Для выполнения малоинвазивных вмешательств при хирургической патологии толстой кишки необходимо не только наличие навыков владения техникой лапароскопии, хороших знаний лапароскопической анатомии органов брюшной полости и забрюшинного пространства, но и большого опыта малоинвазивных манипуляций на нижнем и верхнем этажах брюшной полос-ти [1-7]. 

Проведение подобных комплексных операций сочетаются с мышечными нагрузками хирурга, поскольку инструментальные манипуляции в нескольких квадрантах брюшной полости подразумевают частые движения в верхней конечности хирурга, а само хирургическое вмешательство довольно продолжительное [8-11]. 

Хотя комфорт для хирурга во время оперативного вмешательства часто является не первоочередной задачей, исследования показывают, что мышечная усталость, стрессовые состояния и дискомфорт во время операции крайне негативно влияют на течение, качество и результат операции [11,12]. 

Целью научной работы явилось разработка оптимального положения трокаров для выполнения резекции ректосигмоидного отдела толстой кишки, при котором мышечная нагрузка на хирурга является наименьшим. 

Электромиографическое (ЭМГ) исследование является высокочувствительным методом, которое применяется для регистрации мышечных импульсов с определенных групп мышц в процессе выполнения различных физических упражнений. Регистрация мышечных потенциалов позволит определить эффект мышечного напряжения и усталости в ходе выполнения лапароскопической операции [13,14]. В различных положениях трокаров, а также при использовании двух различных зажимов (прямого и изогнутого) на экспериментальной модели сравнивалась мышечная нагрузка в левой верхней конечности хирурга, выполняющего лапароскопическую резекцию ректосигмоидного отдела толстой кишки. Положение трокаров и применение различных инструментов предопределяют степень мышечной усталости в верхних конечностях [9,10,12-16]. 

Для учета субъективных ощущений в процессе лапароскопических манипуляций, нами был разработана анкета, вопросы в которых, адресованные хирургам, акцентировали мышечную нагрузку в различных группах мышц на разных стадиях операции, с применением различного инструментария и в различных трокарных позициях. Так, согласно полученным данным при анкетном расспросе хирургов отделения малоинвазивной хирургии универститеской клиники г. Тюбинген и отделения малоинвазивной хирургии частной клиники “Helios”, г. Мюльгайм, Германия, выполняющих лапароскопические колоректальные вмешательства, большинство хирургов отмечали жалобы на мышечные боли и напряжение в левой верхней конечности. В процессе лапароскопической резекции ректосигмовидного отдела толстой кишки в левой руке оператора находится атравматический зажим, которым выполняются манипуляции для обеспечения адекватной тракции и визуализации при диссекции и препаровки тканей в левых отделах толстой кишки (от селезеночного угла нисходящей ободочной кишки до ректосигмоидного отдела в области малого таза) [17]. 

Для определения мышечной нагрузки в левой верхней конечности в исследовании были дифференцированы три группы исследования, отличные по положению трокаров и применяемому инструменту в левой в/конечности. (рис. 1). 

Рис. 1. Три группы исследования:

1. -положение лапароскопа, 
2. - изогнутый или прямой зажим в латеральном или билатеральном положении трокаров (относительно положения лапароскопа), 
3. -ультразвуковые ножницы (Ethicon GmbH).

Во всех группах трокар для оптики (10 мм.) вводился выше пупка – в параумбиликальной области. 

В первой группе (n=10) трокар для атравматического изогнутого зажима (в левой руке хирурга) вводился в правой мезогастральной области (рис. 2). В правой подвздошной области применялся 5 мм. трокар для рабо-чего инструмента в правой руке хирурга. Данные точки трокаров нами было условно отмечены как “латеральное положение”. 

Рис. 2. Объект исследования: 

Во второй группе также применялось латеральное положение трокаров (n=10), однако в правой мезогастральной области был использован пря-мой атравматический зажим (рис. 2). 

Третья группа (n=10) отличается центральным расположением трокаров по отношению к лапароскопу. Атравматический прямой зажим вводился в левой подреберной области. Трокар в правой мезогастральной области служил для рабочего инструмента.

В начале эксперимента оптимизировались высота и положение операционного стола, положение мониторов и т.д.[11,12,15-19].

Вышеизложенные модификации положения трокаров были отобраны, как наиболее часто применяемые в мировой практике при операциях на левых отделах толстой кишки [3-7,20-24].

На фантомной эндоскопической модели (Richard Wolf GmbH, Книттлинген, Германия) с применением биологического животного органо-комплекса (n=30) проводилась лапароскопическая диссекция тканей ректосигмоидального отдела толстой кишки. В экспериментальной части с целью ассистенции применялась система Солохирургии (жесткого рукава для фик-сации лапароскопа) (Tuebingen Scientific Medical GmbH, Тюбинген, Гер-мания; Aesculap AG, Тутлинген, Германия) [25] (рис. 3).

Рис. 3. Фантомный эндотренажер (Richard Wolf GmbH, Книттлинген, Германия) с биологическим животным (телячий) органокомплексом.

Система Солохирургии EndoFreeze (1) удерживает лапароскоп (4).

(Tuebingen Scientific Medical GmbH, Тюбинген, Германия; Aesculap AG, Тутлинген, Германия).

Зажим атравматический (3) и рабочие ножницы (2) в латеральном положении.

Рабочим инструментом для диссекции и препаровки тканей применялись монополярные (Richard Wolf GmbH, Книтлинген, Германия) или ультразвуковые ножницы (Ethicon Endosurgery, Нордерстедт, Германия).

Статистическая обработка данных проводилась с 80% достоверностью t-теста Стьюдента и проверкой по критерию хи-квадрат. Статистическая достоверность достигала 5% уровня (p-значение меньше 0,05 рассматривалось как статистически достоверное). Статистическая обработка данных проводилось отдельно при анализе результатов, а также I группы со II группой, I группы с III группой соответственно. 

Рис. 4. Проекция электродов на мышечных группах

Следующие группы мышц левой верхней конечности были выбраны с учетом их значимости при выполнении лапароскопических манипуляций в брюшной полости (рис. 4). левой верхней конечности для регистрации ЭМГ сигнала при выполнении лапароскопического эксперимента PEC - Большая грудная мышца, DEL - Дельтовидная мышца, BB - Двуглавая мышца плеча, ECR - Лучевой разгибатель запястья, ECU - Локтевой разгибатель запястья.

Лучевой разгибатель запястья (ECR)- латеральная группа мышц предплечья. (Функции – сгибание, разгибание и отведение кисти)

Локтевой разгибатель запястья (ECU)- задняя группа поверхност-ных мышц предплечья. (Функции –разгибание и отведение кисти)

Двуглавая мышца плеча (BB) - передняя группа мышц плеча. 

(Функции – сгибание в локтевом суставе, супинация предплечья, отведение и приведение руки)

Дельтовидная мышца (DEL) - мышца пояса верхней конечности. 

(Функции – тянет плечо вперед, тянет руку назад, отводит плечо кнаружи)

Большая грудная мышца (PEC) - группа поверхностных мышц груди. (Функции – приводит и вращает плечо вовнутрь)

Электромиографический сигнал регистрировался с электродов (диаметр 3.8 см.), расположенных на поверхности кожи левой верхней конечности хирурга, соответствующий топографии вышеперечисленных групп мышц. Сигнал принимался датчиком Telemyo 2400T (входящая чувствительность - 1µV). Последующая обработка получаемого сигнала, его фильтрация и анализ проводилась на компьютере программным обеспечением Myoresearch XP (Noraxon USA, Inc., Scottsdale, AZ, USA). Программа позволяет анализировать, фильтровать сигналы полученные отдельно от каждой группы мышц [13,14,26].

Согласно принципам ЭМГ, пассивный электрод был фиксирован с ECU. Максимальная произвольная сократительная активность (МПСА)-являющаяся обязательной частью исследования, была зарегистрирована с каждой группы мышц. Поскольку регистрация сигнала с большой грудной мышцы сопровождалась наложением артефактов с сердечных ритмов, дополнительная фильтрация кардиоритма также была учтена. В процессе анализа проводилась фильтрация высокочастотных волн до 10Hz+10%, фильтрация низких помех-частот до 500Hz или 1000 Hz +2% [13].

В эксперименте анализировалось среднее ЭМГ значение с мышц левой верхней конечности в единицу времени, мышечная нагрузка в течении всего эксперимента. (Рис. 5).

Для выявления максимальных мышечных перегрузок в указанных мышечных группах в ходе каждого эксперимента было зарегистрировано среднее значение пиковых нагрузок (рис. 6).

Электромиографическое исследование проводилось, когда хирург вы-полнял лапароскопическую мобилизацию (медиальной и латеральной) нисходящего и ректосигмоидного отдела толстой кишки от селезеночного угла до верхней 1/3 прямой кишки. ЭМГ исследование при наложении колоректального циркулярного аппаратного анастомоза не проводилось, поскольку не представляло ценности в научном отношении. Cредняя продолжительность операции (без учета времени наложения циркулярного анастомоза) в I группе составила 45.12+11 мин, во II группе - 46.7+11 мин, в III группе - 40.3+8.3 мин соответственно. Средняя продолжительность ЭМГ исследования составила 44+10.2 мин.

Рис. 5. Анализ среднего ЭМГ значения

(% максимальной произвольной сократительной активности) 

(n=30/n=10 в каждой группе) p< 0,02

m.extensor carpi radialis *p = 0.0026 (I группа vs II группа), p = 0.02 (I группа vs III группа),

m. extensor carpi ulnaris *p = 0.00016 (I группа vs II группа), p = 0.0005 (I группа vs III группа)

m. biceps brachii *p = 0.001 (I группа vs II группа), p = 0.0005 (I группа vs III группа)

m. deltoideus, *p = 0.0003 (I группа vs II группа), p = 0.0039 (I группа vs III группа)

m. pectoralis major *p = 0.00001 (I группа vs II группа), p = 0.0003 (I группа vs III группа).

ЭМГ активность в течении всего эксперимента

(% максимальной произвольной сократительной активности) 

(n=30/n=10 в каждой группе) p< 0,03

Рис. 6. Cреднее значение пиковых нагрузок 

(с каждой мышечной группы, указывающее на наибольшее мышечное напряжение в ходе эксперимента) p< 0,02

При анализе значений электромиографических сигналов, указывающих уровень мышечной нагрузки и мышечной усталости как в единицу времени, так и в течении всего эксперимента, показывает, что значительный мышечный стресс в левой верхней конечности был зарегистрирован при выполнении операции с группах II и III. Следующие цифровые показатели мышечной нагрузки были получены в I, II и III группах, соответственно (таб. 1).

Таблица 1. Усредненные показатели мышечной нагрузки, зарегистрированные в исследовании

В процентах указывается среднее мышечное напряжение (от МПСА). 

Как видно из таблицы, низкие показатели мышечной нагрузки получены в первой группе исследования. 

Как известно, группы I и II отличаются лишь применением изогнутого и прямого атравматического зажимов (рис.1) в идентичных трокарных позициях, однако мышечная усталость, согласно ЭМГ данным, чаще регистрируется во II группа т.е. при применении прямого лапароскопического зажима. Следовательно, использование лапароскопического изогнутого зажима, позволяет более экономно расходовать мышечную силу, хотя и обеспечивает тем самым тот же объем манипуляций в брюшной полости.

Далее было проанализированы показатели средние мышечной нагруз-ки на всем протяжении оперативного вмешательства в каждой группе мышц. Результаты указывают, что при применении лапароскопического изогнутого зажима в “латеральном положении” трокаров (I группа) напряжение во всех мышечных группах оставалось минимальным.

Результаты научного исследования были подкреплены данными из опросника, содержащего эргономические критерии оценки интраоперацион-ного комфорта. Анкета была создана на основе анкеты Американского Общества Гастроинтестинальных и Эндоскопических Хирургов (SAGES). После каждого эксперимента хирургом заполнялась анкета (рис. 7). 

Рис. 7. Анкетные данные полученные после выполнения лапароскопиического эксперимента в трех группах.

Результаты анкетных данных свидетельствуют о доминирующих эргономических качествах применения изогнутого лапароскопического зажима в латеральном положении трокаров. 

Поскольку организация электромиографического исследования в кли-нических условиях является крайне обременительным для операционной бригады, а техническое ее проведение крайне затруднительно, клиническая релевантность экспериментальной части проверена на основе обзорного ретроспективного анализа [17,26].

Клиническое исследование охватывает анализ 182 лапароскопических резекций ректо-сигмоидного отдела толстой кишки, выполненных по поводу дивертикулярной болезни сигмовидной кшки за период с 2001 по 2005 года в частной клинике “Helios”, г. Мюльгайм, Германия. Операции выполнялись с использованием изогнутого лапароскопического зажима в латеральном положении трокаров. Средняя продолжительность вмешательства составляла 164.23 мин. (60-423 мин.). При наблюдении за движением инструментов в брюшной полости, движением рук хирурга в процессе операции и последующий опрос хирургов подтверждает научное утверждение, полученное на основе электромиографического исследования. 

Было также установлено, что аналогичные лапароскопические вмешательства, при которых от хирурга требуется знание навыков бимануальных манипуляций, часто сопряжены с неудобством, когда оба инструмента мешают работе друг друга, ограничивают поле движений в брюшной полости и усложняют визуализацию операционного поля своими положениями перед камерой. Подобные “конфликтные” ситуации возникают при неправильном положении трокаров, что крайне негативно влияют на ход операции, а в условиях необходимой манипуляции на обширном отрезке брюшной полости и в ходе длительного времени, как лапароскопической колоректальной хирургии, данная проблемы становится первостепенной. 

Лапароскопический атравматический зажим, благодаря своей изогнутости позволяет избежать этих недостатков [17]. Преимущества изогнутого инструмента крайне полезны при вмешательствах, где лапароскопические манипуляции одномоментно проводится в нескольких квадрантах брюшной полости, т.е. на большом протяжении операционного поля (рис. 8).

Рис. 8. На рисунке указан полезный диапазон движений на кончике инстурмента при повороте инструмента вокруг своей оси, обусловленный изогнутостью инструмента.

Изогнутость инструмента крайне расширяет диапазон движений в трокаре, не ограничивая манипуляционную активность лапароскопического инструмента в правой руке хирурга. Внедрение изогнутого инструментария в лапароскопическую хирургию хотя и решает многие и немаловажные вопросы, связанные с мышечным комфортом и удобством манипуляций в брюшной полости, однако не учитывает тот факт, что отхождение от стандартных инструментарий, к которым уже привыкли лапароскописты, требует времени, в течении которого приобретаются новые навыки и опыт манипуляций подобным нестандартным инструментом. Однако на пороге развития новых технологий в малоинвазивной индустрии, таких как NOTES и SILS, в которых без применения изогнутого инструментария операция часто становится невозможным, преобретение навыков владения подобным нестандартным инструментарием является крайне полезным.

Заключение:

Электромиографическое исследования является высокоэффективным методом для оценки мышечной нагрузки хирурга при выполнении лапароскопических вмешательств. На основании ЭМГ исследования выявлено то положение трокаров и выбор лапароскопического зажима, которые являются наиболее оптимальными при выполнении лапароскопической резекции ректосигмовидного отдела толстой кишки. Результаты дополнительных аналитических исследований подтверждают достоверность заключений данной научной работы. Латеральное положение трокаров отвечает критериям эргономики. В проведенном нами исследовании, применение изогнутого атравматического зажима в левой руке хирурга в латеральном положении трокаров является наиболее комфортным при выполнении мани-пуляций на левых отделах толстой кишке.

Литературa

1. Dincler S, Koller MT, Steurer J, Bachmann LM, Christen D, Buchmann P (2003) Multidimensional analysis of learning curves in laparoscopic sigmoid resection: eight-year results. Dis Colon Rectum 46: 1371–1379
2. National Institutes of Health (1993) Consensus development conference on gallstones and laparoscopic cholecystectomy. Am J Surg 165: 390–398. 
3. Koeckerling F, Schneider C, Reymond MA, Scheidbach H, Scheuerlein H, Konradt J, Bruch HP, Zornig C, Koehler L, Baerlehner E, Kuthe A, Szinicz G, Richter HA, Hohenberger W, Laparoscopic Colorectal Surgery Study Group (1999) Laparoscopic resection of sigmoid diverticulitis: results of a multicenter study. Surg Endosc 13: 567–571
4. Scheidbach H, Schneider C, Rose J, Konradt J, Gross E, Baerlehner E, Pross M, Schmidt U, Koeckerling F, Lippert H (2004) Laparoscopic approach to treatment of sigmoid diverticulitis: changes in the spectrum of indications and results of a prospective, multicenter study on 1,545 patients. Dis Colon Rectum 47: 1883–1888
5. Клейн К.В., Лахин А.В. (1998) Трехлетний опыт использования лапароскопических методов в колопроктологии Эндоскоп. хир. № 1. – С.23.
6. Сажин В.П. Диденко В.В., Пигин А.С. (1995) Лапароскопическая резекция сигмовидной кишки. – Рязань, C.39.
7. Ю.А. Шелыгин, Г.И. Воробьев, С.А. Фролов (2005) Техника лапароскопических операций при раке толстой кишки Практическая Онкология Т.6, № 2 – 2005 С. 81-91
8. Berguer R (1998) Surgical technology and the ergonomics of laparoscopic instruments. Surg Endosc 12: 458–462
9. Gerber S (1998) A comparative study of forces involved with manipulation of standard and lapa-roscopic surgical instruments [thesis]. Biomedical Engineering Program, California State University Sacramento, CA, 75 pp
10. Berguer R, Forkey D, Smith WD (2001) Ergonomic problems associated with laparoscopic instru-ments. Surg Endosc 13: 466–468
11. Hanna GB, Shimi S, Cuschieri A (1997) Optimal port locations for endoscopic intracorporeal knotting. Surg Endosc 11: 397–401 
12. Goossens RHM, van Veelen MA (2001) Assessment of ergonomics in laparoscopic surgery. Min Invas Ther Allied Technol 10: 175–179
13. Konrad K (2005) The ABC of EMG: a practical introduction to kinesiological electromyography
14. Delagi EF, Iazzetty J, Perotto A, Morrison D (1980) Anatomic guide for the electromyographer. Charles S. Thomas, Springfield, IL 
15. Matern U, Waller P, Giebmeyer C, Ruckauer KD, Farthmann EH (2001) Ergonomics: requirements for adjusting the height of laparoscopic operating tables. JSLS 5: 7–12
16. Matern U, Faist M, Kehl K, Giebmeyer C, Buess G (2005) Monitor position in laparoscopic surgery. Surg Endosc 9: 436–440
17. G.A. Manukyan, M. Waseda, N. Inaki, J.R. Torres Bermudez, I.A. Gacek, A. Rudinski, G.F. Buess (2007) Ergonomics with the use of curved versus straight laparoscopic graspers during rectosigmoid resection: results of a multiprofile comparative study. Surg Endosc (2007) 21: 1079–1089
18. Van Veelen MA, Snijders CJ, Van Leeuwen E, Goosens RHM, Kazemier G, et al. (2003) Impro-vements of foot pedals used during surgery based on new ergonomic quidelines. Surg Endosc 17: 1086–1091 
19. Uhrich ML, Underwood RA, Standeven JW, Soper NJ, Engsberg JR, et al. (2002) Assessment of fatigue monitor placement and surgical experience during simulated laparoscopic surgery. Surg Endosc 16: 635–639
20. Smadja C, Sbai IM, Tahrat M, Vons C, Bobocescu E, Baillet P, Franco D (1999) Elective laparoscopic sigmoid colectomy for diverticulitis: results of a prospective study. Surg Endosc 13: 645–648
21. Tuech J-J, Regenet N, Hennekinne S, Pessaux P, Bergamaschi R, Arnaud J-P (2001) Laparoscopic colectomy for sigmoid diverticulitis in obese and nonobese patients: a prospective comparative study. Surg Endosc 15: 1427–1430
22. Beart R.W., Jr. (1994) Laparoscopic colectomy: status of the art Dis. Colon Rectum. – 1994. – Vol.37 (Suppl.). – P.S47 S49.
23. Воробьев Г.И., Шелыгин Ю.А., Фролов С.А. и др. (2003) Непосредственные результаты лапа-роскопических передних резекций прямой кишки по поводу рака Эндоскоп. хир. №1.–С.14-19.
24. Воробьев Г.И., Шелыгин Ю.А., Фролов С.А. и др. (2003) Лапароскопические операции у боль-ных раком прямой кишки (сравнительные результаты лапароскопических и открытых передних резекций) Хирургия. №3. – С.36-42.
25. Arezzo A, Ulmer F, Weiss O, Schurr MO, Hamad M, Buess G.F. (2000) Experimental trial on solo surgery for minimally invasive therapy: comparison of different systems in a phantom model. Surg Endosc. 2000 Oct;14(10):955-9.
26. Koneczny S, Matern U (2004) Instruments for the evaluation of ergonomics in the surgery. Min Invas Ther Allied Technol 13: 167–177.