В данном протоколе описывается малоинвазивная перкутанная методика установки передних и задних плевральных катетеров у свиней, позволяющая проводить прямое измерение регионального плеврального давления без проведения торакотомии.
Методическая статья
Метод чрескожного измерения плеврального давления под визуальным контролем на модели свиньи
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Измерение плеврального давления позволяет проводить углубленную физиологическую оценку, включая разделение механики дыхательной системы на компоненты легких и грудной стенки, расчет транспульмонального давления и количественную оценку региональных градиентов плеврального давления. Эта информация имеет важное значение для оптимизации искусственной вентиляции легких, оценки влияния изменений физиологии грудной стенки и развития трансляционных исследований повреждений легких. Однако современные методы прямого измерения плеврального давления часто требуют хирургической имплантации датчиков плеврального давления путем торакотомии с вскрытием грудной клетки, что является трудоемким, рискованным процессом и может нарушить механику грудной стенки. Чтобы преодолеть эти ограничения, мы разработали малоинвазивный чрескожный метод установки плеврального катетера под визуальным контролем. Процедура проводилась на свиньях под общей анестезией с искусственной вентиляцией легких. Под контролем УЗИ игла Тьюи была введена в плевральную полость, после чего был создан небольшой искусственный пневмоторакс (50–100 mL кислорода) для разделения плевральных листков. По проводнику был установлен интродьюсер с оболочкой 9 Fr, что позволило ввести баллонный катетер в передний отдел плевры. Затем животное было переведено в полупрон-позицию, и второй катетер был установлен дорсально после увеличения объема пневмоторакса еще на 50–100 mL кислорода. Правильность установки была подтверждена с помощью компьютерной томографии (КТ) и физиологических кривых. После эвакуации воздуха из плевральной полости и расправления легких положение катетеров было подтверждено методами визуализации. Успешная установка переднего и заднего катетеров была достигнута у 16 из 20 животных (80%), что подтверждает техническую осуществимость данного подхода. Неудачные попытки были связаны с непреднамеренным пневмотораксом при доступе к передней плевре или неправильным положением переднего катетера вне целевой вентральной области. Данный метод представляет собой менее инвазивный и воспроизводимый подход для прямого регионального мониторинга плеврального давления на моделях крупных животных. Благодаря отсутствию необходимости в хирургическом доступе, этот чрескожный метод под визуальным контролем хорошо подходит для экспериментальных протоколов по изучению механики дыхания, физиологии легких и грудной стенки, а также искусственной вентиляции легких в трансляционных исследованиях.
Введение
Плевральное давление широко используется в экспериментальных исследованиях в качестве ключевого показателя механики грудной стенки, помогая описать раздельное поведение дыхательной системы и ее взаимодействие с легким при искусственной вентиляции легких1. Эта переменная имеет важное значение для расчета транспульмонального давления, которое является основным определяющим фактором стресса легких2. При повреждении легких плевральное давление также может помочь в описании механики в конце выдоха и дать представление о суперпозиционном градиенте давления — явлении, связанном с нагрузкой, воздействующей на зависимые области легких3,4. Такое региональное распределение давления создает вентро-дорсальные различия в плевральном и транспульмональном давлении, которые при контролируемой искусственной вентиляции легких определяются главным образом гравитационной нагрузкой и степенью повреждения легких, тогда как при спонтанном или вспомогательном дыхании они могут дополнительно усиливаться региональной активностью инспираторных мышц5.
Прямой мониторинг плеврального давления не применяется в клинической практике, так как эта процедура слишком инвазивна, чтобы считаться безопасной. По этой причине в качестве наилучшего суррогата плеврального давления обычно используют пищеводное давление (Pes)6. Однако на Pes влияет несколько факторов, которые могут повлиять на его точность, включая положение катетера, передачу давления, оцениваемую по коэффициенту Байдура, и режим вентиляции7. Пищеводный баллон располагается внутри податливой структуры, и его сигнал формируется как стенкой пищевода, так и прилегающими органами средостения. Даже незначительные смещения катетера по глубине или его выравниванию могут изменить измеряемое давление или величину его приливных колебаний8. Кроме того, Pes преимущественно отражает плевральное давление в средних и дорсальных отделах, что делает его менее репрезентативным для вентральных областей и общей плевральной среды при гетерогенном повреждении легких9.
По этим причинам прямое измерение плеврального давления остается золотым стандартом в трансляционной и экспериментальной физиологии10. Для прямого измерения плеврального давления использовалось несколько устройств. В экспериментальных моделях часто применяются плевральные датчики в виде пластин11,12, а в некоторых исследованиях для прямой регистрации плеврального давления в плевральную полость вводили пищеводные баллонные катетеры13,14. Несмотря на наличие различных инструментов для прямого измерения плеврального давления, их установка традиционно требовала либо открытой торакотомии, либо торакоскопического доступа. Эти подходы являются инвазивными, требуют высокого хирургического мастерства, увеличивают время подготовки к процедуре и нарушают нормальную механику грудной стенки, что существенно изменяет исследуемые физиологические условия.
В данной статье по методологии мы представляем новый чрескожный метод установки эзофагеальных баллонных катетеров в плевральную полость свиней для прямого регионального мониторинга плеврального давления. Этот подход является минимально инвазивным и не требует проведения торакотомии или специализированной хирургической подготовки. Передний доступ к плевре осуществляется с использованием стандартной техники пункции под контролем ультразвукового исследования, в то время как компьютерная томография (КТ) используется для подтверждения положения интраплеврального проводника и катетера, а также для планирования заднего доступа к плевре. Данный метод позволяет устанавливать катетеры в различные области плевральной полости для региональной оценки раздельной механики дыхания. Техника направлена на снижение сложности и рисков процедуры при сохранении высокой точности записей плеврального давления для физиологических и трансляционных исследований.
Протокол
После получения одобрения Институционального комитета по уходу и использованию животных (2020I000073) в Больнице общего профиля Массачусетса (Бостон, штат Массачусетс), эксперименты проводились с марта по ноябрь 2025 года на 20 здоровых йоркширских свиньях весом 30–40 kg.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Данный протокол предполагает намеренное создание пневмоторакса и использование 100% кислорода. Процедуру следует проводить под непрерывным физиологическим мониторингом персоналом, обученным анестезии крупных животных и плевральному доступу; во время инсуффляции кислорода необходимо исключить любые источники возгорания.
1. Подготовка животных
- Проведите седацию животного, внутримышечно введя тилетамин-золазепам (4.4 mg/kg), ксилазин (2.2 mg/kg) и атропин (0.04 mg/kg).
- Обеспечьте внутривенный доступ и введите фентанил (2 µg/kg) и пропофол (2 mg/kg) внутривенно для безопасного проведения эндотрахеальной интубации.
- Выполните интубацию животного и подтвердите правильность размещения дыхательных путей, проверив двустороннее расширение грудной клетки, двусторонние дыхательные шумы и наличие стабильной кривой CO₂ в конце выдоха.
- Начните вентиляцию с контролируемым объемом (VCV) при фракции вдыхаемого кислорода (FiO₂) 0.4, дыхательном объеме 10 mL/kg, положительном давлении в конце выдоха (PEEP) 5 cmH₂O и частоте дыхания 15–20 breaths/min. Регулируйте частоту дыхания для поддержания уровня CO₂ в конце выдоха в пределах от 35 до 45 mmHg.
- Поддерживайте непрерывную анестезию и анальгезию на протяжении всей процедуры, внутривенно вводя пропофол (10 mg∙kg-1∙h-1) и фентанил (5 µg∙kg-1∙h-1). Перед введением нейромышечного блокатора подтвердите достаточную глубину анестезии, оценив расслабление челюсти, отсутствие пальпебрального рефлекса, отсутствие реакции отдергивания на зажим межпальцевого пространства или копыта, а также отсутствие гемодинамического ответа на стимуляцию. После применения нейромышечного блокатора контролируйте адекватность анестезии с помощью физиологических показателей, включая частоту сердечных сокращений, артериальное давление и отсутствие вегетативных реакций на процедурные стимулы. После индукции анестезии нанесите офтальмологическую мазь для предотвращения пересыхания роговицы.
- Непрерывно контролируйте частоту сердечных сокращений, артериальное давление, сатурацию кислорода, уровень CO₂ в конце выдоха и давление в дыхательных путях. По возможности поддерживайте частоту сердечных сокращений на уровне 70–140 beats/min, среднее артериальное давление выше 60 mmHg, сатурацию кислорода выше 92%, CO₂ в конце выдоха в пределах 35–45 mmHg и пиковое давление в дыхательных путях ниже 35 cmH₂O.
- Введите нейромышечный блокатор (панкуроний 0.1 mg∙kg-1∙h-1) и подтвердите отсутствие спонтанного дыхания перед началом обеспечения плеврального доступа.
2. Подготовка оборудования
- Подготовьте стерильное оборудование, необходимое для проведения плевральной пункции под контролем УЗИ и установки катетера, согласно Таблице материалов.
- Выбрейте волосы, проведите санитарную обработку и застелите стерильным операционным бельем переднюю и заднюю поверхности грудной клетки в условиях стерильности.
3. Передний перкутанный плевральный доступ
- Поместите животное в положение на спине с легким поворотом в сторону, противоположную планируемому месту введения переднего плеврального катетера.
- С помощью ультразвукового исследования (УЗИ) определите линию грудины и купол диафрагмы.
- Определите положение купола диафрагмы с помощью УЗИ, затем переместитесь примерно на 5 cm латерально и на 5 cm краниально от срединной линии на уровне диафрагмы, чтобы выбрать место передней пункции.
- Визуализируйте переднее плевральное пространство с помощью ультразвукового датчика.
- Введите иглу Тьюи под контролем УЗИ у верхнего края нижней ребра выбранного межреберного промежутка, направив изгиб иглы вверх.
- Под контролем УЗИ в режиме реального времени продвигайте иглу к париетальной плевре, используя метод введения в плоскости датчика (in-plane).
- Оказывая легкое положительное давление на шприц, продвиньте иглу еще на 1–2 mm во время маневра задержки дыхания на выдохе, пока внезапное падение сопротивления не укажет на проникновение в плевральное пространство.
- Введите примерно 50–100 mL 100% кислорода для создания небольшого переднего искусственного пневмоторакса. Скорректируйте конечный объем кислорода на основании данных компьютерной томографии (КТ) о расширении пневмоторакса и расхождении плевры.
- Проведите через иглу пружинный проводник и извлеките иглу.
- Выполните КТ-сканирование для подтверждения правильного расположения проводника в плевральном пространстве, которое расширено и четко очерчено искусственным пневмотораксом.
- После подтверждения с помощью КТ сделайте небольшой разрез кожи в месте введения проводника.
- Продвиньте интродусер 9 Fr по проводнику, используя технику Сельдингера.
- Извлеките проводник и через интродусер введите баллонный катетер в переднюю плевральную полость.
- Раздуйте баллон до оптимального объема заполнения, определенного по кривой зависимости давления от объема (PV) баллона in vivo15, чтобы обеспечить правильное расширение баллона и надежную передачу давления.
- Подключите баллонный катетер к внешнему дифференциальному датчику давления с помощью системы передачи давления, заполненной воздухом.
- Перед подключением катетера обнулите датчик давления по атмосферному давлению для обеспечения точности измерений.
- Подключите датчик давления к системе сбора данных и регистрируйте сигналы давления с помощью соответствующего программного обеспечения.
- Регистрируйте все сигналы давления с частотой дискретизации 1,000 Hz без дополнительной цифровой фильтрации. Начните запись после получения стабильной кривой давления.
4. Задний перкутанный плевральный доступ
- Переведите животное в полупронное положение, чтобы способствовать перемещению внутриплеврального воздуха в дорсальную область.
- Введите дополнительные 50–100 mL 100% кислорода через передний катетер, чтобы увеличить объем дорсального пневмоторакса и облегчить задний доступ.
- Выполните КТ-сканирование для подтверждения перемещения искусственного пневмоторакса в дорсальную область и определения оптимальной зоны задней пункции.
- Отметьте на коже место задней пункции посередине между остистыми отростками и задней подмышечной линией.
- Перпендикулярно введите иглу Тьюи по верхнему краю нижней ребра выбранного межреберного промежутка, прикрепив пустой шприц для непрерывной аспирации.
- Проведите иглу через мышечные слои во время маневра задержки дыхания на выдохе, осуществляя постоянную аспирацию до получения воздуха, что подтвердит попадание в дорсальный пневмоторакс.
- Введите пружинный проводник и извлеките иглу.
- Выполните КТ-сканирование для подтверждения правильного расположения проводника в плевральной полости, которая расширена и четко очерчена искусственным пневмотораксом.
- После подтверждения с помощью КТ сделайте небольшой разрез кожи в месте введения проводника.
- Проведите интродьюсер 9 Fr по проводнику, используя технику Сельдингера.
- Извлеките проводник и введите второй пищеводный баллон в дорсальную плевральную полость через интродьюсер.
- Раздуйте баллон оптимальным объемом заполнения, определенным по кривой зависимости давления от объема (PV) баллона in vivo, чтобы обеспечить правильное расширение баллона и надежную передачу давления.
- Подключите катетер к датчику дифференциального давления и убедитесь в правильной морфологии плевральной кривой на мониторе.
5. Финальное позиционирование и мониторинг
- Убедитесь, что параметры вентилятора (дыхательный объем, inspiratory flow и давление в дыхательных путях) и гемодинамические показатели остаются стабильными во время и после установки катетера.
- Осуществите дренирование пневмоторакса через задний и передний интродусеры, осторожно аспирируя внутриплевральный воздух шприцем объемом 50 mL до исчезновения сопротивления дренажу. Избегайте создания чрезмерного отрицательного давления в плевральной полости.
- Зафиксируйте оба катетера с пищеводным баллоном к коже с помощью адгезивной ленты, после чего осторожно извлеките оба интродусера 9 Fr, чтобы предотвратить смещение катетера.
- Проведите КТ-сканирование для оценки остаточного пневмоторакса. При наличии остаточного пневмоторакса поместите животное в положение на животе и снизьте FiO₂ до 0.25, если это переносится физиологически, для стимуляции реабсорбции кислорода.
- Подтвердите отсутствие утечки в дыхательных путях или плевральной полости, сравнив вдыхаемый и выдыхаемый дыхательные объемы и выполнив инспираторную паузу. Убедитесь в стабильности давления плато и возврате потока к нулю.
- Повторно оцените формы кривых переднего и заднего плеврального давления после удаления интродусеров. Подтвердите, что ожидаемая морфология кривой остается стабильной; в случае ее изменения не начинайте запись до тех пор, пока не будут повторно проверены положение катетера и стабильность формы кривой.
- Приступайте к одновременной записи переднего и заднего плеврального давления только после подтверждения эвакуации или реабсорбции пневмоторакса, стабильности вентиляции и гемодинамики, отсутствия текущей утечки и стабильности форм кривых плеврального давления.
- Отрегулируйте вентиляцию, поддерживая TV на уровне 10 mL/kg и снизив PEEP с 5 до 3 cmH₂O. Значения плеврального давления в конце выдоха были получены во время стабильного маневра паузы в конце выдоха, как показано на Рисунке 1.
- В конце каждого экспериментального протокола, пока животные находились под общей анестезией, эвтаназия проводилась путем внутривенного введения KCl (7% раствор, 2 mL/kg).
Результаты
Установку плеврального катетера с использованием перкутанного метода пытались провести у 20 свиней (Таблица 1). В 17 животных было введено в общей сложности 34 плевральных катетера (17 передних и 17 задних). Из них 33 катетера (97%) достигли намеченной области плевры, в то время как один передний катетер попал в плевральную полость, но не достиг целевой вентральной области. Таким образом, правильное региональное расположение как передних, так и задних катетеров было достигнуто у 16 из 17 животных, которым проводилась установка катетеров (94%), что соответствует 16 из 20 животных в целом (80%; 95% ДИ, 56.3%–94.3%).
Репрезентативные кривые плеврального давления при успешном проведении процедур продемонстрировали четкие и физиологически значимые различия между передним и задним датчиками (Рисунок 1). В переднем катетере обычно наблюдались выраженные сердечные осцилляции, превышающие показатели, зарегистрированные пищеводным баллоном, что отражает его близость к сердцу и средостению. Напротив, сигналы из задней части плевральной полости характеризовались минимальным сердечным артефактом и плавными формами дыхательных волн, что соответствует механически спокойной зависимой области грудной клетки.
При окклюзии в конце выдоха правильно установленные катетеры демонстрировали воспроизводимый дорсо-вентральный градиент плеврального давления. Заднее плевральное давление в конце выдоха было стабильно положительным, тогда как передний сигнал варьировал от отрицательного до положительного (Таблица 2). Полученный градиент от 2 до 7 cmH₂O соответствовал ожидаемому распределению давления под действием силы тяжести у свиней под наркозом при искусственной вентиляции легких.
Четыре процедуры (20%) были классифицированы как неудачные. У трех животных процедура была прервана после обеспечения переднего плеврального доступа и установки проводника, так как КТ-визуализация выявила неконтролируемый пневмоторакс, возникший вследствие непреднамеренного прокола паренхимы легкого, что привело к нарушению прилегания легкого к плевре и сделало невозможным надежное измерение плеврального давления. В связи с этим установка катетера и оценка формы волны давления у этих субъектов не проводились. Оставшаяся неудачная процедура была обусловлена неправильным позиционированием переднего катетера: баллон попал в плевральную полость, но не достиг целевой вентральной области, в результате чего полученная форма волны не имела ожидаемого передне-заднего градиента.
КТ-визуализация подтвердила физиологические данные. При успешном позиционировании баллонные катетеры визуализировались в намеченных вентральных или дорсальных отделах плевральной полости в непосредственном прилегании к париетальной плевре (Рисунок 2). В неудачном случае, когда цель не была достигнута, КТ показала интраплевральное положение катетера вне целевой области. Посмертное исследование дополнительно подтвердило положение катетера и его локализацию в плевральной полости после завершения протокола (Рисунок 3).
В целом, эти результаты демонстрируют, что чрескожный метод позволяет надежно получать интерпретируемые сигналы плеврального давления при достижении регионального размещения, а морфология формы волны и КТ-визуализация служат практическими показателями успеха или неудачи процедуры.
Рисунок 1: Формы волны плеврального давления и давления в дыхательных путях после эвакуации пневмоторакса. Одновременно регистрировались сигналы давления в дыхательных путях (красный), пищеводного давления (синий), переднего плеврального давления (оранжевый) и заднего плеврального давления (голубой) при вентиляции с контролируемым объемом. Заштрихованная область отмечает паузу в конце выдоха, используемую для извлечения значений давления в конце выдоха. Задняя кривая демонстрирует минимальные кардиогенные осцилляции и более высокие значения в конце выдоха, в то время как передняя кривая показывает более выраженные сердечные осцилляции и более низкое давление в конце выдоха. Во время паузы разность между задним и передним плевральным давлением представляет собой вертикальный градиент плеврального давления. Сокращение: cmH₂O = сантиметры водяного столба. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Подтверждение установки плеврального катетера с помощью компьютерной томографии. Желтые стрелки указывают на передний катетер в вентральной области плевры, а красные стрелки — на задний катетер в дорсальной области плевры. Представлены поперечные (слева и в центре) и сагиттальные (справа) срезы компьютерной томографии для субъектов P1 и P2. Изображения были получены после установки катетеров и до полного эвакуирования искусственного пневмоторакса. Готовность к записи была впоследствии подтверждена после дренирования путем восстановления расправления легких и стабилизации физиологических кривых давления. Успешной установкой считалась локализация катетера в намеченной передней или задней области плевры с соответствующей морфологией кривой. Сокращение: CT = компьютерная томография. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Посмертное анатомическое подтверждение установки плеврального катетера. Обследование грудной клетки, проведенное в конце протокола, подтвердило положение внутриплеврального катетера. Желтыми кругами отмечен передний плевральный катетер, зеленым кругом — задний плевральный катетер. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
| Категория исхода | Количество животных (n = 20) | Процент (%) | 95% ДИ (%) | Описание |
| Успешная передняя и задняя имплантация | 16 | 80% | 56.3–94.3 | Оба катетера (вентральный и дорсальный) правильно расположены в целевых областях |
| Интраплевральное, но внецелевое размещение | 1 | 5% | 0.1–24.9 | Передний катетер находится внутри плевральной полости, но вне целевой области |
| Неудачно в связи с неконтролируемым пневмотораксом | 3 | 15% | 3.2–37.9 | Процедура была прервана после установки проводника в связи с неконтролируемым пневмотораксом, выявленным при КТ-визуализации |
Таблица 1: Результаты процедуры для 20 экспериментальных субъектов. В таблице указаны категории результатов, количество и процент животных, 95% доверительный интервал и описание. Сокращения: CI = доверительный интервал.
| Субъект | Переднее конечно-экспираторное давление (cmH₂O) | Заднее конечно-экспираторное давление (cmH₂O) | Вертикальный градиент (cmH₂O) |
| 1 | -1.2 | 2.5 | 3.7 |
| 2 | -0.2 | 3.1 | 3.3 |
| 3 | -3.0 | 3.0 | 6.0 |
| 4 | 1.6 | 4.9 | 3.3 |
| 5 | 0.1 | 4.5 | 4.4 |
| 6 | -1.7 | 3.2 | 5.0 |
| 7 | 4.1 | 6.4 | 2.3 |
| 8 | -1.2 | 5.6 | 6.8 |
| 9 | -0.8 | 4.7 | 5.5 |
| 10 | 1.1 | 5.7 | 4.7 |
| 11 | -1.1 | 6.1 | 7.2 |
| 12 | -0.9 | 6.5 | 7.4 |
| 13 | -1.6 | 2.8 | 4.4 |
| 14 | 0.3 | 3.5 | 3.1 |
| 15 | 0.6 | 3.6 | 3.0 |
| 16 | 0.1 | 2.9 | 2.8 |
| Среднее | -0.2 | 4.3 | 4.5 |
| SD | 1.6 | 1.4 | 1.6 |
| Диапазон | -3.0–4.1 | 2.5–6.5 | 2.3–7.4 |
Таблица 2: Значения переднего и заднего плеврального давления в конце выдоха и результирующий вертикальный градиент. Градиент рассчитывался как разность между задним и передним давлением. Измерения проводились при вентиляции с контролем объема с дыхательным объемом 10 mL/kg и положительным давлением в конце выдоха 3 cmH₂O. Сокращения: PEEP = положительное давление в конце выдоха; VCV = вентиляция с контролем объема.
| Постановка проблемы | Вероятная причина | Критерии распознавания | Корректирующее действие |
| Неполное эвакуирование искусственного пневмоторакса | Остаточный внутриплевральный кислород после установки катетера и неполное расправление легкого | Стойкий остаточный пневмоторакс или неполное прилегание висцеральной плевры по данным КТ; недостоверные абсолютные значения плеврального давления при сохраненных дыхательных колебаниях | Снизьте FiO2 до 0,25, если это допустимо с физиологической точки зрения, поместите животное в положение на животе и подождите 30 минут для облегчения резорбции кислорода. Перед регистрацией давления повторно проведите КТ-сканирование, чтобы подтвердить уменьшение пневмоторакса и расправление легких. |
| Неконтролируемый пневмоторакс | Случайное повреждение паренхимы легкого при плевральном доступе | Данные КТ, свидетельствующие о наличии массивного или неконтролируемого пневмоторакса; неполное расправление легкого; данные аппарата ИВЛ, свидетельствующие о наличии утечки или нестабильной механике дыхания | Не переходите к регистрации давления. Если невозможно получить достоверные показатели плеврального давления, процедура классифицируется как неудачная. |
| Смещение катетера с целевого пути | Проводник или катетер смещены латерально или в сторону от намеченной вентральной или дорсальной области плевры | КТ показывает, что внутриплевральный катетер расположен вне целевой области; в форме волны отсутствуют ожидаемые передне-задние различия или вертикальный градиент давления | При возможности измените положение катетера. Если достичь целевой области не удается, классифицируйте установку как субоптимальную или неудачную. |
| Аномальная форма кривой плеврального давления | Неправильное положение катетера, недостаточное наполнение баллона, плохое прилегание катетера к плевре, утечка в соединении или ошибка преобразователя/обнуления | Изолиния, чрезмерный шум, отсутствие дыхательных осцилляций, нефизиологические значения абсолютного давления или утрата ожидаемой морфологии передней/задней формы волны | Проверьте все соединения и обнуление преобразователя. Проверьте объем заполнения баллона. Повторно оцените положение катетера с помощью визуализации и проведите повторный анализ формы волны перед началом записи. |
| Стойкая утечка из дыхательных путей или плевральной полости | Пункция паренхимы легкого или стойкое сообщение между плевральной полостью и дыхательными путями после обеспечения доступа | Разница между вдохновленным и выдохнутым дыхательными объемами; нестабильное давление на плато; отсутствие возврата потока к нулю во время инспираторной паузы | Прекратите сбор данных. Повторно оцените механику вентиляции и данные визуализации. Продолжайте выполнение процедуры только в случае устранения утечки и восстановления стабильных кривых дыхательных путей и плевральной полости. |
| Смещение катетера после извлечения интродьюсера | Смещение катетера при извлечении интродьюсера или недостаточная фиксация к коже | Изменение морфологии формы волны после удаления интродьюсера; исчезновение ожидаемых передних сердечных осцилляций; исчезновение задней сглаженной формы волны дыхания; данные КТ, свидетельствующие о смещении | Закрепите катетер на коже с помощью адгезивной ленты перед извлечением интродьюсера. После извлечения интродьюсера повторно оцените морфологию формы волны. При подозрении на смещение подтвердите положение катетера с помощью КТ. |
| Неудачное аспирирование воздуха | Воздух внутри искусственного пневмоторакса переместился от кончика интродаусера. | При оттягивании поршня шприца воздух не аспирируется, при этом в процессе попытки аспирации создается отрицательное давление. | Попробуйте выполнить аспирацию, используя шприц меньшего объема. Если этого окажется недостаточно, проведите компьютерную томографию (КТ) для определения локализации скопления воздуха и соответствующим образом измените положение животного, чтобы скопление воздуха оказалось в непосредственной близости от кончика интродусера. |
Таблица 3: Руководство по устранению неисправностей при установке чрескожного плеврального катетера и регистрации давления. Распространенные проблемы сопоставлены с вероятными причинами, критериями распознавания и корректирующими действиями. Сокращения: CT = компьютерная томография; FiO₂ = фракция вдыхаемого кислорода.
Обсуждение
Данный чрескожный протокол представляет собой практичный и воспроизводимый метод измерения регионального плеврального давления без необходимости проведения торакотомии или торакоскопического доступа. Ряд аспектов процедуры имеет особое значение для обеспечения успешной установки катетера и получения высокоточных записей давления.
Ключевым элементом данной методики является передняя пункция, выполняемая под прямым контролем торакального ультразвукового исследования. УЗИ используется для четкой визуализации плевры и выбранного межреберного промежутка, что обеспечивает подтверждение траектории иглы в режиме реального времени. Поскольку процедура требует контролируемого и точного управления иглой при ее приближении к поверхности плевры, мы использовали специальную иглу Tuohy с улучшенной ультразвуковой видимостью кончика, чтобы повысить визуализацию и минимизировать риск случайного прокола легкого или неудачного введения в плевральную полость16.
Непрерывная визуализация кончика иглы имеет решающее значение на протяжении всего процесса ее продвижения. По этой причине предпочтительным является ультразвуковой подход в плоскости датчика, так как он позволяет визуализировать весь ствол и кончик иглы при ее продвижении к плевральной полости, что повышает точность процедуры и снижает риск непреднамеренного прокола легкого.
Также крайне важно соблюдать правильный расчет времени при продвижении иглы. Продвижение иглы во время задержки дыхания на выдохе сводит к минимуму циклические движения плевральной поверхности, связанные с дыханием в обычном режиме, что повышает точность и снижает частоту контакта с паренхимой.
Пневмоторакс создавали с использованием чистого кислорода для облегчения резорбции любого остаточного газа, который не был удален путем аспирации шприцем. Эта резорбция происходит за счет градиента диффузии кислорода между плевральной полостью и альвеолами, так как вентиляция животного осуществляется при FiO₂ ниже 1,017. Такой подход сводит к минимуму риск того, что остаточный внутриплевральный газ помешает измерению давления. Объем кислорода должен быть достаточным для разделения плевральных листков и обеспечения безопасного продвижения направляющего провода и интродьюсера, при этом следует избегать излишнего увеличения искусственного пневмоторакса. После завершения установки катетера введенный кислород должен быть полностью эвакуирован перед проведением измерений давления.
Для обеспечения заднего доступа необходимо правильное позиционирование. Поворот животного в полупрон-позицию позволяет внутриплевральному кислородному карману сместиться кзади, что делает дорсальное плевральное пространство доступным при слепой пункции с использованием той же техники Сельдингера, что и при передней пункции. Достаточный поворот туловища необходим для обеспечения дорсальной миграции кислородного кармана. Недостаточный поворот может препятствовать расслоению задних плевральных листков, что затруднит продвижение проводника, несмотря на планирование места пункции с помощью КТ.
После установки катетера необходимо в обязательном порядке проверить целостность системы. Отсутствие утечки в дыхательные пути или плевральную полость подтверждается путем сравнения дыхательных объемов на вдохе и выдохе, а также проведения паузы на вдохе. Стабильное давление на плато в сочетании с возвратом потока к нулю указывает на отсутствие текущей утечки и на то, что плевральный доступ не создает постоянного сообщения с дыхательными путями. Кроме того, следует оценить морфологию кривой давления, чтобы проверить правильность функционирования и положения катетера. Ожидается, что при передней записи сердечные осцилляции будут более выраженными из-за близости к сердцу и средостению, тогда как при задней записи обычно наблюдаются более сглаженные респираторные кривые с минимальным влиянием сердечного цикла. Эти сердечные осцилляции представляют собой ожидаемую физиологическую особенность, а не артефакт сигнала, и, следовательно, подтверждают правильное переднее положение катетера. До извлечения интродьюсера катетер следует надежно зафиксировать на коже с помощью лейкопластыря, чтобы минимизировать риск его смещения. После эвакуации искусственного пневмоторакса и удаления интродьюсера необходимо повторно оценить графики давления, чтобы подтвердить, что морфология кривой осталась неизменной, исключая тем самым смещение катетера на заключительных этапах процедуры. Эти проверки соответствуют основным принципам искусственной вентиляции легких и мониторинга18. Краткое руководство по устранению наиболее распространенных технических проблем, их вероятным причинам, критериям распознавания и корректирующим действиям представлено в Таблице 3.
Важным преимуществом данного метода является то, что доступ к плевральной полости осуществляется чрескожно, без вскрытия грудной клетки. Минимально инвазивные подходы обычно предпочтительны, если они позволяют достичь той же экспериментальной цели, поскольку они снижают нагрузку при проведении процедуры и позволяют избежать ненужного повреждения анатомических структур19. В данной модели на свиньях чрескожная техника может сократить время подготовки, позволить избежать торакотомии и помочь сохранить естественную механику грудной стенки, хотя формального сравнения с методами на основе торакотомии не проводилось.
Тем не менее, данный метод имеет несколько ограничений. Успешная установка катетера зависит от оператора и требует опыта работы с торакальным УЗИ, чрескожным плевральным доступом и техникой Сельдингера. Случайное прокалывание паренхимы легкого при плевральном доступе является основной причиной неудачи процедуры, так как возникший пневмоторакс делает последующую установку катетера невозможной. Надежность измерения давления также зависит от правильного заполнения баллона. Как недостаточное, так и избыточное заполнение баллонов может исказить показатели давления, что подчеркивает важность определения оптимального объема заполнения перед сбором данных. Как и при любом методе прямого измерения плеврального давления, данные могут быть получены только в месте расположения катетера и, следовательно, отражают региональную плевральную механику, а не распределение давления во всем плевральном пространстве. Хотя в конце процедуры введенный кислород аспирируется, полную эвакуацию невозможно подтвердить напрямую без визуализации. Таким образом, остаточный внутриплевральный кислород может остаться незамеченным и повлиять на абсолютные значения плеврального давления. Несмотря на эти ограничения, при успешной установке динамические сигналы плеврального давления были физиологически интерпретируемыми.
В целом, данный протокол представляет собой простой, минимально инвазивный и физиологически обоснованный метод измерения регионального плеврального давления в трансляционных моделях. Благодаря перкутанному доступу и возможности регистрации региональных сигналов давления, этот метод подходит для исследований транспульмонального давления, регионального распределения давления и других аспектов механики дыхания.
Раскрытие информации
Авторы не заявляют о наличии конфликта интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана грантами NIH R01HL177025 и R01HL171199.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Клейкая лента | 3M Tegaderm | 1624W | Фиксация катетера перед введением интродуцера |
| Машинка для стрижки животных | триммер 3M Clipper | 9661L | Удаление волос на грудной клетке |
| Атропин (инъекционный препарат) | Sparhawk Laboratories inc. | NDC:58005-354 | Внутримышечная премедикация |
| Компьютерный томограф | NeuroLogica | Omnitom Elite PCD; 1-NL5100-060 | Оценка положения проводника/катетера и диагностика пневмоторакса; |
| Программное обеспечение для сбора данных | ADInstruments | LabChart Pro 8.1.31 | Программное обеспечение для сбора данных с частотой 1000 Гц без цифровой фильтрации |
| Система сбора данных | ADInstruments | ML865 | Для регистрации плеврального давления |
| Датчик дифференциального давления | Harvard Apparatus / Hugo Sachs | 73-3882 | Датчик давления для регистрации плеврального давления |
| Одноразовая операционная салфетка | Cardinal Health | CAT 28700-004 | Подготовка стерильной зоны (этап 2.1) |
| ЭКГ & пульсоксиметр | Mindray | BeneView T5 | Мониторинг показателей жизнедеятельности |
| Эндотрахеальная трубка, 7,0 мм | Teleflex Medical | REF 5-10314 | Эндотрахеальная интубация |
| Эзофагеальный баллонный катетер | Cooper Surgical | REF 47-9005 | Используется в качестве катетера для измерения внутриплеврального давления (шаг 2.1) |
| Фентанил (инъекционный) | Hikma | NDC 0641-6030-01 | Внутривенная анальгезия |
| Марлевые салфетки (стерильные) | Medline | REF NON21430LF | Подготовка участка (шаг 2.1) |
| Проводник 0,025" × 33 см | Teleflex Medical | REF AW-04025 | Для техники Сельдингера (шаг 2.1) |
| Инфузионный насос | Smiths Medical | Medfusion 4000 | Непрерывное введение анестетика |
| Интродусер, 9 Fr | Cordis | REF 402-609X | Для установки интраплеврального катетера (этап 2.1) |
| Аппарат искусственной вентиляции легких | Maquet – Getinge | Servo-I, вентиляция с контролем объема | |
| Офтальмологическая мазь | Ветеринарная клиника Lodi Veterinary Care | NDC 17033-211-38 | Защита роговицы после индукции анестезии |
| Кислород 100% (медицинский) | Airgas | Поскольку исходный текст не был предоставлен, пожалуйста, отправьте текст для перевода. | Для контролируемого пневмоторакса |
| Панкуроний (инъекционный раствор) | Selleck. Химические вещества | S2497 | Нервно-мышечная блокада |
| Повидон–Раствор йода | BICCA | CAT 3955-16 | Антисептика кожи |
| Пропофол (раствор для инъекций) | NorthStar | NDC 16714-977-01 | Индукция и поддержание |
| Дыхательный контур (контур аппарата ИВЛ) | Medline | REF NON026370 | Стандартная схема |
| Скальпель № 11 | Bard-Parker | REF 372611 | Для разреза кожи (шаг 2.1) |
| Стерильная хирургическая простыня | Medline | REF MDT2168286 | Подготовка стерильного поля |
| Стерильные перчатки (латексные) | Биогель | REF 31280 | Стерильные защитные перчатки |
| Стерильный халат | Halyard | REF 95121 | Стерильный хирургический халат |
| Шприцы 10 мл | Medline | REF SYR110010 | Для аспирации/инъекции (шаг 2.1) |
| Шприцы 50 мл | BD | REF 309680 | Для аспирации воздуха из плевральной полости (шаг 2.1) |
| Тилетамин–золазепам (для инъекций) | Virbac | NADA 71805-06 | Телазол; внутримышечная седация |
| игла Тьюи, эхогенная, 18G × 100 мм | Pajunk | АРТ 521185-31C | Для плевральной пункции (шаг 2.1) |
| Ультразвуковой датчик (Butterfly iQ+) | Butterfly Network | 950-20002-00 | Используется с приложением Butterfly iQ для iPad (шаг 2.1) |
| Программное обеспечение/приложение для ультразвукового исследования | Butterfly Network | Butterfly iQ 2.46; iPad 11 iPadOS 26 | Приложение Butterfly iQ для iPad |
| Ксилазин (раствор для инъекций) | Cronus Pharma | ООО |
Ссылки
- Dornhorst AC, Leathart GL. A method of assessing the mechanical properties of lungs and air-passages. Lancet. 1952;260(6725):109-11.
- Rezoagli E, Laffey JG, Bellani G. Monitoring lung injury severity and ventilation intensity during mechanical ventilation. Semin Respir Crit Care Med. 2022;43(3):346-68.
- Gattinoni L, et al. Regional effects and mechanism of positive end-expiratory pressure in early adult respiratory distress syndrome. JAMA. 1993;269(16):2122-7.
- Spina S, et al. The pleural gradient does not reflect the superimposed pressure in patients with class III obesity. Crit Care. 2024;28(1):306.
- Yoshida T, et al. Spontaneous effort causes occult pendelluft during mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med. 2013;188(12):1420-7.
- Akoumianaki E, et al. The application of esophageal pressure measurement in patients with respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med. 2014;189(5):520-31.
- Restivo A, et al. Impact of Baydur ratio correction on the reliability of esophageal pressure measurement. J Appl Physiol (1985). 2026. doi: 10.1152/japplphysiol.00364.2026.
- Hedenstierna G. Esophageal pressure: benefit and limitations. Minerva Anestesiol. 2012;78(8):959-66.
- Milic-Emili J, Mead J, Turner JM, Glauser EM. Improved technique for estimating pleural pressure from esophageal balloons. J Appl Physiol. 1964;19(2):207-11.
- Cherniack RM, Farhi LE, Armstrong BW, Proctor DF. A comparison of esophageal and intrapleural pressure in man. J Appl Physiol. 1955;8(2):203-11.
- Terzi N, et al. Comparison of pleural and esophageal pressure in supine and prone positions in a porcine model of acute respiratory distress syndrome. J Appl Physiol (1985). 2020;128(6):1617-25.
- Yoshida T, et al. Esophageal manometry and regional transpulmonary pressure in lung injury. Am J Respir Crit Care Med. 2018;197(8):1018-26.
- Bastia L, et al. Role of positive end-expiratory pressure and regional transpulmonary pressure in asymmetrical lung injury. Am J Respir Crit Care Med. 2021;203(8):969-76.
- Katira BH, et al. Positive end-expiratory pressure, pleural pressure, and regional compliance during pronation: an experimental study. Am J Respir Crit Care Med. 2021;203(10):1266-74.
- Mojoli F, et al. In vivo calibration of esophageal pressure in the mechanically ventilated patient makes measurements reliable. Crit Care. 2016;20:98.
- Lichtenstein D. Lung ultrasound in the critically ill. Curr Opin Crit Care. 2014;20(3):315-22.
- Northfield TC. Oxygen therapy for spontaneous pneumothorax. BMJ. 1971;4(5779):86-8.
- Bellani G, editor. Mechanical Ventilation from Pathophysiology to Clinical Evidence. Springer International Publishing; Cham; 2022.
- Roberts ME, et al. British Thoracic Society guideline for pleural disease. Thorax. 2023;78(11):1143-56.
Перепечатки и разрешения
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешениеТеги
