Введение

Проблема послеоперационного дисбаланса между потреблением (VO₂) и доставкой (DO₂) кислорода после различных хирургических вмешательств остается чрезвычайно актуальной [1—3]. Во время операций на сердце с использованием искусственного кровообращения (ИК) и защиты ишемии миокарда (ИМ) основной задачей являются оптимизация и стабилизация систем кровообращения и дыхания и, соответственно, системы транспорта кислорода. При нестабильной гемодинамике, синдроме малого выброса, кровопотере разной степени тяжести, необходимости использования инотропных препаратов следует ожидать ухудшения кислородтранспортной функции крови и нарушения тканевого метаболизма [4, 5]. При этом общепринятые методы мониторинга не всегда позволяют выявить и адекватно дифференцировать нарушения гемодинамики, что требует внедрения комплексной оценки функции кардиореспираторной системы [6].

Метод непрямой калориметрии (НК) считается «золотым стандартом» метаболического мониторинга для определения расхода энергии путем измерения легочного газообмена [7]. В то же время возможности данной методики представляются более широкими, чем только вопросы нутрициологии. Увеличение уровня аэробного энергетического обмена в ответ на действие стрессового фактора имеет тесную связь с нейроэндокринными и метаболическими изменениями и может превышать уровень основного обмена в несколько раз. Таким образом, оценка уровня аэробного энергетического обмена в периоперационном периоде также может служить критерием выраженности операционного стресса [8].

Метод получил заслуженное признание во всем мире, однако, несмотря на большое количество исследований, посвященных проблемам метаболического мониторинга в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) различного профиля, нами найдено крайне мало исследований, посвященных изучению энергетических потребностей миокарда [4, 9—11]. Это обусловливает необходимость углубленного изучения величины и динамики энергозатрат у кардиохирургических пациентов с тяжелой соматической патологией.

Цель исследования — оценить динамику реальной энергетической потребности миокарда методом НК, показателей кислородтранспортной системы доставки (DO₂), коэффициента утилизации кислорода (O₂ER), сердечного выброса (СВ) и их составляющих, а также изучить влияние на динамику метаболизма миокарда препарата с положительным инотропным действием (добутамин) у пациентов кардиохирургического профиля в раннем послеоперационном периоде.

Материал и методы

В исследование включены 20 пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства с использованием ИК и ИМ. Средний возраст пациентов составил 52±15,5 года, исходная фракция изгнания (ФИ) — 61,09368±3,22% (табл. 1). Дизайн исследования — одноцентровое, проспективное.

Таблица 1. Клиническая характеристика больных

Примечание. Данные представлены в виде M±SD, а также абсолютных и относительных частот n (%).

Критерии включения пациентов: возраст старше 18 лет; операционный доступ — срединная стернотомия или правосторонняя торакотомия; оперативное вмешательство с использованием ИК и ИМ; стабильное состояние гемодинамики; глубина седации по шкале RASS-5 (шкала пробуждения и седации Ричмонда); искусственная вентиляция легких (ИВЛ), режим ASV; нормотермия до 36,0—36,9 °C; нормоволемия (ЦВД 8—10 мм рт.ст.).

Критерии исключения: нарушение насосной функции сердца (миокардиты, критические стенозы клапанов сердца, кардиомиопатии, болезни накопления миокарда, постинфарктный кардиосклероз со сниженной ФИ левого желудочка (ЛЖ) — ФИ <50%; применение кардиотонической и вазопрессорной поддержки до начала исследования; поступление воздуха по плевральным дренажам; FIO₂ >60%, PEEP >12 мм рт.ст.; кровопотеря с показаниями к трансфузии эритроцитарной взвеси; заместительная почечная терапия; экстракорпоральные методы детоксикации.

Анестезиологическое пособие осуществляли посредством сбалансированной многокомпонентной анестезии с применением ИК. В ОРИТ всем пациентам проводили респираторную поддержку аппаратами ИВЛ Hamilton G-5 или C-2 («Hamilton Medical AG», Швейцария) в полуавтоматическом режиме ASV с FIO₂ 0,3—0,4. Параметры режима вентиляции подбирали, поддерживая pETCO₂ на уровне 35—45 мм рт.ст. Непрямую калориметрию проводили с помощью метаболомера новой генерации Quark RMR («COSMED S.R.L.», Италия), предназначенного для измерений потребности в энергообеспечении как при спонтанном дыхании, так и у пациентов с механической вентиляцией легких.

Кроме стандартного послеоперационного мониторинга (инвазивное измерение уровня артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), центрального венозного давления (ЦВД), сатурации крови), проводили измерения конечного диастолического объема (КДО), ударного объема (УО) и СВ методом чреспищеводной эхокардиографии (ЧП-ЭХО). Параллельно поэтапно изучали показатели газового состава, динамику гемоглобина, лактата и глюкозы крови, насыщения (SaO₂, SvO₂) и напряжения (PaO₂, PvO₂) кислорода в артериальной и венозной крови. На основании полученных данных с помощью стандартных формул рассчитывали СВ и показатели транспорта кислорода крови: VO₂, DO₂ и коэффициент утилизации кислорода (O₂ER). Исследование начинали согласно критериям включения и проводили в два этапа. Средние величины показателей основного обмена методом НК, полученные у пациентов в состоянии покоя до и через 20 мин после начала инфузии добутамина в дозе 3 мкг на 1 кг массы тела в 1 мин, фиксировали одновременно с СВ и данными газового состава артериальной и венозной крови. На обоих этапах исследования параметры ИВЛ и уровень седации оставались неизменными. Величины VO₂ и DO₂ приводили к антропометрическим данным пациентов, выражая в форме индексов (VO₂I, DO₂I, мл/мин/м²).

Статистический анализ выполняли с помощью программы Statistica 10.0. («StatSoft Inc.», США). Результаты оценивали на нормальность распределения согласно критерию Шапиро—Уилка. Проводили расчет среднего арифметического (M) и стандартного отклонения (SD). Для сравнения количественных показателей в исследуемых группах использовали t-критерий Стьюдента и критерий Манна—Уитни, для качественных переменных — χ² и точный критерий Фишера. Статистически значимыми считались различия при p<0,05. Для определения степени согласованности методов, наличия выбросов между результатами использовали метод Бланда—Альтмана (Bland—Altman).

Результаты

При анализе результатов, полученных методом НК, отмечено, что на фоне инфузии добутамина показатели VO₂I и VCO₂ возросли в среднем на 10%, расчетный DO₂I увеличился на 27%, а расчетный O₂ER снизился на 10%, что имело статистически значимые различия (табл. 2).

Таблица 2. Динамика показателей метаболизма, вентиляции и энергопотребления, определенных методом непрямой калориметрии и расчетами по формулам

Примечание. Данные представлены в виде M±SD.

Отмечен рост уровня аэробного энергетического обмена (с 1902,3±380,6 до 2130,9±423 ккал/сут), причем энергопотребление происходило за счет метаболизма жирных кислот (99,34±1,79%). При расчете базальной потребности в энергии по формуле Харриса—Бенедикта показатели энергозатрат были ниже на обоих этапах и составили 1759,69±255,6 ккал/сут (p<0,001) (рис. 1).

Рис. 1. Сравнение величин энергопотребления, определенных методом непрямой калориметрии (А) и по формуле Харриса—Бенедикта (Б) на двух этапах исследования (ккал/сутки), M±SD.

Насыщение и напряжение кислорода в артериальной крови, лактат и гемоглобин крови были оптимально стабильными на обоих этапах исследования (p<0,001). При исходном уровне SvO₂ 71,92632±3,88% при применении добутамина его значения выходили за пределы верхней границы физиологической нормы и составляли 81,65789±4,48% (p<0,001). При оценке СВ методом ЧП-ЭХО, СИ повысился в среднем на 26%, с 1,96±0,57 до 2,66±0,55 л/мин/м² соответственно (p<0,001), при этом УО вырос в среднем на 10%, а ЧСС — на 21%; КДО, ЦВД и ФИ оставались неизменными (табл. 3).

Таблица 3. Изменения показателей центральной гемодинамики и газового состава крови

Примечание. Данные представлены в виде M±SD.

При сравнительном анализе величин VO₂I отмечено, что на обоих этапах исследования значения, полученные с помощью НК, были выше того же показателя, определенного расчетным методом Фика. Так, на 1-м этапе показатели составили 138,6±28,9 и 72,8±27,6 мл/мин/м² соответственно, а на фоне инфузии 3 мкг на 1 кг массы тела в 1 мин добутамина: 155,4±28,2 и 68,1±27,1 мл/мин/м², причем цифры имели разнонаправленный характер (рис. 2). На графике Бланда—Альтмана для величин VO₂I, определенных методом НК и обратным методом Фика, видно, что в ограниченное пунктирными линиями пространство, в так называемый коридор среднего±1,96 стандартного отклонения, попадают почти все значения (95%).

Рис. 2. Сравнение величин индекса потребления кислорода VO₂I с помощью непрямой калориметрии (А) и обратным методом Фика (Б) на двух этапах исследования (мл/мин/м²).

Это подтверждает, что средние измерения, полученные методом НК, согласуются с общепринятым на данный момент обратным методом Фика, но при этом необходимо отметить, что при анализе отдельных случаев отмечается разница в измерениях, причем разнонаправленная, особенно в группе, в которой применяли добутамин, в связи с небольшой артериовенозной разницей по кислороду (рис. 3).

Рис. 3. График Бланда—Альтмана для величин VO₂I (мл/мин/м²), определенных методом непрямой калориметрии и обратным методом Фика на 1-м этапе исследования (а), методом непрямой калориметрии и обратным методом Фика на 2-м этапе исследования с использованием добутамина (б).

Обсуждение

Улучшить клинический исход при острой сердечной недостаточности (ОСН) можно с помощью ранней диагностики и правильно выбранной тактики лечения, ведущей к более адекватной и длительной стабилизации состояния пациента. Основными методами терапии ОСН являются респираторная поддержка и применение инотропных и кардиопротективных препаратов. К наиболее важным задачам лечения пациентов с сердечной недостаточностью относятся поддержание уровня АД и СВ, которые необходимы для обеспечения достаточной перфузии тканей и, следовательно, поддержания их жизнеспособности. К сожалению, применение как препаратов с положительным инотропным действием, так и сосудосуживающих средств приводит к увеличению потребности миокарда в кислороде и обусловливает развитие ряда других отрицательных эффектов на миокард в условиях снижения его функции. Выбор препарата должен быть индивидуализирован на основании оценки гемодинамики и функционального состояния миокарда конкретного пациента в конкретной клинической ситуации. Необходима частая повторная оценка показателей гемодинамики для титрования минимальной эффективной дозы и исключения возможных негативных последствий [11—13].

Мы имеем большой опыт применения энергозатратных (инотропы) и энергосберегающих (кардиопротективные средства) препаратов у пациентов после различных кардиохирургических вмешательств на основании изменения гемодинамических показателей (СИ, ЧСС, ЦВД), средняя скорость изгнания из ЛЖ (ССИЛЖ) [14].

Добутамин является катехоламином и относится к основным инотропным средствам наряду с дофамином, норадреналином, адреналином и левосименданом. Наиболее значимый гемодинамический эффект добутамина — увеличение СВ за счет возрастания УО. В многочисленных исследованиях показано, что добутамин в дозах 5—15 мкг на 1 кг массы тела в 1 мин повышает УО и СВ на 30—80% (в среднем на 45—55%). Как и все инотропные средства, добутамин повышает потребление миокардом кислорода и увеличивает коронарный кровоток [10]. При ИБС по строгим показаниям применяют добутаминовую стресс-эхокардиографию: вызванная добутамином повышенная нагрузка на миокард позволяет выявить нарушения сегментарной сократимости и резервные возможности миокарда пациента, так как VO₂ на ранней стадии критического состояния предсказывает исход заболевания. Способность пациентов увеличивать VO₂ в ответ на «метаболическую нагрузку», такую как добутамин, является сильным предиктором благоприятного результата, а пациенты с высоким потреблением кислорода имеют больше шансов выжить [12].

Наше исследование подтвердило вышесказанное. У пациентов с сохранной насосной функцией ЛЖ на фоне инфузии 3 мкг на 1 кг массы тела в 1 мин добутамина отмечена положительная реакция на добутаминовый тест: показатели СВ выросли на 25%, УО — на 10%, ЧСС — на 20%, САД — на 9,5% и SvO₂ — на 12%.

В настоящее время существуют 2 способа оценки VO₂: обратный метод Фика и метод анализа дыхательной газовой смеси с помощью НК. Их сравнению посвящено немало работ; большинство авторов сходятся во мнении, что в целом результаты измерений хорошо согласованы [6], однако некоторые исследователи считают, что данные двух методов слабо коррелируют между собой [15, 16]. Во всех доступных нам работах показано, что VO₂, измеренное с помощью анализа дыхательных газов, обычно превышает показатель, определенный обратным методом Фика, что авторы объясняют потреблением некоторого количества O₂ легочной тканью [3, 15—18].

Так, в исследовании с участием 8 пациентов, перенесших кардиохирургическое вмешательство с использованием ИК, оценивали результаты VO₂I в легких и в большом круге кровообращения. Анализируя полученные результаты, авторы пришли к выводу, что несмотря на то, что оба метода могут быть использованы для мониторинга функции транспорта кислорода, VO₂, измеренное с помощью дыхательной газовой смеси, было выше того же показателя, рассчитанного обратным методом Фика, что делает оба этих метода невзаимозаменяемыми [17].

Еще в одном проспективном наблюдательном исследовании, проведенном у 17 пациентов с фульминантной печеночной недостаточностью и высокими показателями СВ и SvO₂, которым требовались респираторная поддержка, медикаментозная седация и инвазивный гемодинамический мониторинг, отмечались разногласия в полученных результатах. Авторы пришли к выводам, что в связи с высоким СВ и низкой артериовенозной разницей по O₂ данные VO₂, полученные методом Фика, были резко занижены, этот метод неточен и ненадежен у пациентов с данной гемодинамической моделью [18].

Проведенное нами исследование также показало, что среднее значение VO₂I, измеренного с помощью НК, на 1-м этапе исследования было на 45% выше того же показателя, полученного методом Фика (138,597±28,9 мл/мин/м² против 72,843± 27,6 мл/мин/м²), а на 2-м этапе отмечены взаимно разнонаправленные индексы. Полученные данные свидетельствуют о том, что для кардиохирургических пациентов, перенесших ИК, определение VO₂ обратным методом Фика не является оправданным. Нельзя также забывать об ошибках и погрешностях при измерениях ряда показателей для расчета по Фику, кроме того, константа Гюффнера может изменяться в зависимости от различной кислородной емкости гемоглобина, что особо актуально у данной когорты пациентов [17].

Улучшение понимания биоэнергетики миокарда обеспечит новые перспективы для лечения пациентов с сердечной недостаточностью. Несмотря на то что закономерности взаимодействия систем организма при стрессе до конца не определены, нацеленность большинства патофизиологических маркеров стресса на увеличение аэробного энергетического обмена представляется вполне очевидной: считается, что уровень энергозатрат при стрессе может превышать основной обмен в несколько раз, что требует соответствующего увеличения VO₂ [19, 20].

В нашем исследовании при сравнительном анализе расчета энергопотребления методом НК и по формуле Харриса—Бенедикта отмечено резкое несоответствие в полученных результатах. Так, на 1-м этапе исследования показатели метаболографа превышали расчет базальной потребности на 8%, а на 2-м этапе (при применении добутамина) — на 17,5%. На основании полученных данных нами сделан вывод о том, что расчет энергопотребления по формуле Харриса—Бенедикта не дает точной оценки расхода энергии в покое у кардиохирургических пациентов, перенесших ИК и ИМ, находящихся на ИВЛ и имеющих тяжелую сопутствующую соматическую патологию.

Заключение

В послеоперационном периоде уровни энергозатрат превышали прогнозируемые, что сопровождалось высокими скоростями потребления VO₂, DO₂ и умеренным снижением O₂ER. Величина VO₂, оцениваемая метаболографом и обратным методом Фика, — это различные физиологические показатели и они не являются взаимозаменяемыми. Увеличение VO₂ с помощью «метаболической нагрузки» миокарда инотропным препаратом добутамин у пациентов с сохранной насосной функцией левого желудочка является предиктором благоприятного исхода оперативного вмешательства. Необходимы дальнейшие исследования, направленные на оценку возможностей данной технологии у пациентов, находящихся в критическом состоянии.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Еременко А.А., Сорокина Л.С.

Сбор и обработка материала — Юдина С.С., Петров А.С., Федулова С.В., Новикова А.В.

Статистическая обработка данных — Гончарова А.В.

Написание текста — Сорокина Л.С.

Редактирование — Еременко А.А.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.