Влияние температурного режима икусственного кровообращения на транспорт кислорода

Ю. И. Петрищев, А. Л. Левит
Журнал "Интенсивная терапия", №4 - 2006

Резюме

Считается, что гипотермия является одним из способов защиты органов и тканей при проведение искусственного кровообращения (ИК). Однако гипотермия может явиться причиной нарушений утилизации кислорода тканями. Целью настоящей работы является изучение состояния системы транспорта кислорода при двух различных температурных режимах ИК. После разрешения Этического комитета больницы 40, пациентов, которым в в 2002-2005 годах было проведено протезирование аортального клапана, были произвольно разделены на две группы по 20 человек. В основной группе проведено нормотермическое ИК (36,6оС). В контрольной - гипотермическое ИК (30оС). При гипотермической перфузии снижение коэффициента утилизации и потребления кислорода были обусловлены низкой доступностью для тканей связанного с гемоглобином кислорода, в то время как при нормотермии содержащийся в крови кислород более доступен для тканей. Органы с активным метаболизмом даже в условиях гипотермического ИК продолжали активно экстрагировать кислород из крови. Полученные данные позволяют предположить, что защитное действие гипотермии во время ИК не обусловлено снижением потребности тканей в кислороде. Поддержание нормотермии создает оптимальные условия для транспорта кислорода во время искусственного кровообращения

Введение

Считается, что гипотермия является одним из способов защиты органов и тканей при проведение искусственного кровообращения (ИК) [1, 2]. Однако, гипотермия может явиться причиной нарушений утилизации кислорода тканями [3, 4]. Важнейшими показателями транспорта кислорода являются доставка, потребление и коэффициент утилизации кислорода, изменяющиеся во время ИК [1, 5, 6]. Целью настоящей работы является изучение состояния системы транспорта кислорода при двух различных температурных режимах ИК.
 

Материал и методы:

После разрешения Этического комитета больницы 40 пациентов, которым в нашем центре в 2002 -2005 годах одной бригадой хирургов было проведено протезирование аортального клапана, были произвольно разделены на две группы по 20 человек. В основной группе проведено нормотермическое ИК (36,6оС). В контрольной - гипотермическое ИК (30оС). Все пациенты относились к II - III классу по NYHA. Группы не отличались по демографическим показателям, тяжести исходного состояния, объему оперативного вмешательства, схеме анестезии и способу кардиоплегии. У всех больных проводился анализ парциального давления кислорода (рО2) и насыщения гемоглобина кислородом (SО2) артериальной, смешанной венозной крови, крови луковицы внутренней яремной вены на этапах: до ИК; на 5, 30, 60, 90 минуте ИК, а также после окончания ИК. Использовалась a - stat стратегия управления газами крови. Центральная гемодинамика исследовалась методом термодилюции до начала и после ИК. На основании полученных данных рассчитывались: доставка кислорода (ДО2), потребление кислорода (VО2) и коэффициент утилизации кислорода (КУО2). Температура тела пациента измерялась на всех этапах датчиком, расположенным в верхней трети пищевода. Полученные данные были обработаны статистическими методами (определение критерия Стьюдента, парного критерия Стьюдента).
 

Результаты:

К пятой минуте ИК доставка О2 значительно снижалась в обеих группах (рис. 1, рис. 2). С учетом достоверного повышения SО2 и рО2 у всех больных наиболее вероятной причиной уменьшения доставки О2 явилось снижение минутного объема кровообращения и гемодилюция в начале ИК. На этом этапе изменения КУО2 и VО2 при нормотермии были недостоверны. В то же время при гипотермической перфузии потребление кислорода достоверно снизилось по сравнению с исходным.

На тридцатой минуте ИК имело место достоверное отличие показателей транспорта кислорода, связанное с температурным режимом ИК. В нормотермической группе при относительно стабильных показателях доставки кислорода КУО2 и VО2 достоверно увеличивались при повышении температуры тела до 36.7оС (рис. 1), которая обеспечивает оптимальные условия для транспорта кислорода [2]. В гипотермической группе при продолжающемся снижении температуры тела коэффициент утилизации кислорода оставался неизменным, несмотря на снижение доставки и потребления кислорода (рис. 2).

Рисунок 1

Изменения показателей транспорта кислорода в нормотермической группе (n=20).



 

Изменение показателей транспорта кислорода в гипотермической группе (n=20).



На шестидесятой минуте, несмотря на увеличение доставки, О2 в обеих группах КУО2 и VО2 достоверно не изменялись. Это связано с отсутствием изменений температуры тела. При этом все показатели транспорта кислорода в гипотермической группе были достоверно ниже, чем при нормотермии.

К девяностой минуте ИК в нормотермической группе достоверных изменений температуры тела и показателей транспорта кислорода не отмечалось. В гипотермической группе увеличение доставки О2 сопровождалось достоверным увеличением КУО2 и VО2. Это связано с повышением температуры тела при согревании больных. На этом этапе показатели транспорта кислорода в обеих группах достоверно не отличались.

При переходе на самостоятельное кровообращение при оптимальной температуре тела у всех больных, в нормотермической группе изменений показателей транспорта кислорода не отмечалось. В гипотермической группе имело место достоверное увеличение доставки и потребления кислорода.
 

Обсуждение:

В обеих группах больных показатели системы транспорта кислорода на всех этапах исследования находились ниже нормальных значений, что связано с исходной недостаточностью кровообращения и адаптацией организма к хроническому снижению доставки кислорода. Показатели КУО2 во время нормотермического ИК приближаются к нормальным значениям, что может свидетельствовать о большей доступности кислорода для тканей при нормотермии [7]. В свою очередь низкие значения КУО2 и VО2 при гипотермии по сравнению с нормотермической группой могут говорить как о снижении потребности тканей в кислороде, так и о возникновении кислородной задолженности вследствие затруднения перехода кислорода из крови в ткани [4].

Для того, чтобы разобраться в причинах таких изменений показателей транспорта кислорода в зависимости от температурного режима ИК, мы решили сравнить показатели артерио-венозной (АВР) и артерио-яремной разницы (АЯР) по рО2 и SО2 при нормотермической и гипотермической перфузии.

При гипотермии достоверно более высокие по сравнению с нормотермией значения как артериовенозного, так и артерио-яремного различия по рО2 наблюдались на тридцатой и шестидесятой минутах ИК, т.е. в период максимально низкой температуры тела (рис. 3). Это свидетельствует об активной экстракции растворенного в крови кислорода. При сравнении артериовенозной разницы по SO2 меньшие ее значения отмечались при гипотермии на тех же этапах. Это указывает на затрудненную экстракцию связанного с гемоглобином кислорода (рис. 4).

 

Изменения артерио-венозной и артерио-яремной разницы по рО2 в группах.

В то же время снижение артерио-яремной разницы по SO2 наблюдалось уже с 5 минуты, достигая максимума к 30 минуте. На 60 минуте ИК достоверного отличия по артерио-яремной разнице между группами не наблюдалось. Вероятно, головной мозг, обладающий более интенсивным метаболизмом, активнее экстрагирует как связанный с гемоглобином, так и растворенный в крови кислород, и раньше начинает реагировать на затруднения в его передаче от крови к тканям [4]. Заключение: При гипотермической перфузии снижение коэффициента утилизации и потребления кислорода обусловлены низкой доступностью для тканей связанного с гемоглобином кислорода, в то время как при нормотермии содержащийся в крови кислород более доступен для тканей.

Органы с активным метаболизмом даже в условиях гипотермического ИК продолжают активно экстрагировать кислород из крови. Полученные данные позволяют предположить, что защитное действие гипотермии во время ИК не обусловлено снижением потребности тканей в кислороде.

Поддержание нормотермии создает оптимальные условия для транспорта кислорода во время искусственного кровообращения.
 

Литература:

1. Караськов А. М., Ломиворотов В. Н., Сидельников С. Г., Шунькин А. В., Ломиворотов В. В., Корнилов И. А. Кислородтранспортная функция системы кровообращения при операциях на открытом сердце в условиях экстракорпоральной гипотермии. Материалы пятого съезда РОСЭКТ. - 2001. - Суздаль. http://www.rosect.org.ru/suzdal/suzdal.htm

2. Cook D. J. Changing Temperature Management for Cardiopulmonary Bypass. Anesth Analg. - 1999. - Vol.88. - P.1254-71.

3. Cook D. J.,. Jr. Oliver W. C, Orszulak T. A., Daly R. C.,. Bryce R. D. Cardiopulmonary bypass temperature, hematocrit, and cerebral oxygen delivery in humans. Ann Thorac Surg. - 1995. - Vol.60. - P.1671-7.

4. Croughwell N., Smith L. R., Quill T., Newman M., Greeley W., Kern F., Lu J., Reves J. G. The effect of temperature on cerebral metabolism and blood flow in adults during cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg. - 1992. - Vol.103. - P.549-54.

5. F. Dexter, Hindman B. J. Theoretical analysis of cerebral venous blood hemoglobin oxygen saturation as an index of cerebral oxygenation during hypothermic cardiopulmonary bypass. A counterproposal to the "luxury perfusion" hypothesis. Anesthesiology. - 1995. - Vol.83. - P.405-12.

6. Sungurtekin H.,. Cook D. J, Orszulak T. A., Daly R. C., Mullany C. J.Cerebral response to hemodilution during hypothermic cardiopulmonary bypass in adults. Anesth Analg. - 1999. - Vol.89. - P.1078-83.

7. Young C. C., Sladen R. N. Temperature monitoring. Int Anesthesiol Clin. - 1996. - Vol.34. - P.149-74.