Оценка электрического импеданса печени и селезенки в условиях окклюзии печеночного кровотока

Полный текст

Резекции печени остаются основным методом лечения первичных и метастатических опухолей печени, и обеспечивают лучшую общую и безрецидивную 5‑летнюю выживаемость по сравнению с консервативными методами [1, 2]. Альтернативы обширной резекции печени сегодня не существует и при доброкачественных ее новообразованиях больших размеров, в частности, гигантских гемангиомах, а также обширном паразитарном кистозном поражении (при эхинококкозе, альвеококкозе) и гнойно абсцедирующих процессах в одной из долей [3]. 
Среди всех выполняемых резекций печени обширные резекции занимают около 30-40%. При этом лишь 15-20% пациентов с метастатическими поражениями печени и 25-30% - с первичными злокачественными опухолями печени могут быть оперированы. Как правило, основной причиной отказа от операции является распространенность опухолевого процесса и предполагаемый повышенный риск развития пострезекционной печеночной недостаточности (ППН) [4, 5].
Пострезекционная печеночная недостаточность, при тяжелом течении, сопровождается крайне высокой летальностью, которая может, по данным разных авторов, составлять от 1% до 59% [6, 7]. 
Для более эффективной оценки прогноза ППН, наряду с различными шкалами, в клинической практике руководствуются данными инструментальных методов диагностики, такими как УЗИ печени, эластография, и фукциональными тестами. Не меньшее значение имеет определение остаточного объема функционирующей паренхимы печени [8]. 
Однако, идеального алгоритма определения прогноза ППН на данный момент не существует, поэтому вопрос продолжает быть актуальным в практической гепатохирургии.
Одним из методов анализа морфофункционального состояния внутренних органов и тканей, является биоимпедансный анализ (БИА), основанный на оценке электрического импеданса (полного электрического сопротивления) биологических тканей [9]. 
Измерение электрического импеданса используется для характеристики физических свойств живой ткани, изучения изменений, связанных с ее функциональным состоянием и структурными особенностями [10, 11]. В патогенезе пострезекционной печеночной недостаточности решающую роль играет повышение давления в портальной вене и нарушение микроциркуляции [12]. При этом происходят значительные структурные изменения в паренхиме печени, которые могут влиять на показатели электрического импеданса. В связи с этим, биоимпедансный анализ может быть актуален для поиска новых подходов к оценке прогноза и диагностике ППН.
Цель 
Оценка влияния окклюзии печеночного кровотока на изменение показателей электрического импеданса печени и селезенки. 
Материалы и методы
Исследование проведено на 20 крысах линии Вистар мужского пола массой 180-270 г. Содержание крыс и уход за животными осуществляли в условиях вивария, с соблюдением «Принципов надлежащей лабораторной практики» (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ № 33044-2014, введен с 01.08.2015 г.) и приказа Минздрава России от 01.04.2016 г. № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики». Эвтаназию животных осуществляли под общим обезболиванием путем декапитации. 
Оценку показателей электрического импеданса паренхимы печени производили инвазивным методом с помощью оригинального устройства для измерения электрического импеданса биологических тканей «BIM II» [13]. 
Было проведено две серии экспериментов. В первой серии экспериментальным животным выполняли окклюзию печеночного кровотока в течении 15 минут, а затем проводили реперфузию (n=10); во второй – окклюзию печеночного кровотока осуществляли в течении 90 минут (n=10).
Под ксилазин-золетиловым наркозом (золетил 20-40 мг/кг массы, ксилазин 5-10 мг/кг массы животного внутрибрюшинно) производили срединную лапаротомию. Срединную и левую боковую доли печени выводили в лапаротомную рану и проводили биоимпедансометрию, используя биполярные игольчатые электроды с ограничителем, которые вводили так, чтобы их активные части находились в ткани печени. Измерение ввполняли в трех произвольных зонах на частотах 2 кГц и 20 кГц, с расчетом среднего значения электрического импеданса. После проведения биоимпедансометрии осуществляли наложение сосудистой клипсы на аналог печеночно-двенадцатиперстной связки, с последующим пережатием желчного протока, печеночной артерии и воротной вены в течение 15 минут в первой серии эксперимента, и 90 минут во второй серии. В ходе анализа полученных данных на частоте 2 кГц рассчитывали печеночно-селезеночный индекс (ПСИ), как отношение среднего электрического импеданса печени к среднему электрическому импедансу селезенки.
Статистический анализ полученных результатов проводили, используя непараметрические критерии Манна-Уитни и Вилкоксона. Выборки представили в виде медианы, с указанием минимального и максимального значений показателя. Для оценки статистической значимости использовалась величина р<0,05.
Результаты и их обсуждение
После наложения клипсы на аналог печеночно-двенадцатиперстной связки значение электрического импеданса паренхимы печени на частоте 2 кГц не изменилось и составило 2,3 (2,11; 3,1) кОм, против 2,34 (2,05; 2,81) кОм до манипуляции (табл. 1). В свою очередь, медиана импеданса селезенки статистически значимо снижалась с 2,7 (2,07; 3,5) кОм до 1,63 (1,47; 2,04) кОм (р<0,05).
Спустя 15 минут окклюзии печеночного кровотока электрический импеданс паренхимы печени статистически значимо увеличивался в 1,47 раза и составил 3,98 (2,64; 4,59) кОм. Значение медианы импеданса селезенки равнялось 1,86 (1,52; 2,23) кОм и было статистически значимо ниже (р<0,05), чем до установки клипсы. После реперфузии импеданс печени снижался до 3,11 (2,06; 5,11) кОм, а селезенки - был равен 2,08 (1,53; 2,55) кОм, при этом оба параметра статистически значимо отличались от исходных значений. 
Таким образом, электрический импеданс печени увеличивался в ходе ишемического воздействия, а после реперфузии не достигал нормальных значений. Импеданс селезенки, напротив, снижался сразу после окклюзии печеночного кровотока и оставался на уровне ниже исходных параметров и после реперфузии. Анализ коэффициента дисперсии D2кГц/20кГц печени (табл. 2) показал статистически значимое его увеличение до 2,10 (1,67; 2,58) через 15 минут после наложения клипсы, относительно показателей до васкулярной эксклюзии – 1,71 (1,44; 2,08), и непосредственно после пережатия аналога печеночно-двенадцатиперстной связки – 1,60 (1,46; 2,11). После реперфузии коэффициент дисперсии D2кГц/20кГц паренхимы печени не отличался от исходных значений и составил 1,79 (1,52; 2,29).
Коэффициент дисперсии D2кГц/20кГц селезенки значимо снижался сразу после окклюзии печеночного кровотока с 1,54 (1,28; 1,71) до 1,36 (1,20; 1,62) и находился на соответствующем уровне, в том числе и после реперфузии. Обращает на себя внимание тот факт, что через 15 минут после наложения клипсы коэффициент дисперсии D2кГц/20кГц селезенки был статистически значимо меньше значений D2кГц/20кГц печени (p<0,05) – 1,42 (1,19; 1,6), против 2,1 (1,67; 2,58). По-видимому, повышение коэффициента дисперсии D2кГц/20кГц печени после пятнадцатиминутного ишемического воздействия связано с активным процессом клеточного метаболизма, вследствие ишемии гепатоцитов.
До проведения васкулярной эксклюзии печени медиана ПСИ составила 0,89 (0,72; 1,11). После наложения клипсы показатель ПСИ статистически значимо увеличился до 1,43 (1,28; 1,95), за счет снижения электрического импеданса в паренхиме селезенки. Спустя 15 минут ишемии ПСИ статистически значимо повышался до 2,01 (1,26; 2,68), а после реперфузии оставался на уровне выше исходного. 
Таким образом, электрический импеданс в паренхиме печени до окклюзии кровотока был ниже или на уровне электрического импеданса селезенки. Ишемия вызывала относительное увеличение параметров импеданса печени, по сравнению с селезенкой, причем электрический импеданс селезенки снижался, скорее всего, из-за увеличения кровенаполнения органа, по причине отсутствия венозного оттока через портальную вену. 
Был проведен дополнительный эксперимент, с целью выявления изменений параметров электрического импеданса печени и селезенки в течении длительной ишемии. При этом биоимпедансометрию проводили спустя 15, 30, 45, 60 и 90 минут после пережатия аналога печеночно-двенадцатиперстной связки (табл. 3, 4). До васкулярной эксклюзии электрический импеданс паренхимы печени экспериментальных крыс был на уровне 2,39 (1,8; 2,57) кОм. Через 15 минут показатель электрического импеданса значимо увеличился до 3,2 (3,08; 3,32) кОм, что соответствовало результатам предыдущего эксперимента. Спустя 30, 45, 60 и 90 минут значения импеданса паренхимы печени не изменялись и находились выше исходного уровня. 
Коэффициент дисперсии электрического импеданса печени статистически значимо возрастал после пятнадцатиминутной ишемии и оставался на высоком уровне до конца эксперимента. По-видимому, коэффициент дисперсии электрического импеданса не зависит от кровенаполнения биологической ткани и от интенсивности ее кровоснабжения. Вероятно, он зависит от проницаемости клеточных мембран, или интенсивности молекулярного и ионного транспорта между клеткой и межклеточной жидкостью. 
После наложения клипсы показатель ПСИ статистически значимо увеличился спустя 15 минут и оставался на уровне выше исходного через 30, 45, 60  и 90 минут ишемии.
Исходя из анализа полученных данных, можно сделать предположение о более интенсивных морфофункциональных процессах, которые наблюдаются в период ишемического воздействия на ткань печени.
Заключение
После проведения васкулярной эксклюзии печени в течении 15 минут, происходили взаимосвязанные изменения электрического импеданса печени и селезенки. Во многом эти процессы связаны с изменением кровенаполнения исследуемых органов и последствиями ишемии.
Исследование абсолютных и относительных показателей импеданса печени в перспективе можно использовать при оценке глубины ишемического повреждения ткани в ходе приема Прингла, при выполнении обширных резекций, которые проводят у пациентов на фоне выраженных диффузных патологических процессов в печени. Индивидуальный подход и оценка ишемического воздействия в реальном времени, возможно, позволят профилактировать печеночную недостаточность в ближайшем послеоперационном периоде.

Об авторах

Сергей Дмитриевич Леонов

Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина ФМБА России

Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8024-4456

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной медицины

Россия, Москва, Российская Федерация

Дмитрий Николаевич Панченков

Российский университет медицины

Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8539-4392
SPIN-код: 4316-4651

д.м.н., профессор, заведующий кафедрой хирургии и хирургических технологий

Россия, Москва, Российская Федерация

Виктор Михайлович Баранов

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6969-5221

д.м.н., профессор, главный научный сотрудник, руководитель научного направления

Россия, Москва, Российская Федерация

Антон Викторович Родин

Смоленский государственный медицинский университет

Email: doc82@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9046-7429
SPIN-код: 3946-3240

к.м.н., доцент, доцент кафедры общей хирургии с курсом хирургии ФДПО 

Россия, Смоленск, Российская Федерация

Ольга Владиславовна Халепо

Смоленский государственный медицинский университет

Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1369-9896
SPIN-код: 2219-3135

к.м.н., доцент, заведующая кафедрой патологической физиологии

Россия, Смоленск, Российская Федерация

Ровшан Джалал оглы Мустафаев

Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина ФМБА России

Автор, ответственный за переписку.
Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3701-6068
SPIN-код: 2849-7315

д.м.н., ведущий научный сотрудник клинического отдела

Россия, Москва, Российская Федерация

Список литературы

Дополнительные файлы