The use of a vacuum bell in minimally invasive repair of pectus excavatum

Alena O. Shominova; Шоминова Алёна Олеговна; Zorikto B. Mitupov; Митупов Зорикто Батоевич; Aleksander Yu. Razumovskiy; Разумовский Александр Юрьевич; Galina Yu. Chumakova; Чумакова Галина Юрьевна; Anatoliy A. Pavlov; Павлов Анатолий Александрович

doi:10.17816/ps674

The use of a vacuum bell in minimally invasive repair of pectus excavatum

Authors: Shominova A.O.¹^,2, Mitupov Z.B.¹^,2, Razumovskiy A.Y.¹^,2, Chumakova G.Y.¹^,2, Pavlov A.A.¹^,2
Affiliations:
1. The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov
2. Filatov N.F. Children's City Hospital
Issue: Vol 28, No 1 (2024)
Pages: 33-42
Section: ORIGINAL STUDY
URL: https://jps-nmp.ru/jour/article/view/674
DOI: https://doi.org/10.17816/ps674
ID: 674

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

BACKGROUND: Along with the widespread use of D. Nuss surgery, the number of complications and deaths has increased. In order to increase the safety of the procedure, various methods of sternal elevation are used. One of these methods is the use of a vacuum bell. This method allows you to perform the elevation of the sternum by creating a negative pressure.

AIM: This article describes our experience of intraoperative and preoperative use of a vacuum bell when performing thoracoplasty according to Nass in our own modification

METHODS: The experience of treating 15 patients aged 8 to 17 years (average age 15.0±2.6 years) operated by the D. Nuss method using vacuum bell is considered. Indications for intraoperative elevation of the sternum were cases of deep pectus excavatum (PE) (Haller index more than 4.5), a variant of the “Grand Canyon" deformation and PE after sternotomy. Also, the vacuum bell was used as a preoperative preparation.

RESULTS: In patients who used a vacuum bell before surgery as preparation, the depth of deformation significantly decreased and at the time of surgery, the average depth of deformation was 6.7±4.0 mm, versus 28.0±6.0 mm before treatment. There was also a decrease in pain syndrome in the postoperative period, a reduction in the use of extended epidural anaesthesia and nonsteroidal anti-inflammatory drugs.

With the intraoperative use of a vacuum bell in patients with PE after sternotomy, the elevation of the sternum was confirmed by thoracoscopy. No intra- and postoperative complications were observed in 14 (93%) patients who used a vacuum bell during thoracoplasty by Nass. In one case, a patient who had previously undergone a sternotomy had massive bleeding as a result of a heart injury.

CONCLUSION: The use of a vacuum bell during thoracoplasty by Nass has proven to be a safe, non-invasive and effective method of sternum elevation, both intraoperatively and as a preoperative preparation.

Keywords

pectus excavatum, thoracoplasty by D. Nuss, intraoperative vacuum bell therapy, conservative treatment, Vacuum Bell

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Торакопластика по методу, который предложил D. Nuss, в настоящее время является самой распространённой методикой коррекции воронкообразной деформации грудной клетки (ВДГК). Несмотря на то, что операция связана с высоким риском повреждения сердца и крупных сосудов, необходимостью введения металлической пластины, превосходный косметический результат и отсутствие необходимости в резекции рёберных хрящей делают торакопластику более предпочтительной, чем операцию по методу Равича [1]. Наряду с широким использованием операции по Нассу в качестве «золотого стандарта» для хирургического лечения ВДГК, возросло количество интраоперационных осложнений и случаев летального исхода. В литературе описаны случаи остановки сердца без прямого повреждения сердца во время операции у больного ВДГК с коронарно-лёгочными артериальными шунтами и у больного без сердечных аномалий. J. Zou описал два случая остановки сердца во время проведения корригирующей пластины и после её поворота [2, 3]. В последние годы в литературе появилось большое количество публикаций, посвящённых интраоперационному применению различных методов элевации грудины для снижения риска операционных осложнений [4–6].

ЦЕЛЬ

В данной статье описывается наш опыт интраоперационного и предоперационного использования вакуумного колокола (ВК) при выполнении торакопластики по Нассу в собственной модификации.

МЕТОДЫ

Хирургами Детской городской клинической больницы имени Н.Ф. Филатова накоплен большой опыт выполнения торакопластики по Нассу в собственной модификации. С 2001 по 2022 г. выполнено более 1 400 операций. Основными отличиями модифицированной методики от оригинальной являются:

проведение пластины слева направо (в оригинальной методике пластина проводится справа налево);
применение пластины из сплава BT6 ГОСТ 19807 91 (в оригинальной методике используется медицинская сталь);
Т-образная конструкция пластины позволяет не использовать стабилизаторы, потому что пластина фиксируется к рёбрам (в оригинальной методике пластина фиксируется с помощью стабилизатора);
применение торакоскопии только у пациентов, имеющих спаечный процесс в грудной полости после перенесённой стернотомии, оперированных по методике Равича и т. п. (в оригинальной методике торакоскопия используется всегда);
использование одной корригирующей пластины.

ВК — устройство, разработанное инженером Экхартом Клобом в 1992 г., состоящее из силиконового кольца и смотрового стекла. ВК поднимает запавшую грудину посредством вакуума. Отрицательное давление в системе создаётся с помощью ручного насоса. Существуют различные типоразмеры ВК, устройство подбирается индивидуально в зависимости от роста и формы вентральной поверхности грудной клетки. На сегодняшний день ВК может использоваться как монотерапия при консервативном лечении ВДГК, а также интраоперационно в качестве неинвазивного подъёмного механизма при проведении торакопластики по Нассу.

Всего по методу Насса с использованием ВК прооперированы 15 пациентов. Из них 13 мальчиков и 2 девочки в возрасте от 8 до 17 лет (средний возраст 15,0±2,6 лет). Показаниями к интраоперационной элевации грудины являлись глубокие ВДГК (индекс Галлера более 4,5 см) (рис. 1), вариант деформации «Grand Canyon» и ВДГК после стернотомии (рис. 2). Также ВК использовался в качестве предоперационной подготовки у 5 пациентов (табл. 1).

Рис. 1. Пациент 16 лет: a — воронкообразная деформация грудной клетки; b — компьютерная томография грудной клетки (индекс Галлера =5,4 см).

Рис. 2. Пациентка 14 лет, воронкообразная деформация грудной клетки после стернотомии (коррекция врождённого порока сердца в анамнезе).

Таблица 1. Использование вакуумного колокола у пациентов, оперированных по методу Насса

Table 1. Vacuum bell therapy in patients operated on by D. Nuss technique

Показания	Число пациентов	Средний возраст, лет	Индекс Галлера, см	Глубина деформации, см
Индекс Галлера более 4,5 см	5	12,8±3,4	4,5–6,7	–
Деформация «Grand Canyon»	1	16	4,8	–
Деформация после стернотомии	4	12,5±1,3	3,8–4,9	–
Предоперационная подготовка	5	15,2±1,7	3,5–4,7	2,8±0,6

Предоперационное обследование пациентов, у которых использовался ВК при выполнении торакопластики по Нассу, не отличалось от обследования остальных пациентов с ВДГК и включало общеклинические анализы, рентгенографию грудной клетки, эхокардиографию, эзофагогастродуоденоскопию, консультацию генетика и, в случаях сложных анатомических вариантов, компьютерную томографию грудной клетки.

При глубоких ВДГК и деформации по типу «Grand Canyon» торакопластика по Нассу выполняется в положении больного на спине с поднятыми и фиксированными к дуге руками (рис. 3, c). При разметке операционного поля маркером отмечаются места кожных разрезов в проекции межреберий, где планируется введение проводника. Выполняются разрезы с двух сторон, мышцы расслаиваются по ходу волокон и формируются встречные тоннели под грудными мышцами. Вокруг рёбер с двух сторон предварительно проводится нить (Vicril 1,0–2,0) для последующей фиксации концов пластины. Далее наиболее ответственный этап операции — введение инструмента-проводника слева направо. Инструмент- проводник проводится по сформированному тоннелю до места его проведения за грудиной. Следующим этапом устанавливается ВК соответствующего типоразмера и подключается к операционному аспиратору (рис. 3, b). Под воздействием вакуума достигается максимальная элевация грудины, которая контролируется через смотровое стекло ВК. После достижения элевации грудины трубка ВК перекрывается и отключается от аспиратора. Проводник проводится в намеченной точке межреберья и конец инструмента- проводника извлекается с противоположной стороны. ВК демонтируется и за извлечённый конец инструмента- проводника фиксируется прочная леска. Инструмент- проводник извлекается и к проведённой за грудиной леске привязывается пластина. Пластина проводится таким образом, чтобы Т-образный конец расположился слева. Затем пластина ротируется на 180° в правильное положение, что приводит к коррекции деформации грудной клетки. На последнем этапе корригирующая пластина фиксируется, и раны послойно ушиваются (рис. 3, c).

Рис. 3. Пациент с глубокой деформацией по типу «Grand Canyon»: a — вид до операции; b — интраоперационное использование вакуумного колокола; c — вид после операции.

При ВДГК после стернотомии торакопластика по Нассу выполняется с помощью торакоскопии и интраоперационной элевации грудины. В положении больного на спине с поднятыми и фиксированными к дуге руками в левую плевральную полость устанавливаются 3 троакара, поддерживают карбокситоракс с давлением 6–8 мм рт. ст. и скоростью потока 10 л/мин. После ревизии переднего средостения и левой плевральной полости устанавливается ВК соответствующего типоразмера и подключается к операционному аспиратору (рис. 4).

Рис. 4. Торакопластика по Нассу с торакоскопией и с интра- операционной элевацией грудины.

Под воздействием вакуума достигается максимальная элевация грудины, которая контролируется при торакоскопии. При этом оценивается расстояние и выраженность спаечного процесса между внутренней поверхностью грудной стенки и сердца (рис. 5).

Рис. 5. Интраоперационные фотографии: a — до установки вакуумного колокола (1 — внутренняя поверхность грудной стенки, 2 — сердце); b — элевация грудины после установки вакуумного колокола (1 — внутренняя поверхность грудной стенки, 2 — сердце, 3 — спаечный процесс в переднем средостении).

Далее под контролем торакоскопии выполняется рассечение спаек с использованием моно- и биполярной коагуляции. Мобилизация сердца от внутренней поверхности грудной стенки осуществляется до противоположной стороны. Инструменты для торакоскопии извлекаются и затем выполняется торакопластика по Нассу. Все этапы операции аналогичны описанным выше. На последнем этапе операции остаточный карбокситоракс устраняется при форсированном раздувании лёгких. Корригирующая пластина фиксируется, и раны послойно ушиваются.

У пациентов с ригидной ВДГК и индексом Галлера 3,5–4,5 см в качестве предоперационной подготовки к торакопластике используется ВК. Ежедневная предоперационная подготовка начинается под контролем лечащего врача при поступлении пациента в стационар (за 3–4 сут до оперативного лечения). Длительность ежедневного использования ВК составляло от 60 до 180 мин 2–3 раза в день. Все этапы оперативного вмешательства аналогичны описанным выше (рис. 6 и 7).

Рис. 6. Предоперационное использование вакуумного колокола у пациентки 15 лет с воронкообразной деформацией грудной клетки: a — до использования вакуумного колокола (глубина деформации 2,0 см); b — вид перед операцией (после 3 сут использования вакуумного колокола); c — вид перед операцией (глубина деформации <0,5 см).

Рис. 7. Предоперационное использование вакуумного колокола у пациента 16 лет с воронкообразной деформацией грудной клетки: a — до использования вакуумного колокола (глубина 2,6 см); b — вид перед операцией (после 4 сут использования вакуумного колокола); c — интраоперационная примерка пластины (глубина деформации 0,7 см).

Необходимо отметить, что корригирующую пластину желательно смоделировать до начала использования ВК, а также выполнить разметку маркером точек проведения корригирующей пластины в грудную полость. Это позволит исключить неточности в подборе размера корригирующей пластины и уровня её проведения во время оперативного вмешательства.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При глубоких ВДГК и варианте деформации «Grand Canyon» продолжительность торакопластики по Нассу клинически значимо не отличалась от стандартной операции и составила в среднем 32,1±7,5 мин.

При ВДГК после стернотоми и продолжительность торакопластики по Нассу с выполнением торакоскопии и с интраоперационной элевацией грудины в среднем составила 57,5±17,0 мин.

Во всех случаях интраоперационного использования ВК получен отличный функциональный и косметический результат.

Специфическим осложнением во всех описываемых случаях было формирование транзиторной петехиальной сыпи в проекции установки ВК. Данное проявление воздействия отрицательного давления, создаваемого ВК, не повлияло на конечный результат.

У пациентов, использовавших ВК до операции в качестве подготовки, значительно уменьшилась глубина деформации — на момент операции средняя глубина деформации составила 0,67±0,4 см. Продолжительность операции клинически значимо не изменилась и составила 30,0±8,4 мин.

При сравнительном анализе у пациентов, использовавших ВК до операции, выявлено клинически значимое сокращение сроков продлённой эпидуральной анестезии, использования нестероидных противовоспалительных препаратов, вертикализации пациентов и восстановления двигательной активности в послеоперационном периоде по сравнению с пациентами без применения ВК (рис. 8) [7].

Рис. 8. Течение послеоперационного периода после торакопластики по Нассуc подготовкой и без подготовки вакуумным колоколом: ОРИТ — отделение реанимации и интенсивной терапии; ЭА — эпидуральная анестезия; НПВС — нестероидные противовоспалительные препараты; ВК — вакуумный колокол.

В одном наблюдении у пациентки 11 лет с ВДГК после стернотомии возникло жизнеугрожающее осложнение в виде кровотечения из-за ранения сердца во время торакоскопии. Интраоперационно выполнялась элевация грудины при помощи ВК. Во время рассечения спаек переднего средостения и мобилизации сердца от внутренней поверхности грудной стенки возникло кровотечение из дефекта стенки правого предсердия. Ушить возникший дефект не представлялось возможным. В связи с этим выполнена рестернотомия и дефект стенки правого предсердия был ушит (рис. 9). Далее установлена корригирующая пластина и выполнена коррекция ВДГК. Кровопотеря составила 900 мл, интраоперационно проводилась гемотрансфузия.

Рис. 9. Интраоперационная картина после рестернотомии и ушивания дефекта стенки правого предсердия.

ОБСУЖДЕНИЕ

В литературе в последнее время все большее число авторов сообщают о рутинном использовании методов элевации грудины во время операции по Нассу с целью повышения безопасности. Разработанные различные модификации оригинального метода D. Nuss включают прежде всего использование торакоскопии для предотвращения слепого повреждение сердца и сосудов. По данным различных авторов внедрение рутинной торакоскопии снизило частоту, но не смогло полностью устранить случаи перфорации сердца [4–6]. Анализ применения операции по Нассу в 50 учреждениях Соединённых штатов Америки (Национальная программа улучшения качества хирургической помощи Американского колледжа хирургов) показал, что торакоскопия используется только в 84% участвующих в исследовании центров [8]. Наряду с этим, все большее число авторов сообщают о рутинном использовании техники подъёма грудины во время операции по Нассу для повышения безопасности и снижения частоты осложнений [9].

Для профилактики травмы сердца, существует несколько методов с использованием различных устройств, включая кран и проволочный шов, подъёмный крюк, ретрактор Кента или Лангенбека в сочетании с дополнительными разрезами и устройство ВК. Так, Y. Yoon и соавт. при выполнении операции по Нассу у пожилых и молодых пациентов осуществлял элевацию грудины с помощью кранового устройства, используя ретрактор Кента. При этом подъем грудины осуществлялся за проволочные нити, которые пришивают к грудине [10]. S. St. Peter и соавт. предложили использовать субксифоидный дополнительный разрез, позволяющий осуществлять интраоперационный пальцевой контроль для защиты органов средостения. Таким образом, операции включали 2 боковых разреза, 1 субксифоидный разрез и 2 боковых стабилизатора, при этом необходимость в проведении торакоскопии отпала [11]. H. Parkи соавт. представили применение техники крана с использованием проволочных швов для элевации грудины у взрослых пациентов и подростков с глубокими деформациями грудной стенки, чтобы избежать повреждения сердца [12]. Крановая техника осуществляется с помощью металлической проволоки и шарнирного подъёмника. На мечевидный отросток или другую часть тела грудины накладывается проволочный костный шов, который фиксируется к подъёмной системе, установленной на операционном столе [10, 13]. S. Takagi и соавт. разработали метод ручной элевации грудины, который осуществляется через передне-боковой разрез в грудной стенке, выполненный под торакоскопическим контролем. При этом ассистент, стоящий слева от пациента, удерживает ручной грудинный подъёмник создавая достаточное пространство между грудиной и сердцем [14]. M. Tedde и соавт. описали методику с использованием 2 ретракторов Лангенбека, вставленных через разрезы, в которые вводится пластина, для подтягивания грудной стенки кверху. При этом сердце перемещается вниз под действием собственной массы [15]. Выполнение операции по Нассу у взрослых пациентов более сложная задача из-за ригидной грудной клетки. Во многом благодаря использованию методики Park для элевации грудины, у большинства взрослых пациентов хирургическое вмешательство было проведено без осложнений [16, 17].

Применение ВК для элевации грудины подробно описано в работе F. Haecker и соавт. При этом происходит достоверное поднятие грудины, что было подтверждено при торакоскопии. Продвижение интродьюсера и установка пластины были безопасными, успешными и прошли без осложнений у всех пациентов. Также не было отмечено случаев повреждения сердца, перикарда и сосудов грудной полости [18]. При использовании ВК наиболее выраженным побочным эффектом является подкожная гематома и отёк подкожно-жировой клетчатки в месте установки устройства. Однако оба описанных явления носят транзиторный характер и обычно спонтанно купируются до выписки пациента из стационара. В отличие от других методов элевации грудины при использовании ВК не требуется выполнение дополнительных разрезов кожи или проколов. Вследствие этого, техника элевации грудины с помощью ВК не оставляет послеоперационных рубцов. В связи с вышеизложенным F. Haecker и соавт. рекомендуют рутинное интраоперационное использование ВК при операции по Нассу, которое эффективно даже у пациентов старше 25 лет. Одним из аргументов в пользу использования ВК является то, что техника элевации грудины, используемая вовремя операции по Нассу, должна быть направлена на улучшение качества и безопасности вмешательства без дополнительного образования видимых послеоперационных рубцов. Безусловно, тяжесть деформации, эластичность передней грудной стенки и возраст пациента — важные аспекты, которые могут повлиять на эффективность и безопасность процедуры элевации грудины.

S. Sesia и соавт. разработали и предложили прототип электронного измерительного устройства, который позволяет объективно измерять гибкость грудной стенки. Они выявили положительную корреляцию между приложенным отрицательным давлением и возрастом пациента — чем моложе пациент, тем меньшее приложенное отрицательное давление и более эластична грудная клетка. Авторами было установлено, что после применения ВК отрицательное давление уменьшалось у одного и того же пациента, это может говорить о том, что терапия ВК повышает эластичность грудной клетки [19]. Вероятно, именно с этим связано уменьшение болевого синдрома у пациентов с предоперационным использованием ВК.

На основании вышеупомянутых аспектов, F. Haecker и соавт. рекомендуют использовать элевацию грудины в качестве обычной процедуры во время операции по Нассу. Поскольку ВК является наименее инвазивным из всех доступных методов, но не менее эффективным, ряд авторов рекомендует его интраоперационное применение в качестве неотъемлемой части стандартизированной операции по Нассу [20, 21].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Интраоперационное использование ВК показало себя как эффективная неинвазивная методика элевации грудины, не требующая дополнительных кожных разрезов или проколов, а также установки дополнительного оборудования на операционном столе. Особенно эффективным оказалось использование ВК у пациентов, ранее перенёсших стернотомию. При этом создаётся достаточная элевация грудины для безопасного проведения интродьюсера и более безопасного разделения спаек в переднем средостении. Предоперационное использование ВК уменьшило болевой синдром у пациентов в послеоперационном периоде. Однако окончательные выводы по предоперационному использованию ВК делать рано, в связи с небольшой выборкой пациентов, что требует дальнейшего изучения.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Наибольший вклад распределён следующим образом: З.Б. Митупов — сбор и обработка материала, написание текста; А.Ю. Разумовский — редактирование; А.О. Шоминова — сбор и обработка материала, написание текста; Г.Ю. Чумакова — сбор и обработка материала, редактирование; А.А. Павлов — редактирование.

Источник финансирования. Статья публикуется без спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов.

Этическая экспертиза. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ЛЭК РНИМУ им. Н.И. Пирогова (№ 213 от 13.12.2021).

ADDITIONAL INFORMATION

Authors' contribution. All authors confirm compliance of their authorship with the international ICMJE criteria. The largest contribution is distributed as follows: Z.B. Mitupov — the collection and processing of the material, writing a text; A.Yu. Razumovskii — editing; A.O. Shominova — the collection and processing of the material, writing a text; G.Yu. Chumakova — the collection and processing of the material, editing; A.A. Pavlov — editing.

Funding source. The publication had no sponsorship.

Competing interests. The authors claim that there is no conflict of interest in the article.

Ethics approval. The present study protocol was approved by the local Ethics Committee of the Pirogov Russian National Research Medical University (№ 213 by 13.12.2021).

About the authors

Alena O. Shominova

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov; Filatov N.F. Children's City Hospital

Author for correspondence.
Email: alshominova@icloud.com
ORCID iD: 0000-0001-7205-0937