Автореферат и диссертация по медицине (14.00.37) на тему:Система транспорта кислорода у больных в критических состояниях (предпосылки к прогнозированию исхода болезни)

В современной реаниматологии одной из ключевых проблем является ранняя диагностика, выбор адекватной терапии, контроль её эффективности и прогнозирование исходов у пациентов в критических состояниях. «Критическими» можно признать такие состояния, при которых без внешнего воздействия на жизненно важные функции пациента развиваются необратимые функциональные и органические повреждения, неизбежно приводящие к его гибели [40,41,42,91, 423].

В настоящее время Рябов Г.А. выделяет три механизма формирования танатогенеза: интоксикационные расстройства функций органов, глобальный иммунный конфликт и гипоксия [91,92].

Можно предположить, что первые два механизма в той или иной степени приводят к развитию третьего. Гипоксия- широко распространённое явление, возникающее как в условиях дефицита кислорода во внешней среде, так и в результате различных патологических состояний, связанных с нарушениями функций респираторной, сердечно-сосудистой систем, транспортной функции крови и распределения кровотока на микроциркуляторном уровне.

Сутью гипоксического состояния является несоответствие количества доставляемого к тканям кислорода потребностям в нём. К настоящему времени существуют методические и инструментальные возможности для определения уровня доставки кислорода (D02) в организме [73,102,105, 577, 706]. Внедрение в повседневную практику исследования кислотно-щелочного состояния и газового состава крови, инвазивный центральной гемодинамики при помощи катетера Swan -Ganze, применение термодилюционного метода для определения величины сердечного выброса позволили достаточно легко определять показатель DCb. Одновременно с этим, существует возможность, произведя ряд расчетов измеренных показателей, оценки уровня потребления кислорода организмом [628, 630, 636].

Казалось бы, что основное направление поиска таких критериев должно лежать через нормирование отдельных показателей в цепи переноса кислорода- сердечного индекса, величины утилизации кислорода, концентрации. гемоглобина, содержания кислорода в артериальной и смешанной венозной крови и др. Однако, несмотря на многочисленные попытки ученых и клиницистов нормировать эти показатели и классифицировать на их основе степень нарушения отдельных функций, проблема тем не менее остается до настоящего времени нерешенной [425].

Не останавливаясь на частных вопросах патогенеза нарушений тех или иных подсистем транспорта кислорода, кажется очевидным, что варианты "нормы" практически для любого показателя столь сложной многокомпонентной системы, координирующей перенос кислорода, могут находиться в широком диапазоне значений, что прямо зависит от уровня функциональной активности остальных звеньев системы транспорта кислорода.

Примером проблематичности нормирования одного из таких показателей является сердечный индекс. Информация о нем практически не дает ответа на вопросы о характере его распределения или адекватности потребностям организма на данный момент времени. Может быть поэтому в литературе приводятся различные величины нормальных значений CI у больных в критических состояниях- от 1,5- 2,0 до 3,4 - 4,0 л/(мин*м2) [37,54, 423]. Если V02 у большинства больных изменяется, согласно литературным данным, в диапазоне 110- 260 мл/(мин*м ), то, следовательно, и нормальные (для обеспечения адекватной доставки кислорода) значения л

CI также должны находиться в пределах от 2,0 до 5,0 л/(мин*м ) при концентрации гемоглобина 100- 120 г/л [579, 590].

Вероятно далеко не всегда можно считать CI, равный 1,8- 2,0 л/(мин*м2), критерием синдрома низкого сердечного выброса, если метаболические потребности организма больного снижены, а другие показатели гемодинамики находятся в пределах нормы.

Другое дело,- и в этом, собственно, заключается основной вопрос данной проблемы,- что клиника не располагает в настоящее время надежными критериями оценки адекватности наблюдаемого у больного V02 уровню метаболических потребностей организма [444]. Не изучены также количественные закономерности, определяющие во всей совокупности уровень метаболических потребностей организма у больных в критических состояниях.

Можно полагать, что основная доля VO2 в условиях основного обмена определяется массой и температурой тела больного. Однако, не вызывает сомнения (и мы это наблюдаем в повседневной клинической практике), что на величину метаболической потребности могут влиять и такие факторы, как наличие у больного интоксикации, кислородной задолженности, нарушение кислотно- основного равновесия, изменение работы миокарда по преодолению сопротивления выбросу крови и работы внешнего дыхания, операционный стресс, температура окружающей среды, различные лекарственные вещества (в том числе анестетики) и многие другие [2,46,70,82,94,95,113]. Из этого следует, что сколько-нибудь достоверное нормирование метаболического запроса организма, а следовательно и VOo пока не представляется возможным. Эта интегральная функция направлена на поддержание энергетического потенциала организма и весьма тонко согласует свою деятельность со многими факторами внутренней и внешней среды.

Такие, относительно легко определяемые показатели, как Sv02, pv02 и содержание лактата крови могут в достаточной степени характеризовать соответствие доставки потреблению кислорода

57,68,72,181,216,223,239,256,650]. Однако Sv02 и pv02, взятые в отрыве от других показателей системы транспорта кислорода, недостаточно информативны. В ряде случаев они не вскрывают степень функционирования всей системы транспорта кислорода в целом, не несут информации об общем уровне метаболизма и могут быть нормальными при грубых нарушениях в СТК. Свидетельством этому являются больные с синдромом низкого СО и централизацией кровообращения, у которых резко сниженный кровоток перераспределяется в жизненно важные органы, а значительная часть других тканей организма находится в условиях жесточайшей гипоксии. Коэффициент утилизации кислорода у данной категории больных весьма часто бывает нормальным.

Информативность отдельно взятого параметра pv02 и Sv02 не достаточна без анализа других параметров. В отношении лактата крови следует отметить, что хотя увеличение его концентрации и свидетельствует о включении в процесс энергообразования анаэробных путей и увеличения доли гликолиза (наличии кислородной задолженности), тем не менее, лактатацидоз не является ранним признаком системного нарушения кислородного транспорта. Ранние нарушения кислородного транспорта (прежде' всего его доставки) и обусловленные ими компенсаторные реакции появляются у больных еще до развития лактатацидоза. Более того, содержание лактата может быть повышенным в результате ранее перенесенной гипоксии и еще не полностью погашенной кислородной задолженности

32,34,114,443,445,465]. В работах Коновалова Б.А. (1983), Рядового Г. А. (1989), показано, что примерно в половине выявленных случаев лактатацидоза причины были связаны с ранее имевшими место эпизодами гипоксии [53,98,99,210,287,372,]. На фоне повышенного лактата крови функция системы транспорта кислорода у таких больных была, как правило, удовлетворительной. По мере утилизации лактата содержание последнего в крови снижалось до нормы. В этой связи корреляционная зависимость (г) между концентрацией лактата и основными параметрами системы транспорта кислорода —■ CI, DO2, SVC>2 и pvC>2 — была невысокой даже в группе больных с выраженными нарушениями в СТК. В согласии с этим находятся и данные других авторов [129,151,377,563,566]. Повышенный уровень лактата крови правомерно связывать с текущей кислородной задолженностью только при наличии соответствующей динамики нарастания лактата в процессе развития нарушений кислородного баланса и обусловленного ими гипоксического состояния [33, 114,163,277,448].

Повысить эффективность лечения больных в критических состояниях невозможно без создания системы быстрой и объективной оценки степени тяжести патологических процессов. Комплексная регистрация возможно большего числа физиологических параметров не позволяет решить проблему диагностики состояния и контроля эффективности терапии. Более того, врач не в состоянии оценить обилие качественных и количественных показателей, быстро и зачастую разнонаправлено изменяющихся. Поскольку кислород является основным субстратом метаболических реакций организма абсолютно необходимо определение параметров кислородного обмена, т. е. комплексная оценка системы транспорта кислорода (СТК).

В 1977 году были опубликованы работы W.C. Shoemaker и соавт., в которых они пытались оценить биологическое значение гемодинамических и кислородотранспортных показателей, полученных при обследовании 113 больных, в построении прогнозов на исход критических состояний [592]. Показатели были получены прямым измерением и расчетными методами и объеденены в 5 групп. Применен сложный математический анализ с целью поисков коэффициентов прогнозирования для каждого показателя.

Установлены широкие различия прогностической ценности для каждого показателя. Эти различия определяли также значимость показателей для физиологического мониторирования в клинической практике.

Авторы отмечают, что они не смогли выделить единственный из показателей, по которому можно было бы определять достоверный прогноз. К такому же выводу пришли и ряд других исследователей. Рябов Г.А.(1988), I.K.Kirklin и I.W.Kirklin (1981), которые считают, что адекватность системы транспорта кислорода можно установить лишь при использовании нескольких показателей функции СТК; в совокупности они дают более точный ответ, нежели отдельно взятые один- два показателя [92, 366, 467, 512]. Однако, учитывая множество опорных параметров, такой подход неизбежно приводит к появлению большого количества вариантов состояний, интерпретация которых может быть весьма неопределенной.

Таким образом, на основании литературных данных посвященных проблеме изучения и оценки состояния системы транспорта кислорода у больных в критических состояниях становится очевидным, что многие вопросы ещё далеки от своего окончательного разрешения.

Цель настоящего исследования

Улучшить результаты лечения больных в критических состояниях на основе комплексной оценки показателей системы транспорта кислорода, прогнозирования нарушений кислородного статуса организма и оптимизации интенсивной терапии.

Задачи исследования

1. Изучить характер и динамику, определить закономерности изменений респираторного, гемического, циркуляторного и тканевого компонентов системы транспорта кислорода у больных в критических состояниях.

2. Выявить типовые нарушения и критерии декомпенсации системы транспорта кислорода у умерших и выживших больных.

3. Определить методы, необходимый и достаточный объём исследований у больных в критических состояниях для оценки системы транспорта кислорода.

4. Разработать критерии оценки нарушений в системе транспорта кислорода у больных в критических состояниях.

5. Выявить прогностически значимые критерии системы транспорта кислорода и их взаимную связь.

Научная новизна.

Научная новизна исследования заключается в том, что в клинической практике:

1. впервые осуществлена комплексная оценка системы транспорта кислорода у пациентов в критических состояниях в режиме длительного мониторного наблюдения (метаболический мониторинг)

2. выявлены основные закономерности формирования гипоксического состояния.

3. исследована взаимосвязь основных показателей компонентов системы транспорта кислорода

4. выявлены типовые нарушения в системе транспорта кислорода при развитии критического состояния

5. показана прямая зависимость исхода заболевания от характера нарушения кислородного баланса

6. установлен критический уровень показателя доставки кислорода у исследуемой группы больных

7. впервые предложен новый метод оценки повреждения оксигенирующей функции лёгких

8. выявлены причины развития интерстициального отёка лёгких у больных в критических состояниях

9. впервые предложен метод первичной оценки кислородного статуса пациента, применимый в клинической практике, позволяющий классифицировать состояние СТК и проводить динамический контроль эффективности терапии

10. определена прогностическая значимость интегральных показателей IV02 и Sv02 системы транспорта кислорода на различных этапах лечения пациентов.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработан метод изучения и оценки кислородного статуса организма, получивший название «метаболический мониторинг», позволяющий выявлять характер и степень нарушения компенсации в системе транспорта кислорода. На основании получаемых показателей возможна вероятностная прогностическая оценка течения заболевания, возможно проведение оптимальной интенсивной терапии и контроль её эффективности. Выявлены критические уровни индекса доставки кислорода и математически показана взяимосвязь доставки и потребления кислорода. Предложена и апробирована в клинической практике система первичной оценки кислородного статуса пациентов в критических состояниях. Внедрён новый метод, позволяющий оценивать степень воздействия лёгочных и внелёгочных факторов на формирование лёгочного шунта. На основании полученных данных предложены принципы коррекции гипоксии у больных в критических состояниях.

ВЫВОДЫ:

1. У больных в критических состояниях развиваются нарушения оксигенирующей функции лёгких, которые проявляются развитием артериальной гипоксемии. Низкий уровень раОг (менее 75,0 мм рт ст) сохраняется в течение 48 часов после развития критического состояния. У 52% больных, начиная с третьих суток на фоне корригирующей терапии, включающей инфузионную, кардиотропную и искусственную вентиляцию лёгких, артериальная гипоксемия нивелируется.

2. У больных в критических состояниях существует прямая зависимость оксигенирующей способности лёгких от величины коллоидно-гидростатического градиента. Снижение КГГ ниже 10,3±2,14 мм рт ст проявляется развитием интерстициального отёка лёгких, который приводит к снижению диффузии кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану. К пятым суткам заболевания у пациентов с неблагоприятным исходом прогрессируют нарушения транскапиллярного обмена жидкости в лёгких, преимущественно вследствие перемещения альбумина плазмы крови в интерстициальное пространство. Применение препаратов альбумина в программе инфузионной терапии ухудшает оксигенирующую функцию лёгких.

3. Фактором возникновения артериальной гипоксемии у больных в критических состояниях является увеличение в 2,6- 4,1 раза внутрилегочного шунта вследствие развития интерстициального отёка лёгких и уменьшения времени контакта крови с альвеолярным газом в 1,2-1,9 раз. Снижение остаточной венозной оксигенации при л показателе CI > 3,5 л/мин/м приводит к развитию гипоксемии.

4. Основным механизмом компенсации гипоксии, в группе выживших больных, является развитие гипердинамического синдрома, проявляющегося увеличением сердечного индекса в среднем в 1,5- 2,1 раза. При таком варианте ответа организма сохраняется адекватный уровень экстракции кислорода при котором остаточная венозная оксигенация остаётся в пределах 35-40 мм рт ст. Неблагоприятный компенсаторный вариант определяется в группе умерших больных и заключается в увеличении экстракции кислорода от 0,21 до 0,49, что сопровождается снижением pv02 до критического уровня 26-33 мм рт ст. Увеличение 02ext происходит вследствие ограниченных резервов миокарда при постоянном уровне сердечного индекса.

5. У больных в критических состояниях изменяются кислородтранспортные свойства гемоглобина. «Константа Хюффнера» в группе умерших больных отличается от того же показателя у выживших, и в среднем составила 1,34±0,17 мл/1 г НЬ. Диапазон колебаний этого показателя изменяется от 1,16 до 1,63, в связи с чем, необходимо проводить прямое . измерение кислородтранспортных свойств гемоглобина для точной оценки объёмного транспорта кислорода.

6. Для оценки вклада лёгочных и внелёгочных факторов в формирование венозного примешивания крови следует рассчитывать «коэффициент внутрилёгочного шунта», отражающий степень повреждения оксигенирующей функции лёгких.

ВЛШ= (Ctc02 - CtaOz) / Ctc02 • 100 Совпадение этого показателя с величиной Qs/Qt свидетельствует в пользу преимущественного влияния лёгочных факторов. Разница между показателями ВЛШ и Qs/Qt более 40% объясняется наличием либо присоединением внелёгочных факторов. Наиболее часто увеличение доли венозного примешивания в лёгких вызывают снижение остаточной венозной оксигенации, сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо (Р50>29,1 мм рт ст), увеличение сердечного выброса. При одновременном воздействии этих факторов величина Qs/Qt возрастает в 3-4 раза, без изменения оксигенирующей функции лёгких.

7. Для определения функциональных резервов миокарда необходимо использовать серийный нагрузочный тест с реконструкцией кривых Франка-Старлинга. У пациентов из группы выживших в первые'сутки наблюдения в 96% наблюдений отмечается увеличение производительности сердца при увеличении преднагрузки, в другой группе такая реакция выявлена лишь у 49% пациентов. К 3-им суткам во второй группе пациентов в 25,8% случаев отмечены признаки дисфункции миокарда, резистентные к проводимой терапии кардиотониками. Отсутствие увеличения или снижение производительности сердца к 5-м суткам от начала заболевания, при увеличении преднагрузки свидетельствует о декомпенсации циркуляторной системы и является прогностически неблагоприятным признаком. В группе умерших больных такой тип реакции выявлен в 81% наблюдений, в группе выживших такой ситуации мы не наблюдали.

8. Достоверные различия в динамике показателей кислородного обеспечения организма между группами больных выявляются только к 3-им суткам от начала развития критического состояния. Изменения функций респираторного, гемического, циркуляторного и тканевого компонентов системы транспорта кислорода в первые 48 часов носят адаптационный характер. В этот период невозможно достоверно прогнозировать исход заболевания опираясь на один или несколько показателей, характеризующих систему транспорта кислорода.

9. Прогностическим и диагностическим признаком развития гипоксии является появление зависимости потребления кислорода организмом от уровня его доставки. Пограничная величина индекса доставки л кислорода составляет 500 мл/мин/м . В 96,1%) случаев снижение ГООг менее пограничной величины приводило к снижению IVCb при неизменных метаболических потребностях организма, что свидетельствовало о нарушении «постулата Пфлюгера». Ни в- первой, ни.во.второй группах показатели-доставки и потребления кислорода за время наблюдения не соответствовали'принятым «нормам».

10. Определена количественная зависимость доставки и потребления кислорода при развитии гипоксии, математически выражающаяся формулой:

IV02= 106,21+0,184* ID02 (мл/мин/м2), позволяющая' определить соответствие количества' доставленного тканям кислорода- количеству потреблённого. Нарушение этого равенства указывает на дисфункцию в системе транспорта кислорода.

11 .Адекватность кислородного обеспечения тканей и свойства гемоглобина отражает показатель Sv02, а уровень метаболических потребностей организма отражает показатель IV02. Первичная оценка состояния системы транспорта KHaFiopoflat основана на измерении интегральных, показателей. Необходимыми критериями являются изменения показателей 1У02и Sv02, которые' позволяют оценить уровень метаболических потребностей организма и степень его кислородного обеспечения.

12.Выявлено- девять типов реакции системы транспорта кислорода при критических состояниях, характеризующихся различными сочетаниями изменений уровней доставки» кислорода и метаболических потребностей организма. Неблагоприятными сочетаниями являются низкий уровень доставки кислорода и нормальный, либо повышенный метаболизм.

13. Оценку состояния системы транспорта кислорода необходимо проводить в динамике. Любое воздействие на организм пациента (медикаментозное или инструментальное) является рациональным при условии улучшения кислородного обеспечения органов и тканей. По характеру и направленности изменений реакции системы транспорта кислорода можно судить об эффективности лечения. Первичная оценка состояния системы транспорта кислорода, основанная на интегральных показателях позволяет классифицировать вид нарушения и проводить патогенетически обоснованную терапию.

Практические рекомендации

1. Пациентам в критических состояниях показано проведение длительного инвазивного мониторинга (метаболического мониторинга) для диагностики состояния системы транспорта кислорода и оценки эффективности интенсивной терапии. Метаболический мониторинг включает в себя инвазивное измерение центральной гемодинамики, одновременный анализ КЩС и газового состава артериальной и венозной (полученной из лёгочной артерии) крови, получение ряда расчетных показателей, характеризующих функции системы транспорта кислорода Кроме того, необходимо проводить мониторинг вентиляционной функции и биомеханики лёгких. Полученные данные необходимо сопоставлять с результатами предыдущих исследований у того же пациента.

2. Для выявления патогенетических механизмов повреждения газообменной функции лёгких необходимо применять альбуминовый тест. Снижение показателя ра02 после инфузии 10-12,5 г альбумина свидетельствует о нарушении транскапиллярного обмена жидкости и развитии интерстициального отёка лёгких. При таком типе реакции необходимо отказаться от применения коллоидных растворов в программе инфузионной терапии в пользу кристаллоидных препаратов, повреждающее действие которых на лёгочный интерстиций выражено меньше. При неизменном либо увеличивающемся показателе раОг при проведении- теста преимущество в инфузионной программе следует отдать коллоидным препаратам. Необходимо достичь уровня коллоидно-гидростатического градиента более 14 мм рт ст, что позволит снизить риск развития интерстициального отёка лёгких (наиболее частой причины артериальной гипоксемии).

3. При развитии артериальной гипоксемии целесообразно дифференцировать вклад лёгочных и внелёгочных факторов для ранней целенаправленной коррекции нарушений. Необходимо одновременное определение показателя лёгочного шунта (Qs/Qt) и коэффициента внутрилёгочного шунтирования (ВЛШ). Совпадение этих величин говорит о повреждении респираторного компонента СТК, различие более, чем в 1,5 раза- свидетельствует о дисфункции других компонентов- гемического, циркуляторного. Правильная оценка генеза артериальной гипоксемии позволяет выбирать адекватную стратегию интенсивной терапии. При преимущественном влиянии лёгочных факторов основное направление терапии — коррекция респираторных нарушений посредством выбора методов и режимов ИВЛ. В случаяхх преимущественного влияния внелёгочных факторов необходимо снижать метаболические потребности пациента (седация, миорелаксация, гипотермия и т.п.), увеличивать объёмную доставку кислорода посредством повышения CI, устранения гиповолемии, увеличения концентрации Hb.

4. У больных в критических состояниях необходимо проводить прямое измерение объёмного содержания кислорода в крови либо измерять показатель Р50 для получения корректных результатов объёмного транспорта кислорода. Оптимально- измерять зависимость насыщения кислородом гемоглобина от парциального давления кислорода. Следует считать «золотым стандартом» прямое измерение и реконструкция кривой диссоциации оксигемоглобина.

5. Функциональные резервы миокарда должны оцениваться при помощи нагрузочного теста (в том числе альбуминового) с трёхкратным измерением показателей для контроля динамики изменения работы левого желудочка. Появление нисходящей ветви кривой Франка — Старлинга грозный прогностический признак, определяющий применение кардиотоников. Дозы кардиотонических препаратов, количественный и качественный состав инфузионной терапии выбирается на основании полученных результатов теста.

6. Целевой уровень индекса доставки кислорода составляет не менее 500 мл/мин/м . При достижении равенства IV02= 106,21+0,184* ПЮ2(мл/мин/м") дальнейшее увеличение ГО02 нецелесообразно. Снижение ID02 менее 500 мл/мин/м сопровождается развитием гипоксии с последующим развитием полиорганной недостаточности.

7. Необходимо оценивать в динамике соответствие доставки кислорода тканям уровеню их метаболических потребностей. Критериями являются изменения показателей IVCb и SvC>2. Уровень SvC>2 необходимо поддерживать между65% и< 75%, при этом IVO2 составлять должен 120- 180 (мл/мин/м").

8. Лечебные мероприятия должны быть направлены на активацию естественных путей компенсации и на восстановление первично нарушенной функции. Первоочередность диагностических и лечебных мероприятий определяется в следующей последовательности:

• первичная оценка нарушений кислородного гомеостаза (на основе предложенных зон состояния системы транспорта кислорода), определение степени функционального нарушения респираторного, гемического и циркулятрного компонентов СТК (показатели Qs/Qt и ВЛШ, ра02, CI, Р50, константа Хюффнера, рН) оценка функциональных кардиореспираторных резервов (нагрузочный тест, альбуминовая проба) анализ оптимальных путей коррекции нарушений кислородного гомеостаза (выбор лечебного алгоритма). повторная оценка нарушений кислородного гомеостаза после лечебных воздействий