преимущества NOM неоспоримы, все еще отсутствует консенсус в отношении отбора пациентов и потенциальных факторов риска для выбора или отказа от NOM.
Проблемным вопросом в реализации тактики NOM является выбор и определение критериев для ее реализации. Основными противопоказаниями к NOM являются: нестабильные показатели центральной гемодинамики; утрата сознания; экстравазация при повторной компьютерной томографии; сочетанный характер травмы; IV-V степень повреждения органа по классификации AAST; признаки наличия перитонита; прием пострадавшим антикоагулянтов (хронические заболевания); возраст старше 55 лет.
Успешное ведение пациента по протоколу NOM обусловлено возможностью круглосуточного мониторинга витальных функций и основных показателей крови; круглосуточного, динамического использования ультразвуковых исследований и компьютерной томографии, наличием полноценной хирургической бригады, резерва препаратов крови, возможность применения методов эндоваскулярной хирургии. Исходя из этого становится ясно, что NOM является доступным лишь в травмоцентрах I уровня, а оснащение и подготовка специалистов травмоцентров II и III уровней не всегда позволяют к ней прибегнуть.
Широкое распространение и совершенствование современных, высокоинформативных диагностических методов, а также внедрение в клиническую практику различных лечебных тактик, требует применения дифференцированного подхода к диагностике и лечению травм и ранений живота с повреждением внутренних органов.
Разработка способов хирургической помощи и ее оптимизация у тяжело пораженных при взрывах или техногенных катастрофах радиационного характера - одна из сложнейших проблем хирургии и радиобиологии, на решение которой направлен заявляемый способ.
При разработке данной модели КРМП была проведена серия экспериментов на кроликах.
Моделирование комбинированного радиационно-механического поражения на кроликах осуществляли с целью изучения особенностей течения острой лучевой болезни, отягощенной кровопотерей и гемоперитонеумом, при лечении с использованием тактики неоперативного лечения.
Животные были разделены на 3 группы в зависимости от условий экспериментального воздействия. В группе контроля животным моделировали только механический компонент травмы, в опытной воспроизводили КРМП, в одной группе животным наносилось лучевое поражение (контроль облучения) (таблица 1).
137
50/30
Для моделирования острой лучевой болезни кроликов подвергали общему равномерному γ-облучению в установке ИГУР-1 (источник Cs) в дозе 6 Гр при следующих условиях: мощность дозы 1,0604 Гр/мин, экспозиция 5 минут 29 с, облучение равномерное, животное при этом помещалось в специальный контейнер. При такой величине поглощенной дозы, соответствующей ЛД, развивается лучевое поражение, соответствующее средней степени тяжести острой лучевой болезни у человека с характерной клинической симптоматикой и динамикой лабораторных показателей (Даренская Н.Г. и соавт., 2004).
Для моделирования механического компонента КРМП с возможностью применения тактики неоперативного лечения кроликам выполнялась кровопотеря из ушной артерии в объеме 20% от объема циркулирующей крови (ОЦК). Затем иглой Вереша производился прокол передней брюшной стенки по средней линии в 10 см от нижнего края грудины. Прокол передней брюшной стенки выполнялся иглой Вереша так как ее конструкция позволяет избежать повреждения внутренних органов. Ранее забранная кровь вливалась в полость брюшины через иглу Вереша. Объем планируемой кровопотери рассчитывался из того, что ОЦК кролика составляет 5% от его массы тела. При выполнении кровопотери у животного отмечали признаки развития геморрагического шока тяжелой степени. В конце операции производилось восполнение ОЦК физиологическим раствором в объеме, соответствующем кровопотере. В группах с КРМП механический компонент травмы моделировали спустя 1 час после окончания облучения.
Учитывая малый объем брюшной полости и невозможность выполнить эндоваскулярные вмешательства у кроликов было принято решение отказаться от нанесения травмы паренхматозного органа. Отсутствие повреждения внутренних органов позволяло исключить рецидив кровотечения и создать дозируемую кровопотерю. В тоже время гемоперитонеум моделирует ситуацию с остановкой кровотечения из органов живота у пострадавшего, с формулированием показаний к применению тактики неоперативного лечения. В дальнейшем производилось динамическое наблюдение за животными в течение 30 суток.
Объем кровопотери в 20% от ОЦК при КРПМ, позволил прожить животным весь период наблюдения в обеих группах (контроль и опыт). В отличие от изолированного действия лучевого или травматического компонента, действие этих факторов в совокупности в группе контроля у животных приводило к развитию характерного для КРМП синдрома взаимного отягощения, проявившегося в виде утяжеления клинических, проявлений поражения. Это выражалось в снижении двигательной активности животных, пищевой возбудимости, отсутствии реакции на внешние раздражители. В лабораторных показателях анализов периферической крови у животных с КРМП происходило более медленное снижение числа лейкоцитов в периферической крови в сравнении с животными повергавшимся только лучевому поражению, что обусловлено воспалительной реакцией на нахождение свободной крови в брюшной полости.
Наносимая комбинированная травма удовлетворяла условиям создания модели комбинированного радиационно-механического поражения средней степени тяжести с наличием показаний к применению тактики неоперативного лечения. Предложенная модель соответствует требованиям, предъявляемым к экспериментальным моделям для отбора лекарственных средств и разработке на их основе новых методов лечения КРМП (Методические указания по отбору лекарственных средств и разработке на их основе новых методов лечения комбинированных радиационных поражений, 1991).
Таким образом, экспериментальное моделирование собственно комбинированного радиационного поражения осуществлялось путем последовательного облучения и нанесения травмы с кровопотерей в объеме 20% от ОЦК через час после лучевого воздействия. Условия облучения и моделирования механической травмы соответствовали описанным выше методикам.
В предлагаемом изобретении разработана экспериментальная модель комбинированного радиационного-механического поражения, где сочетается комбинация одновременного воздействия на организм животного лучевого и механического поражающих факторов с наличием показаний к применению тактики неоперативного лечения. Модель может быть использована для изучения общебиологических, патофизиологических процессов, развивающихся при данной патологии, для изучения особенностей течения КРМП при применении различных методов хирургического лечения и для совершенствования различных методов лечения, в том числе при изучении эффективности внедряемых средств профилактики и лечения последствий радиационного воздействия. С целью возможного прогнозирования течения КРМП у человека приведенная модель может использоваться в экспериментах на крупных лабораторных животных, у которых коэффициент экстраполяции экспериментальных данных на человека близок к 1.