Автореферат и диссертация по медицине (14.03.04) на тему:Электрофизиологическая характеристика токсической кардиомиопатии при остром отравлении продуктами горения

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СКОРОЙ ПОМОЩИ ИМ. И.И. ДЖАНЕЛИДЗЕ

04201454333 На правах рукописи

БОРТУЛЕВ Сергей Александрович

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКСИЧЕСКОЙ КАРДИОМИОПАТИИ ПРИ ОСТРОМ ОТРАВЛЕНИИ ПРОДУКТАМИ ГОРЕНИЯ

14.03.04 - токсикология 14.01.04 - внутренние болезни

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор

Александров Михаил Всеволодович доктор медицинских наук

Васильев Сергей Анатольевич

Санкт-Петербург 2013

2 ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. ТОКСИЧЕСКАЯ КАРДИОМИОПАТИЯ ПРИ ОСТРЫХ ОТРАВЛЕНИЯХ (обзор литературы).......................................... 12

1.1. Токсическая кардиомиопатия: определение............................ 12

1.2. Общие механизмы кардиотоксичности................................... 14

1.3. Поражение миокарда у больных с отравлениями продуктами горения................................................................................ 19

1.3.1. Токсикологическая характеристика пожаров......................... 22

1.3.2. Механизмы токсического действия оксида углерода............... 24

1.3.3. Клиника отравления угарным газом.................................... 26

1.3.4. Термохимическое поражение дыхательных путей................... 29

1.4. Современные возможности электрофизиологических методов исследований в оценке кардиотоксического действия..................... 32

1.5. Электрическая нестабильность как критерий тяжести поражения миокарда............................................................................ 38

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................. 41

2.1. Структура, организация и общая количественная характеристика клинико-инструментальных исследований..................................... 42

2.2. Общая характеристика случаев острых отравлений.................. 46

2.3. Клиническое обследование. Критерии включения..................... 50

2.4. Техника и методика электрокардиографического мониторирования................................................................... 52

2.4.1. Алгоритм оценки результатов................................................ 53

2.4.2. Оценка вариабельности сердечного ритма............................. 55

2.4.3. Параметры мониторирования артериального давления............ 56

2.5. Клинико-лабораторные (биохимические) параметры................. 57

2.6. Организация и общая характеристика экспериментальных

исследований........................................................................ 59

2.7. Методы статистической обработки результатов........................ 61

Глава 3. СОСТОЯНИЕ МИОКАРДА В ОСТРОМ ПЕРИОДЕ

ОТРАВЛЕНИЯ ПРОДУКТАМИ ГОРЕНИЯ:

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ........................... 63

3.1. Результаты стандартного ЭКГ-исследования........................... 63

3.2. Нарушения автоматизма..................................................... 67

3.2.1. Наджелудочковая экстрасистолия....................................... 70

3.2.2. Желудочковая экстрасистолия........................................... 72

3.2.3. Изменения суточной вариабельности сердечного ритма........... 78

3.3. Нарушения возбудимости и проводимости............................. 80

3.4. Нарушения реполяризации................................................. 81

3.5. Параметры системной гемодинамики (суточное

мониторирование артериального давления).................................. 84

3.6. Состояние миокарда у лиц молодого возраста в исходе тяжелого

отравления продуктами горения................................................ 86

Глава 4. МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ТОКСИЧЕСКОИ

КАРДИОМИОПАТИИ............................................................ 93

4.1. Сравнительная характеристика газового и электролитного

состава крови........................................................................ 93

4.2. Маркеры повреждения миокарда.......................................... 98

4.3. Лабораторные показатели состояния печени............................ 100

4.4. Функциональное состояние почек.......................................... 102

4.5. Сопряжение клинических, электрофизиологических и

лабораторных данных (результаты факторного анализа).................. 104

Глава 5. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИОКАРДЕ

ПРИ ТЯЖЕЛОМ ОТРАВЛЕНИИ ОКСИДОМ УГЛЕРОДА............... 110

5.1. Общая характеристика экспериментальной модели................... 110

5.2. Динамика электрокардиографических параметров..................... 111

5.3. Морфологические признаки токсической кардиомиопатии......... 114

5.4. Морфологические признаки токсической нефропатии............... 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119

ВЫВОДЫ 128

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 130

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 131

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Проблема своевременного и эффективного оказания помощи пострадавшим на пожарах определяется частотой возникновения этого стихийного бедствия. Общемировая статистика показывает, что ежегодно количество погибших при пожарах составляет от 10 до 60 человек на миллион жителей [104, 226]. При этом до 30-35% погибших имеют лишь изолированное поражение продуктами горения без ожоговых повреждений. В Российской Федерации за последние пять лет (2008-2012 г) фиксируется более 160000 пожаров в год, в результате которых погибает 11-14 тысяч человек, а получают травмы, ожоги и отравления более 12 тысяч человек ежегодно. В общей структуре бытовых отравлений в Российской Федерации доля отравлений оксидом углерода и другими продуктами горения составляет 5-6 %. Общая летальность при данном виде интоксикации составляет 12-16 % [83, 104, 134, 136].

Работы по изучению клиники острых отравлений при пожарах ведутся много лет. Результаты этих исследований в подавляющем большинстве связывают патогенез острых поражений в основном с отравлением угарным газом и образованием карбоксигемоглобина [9, 69, 80, 81]. Широкое применение в бытовых и производственных помещениях синтетических отделочных материалов приводит к тому, что при горении и пиролизе в атмосферу выделяется более десятка, иногда, до сотни наименований токсичных химических веществ в различных агрегатных состояниях [69, 83]. В конечном итоге, безусловно, действие угарного газа остается ведущим в патогенезе интоксикации, тем не менее, возникающие при этом поражения носят сочетанный характер [81, 83, 127]. Кроме того, в условиях пожара от 70 до 90% случаев тяжелых отравлений комбинируется с наличием термохимического поражения дыхательных путей [65, 103, 104]. Это связано с комбинированным действием повреждающих факторов атмосферы пожара:

высокая температура, раздражающее действие дыма, прижигающее действие некоторых продуктов горения, обеднение воздушной среды кислородом [86].

Степень разработанности темы исследования. Следует признать, что в основе рассмотрения проблемы поражения миокарда у пострадавших на пожаре лежит односторонний подход, основанный на механизме токсического действия оксида углерода [39, 81, 127]. Описание механизмов кардиотоксичности при поражениях продуктами горения сводится лишь к острой гипоксической травме [104, 151, 166]. Электрофизиологическая характеристика токсической кардиомиопатии при отравлении угарным газом, приводимая в литературе, весьма разнообразна и не систематизирована, а порой противоречива [81, 88, 179, 225]. В работах отмечается факт нарушения ритма и проводимости, неспецифические изменения реполяризации в остром периоде. При этом последующая динамика выявленных изменений рассмотрена не достаточно. Имеются лишь единичные исследования, направленные на изучение исходов токсической кардиомиопатии.

Характерной особенностью токсических кардиомиопатий является развитие нарушений ритма и проводимости нередко угрожающего характера, в результате чего может наступить острая сердечная недостаточность или внезапная сердечная смерть [173, 180, 234, 240]. В соответствии с современными достижениями кардиологии, одним из проявлений кардиотоксичности можно признать потенциальную готовность запустить фатальные нарушения ритма. К таким процессам приводит так называемая электрическая нестабильность миокарда [106, 125]. Для оценки поражения миокарда при остром отравлении необходимо, в первую очередь, реализовать методику, позволяющую зарегистрировать не только явные нарушения ритма и проводимости, но и оценить вероятность развития фатальных кардиальных событий. Такими методами являются ЭКГ высокого разрешения и суточное мониторирование ЭКГ [28, 48, 109].

Таким образом, представлялось актуальным выполнить исследование, имевшее своей целью дать развернутую электрокардиографическую характеристику состояния миокарда у больных с острыми отравлениями продуктами горения.

Цель исследования: уточнить механизмы формирования и особенности клинического течения токсической кардиомиопатии у больных с острыми отравлениями продуктами горения.

Задачи исследования:

1. Исходя из результатов длительного мониторирования сформировать электрокардиографическую характеристику токсической кардиомиопатии при отравлении продуктами горения.

2. Установить основные факторы, определяющие патогенез поражения миокарда при отравлении продуктами горения.

3. Оценить состояние миокарда у лиц молодого возраста в исходе острого тяжелого отравления продуктами горения.

4. На экспериментальной модели острого тяжелого отравления оксидом углерода оценить морфологические изменения в исходе токсической кардиомиопатии.

Научная новизна. Получены новые данные о патогенезе повреждения миокарда у больных с острыми тяжелыми отравлениями угарным газом и другими продуктами горения при пожаре. Показано, что при данной форме отравления возникает токсическая кардиомиопатия, являющаяся результатом комплексного воздействия острой смешанной (гемической и гипоксической) гипоксии, а также нарушения кислотно-основного равновесия, повышения постнагрузки, срыва вегетативной регуляции деятельности сердца в результате острой церебральной недостаточности. В соматогенную фазу развивается ренокардиальный синдром в результате цитолиза, вызванного термохимическим поражением дыхательных путей. Доказано, что токсическая кардиомиопатия проявляется существенными нарушениями электрических свойств миокарда. Ведущими

электрокардиографическими коррелятами токсической кардиомиопатии являются функциональный класс желудочковой экстрасистолии, тяжесть нарушений реполяризации, признаки электрической нестабильности миокарда. Показано, что у лиц молодого возраста в исходе тяжелого отравления продуктами горения формируется состояние электрической нестабильности миокарда. На экспериментальной модели тяжелого отравления оксидом углерода установлено, что в исходе тяжелой кардиомиопатии развивается мелкоочаговый диффузный кардиосклероз.

Теоретическая и практическая значимость работы. Установлено, что при отравлениях продуктами горения, осложненных термохимическим поражением дыхательных путей, у всех больных развивается токсическая кардиомиопатия средней или тяжелой степени. Показано, что эффективность комплексной диагностики острой токсической кардиомиопатии существенно возрастает при использовании методики длительного мониторирования ЭКГ. Систематизирована электрокардиографическая семиотика острой токсической кардиомиопатии. Разработаны дифференциально-диагностические критерии оценки степени тяжести поражения миокарда при остром отравлении продуктами горения. Показана динамика электрофизиологических параметров в течении токсической кардиомиопатии. Обоснованы показания к проведению суточного мониторирования ЭКГ у больных с острым отравлением продуктами горения различной степени тяжести.

Результаты исследований внедрены в практическую работу отдела клинической токсикологии, отделения функциональной диагностики Санкт-Петербургского НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе, в учебный процесс кафедры токсикологии и экстремальной медицины СевероЗападного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова, кафедры госпитальной терапии медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета, в научно-практическую деятельность ФГУН «Институт токсикологии ФМБА» (Санкт-Петербург).

Методология и методы исследования. Работа состоит из двух разделов: клинико-инструментальные исследования и моделирование типового патологического процесса в эксперименте. Методологической основой клинико-инструментального раздела явилось сравнительное проспективное открытое когортное исследование с использованием клинических, электрофизиологических, биохимических и

медикостатистических методов. Экспериментальный раздел построен на методологической основе проспективного рандомизированного лонгитюдного исследования с использованием токсикометрических, электрофизиологических, морфологических и статистических биометрических методов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Токсическая кардиомиопатия при остром отравлении продуктами горения электрокардиографически характеризуется нарушениями автоматизма и проводимости миокарда, изменениями фазы реполяризации. Дифференциальными признаками для определения степени тяжести повреждения миокарда являются функциональный класс желудочковой экстрасистолии, выраженность нарушений реполяризации и наличие признаков электрической нестабильности миокарда.

2. При тяжелом отравлении продуктами горения повреждение миокарда обусловлено действием острой гипоксии и вторичных кардиотоксических эффектов: повышение постнагрузки, срыв вегетативной регуляции, развитие ренокардиального синдрома в результате цитолиза. В исходе тяжелой кардиомиопатии формируется мелкоочаговый диффузный кардиосклероз, проявляющийся электрической нестабильностью миокарда.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности полученных результатов проведённых исследований определяется достаточным и репрезентативным объёмом обследованных пациентов с использованием современных методов исследования. Методы статистической обработки полученных результатов адекватны характеру

распределения полученных результатов и позволяют доказательно решать поставленные задачи. Сформулированные в диссертации выводы, положения и рекомендации обобщают результаты выполненных исследований и соотношения их с данными, полученными другими исследователями.

По материалам диссертационного исследования опубликовано 19 печатных работ, в том числе 2 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных исследований.

Результаты исследования доложены и обсуждены на ежегодных международных конференциях «Фундаментальные медико-биологические науки и практическое здравоохранение (Томск, 2010, 2011); на конференции «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2010); на Третьей международной конференции молодых ученых (Курск, 2010); на XVI межгородской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2010); на Всероссийском научно-образовательном форуме «Профилактическая кардиология» (Москва, 2010); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2010); на XVII научно-практической конференцией «Актуальные вопросы кардиологии» (Тюмень, 2010); на IV Всероссийском национальном конгрессе лучевых диагностов и терапевтов «Радиология 2010» (Москва, 2010); на Российской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии» (Санкт-Петербург, 2011); на VI международной Пироговской научной конференции молодых ученых (Москва, 2011); на XVIII ежегодной научно-практической конференции «Актуальные вопросы кардиологии» (Тюмень, 2011); на Всероссийской научно-практической конференции «Скорая медицинская помощь» (Санкт-Петербург, 2013); на IV съезде токсикологов России (Москва, 2013).

Личное участие автора в исследовании. Автором обоснованы цель, задачи и методология исследования, осуществлены сбор и анализ

литературных источников. В качестве врача функциональной диагностики автор участвовал в обследовании и лечении больных с острыми отравлениями, больных с острым коронарным синдромом. Обоснованы критерии включения и проведен целесообразный подбор больных, выполнены основные клинико-инструментальные исследования. Автором обоснован и спланирован экспериментальный раздел, выполнены основные электрофизиологические исследования. Проанализированы полученные данные, осуществлена статистическая обработка, обобщены результаты исследования. Сформулированы выводы и основные положения, выносимые на защиту.

Структура и объем работы. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций. Диссертация иллюстрирована 25 таблицами и 14 рисунками. Список литературы содержит 248 источников, из них 140 отечественных и 108 иностранных авторов.

Глава 1. ТОКСИЧЕСКАЯ КАРДИОМИОПАТИЯ ПРИ ОСТРЫХ ОТРАВЛЕНИЯХ (обзор литературы)

1.1. Токсическая кардиомиопатия: определение

Кардиомиопатия — поражение (заболевание) миокарда, характеризующееся стру�