Однолегочная вентиляция и методы обеспечения изоляции одного легкого интраоперационно

Однолегочная вентиляция (ОЛВ) — это вариант искусственной вентиляции легких, подразумевающий механическое разделение легких для обеспечения вентиляции только одного легкого. Однолегочная вентиляция — стандартная практика, облегчающая хирургический доступ в широком спектре торакальных операций, а также позволяющая изолировать здоровое легкое от патологического.

ОЛВ связана со значительными физиологическими изменениями, в частности с нарушением вентиляционно-перфузионного отношения. Торакальная анестезия невозможна без знания врачом физиологических эффектов, стратегий вентиляции и вопросов безопасности при однолегочной вентиляции.

Показания

Две основные области применения ОЛВ — облегчение хирургического доступа и анатомическая изоляция одного легкого от другого.

ОЛВ применяется для облегчения доступа к структурам операционного поля, улучшая обзор оператору, в следующих разделах хирургии:

• оперативные вмешательства на легких (пневмонэктомия, лобэктомия, клиновидная резекция);
• видеоассистированная торакоскопическая хирургия;
• малоинвазивная кардиохирургия (коррекция аортального или митрального порока из правосторонней миниторакотомии);
• торакальные сосудистые операции (операции на грудном отделе аорты);
• операции на пищеводе (эзофагэктомия);
• операции на органах средостения (удаление или резекция образования в средостении).

Изоляция или защита здорового легкого применяется в следующих ситуациях:

• массивное легочное кровотечение;
• патология, требующая промывания легкого (легочный альвеолярный протеиноз);
• инфекционный процесс;
• контроль вентиляции одного легкого для снижения респираторных цен на стороне патологии (односторонняя киста или булла, бронхоплевральный или бронхоплевральный кожный свищ, серьезное повреждение или травма бронхов).

Противопоказания

Однолегочная вентиляция должна применяться только у пациентов, которые могут переносить возникающие физиологические изменения. Некоторые факторы могут повысить риск тяжелой гипоксии и потребовать возобновления двусторонней вентиляции.

Противопоказания к проведению ОЛВ можно разделить на факторы, связанные с процедурой, и факторы, касающиеся пациента.

Факторы, связанные с процедурой

К ним относят:

• внутрипросветное образование в дыхательных путях (ДП), ограничивающее доступ к трахеобронхиальному дереву, — использование двухпросветной трубки может увеличить риск ятрогенного повреждения (кровотечение, обструкция ДП);
• трудности с проходимостью ДП — установка и позиционирование двухпросветной эндотрахеальной трубки у пациентов с трудными дыхательными путями: частые повторные попытки интубации увеличивают вероятность повреждения дыхательных путей.

Факторы, связанные с пациентом

К ним относят:

• низкий легочный резерв (пациенты с тяжелыми заболеваниями легких или перенесшие ранее резекцию легкого);
• гемодинамическая нестабильность (пациенты с легочной гипертензией, правожелудочковой недостаточностью).

Физиологические изменения, вызванные однолегочной вентиляцией

У бодрствующих пациентов при самостоятельном дыхании вентиляция и перфузия относительно равномерны, а соотношение вентиляции и перфузии (V/Q) сбалансировано. В вертикальном положении и в положении на боку вентиляция и перфузия пропорционально больше в нижних отделах (зависимых от положения), в основном из-за воздействия гравитации на гидростатическое давление (кровоток) и транспульмональное давление (вентиляция). В положении лежа на боку происходит преимущественное кровоснабжение ниже расположенного легкого, которое получает примерно на 10 % больше сердечного выброса (СВ), чем в положении лежа на спине (в положении на спине большее правое легкое получает примерно 55 % СВ, а меньшее левое легкое — 45 %). Таким образом, в положении на правом боку правое легкое получает примерно 65 % сердечного выброса, а левое легкое — примерно 35–40 %.

Функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) снижается в положении лежа на спине по сравнению с положением с приподнятой головой из-за смещения содержимого брюшной полости вверх. Общая анестезия и нейромышечная блокада также снижают ФОЕ вследствие снижения тонуса диафрагмальной мышцы и изменения механики грудной клетки.

Однолегочная вентиляция сопровождается выраженными изменениями газообмена, гемодинамики и механики дыхания, вызванными искусственным выключением одного легкого из вентиляции при сохранении его перфузии.

Вентиляционно-перфузионные отношения и внутрилегочный шунт

Основным физиологическим эффектом ОЛВ является формирование внутрилегочного шунта вследствие того, что невентилируемое легкое продолжает получать кровоток, в то время как газообмен в нем отсутствует. Это приводит к шунтированию неоксигенированной крови (может составлять до 30 % СВ) и является основной причиной гипоксемии. Дополнительно в вентилируемом легком возникают зоны с высоким V/Q, что ухудшает эффективность газообмена.

Гипоксическая легочная вазоконстрикция

Гипоксическая легочная вазоконстрикция (ГЛВ) является компенсаторным механизмом, который модулирует кровоток к гипоксическим областям легких. Уменьшение парциального давления кислорода в альвеолах (PaO₂) вызывает констрикцию артериол и тем самым минимизирует интенсивность кровоснабжения этого участка. Обусловленное гипоксией повышенное сопротивление помогает перенаправить кровоток таким образом, чтобы кровоснабжение плохо вентилируемых участков легких ограничивалось, а хорошо вентилируемые участки кровоснабжались активно. Степень легочной перфузии до некоторой степени способна подстраиваться под интенсивность альвеолярной вентиляции и снижать степень внутрилегочного шунтирования.

ГЛВ развивается при пороговом значении PaO₂ 85–90 мм рт. ст. и имеет двухфазный характер: начальная реакция начинается через несколько секунд и достигает плато через 20–30 мин; если гипоксия сохраняется, вторая фаза начинается примерно через 40 мин и достигает плато через 2 ч. Когда оксигенация и вентиляция восстанавливаются, ослабление ГЛВ происходит по обратному двухфазному сценарию и может не полностью возвращаться к норме в течение нескольких часов. При двусторонней последовательной ОЛВ у пациентов, как правило, наблюдается более выраженная десатурация во время однолегочной вентиляции второго легкого.

Факторы, оказывающие влияние на ГЛВ

На эффективность ГЛВ влияют следующие факторы:

• легочное сосудистое сопротивление — снижение ЛСС подавляет ГЛВ;
• сердечный выброс и сердечно-сосудистые препараты — увеличение СВ снижает ГЛВ, таким образом препараты с β2-адренергическим действием (адреналин, добутамин) могут ингибировать ГЛВ, а препараты с α1-адренергическим действием (норадреналин, фенилэфрин) склонны усиливать ГЛВ; ингибиторы фосфодиэстеразы (милринон) и внутривенные вазодилататоры (нитроглицерин, нитропруссид) ингибируют ГЛВ;
• анестезирующие препараты — ингаляционные анестетики вызывают дозозависимое ингибирование ГЛВ, однако ингибирование ГЛВ современными ингаляционными анестетиками (севофлуран) не происходит в клинически значимых дозах;
• метаболическое состояние пациента — ацидоз и гиперкапния вызывают вазоконстрикцию легочных сосудов; алкалоз и гипокапния вызывают вазодилатацию.

Механика дыхания

Во время проведения ОЛВ уменьшается общая площадь вентиляции, возрастает сопротивление ДП и снижается комплаенс легких. В зависимом (вентилируемом) легком развивается компрессия под действием гравитации и увеличивается риск ателектаза. Это приводит к необходимости более высокого давления в ДП и увеличивает риск вентилятор-индуцированного повреждения. При недостаточной вентиляции может развиться гиперкапния, которая обычно компенсируется увеличением минутной вентиляции.

Влияние положения пациента

Положение пациента (чаще боковое) играет существенную роль. В положении на боку гравитационное кровоснабжение направляется преимущественно в нижележащее (зависимое) легкое, что частично улучшает V/Q. Вентилируемое зависимое легкое находится внутри закрытой стороны грудной клетки и подвергается воздействию веса содержимого контралатеральной половины грудной клетки.

Гемодинамические изменения

ОЛВ повышает легочное сосудистое сопротивление и увеличивает нагрузку на правый желудочек, а также может приводить к снижению сердечного выброса.

Методы обеспечения раздельной вентиляции

Выбор метода для обеспечения ОЛВ основан на индивидуальных особенностях пациента и специфике процедуры.

Изоляция легких может быть достигнута с помощью следующих устройств и методов.

• Двухпросветная эндотрахеальная трубка (DLT) — имеет отдельные просветы для трахеи и бронхов, позволяет изолировать, избирательно вентилировать и периодически аспирировать содержимое любого легкого. Двухпросветная эндотрахеальная трубка имеет две манжеты; их баллоны, а также место соединения в верхней части каждой из двух трубок имеют цветовую кодировку (белый цвет — для трахеального просвета, синий — для эндобронхиального). Более короткий просвет (трахеальный) имеет манжету большого объема и располагается отверстием выше карины. Двухпросветные трубки разделяются на левосторонние и правосторонние в зависимости от того, к какому главному бронху предназначен более длинный просвет. Независимо от того, левосторонняя или правосторонняя трубка, меньшая манжета малого объема должна располагаться непосредственно под кариной трахеи, но перед отхождением каких-либо долевых бронхов. Также для обеспечения вентиляции необходим коннектор для возможности перекрытия просвета бронхов или селективной вентиляции с обеих сторон. Коннектор представляет собой Y-образный переходник с двумя портами (один для соединения с просветом бронхов синего цвета, другой — с просветом трахеи белого цвета), а также общей частью, которая подключается к контуру аппарата ИВЛ. После установки двухпросветной эндотрахеальной трубки и окончательного позиционирования пациента требуется фиброоптический контроль, поскольку точное позиционирование необходимо для достижения корректной герметизации и изоляции легкого, а неправильное положение является одной из основных причин гипоксемии во время ОЛВ.
• Бронхиальный блокатор — представляет собой надувной баллон на конце интродьюсера, который устанавливается через однопросветную эндотрахеальную трубку (ЭТТ), трахеостому или надгортанный воздуховод. Бронхиальный блокатор можно продвинуть в любой из главных бронхов под фиброоптическим контролем для обеспечения ОЛВ. Кроме того, бронхиальный блокатор можно продвинуть в более дистальный бронх для изоляции определенного сегмента легкого.
• Однопросветная эндотрахеальная трубка с введением в главный бронх — используется в некоторых клинических ситуациях для обеспечения ОЛВ. Интубацию главного бронха однопросветной ЭТТ обычно проще выполнить с правой стороны, поскольку траектория правого главного бронха практически параллельна траектории трахеи. Использование однопросветной ЭТТ для изоляции легких обычно применяется в педиатрической практике, поскольку двухпросветные эндотрахеальные трубки для маленьких детей не производятся.

Выбор устройства изоляции легких

Опыт анестезиолога часто является более значимым фактором скорости установки устройства, чем само выбранное устройство.

Однако если требуется надежная изоляция легкого для предотвращения распространения гнойного содержимого из инфицированного легкого в неинфицированное, предпочтительнее использование двухпросветной эндотрахеальной трубки, поскольку она с меньшей вероятностью сместится при правильном расположении по сравнению с бронхиальным блокатором, а также позволит проводить санацию или промывание пораженного легкого через соответствующий просвет, что невозможно при применении бронхиального блокатора. В экстренных ситуациях (развитие одностороннего легочного кровотечения или левостороннего пневмоторакса у интубированного однопросветной трубкой пациента) продвижение трубки в неповрежденное легкое может быть оптимальным методом изоляции легкого.

Выбор анестезии

Выбор анестезии должен основываться на стандартном подходе, так как нет доказательств того, что выбор типа анестезии (ингаляционная или тотальная внутривенная) влияет на оксигенацию во время однолегочной вентиляции или на частоту повреждения легких.

Сдувание невентилируемого легкого

После установки устройства изоляции легкого для ускорения коллапса невентилируемого легкого и обеспечения оптимальной визуализации операционного поля при торакальных вмешательствах применяются следующие маневры:

1. Предварительная денитрогенизация обоих легких — использование для вентиляции 100 % O₂ либо смесь N₂O/O₂ в течение нескольких минут перед переходом на ОЛВ.
2. При использовании двухпросветной трубки — необходимо полностью открыть просвет невентилируемого канала и отключить его от дыхательного контура. После открытия просвета бронха происходит пассивное спадение легкого за счет эластической ретракции (этот процесс может быть замедлен при эмфиземе или хронической обструктивной болезни легких — в таких случаях требуется активная аспирация). Используется аспирация 20 см вод. ст. через санационный катетер, введенный в просвет, ведущий к невентилируемому легкому.
3. При использовании бронхиального блокатора — аспирация воздуха через канал блокатора. Анестезиологический контур отсоединяется и обеспечивается выдох в течение 20–30 с или до снижения ETCO₂ до нуля, далее начинается ОЛВ после раздувания манжеты бронхоблокатора под визуальным контролем.
4. Использование однолегочной вентиляции с контролем по давлению (PCV) — для предотвращения непреднамеренного повторного раздувания невентилируемого легкого из-за проталкивания газа через раздутую манжету двухпросветной эндотрахеальной трубки или бронхоблокатора.
5. Избегание утечки и регулярный контроль герметичности — для предотвращения повторного раздувания легкого.

Осложнения и побочные эффекты со стороны дыхательных путей

Разрыв дыхательных путей — редкое, но опасное для жизни осложнение использования двухпросветной эндотрахеальной трубки. В большинстве случаев оно требует хирургического лечения.

Наиболее распространенными причинами разрыва дыхательных путей являются:

• имплантация трубки вместе со стилетом (стилет DLT извлекается сразу после прохождения голосовых связок);
• чрезмерное растяжение манжеты (перенадувание может повредить трахеобронхиальную слизистую оболочку);
• многократные попытки изменить положение DLT;
• затрудненная интубация;
• использование эндотрахеальной трубки слишком большого размера.

Важным фактором риска разрыва ДП является существующая у пациента патология дыхательных путей (врожденные аномалии стенок дыхательных путей, деформация или ослабление стенок дыхательных путей из-за инфекции или опухолевого процесса, прием стероидов).

Мероприятия по снижению риска травмы ДП:

• выполнение рентгеновского снимка грудной клетки для выявления аномалий ДП;
• извлечение стилета DLT сразу после прохождения голосовых связок;
• при обнаружении сопротивления во время продвижения вслепую избегать чрезмерных усилий и прибегать к использованию фиброоптической навигации;
• избегать закиси азота из-за риска растяжения манжеты (вследствие применения N₂O);
• надувание бронхиальной манжеты DLT после поворота пациента в боковое положение;
• если для достижения герметичности требуется объем надувания бронхиальной манжеты более 3 мл, следует рассмотреть возможность использования двухпросветной эндотрахеальной трубки большего размера.

Наиболее распространенным побочным эффектом использования DLT является послеоперационная боль в горле, которая встречается чаще по сравнению с использованием однопросветной эндотрахеальной трубки.

Стратегия вентиляции одного легкого

Хирургия с однолегочной вентиляцией может привести к послеоперационному острому повреждению легких (ОПЛ), частота которого зависит от объема оперативного вмешательства и при пневмонэктомии может достигать 10 %.

Механизмы развития ОПЛ:

• баротравма (повреждения, вызванные воздействием высокого давления);
• волюмотравма (повреждения, вызванные перерастяжением альвеол);
• ателектотравма (повреждения, вызванные многократным открытием и закрытием альвеол).

Стратегии вентиляции легких с защитой от ОПЛ:

1. Параметры вентиляции — использование меньшего дыхательного объема, являющееся компонентом защитной однолегочной вентиляции, повышает соотношение PaO₂/FiO₂ и снижает частоту послеоперационных легочных осложнений. Целевые дыхательные объемы во время ОЛВ — 4–5 мл/кг от прогнозируемой массы тела. Плато давления в дыхательных путях более 35 см вод. ст. связано с легочной баротравмой, поэтому целью является поддержание пикового давления в дыхательных путях на уровне менее 25–30 см вод. ст.
2. Режим вентиляции — может быть использована вентиляция с контролем по давлению (PCV), либо вентиляция с контролем по объему (VCV). Однако PCV приводит к снижению давления в дыхательных путях и улучшению перфузии зависимого легкого по сравнению с режимом VCV. Это может быть связано с тем, что PCV использует замедляющий поток и обеспечивает более однородное распределение ДО, тем самым улучшая оксигенацию и вентиляцию мертвого пространства.
3. Концентрация кислорода — должна использоваться минимальная концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе (FiO₂ ≤ 0,6), необходимая для поддержания сатурации кислорода выше 90 %. Высокая FiO₂ вызывает абсорбционный ателектаз в вентилируемом легком, увеличивая шунт и ухудшая оксигенацию.
4. Положительное давление в конце выдоха (PEEP) и маневры рекрутмента — низкие уровни PEEP (3–5 см вод. ст.) являются отправной точкой для большинства пациентов, однако уровень PEEP необходимо корректировать исходя из индивидуальных особенностей. Такой подход снижает послеоперационные легочные осложнения и связан с лучшей периоперационной оксигенацией. У пациентов с тяжелой обструктивной болезнью легких (низкий объем форсированного выдоха за одну секунду, ОФВ1) внешнее PEEP следует применять с осторожностью, так как у данной категории пациентов может наблюдаться высокий уровень внутреннего ауто-PEEP, что может привести к неполному выдоху, значительной задержке воздуха и ОПЛ. Маневр рекрутмента (задержка вдоха до 30–40 см вод. ст. в течение 10–25 с) следует проводить в начале ОЛВ, по мере необходимости на протяжении всей процедуры для улучшения оксигенации, а также по завершении операции после перехода к вентиляции обоих легких для расправления оперированного легкого. Следует помнить, что после выполнения маневра рекрутирования может происходить снижение сатурации и артериального давления.
5. Допустимая гиперкапния — использование низких дыхательных объемов без компенсаторного увеличения частоты дыхания приводит к гиперкапнии, что может быть полезно при ОЛВ, так как умеренная гиперкапния (до 64 мм рт. ст.) хорошо переносится и усиливает гипоксическую легочную вазоконстрикцию, вызывая сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо, и улучшает доставку кислорода к тканям. Однако следует избегать выраженной гиперкапнии у пациентов с легочной гипертензией, нарушениями сердечного ритма и повышенным внутричерепным давлением. Вентиляция зависимого легкого со скоростью 15–20 вдохов в минуту помогает смягчить эффект малых дыхательных объемов.

Профилактика и предотвращение гипоксемии

Факторы повышенного риска гипоксии (SaO₂ менее 90 %) во время однолегочной вентиляции

К факторам повышенного риска гипоксии во время однолегочной вентиляции относятся:

• левосторонняя вентиляция (зависимое левое легкое) — более интенсивное кровоснабжение независимого легкого;
• низкое парциальное давление кислорода в артериальной крови (PaO₂) перед операцией или перед началом однолегочной вентиляции — нарушение газообмена в состоянии покоя;
• хроническое заболевание легких — нарушение вентиляционно-перфузионного отношения (V/Q);
• пациенты старшего возраста — ограничен эффект ГЛВ;
• ожирение (индекс массы тела > 30 кг/м²) — сниженная функциональная остаточная емкость легких вследствие рестриктивной легочной физиологии;
• положение лежа на спине — пропорционально большее кровоснабжение оперированного легкого;
• применение вазодилататоров или высоких доз летучих анестетиков — ингибирование ГЛВ;
• чередование вентиляции одного легкого.

Методы предотвращения гипоксии во время однолегочной вентиляции

Для предотвращения гипоксии во время ОЛВ рекомендуется применять следующие методы:

• поддержание сердечного выброса в пределах нормы;
• тщательное позиционирование устройства для изоляции легких;
• вентиляция с малым дыхательным объемом, умеренным PEEP и высокой частотой дыхания помогает поддерживать V/Q;
• выполнение маневра рекрутмента после начала однолегочной вентиляции;
• избегание неспецифических вазодилататоров (например, нитропруссида натрия);
• отсасывание секрета из вентилируемого легкого в случае обструкции крупных бронхов секретом или кровью.

Лечение тяжелой гипоксии

Гипоксия во время ОЛВ может быть внезапной тяжелой или медленно прогрессирующей.

Внезапная тяжелая гипоксия является неотложным медицинским состоянием, которое, если его не устранить, может привести к остановке сердца и смерти. В этом случае необходимо немедленно уведомить операционную бригаду и попросить хирурга прекратить операцию.

Такие эпизоды требуют немедленного лечения:

• увеличение доли вдыхаемого кислорода (FiO₂) до 100 %;
• возобновление вентиляции обоих легких, если насыщение кислородом быстро не повышается до 90 % при 100 % концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе;
• подтверждение правильного положения устройства для разделения дыхательных путей с помощью бронхоскопии.

Наиболее частыми причинами внезапной тяжелой гипоксии во время однолегочной вентиляции являются:

• напряженный пневмоторакс в зависимом легком;
• сильное кровотечение;
• неправильное положение устройства изоляции легких;
• острая правожелудочковая недостаточность (ОПЖН);
• легочная или газовая эмболия.

Каждое из этих состояний требует быстрой диагностики и специфического лечения. ОПЖН может потребовать введения жидкостей для коррекции гиповолемии и инотропов, а также проведения трансэзофагеальной эхокардиографии. Высокое пиковое давление и отсутствие дыхательных звуков в зависимом легком указывают на пневмоторакс или бронхоспазм — в этом случае требуется перевернуть пациента на спину, выполнить рентгенографию грудной клетки (если позволяет время) и установить дренажную трубку.

В случае, если гипоксия развивается постепенно, целесообразен более взвешенный подход к диагностике и лечению, и может быть уместно продолжить ОЛВ. Если отсутствуют причины для устранения гипоксии, применяются следующие стратегии вентиляции:

• улучшение газообмена и уменьшение шунтирования мертвого пространства может быть достигнуто с помощью рекрутмент-маневра (повышенное давление в ДП с тщательным подбором PEEP до 10 см вод. ст. и поддержание большего ДО для расширения ателектатической легочной ткани);
• использование прерывистой двухлегочной вентиляции;
• подача O₂ в невентилируемое легкое;
• подача O₂ через постоянное положительное давление в дыхательных путях (CPAP) 5–10 см вод. ст. в невентилируемое легкое (этот маневр может вызвать внезапное движение в операционном поле, а частичное раздувание оперируемого легкого ухудшает обзор операционного поля). В качестве альтернативы возможно использование высокочастотной струйной вентиляции невентилируемого легкого для улучшения оксигенации и уменьшения шунта;
• частичная вентиляция оперированного легкого (селективная долевая изоляция);
• ручное ограничение легочного кровотока посредством хирургического вмешательства для уменьшения шунтирования через невентилируемое легкое (пережатие независимой легочной артерии);
• использование ингаляционного оксида азота (NO) при наличии в качестве легочного вазодилататора.

У пациентов высокого риска следует рассмотреть плановое использование экстракорпоральной мембранной оксигенации в предоперационном периоде.

Расправление легкого по окончании операции

За исключением пневмонэктомии, по окончании операции следует расправить невентилируемое легкое. Расправление легкого выполняется путем длительного нагнетания воздуха при низком положительном давлении в дыхательных путях от 20 до 30 см вод. ст. в течение 10–15 с (более высокое давление, более 30 см вод. ст., избегается для снижения риска ОПЛ и риска новых утечек воздуха). Расправление легкого осуществляется под прямым наблюдением за легким в открытой грудной клетке или на мониторе во время видеоассистированной торакоскопической операции.

Длительные вдохи также позволяют обнаружить утечки воздуха из бронхов и из легкого после резекции.

После перехода на двухлегочную вентиляцию следует продолжать использовать стратегию защитной вентиляции и минимальной фракции вдыхаемого кислорода (поддержание SaO₂ > 93 %).

Заключение

Однолегочная вентиляция является важнейшей методикой в ​​современной торакальной анестезиологии, обеспечивающей хирургический доступ и защиту легких. Однако она связана со значительными физиологическими проблемами, особенно с гипоксией и повреждением легких. Оптимальные результаты зависят от правильного отбора пациентов, стратегий защитной вентиляции, правильного размещения устройств и тщательного интраоперационного мониторинга.