СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННОГО ПНЕВМОТОРАКСА У КРУПНЫХ ЖИВОТНЫХ НА ПРИМЕРЕ СВИНЬИ
METHOD OF FORMING A MODEL OF PRESSURE PNEUMOTHORAX OF LARGE ANIMALS ON THE EXAMPLE OF A SWINE

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к военно-полевой хирургии, хирургии повреждений, торакальной хирургии, медицине катастроф и может быть использовано для моделирования последствий тяжелых повреждений груди, а именно напряженного пневмоторакса.
В диссертационном исследовании Розова А.И. описан способ формирования напряженного пневмоторакса с использованием ручной системы подачи воздуха и контроля внутриплеврального давления. Нагнетание воздуха в плевральную полость производилось до уровня достижения показателей внутриплеврального давления в 20 см вод.ст., успешность моделирования напряженного пневмоторакса оценивалась на основе результатов рентгенографии груди [Розов, А.И. Совершенствование методов оказания медицинской помощи военнослужащим с жизнеугрожающими последствиями ранений груди в районе боевых действий: дис. канд. мед. наук: 14.01.17 / А.И. Розов. - СПб.: ВМедА, 2016. - С. 71-74].
Представленный способ трудоемок, сложен в исполнении и не позволяет осуществлять мониторинг развития патофизиологических процессов дыхательной и сердечно-сосудистой систем у исследуемого животного, что делает эту модель недостаточно эффективной для выполнения экспериментальных исследований.
Известен способ формирования напряженного пневмоторакса путем проведения дренирования плевральной полости в VI-м межреберье по средне подмышечной линии. Данный способ моделирования напряженного пневмоторакса создается путем установки в плевральную полость дренажа и последующего нагнетания, при помощи шприца необходимого количества воздуха (не менее 1000 мл) до получения рентгенологической и ультразвуковой картины напряженного пневмоторакса [Summers, S.М., Chin, Е.J., April, М.D., Grisell, R.D., Lospinoso, J.A., Kheirabadi, В.S., Blackbourne, L.H. (2017). Diagnostic accuracy of a novel software technology for detecting pneumothorax in a porcine model. The American Journal of Emergency Medicine, 35(9), 1285-1290].
Поскольку грудная стенка животного (свиньи) в VI-м межреберье по средне подмышечной линии обладает значительной толщиной, во время формирования напряженного пневмоторакса данным способом существует высокая вероятность возникновения технических сложностей. Кроме того, способ не предусматривает возможность динамического наблюдения за состоянием дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма экспериментального животного.
Некоторые из указанных проблем решены в процессе формирования напряженного пневмоторакса, приведенного в исследовании Sheldon R.R. и др. Животным выполнялась лапаротомия, трансдиафрагмально устанавливались 10-мм баллонные троакары (по одному в каждую плевральную полость). При помощи аппарата для инсуффляции эндовидеохирургической стойки в плевральную полость животного через троакары со скоростью 40-80 мл/кг/миносуществлялась нагнетание углекислого газа. Для динамической оценки состояния сердечно- сосудистой системы подопытного животного производился контроль показателей артериального давления и сердечного индекса. Критерием успешного формирования напряженного пневмоторакса считалось снижение сердечного выброса на 50% от изначального [Sheldon, R.R., Do, W.S., Forte, D.M., Weiss, J.В., Derickson, M.J., Eckert, M.J., & Martin, M.J. (2019). An Evaluation of a Novel Medical Device Versus Standard Interventions in the Treatment of Tension Pneumothorax in a Swine Model (Sus scrofa). Military Medicine].
Преимуществом данного способа является возможность оценки в динамике состояния сердечно-сосудистой системы экспериментального животного. Недостатком способа является использование постоянной скорости подачи углекислого газа в плевральную полость, что оказывает избыточное патологическое воздействие на модель и, впоследствии, приводит к развитию быстрого летального исхода. Кроме того, метод не предусматривает возможность динамической оценки состояния дыхательной системы.
В качестве прототипа нами был выбран следующий способ моделирования напряженного пневмоторакса. Испытуемому животному выполнялась лапаротомия, трансдиафрагмально в плевральную полость устанавливались 10-мм баллонные троакары, в которые в последующем была установлена камера эндовидеохирургической стойки. В IV-м межреберье по передней подмышечной линии под эндовидеохирургическим контролем выполнялось дренирование плевральной полости, затем к дренажу подключался инсуффлятор эндовидеохирургической стойки и производилось нагнетание углекислого газа до уровня 15 см рт.ст.
Критерием успешного формирования напряженного пневмоторакса, являлись данные полученные в результате выполнения рентгенографии груди, а именно смещение средостения в противоположную сторону [Kuckelman, J., Derickson, М., Phillips, С., Barron, М., Marko, S., Eckert, M., & Martin, M. (2018) Evaluation of a novel thoracic entry device versus needle decompression in a tension pneumothorax swine model. The American Journal of Surgery, 215 (5), 832-835.].
Приведенный способ позволяет избежать затруднений при выполнении дренирования плевральной полости, так как IV-e межреберье по передней подмышечной линии у свиньи является наиболее тонким участком грудной стенки. Однако значительным недостатком данного способа является отсутствие возможности динамического наблюдения за состоянием дыхательной и сердечно-сосудистой системы.
По мнению авторов, дополнение последнего способа возможностью динамического наблюдения за основными показателями гемодинамики: артериальное давление, частота сердечных сокращений, частота дыхательных движений и степень насыщения крови кислородом, позволит осуществлять объективный контроль и оценку динамики патологических процессов во время моделирования напряженного пневмоторакса у биообъекта. Динамический мониторинг основных физиологических параметров позволит повысить эффективность экспериментального исследования. Кроме того, выполнение лапаротомии и трансдиафрагмальной установки троакаров для эндовидеохирургического контроля исключает возможность формирования повреждения легких, которое часто встречается у пациентов с травмой груди и развитием напряженного пневмоторакса.
Задачей изобретения является:
- формирование оптимальной экспериментальной модели напряженного пневмоторакса на крупном лабораторном животном (свинье) с последующей апробацией опытных образцов медицинских изделий, разрабатываемых для устранения данного жизнеугрожающего состояния.
Техническим результатом изобретения, является разработанная экспериментальная модель напряженного пневмоторакса.
Технический результат достигается за счет включения в способ моделирования напряженного пневмоторакса инвазивного мониторинга основных показателей дыхательной и сердечно-сосудистой системы. С целью создания системы мониторинга в бедренную артерию экспериментального животного устанавливается интродьюсер 5Fr, а на ушной раковине фиксировался пульсоксиметр, для контроля насыщения крови кислородом. Осуществляется мониторинг частоты дыхательных движений. Затем в IV-м межреберье по передней подмышечной линии выполняется дренирование плевральной полости, а к дренажу подключается инсуффлятор эндовидеохирургической стойки. Устанавливается скорость нагнетания углекислого газа 3 л/мин., нагнетание производится до получения значения карбокситоракса (15 мм рт.ст.). Производится оценка динамики основных показателей дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Повышение частоты сердечных сокращений и частоты дыхательных движений одновременно со снижением артериального давления и сатурации указывает на успешное формирование биологической модели напряженного пневмоторакса. Выполняется рентгенография груди, определяется наличие свободного воздуха в плевральной полости, смещение средостения в противоположную сторону и появление свободного воздуха в подкожной клетчатке, что подтверждает успешное формирование напряженного пневмоторакса. Успешное устранение напряженного пневмоторакса подтверждается восстановлением физиологических показателей дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а также отсутствием свободного воздуха и восстановлением физиологического положения средостения по данным контрольной рентгенографии груди.
Изобретение поясняется: фиг. 1, на которой показаны точки проведения дренирования и декомпрессии плевральной полости, фиг. 2, на которой представлена рентгенограмма груди со смещением средостения и наличием свободного воздуха в плевральной полости, фиг. 3 показано проведение декомпрессии плевральной полости опытным образцом медицинского изделия (дренажным катетером) и фиг. 4, на которой показан окончательный вид модели напряженного пневмоторакса с установленным дренажным катетером и присоединенным к нему лепестковым клапаном, фиг. 5 рентгенограмма груди с отсутствием свободного воздуха и восстановлением физиологического положения средостения.
Способ осуществляется следующим образом:
Операцию проводят под эндотрахеальным наркозом. Экспериментальное животное (свинья весом 35-40 кг) лежит на спине, нижние конечности вместе, верхние конечности разведены в стороны и фиксированы. Для осуществления мониторинга физиологических параметров производится установка интродьюсера 5Fr в бедренную артерию экспериментального животного. На ухо животного фиксируется пульсоксиметр для оценки насыщения крови кислородом. Осуществляется мониторинг частоты дыхательных движений. После обработки операционного поля выполняется разметка точек проведения дренирования и декомпрессии плевральной полости. В области разметки осуществляется дренирование плевральной полости в IV-м межреберье по передней подмышечной линии. Дренаж подключается к инсуффлятору эндовидеохирургической стойки, производится нагнетание углекислого газа со скоростью 3 л/мин до достижения давления в 15 мм рт.ст. Производится оценка динамики основных показателей дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Повышение частоты сердечных сокращений и частоты дыхательных движений одновременно со снижением артериального давления и сатурации указывает на успешное формирование биологической модели напряженного пневмоторакса. Выполняется рентгенография груди, определение признаков напряженного пневмоторакса (смещение средостения в противоположную сторону, наличие свободного воздуха в плевральной полости) подтверждает успешное формирование напряженного пневмоторакса. Выполняется декомпрессия с использованием декомпрессионной иглы или дренажного катетера. Успешное устранение напряженного пневмоторакса подтверждается восстановлением основных показателей дыхательной и сердечно-сосудистой системы, а также регрессом признаков напряженного пневмоторакса по данным контрольной рентгенографии груди.
Существенные отличительные признаки заявляемого способа и причинно-следственная связь меяаду ними и достигаемым результатом
Предлагаемый авторами метод имеет существенные отличия от предложенных ранее методов моделирования напряженного пневмоторакса. Выполнение дренирования плевральной полости в IV-м межреберье по передней подмышечной линии позволит с большей надежностью проводить дренирование плевральной полости экспериментального животного. Предложенная нами модель за счет возможности объективного мониторинга состояния дыхательной и сердечно-сосудистой систем позволяет успешнее создать напряженный пневмоторакс у экспериментального животного и осуществлять контроль динамики течения патологического процесса.
Достоинства предлагаемого способа моделирования напряженного пневмоторакса: объективный мониторинг состояния дыхательной и сердечнососудистой системы биообъекта в ходе моделирования данного жизнеугрожающего состояния; возможность апробации медицинских изделий разработанных для устранения напряженного пневмоторакса; малоинвазивность и повторяемость способа, что имеет большое значение для отработки практических навыков по устранению напряженного пневмоторакса у обучаемого медицинского персонала.
Пример клинического выполнения метода, отработанный на лабораторных животных (свинья)
Операцию производят под эндотрахеальным наркозом. Экспериментальное животное (свинья весом 35-40 кг) лежит на спине, нижние конечности вместе, верхние конечности разведены в стороны. Оператор расположен со стороны оперативного доступа, ассистент напротив оператора.
После обработки операционного поля выполняется разметка точек выполнения дренирования и декомпрессии плевральной полости (см. фиг. 1), далее в IV-м межреберье по передней подмышечной линии выполняется дренирование плевральной полости, дренаж подключается к инсуффлятору эндовидеохирургической стройки. В плевральную полость нагнетается углекислый газ со скоростью 3 л/мин до достижения значений карбокситоракса (15 см рт.ст.). Достижение напряженного пневмоторакса подтверждается данными рентгенографии груди и характерными изменениями гемодинамических показателей. Производится декомпрессия или дренирование плевральной полости. Успешность устранения напряженного пневмоторакса оценивается характерной динамикой гемодинамических показателей и данных рентгенологических исследований до и после устранения напряженного пневмоторакса.
С помощью заявляемого способа нами было прооперировано 12 крупных лабораторных животных (свиней).
Таким образом, заявляемый способ позволяет:
- Сформировать оптимальную модель напряженного пневмоторакса с возможностью объективного мониторинга состояния дыхательной и сердечнососудистой системы биомодели в ходе моделирования;
- Произвести адекватную оценку эффективности медицинских изделий, предназначенных для устранения напряженного пневмоторакса;
- Высокоэффективно и экономически приемлемо для отработки медицинским персоналом навыков по устранению напряженного пневмоторакса.