способ оценки степени метаболической и кардиореспираторной адаптации кардиохирургических больных

Формула изобретения

Способ оценки степени метаболической и кардиореспираторной адаптации кардиохирургических больных, заключающийся в определении анаэробного порога по моменту достижения равенства потребления кислорода и выделения углекислого газа и измерении мощности анаэробного порога, отличающийся тем, что во время операции и интенсивной терапии осуществляют последовательное вдыхание газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) и 21% (FiO₂=0,21) содержанием кислорода, определяют потребление кислорода и выделение углекислого газа на каждом этапе и рассчитывают мощность анаэробного порога по FiO₂ в газовой смеси, соответствующей моменту достижения анаэробного порога, и при мощности анаэробного порога более >0,14 считают степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента низкой, при значении показателя <0,1 считают степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента высокой, при значении показателя 0,1-0,14 считают степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента средней.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к способам определения степени метаболической и кардиореспираторной адаптации больных по мощности анаэробного порога, который является важной характеристикой особенностей взаимодействия метаболических реакций организма, а также функционального состояния кардиореспираторной системы человека. Анаэробный порог (АП) отражает тонкие изменения в клеточном метаболизме, является чувствительным индикатором циркулирующей и метаболической адаптации и имеет существенную прогностическую ценность [1]. АП отражает актуальное состояние человека и зависит от степени его физического и (или) умственного утомления, поэтому наиболее актуален для контроля текущего соматического статуса человека.

Известен способ определения степени метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента по мощности анаэробного порога, включающий вдыхание во время эргоспирометрии гипоксической газовой смеси со ступенчатым понижением содержания кислорода на 2% на каждой ступени до достижения на каждой ступени стабилизации показателей потребления кислорода и выделения углекислого газа. Анаэробный порог определяют в момент пересечения кривых потребления кислорода и выделения углекислого газа. Показателем, характеризующим степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента - мощностью анаэробного порога (МАП) - является процент содержания кислорода во вдыхаемой гипоксической газовой смеси, соответствующий моменту достижения анаэробного порога. При значении показателя >14% считают мощность анаэробного порога (соответственно и степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента) низкой, при значении показателя <10% считают мощность анаэробного порога высокой, при значении показателя 10%-14% считают мощность анаэробного порога средней [2].

Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является то, что он требует применения сложной дорогостоящей аппаратуры (эргоспирометр, устройство для приготовления гипоксической газовой смеси) и в связи со сложностью не дает возможности определения анаэробного порога в режиме мониторирования у пациентов во время операции и интенсивной терапии. Кроме того, дыхание газовой смесью с содержанием кислорода ниже атмосферного, как необходимо по условиям способа-прототипа, может у критически больных пациентов сопровождаться нарушениями кислородного гомеостаза и требует соблюдения повышенных мер безопасности.

Задачей изобретения является повышение безопасности способа, позволяющего определять степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента во время операции и интенсивной терапии в режиме мониторирования.

Поставленная задача достигается техническим решением, представляющим собой способ оценки степени метаболической и кардиореспираторной адаптации кардиохирургических больных по мощности анаэробного порога, включающий последовательное вдыхание газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) и 21% (FiO ₂=0,21) содержанием кислорода. При этом необходимо, чтобы параметры ИВЛ, показатели гомеостаза, лечебные мероприятия на протяжении всех измерений оставались неизменными. На этапе вдыхания газовой смеси с 51% содержанием кислорода с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измеряют процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей (обычно через 3-5 минут) фиксируют их значения и определяют потребление кислорода и выделение углекислого газа.

После завершения измерений переходят к вдыханию газовой смеси с 21% содержанием кислорода и с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измеряют процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей (обычно через 3-5 минут) фиксируют их значения и определяют потребление кислорода и выделение углекислого газа. Выделение углекислого газа на этапах измерений при использовании нашего способа не меняется.

Поскольку анаэробный порог определяют в момент пересечения кривых потребления кислорода и выделения углекислого газа, анаэробный порог считают достигнутым, когда значение потребления кислорода на момент достижения АП равно значению выделения углекислого газа.

Показатель МАП, выражаемый как FiO₂ во вдыхаемой газовой смеси, соответствующий моменту достижения анаэробного порога, считают характеристикой степени метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента, т.е. мощностью анаэробного порога у конкретного пациента. При значении показателя МАП>0,14 считают мощность анаэробного порога (соответственно и степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента) низкой, при значении показателя <0,1 считают мощность анаэробного порога высокой, при значении показателя 0,1-0,14 считают мощность анаэробного порога средней.

Новым в предлагаемом способе является последовательное вдыхание во время операции и интенсивной терапии газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) и 21% (FiO₂ =0,21) содержанием кислорода, определение потребления кислорода и выделение углекислого газа на каждом этапе и расчет мощности анаэробного порога по известным формулам, а также значения мощности анаэробного порога пациентов, соответствующие различным степеням адаптации пациентов.

Новые признаки позволяют определять мощность анаэробного порога у пациентов во время операции и интенсивной терапии в режиме мониторирования и избегать гипоксических осложнений у критических больных за счет исключения снижения содержания кислорода в дыхательной смеси смеси ниже атмосферного (21%).

Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не очевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков в проанализированной литературе не обнаружено. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в здравоохранении.

Исходя из вышеизложенного следует считать данное техническое решение соответствующим условиям патентоспособности: «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенного рисунка 1.

На рис.1 изображен график для расчета мощности анаэробного порога. Откладывают на графике найденные при измерениях 1 (при FiO ₂=0,51) значения ПО_2-0,51 (точка 1) и VCO _2-0,51 (точка 3). Найденные при измерениях 2 (при FiO ₂=0,21) значения ПО_2-0,21 (точка 2) и VCO _2-0,21 (точка 4). Соединяют точки 1 и 2 прямой линией и продлевают ее до пересечения с построенной таким же образом и продленной линией VCO₂ (соединенные точки 3 и 4). Точка пересечения продленных линий соответствует МАП (точка 5), значение которой рассчитывают по формуле.

Способ осуществляют следующим образом:

Определения мощности анаэробного порога во время операции и интенсивной терапии проводят на фоне ИВЛ с помощью наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger). Процедуру начинают с подачи пациенту дыхательной газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) содержанием кислорода. С помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) после стабилизации показателей (обычно через 3-5 минут) измеряют процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме, фиксируют их значения и определяют потребление кислорода и выделение углекислого газа по формулам.

ПО_2-0,51=(51-O_{2 выд.-0,51})×МОД, где

ПО_2-0,51 - (мл/мин) потребление кислорода при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51;

51 - (%) процентное содержание кислорода на вдохе при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51;

O_{2 выд.-0,51} - (%) процентное содержание кислорода на выдохе при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51;

МОД - (мл/мин) минутный объем дыхания.

VCO_2-0,51=etCO_2-0,51×МОД:BP, где

VCO_2-0,51 - (мл/мин) выделение CO ₂ при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51;

etCO_2-0,51 (мм рт.ст.) парциальное напряжение CO₂ в конце выдоха (end tidal) при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51;

МОД - (мл/мин) минутный объем дыхания;

BP - (мм рт.ст.) атмосферное давление (barometric pressure).

После этого подают пациенту дыхательную газовую смесь с 21% (FiO₂=0,21) содержанием кислорода (атмосферный воздух). После стабилизации показателей повторяют измерение и определяют потребление кислорода и выделение углекислого газа по приведенным формулам. При этом убеждаются, что параметры ИВЛ, показатели гомеостаза, лечебные мероприятия на протяжении всех измерений оставались неизменными.

ПО_2-0,21=(21-O_{2 выд.-0,21})×МОД, где

ПО_2-0,21 - (мл/мин) потребление кислорода при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,21;

21 - (%) процентное содержание кислорода на вдохе при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,21;

O_{2 выд.-0,21} - (%) процентное содержание кислорода на выдохе при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,21;

МОД - (мл/мин) минутный объем дыхания.

VCO _2-0,21=etCO_2-0,21×МОД:BP, где

VCO₂ - (мл/мин) выделение CO₂ при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,21;

etCO _2-0,21 (мм рт.ст.) парциальное напряжение CO₂ в конце выдоха (end tidal) при вдыхании газовой смеси с FiO ₂=0,21;

МОД - (мл/мин) минутный объем дыхания;

BP - (мм рт.ст.) атмосферное давление (barometric pressure).

Все полученные значения потребления кислорода и выделения углекислого газа подставляют в формулу для определения мощности анаэробного порога.

МАП=0,21-(ПО _2-0,21-VCO₂)×0,3:(ПО_2-0,51-ПО _2-0,21), где

МАП - (FiO₂) мощность анаэробного порога;

0,21 - FiO₂ в атмосферном воздухе;

ПО_2-0,21 - (мл/мин) потребление кислорода при вдыхании воздуха с FiO₂=0,21;

VCO₂ - (мл/мин) выделение CO₂;

0,3- FiO₂=0,51-0,21;

ПО_2-0,51 - (мл/мин) потребление кислорода при вдыхании газовой смеси с FiO₂=0,51.

При значении показателя МАП>0,14 считают мощность анаэробного порога (соответственно и степень метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента) низкой, при значении показателя <0,1 считают мощность анаэробного порога высокой, при значении показателя 0,1-0,14 считают мощность анаэробного порога средней.

Пример 1. Больной М., 52 г. И.б. № 1056. Рост 175 см, вес 83 кг.

Основное заболевание: ишемическая болезнь сердца, III ФК. Аневризма левого желудочка.

Сопутствующее заболевание: Хронический гастрит в фазе ремиссии. Дуоденит.

Во время операции АКШ + РАЛЖ, после интубации, до разреза, было проведено определение МАП по методу, включающему последовательное вдыхание газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) и 21% (FiO₂=0,21) содержанием кислорода. На этапе вдыхания газовой смеси с 51% содержанием кислорода с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измерили процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей через 5 минут зафиксировали их значения и определили потребление кислорода по формулам. После завершения измерений перешли к вдыханию газовой смеси с 21% содержанием кислорода и с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измерили процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей через 5 минут зафиксировали их значения и определили потребление кислорода и выделение углекислого газа по вышеприведенным формулам. Вычислили МАП, которая у данного пациента составила 0,16. Следовательно, мощность анаэробного порога (соответственно и степень метаболической и кардиореспираторной адаптации) у данного пациента низкая.

Выполнена операция аортокоронарное шунтирование и резекция аневризмы левого желудочка в условиях искусственного кровообращения. Длительность операции составила 6 ч 10 мин, длительность ИК составила 3 ч 17 мин.

В раннем послеоперационном периоде через 2 часа после операции возникли явления сердечной слабости, была начата инфузия допмина со скоростью 5 мкг/кг/мин. По вышеописанной методике выполнили определение МАП, которая составила 0,17. Скорость допмина прибавили до 8 мкг/кг/мин и провели определение МАП, результат составил - 0,15, следовательно, степень метаболической и кардиореспираторной адаптации на этой дозе допмина улучшилась. Продолжительность ИВЛ после операции составила 48 ч. Имели место признаки сердечной и дыхательной недостаточности, длительность инотропной поддержки составила 96 ч.

Через 6 суток пациент переведен в общую палату.

Пример 2. Больной Д., 63 г. И.б. № 927. Рост 170 см, вес 87 кг.

Основное заболевание: ишемическая болезнь сердца, III ФК.

Сопутствующее заболевание: Сахарный диабет 2 типа. Хронический холецистит, стадия ремиссии.

Во время операции АКШ, после интубации, до разреза, было проведено определение МАП по методу, включающему последовательное вдыхание газовой смеси с 51% (FiO ₂=0,51) и 21% (FiO₂=0,21) содержанием кислорода. На этапе вдыхания газовой смеси с 51% содержанием кислорода с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измерили процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей через 4 минуты зафиксировали их значения и определили потребление кислорода по формуле 1. После завершения измерений перешли к вдыханию газовой смеси с 21% содержанием кислорода и с помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) измерили процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме. После стабилизации показателей через 3 минуты зафиксировали их значения и определили потребление кислорода и выделение углекислого газа по вышеприведенным формулам. Вычислили МАП, которая у данного пациента составила 0,14. Следовательно, мощность анаэробного порога (соответственно и степень метаболической и кардиореспираторной адаптации) у данного пациента средняя.

Выполнена операция аортокоронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения. Длительность операции составила 5 ч 20 мин, длительность ИК составила 1 ч 45 мин.

Через 4 ч после операции у пациента развилась AV-блокада с ЧСС 52 уд/мин. Была навязана ЭКС в режиме VVI с помощью эпикардиальных электродов с частотой 70 уд/мин. После чего провели определение мощности анаэробного порога по вышеописанной методике. МАП составила 0,14. Затем прибавили частоту стимуляции до 80 уд/мин и вновь определили МАП, которая составила 0,13, то есть степень метаболической и кардиореспираторной адаптации увеличилась. Режим стимуляции установили с частотой 80 уд/мин. На 2 сутки после операции восстановился собственный синусовый ритм с достаточной частотой, ЭКС была отключена. Продолжительность ИВЛ после операции составила 9 ч.

Через 3 суток пациент переведен в общую палату.

Пример 3. Больной П., 57 л. И.б. № 1028. Рост 182 см, вес 90 кг.

Основное заболевание: ишемическая болезнь сердца, III ФК.

Сопутствующее заболевание: Остеохондроз поясничного отдела позвоночника.

Во время операции АКШ, после интубации, до разреза, было проведено определение МАП на фоне ИВЛ с помощью наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger). Процедуру начали с подачи пациенту дыхательной газовой смеси с 51% (FiO₂=0,51) содержанием кислорода. С помощью газового модуля наркозно-дыхательного аппарата Primus (Dräger) после стабилизации показателей через 5 минут измерили процентное содержание кислорода и парциальное напряжение углекислого газа в выдыхаемом объеме, зафиксировали их значения и определили потребление кислорода и выделение углекислого газа по приведенным формулам.

После этого подали пациенту дыхательную газовую смесь с 21% (FiO₂=0,21) содержанием кислорода (атмосферный воздух). После стабилизации показателей повторили измерение и определили потребление кислорода и выделение углекислого газа по формулам. При этом убедились, что параметры ИВЛ, показатели гомеостаза, лечебные мероприятия на протяжении всех измерений оставались неизменными.

Мощность анаэробного порога у данного пациента составила 0,11, что соответствует средней степени метаболической и кардиореспираторной адаптации.

Выполнена операция аортокоронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения. Длительность операции составила 4 ч 30 мин, длительность ИК составила 1 ч 20 мин.

Через 3 ч после операции выполнили повторно определение МАП по вышеописанной методике. Мощность анаэробного порога составила 0,12 и оценена как средняя.

Продолжительность ИВЛ после операции составила 6 ч, инотропная поддержка не требовалась. Осложнений не наблюдалось.

На третьи сутки пациент переведен в общую палату.

Предлагаемый авторами способ апробирован у 35 пациентов, позволяет определять степень метаболической и кардиореспираторной адаптации кардиохирургических больных в режиме мониторирования, повышает безопасность способа.

Список литературы

1) The physiological significance of the "anaerobic threshold" / K.Wasserman, G.G.Burton, A.C.Van Kessel // Physiologist. - 1964. - V.7. - P.279-284.

2) Патент РФ № 2432114. Опубл. 27 октября 2011 г. Бюл. № 30. Способ оценки степени метаболической и кардиореспираторной адаптации пациента. Авторы Ю.К.Подоксенов, Т.В.Емельянова, В.М.Шипулин, Ю.С.Свирко, О.Г.Кийко, О.О.Пантелеев, З.Н.Жихарева, А.С.Горохов, А.Ю.Подоксенов, Д.А.Прут.