Анализ поглощения легкими газообразного индикатора

Хотя сформулированный в 1870 году принцип Adolf Fick [576], определяющий МОК как отношение минутного потребления кислорода к его артерио-венозной разнице, считается в физиологии эталонным [91, 521], техническая сложность долго ограничивала его применение в кли­нике [95]. Источниками ошибок метода считают погрешности в определении содержания О₂ в пробах крови и изменения паттерна дыхания и самого сердечного выброса за время измерения обычно 2-3 мин) [695]. Появились и сомнения и в очевидном, казалось бы, базовом посту­лате — равенстве величин VO₂ в легких и в большом круге кровообращения [321, 441, 1231, 1460, 1518, 1573, 1613].

Все же сегодня этот принцип не только используется в анестезиологии для измерения МОК [521, 1265], на и является основой клинического расчета VO₂ (так называемый обратный прин­цип Фика [966, 1145, 1291, 1382, 1460, 1518, 1613]). Существует также несколько неинвазивных вариантов определения МОК по принципу Фика, использующих измерение продукции СО₂ и/или равенство ЕтСО₂ и смешанного PvCO₂ при кратковременном дыхании в замкнутом контуре (мешок) [95, 453, 768, 1104]. В одном из них VO₂ рассчитывают по продукции СО₂, и априорно взятому дыхательному коэффициенту [980, 981], а другой по VO₂, VCO₂, ЕтСО₂, SaО₂ и Vт позволяет помимо МОК рассчитывать величину внутрилегочного шунта [1144]. Прин­цип Фика использует также широко применяемая в современной респираторной физиологии методика "элиминации нескольких инертных газов" (Multiple Inert Gas Elimination Technique — MIGET[1252]).

Многочисленны сходные методы, основанные на принципе Борнштейна: здесь выброс рассчи­тывают, измерив минутное поглощение индикаторного газа в замкнутой дыхательной системе и зная его растворимость в крови [695, 990]. В отличие от метода Фика, отпадает нужда в про­бах крови исследуемого. Использовались самые различные индикаторы — закись азота [A. Krogh, 1912 [893]], углекислый газ, азот, йодистый этил, этилен, ацетилен (A. Grollman,1928 1932 [682] и др.) парааминогиппуровая кислота (J. Grossman, 1953 [684]) и др., методика многократно совершенствовалась и используется до сих пор [39, 166, 422, 879, 893, 1104, 1161, 1545, 1584,1604]. Теоретический анализ требований к идеальному индикатору пока­зал, что из ингаляционных анестетиков им в наибольшей степени удовлетворяет энфлуран [853, 854]. Методы данной группы, однако, не позволяют оценивать переходные процессы и непри­менимы при нарушениях вентиляции и легочного газообмена [95].

 

Анализ разведения кровью жидкого индикатора

Принцип G.N. Stewart (1 897) и W.F. Hamilton (1 928) определяет МОК как поток, равный отноше­нию быстро введенной в кровь дозы индикатора к площади под кривой "время-концентрация" [700, 703, 704]. Метод, основанный на этом подходе, признается весьма точным и надежным [55, 87, 91, 93, 95,138, 162, 172, 359, 723, 1661]; его важным преимуществом считают возможность при условии достаточно малой инерционности датчиков измерять фазовые объемы желудочков [95, 990, 1621]. В качестве индикаторов используются красители (синий Эванса, синий Кумасси, индигокармин, индоцианин зеленый и др. [55, 87,162, 744]), концентрации которых могут регистрироваться неинвазивно-транскутанным датчиком [108, 1110], радиоактивные изотопы ²⁴Na, ³²P ¹³¹I и др. [55, 1.31. 1027, 1661, 1468]), фиксируемые сцинтилляционными счетчиками над прекардиальной областью и ионы (например, Li⁺ [945]), определяемые в плазме ионоселективными электродами. Послед­няя модификация оказалась удобной для определения МОК и фракции шунтирования во время экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) [946]. Отдельную главу в развитии гемодинамического мониторинга составило применение термо­индикаторов. Начало методу термодилюции положили W. Lochner (1952, [956]) и G. Fegler (1953, [571]), регистрировавшие температуру потока крови после введения в него холодной жидкости. Получаемая кривая оказалась качественно и количественно эквивалентна концент­рационной и, таким образом, позволяла рассчитать величину потока. Однако расчет МОК требовал измерения на протяжении непрерывной магистрали, через граничные сечения кото­рой проходил бы весь сердечный выброс. Вначале соблюдение таких требований было доступ­но лишь в условиях опыта, где термодилюция продемонстрировало высокую точность на самых различных по размеру моделях [55, 131,613, 706, 721, 861, 1006]. Изобретение H.J. Swan и W. Ganz в 1970 году направляемого потоком крови баллонного катетера [1492] резко облегчило катетеризацию легочной артерии в клинике. Изначально метод предназна­чался для контроля давлений, в частности "давления заклинивания" (ДЗЛА), измеряемого в просве­те ветви артерии дистальнее места окклюзии ее баллончиком [1585]. Двумя годами позже J.S. Forester, W. Ganz и соавт. [595] снабдили баллонный катетер термистором для термодилюционного изме­рения расхода крови через правое сердце, в отсутствие шунтов равного МОК. Технология получи­ла массовое клиническое применение [625, 1488, 1599]. В течение более чем двух последующих десятилетий термодилюционное определение потока через правое сердце с помощью баллонного катетера Н. Swan и W. Ganz (1970) признава­лось "золотым стандартом" мониторинга МОК [666, 685, 1223, 1226, 1427, 1595, 1598, 1599], в том числе по точности [315, 553, 751,1103. 1279, 1330, 1418, 1455], и использова­лось очень широко, особенно в США [1276]. Популярность дорогой и сложной методики объяс­нялась рядом уникальных возможностей, которые может предоставить только катетеризация ЛА [934, 1264, 1449, 1491]. Речь идет прежде всего об измерении давлений, включая упомя­нутое ДЗЛА.

Наиболее точным макроскопическим критерием преднагрузки желудочков сегодня принято считать их КДО [1317, 1577]; "компромиссный" критерий — обманчивый в условиях гиподиастолии, на значительно более доступный — величины КДД или предсердных давлений [910, 1229]. При этом наиболее точным коррелятом КДД левого желудочка, обеспечивающего системную перфузию, считается именно ДЗЛА [354, 666, 781, 803, 992, 1131, 1362, 1598, 1625]. По­казано, что в условиях рассогласования инотропного и/или люзитропного статуса правого и левого сердца либо их постнагрузок ЦВД, в противоположность более ранним взглядам [808, 870, 940], перестает быть адекватным критерием не только волемического статуса, на и преднагрузки сердца как целого [251, 272, 289, 424, 425, 594, 1264, 1314, 1489, 1530]. Подоб­ные ситуации типичны не только для кардиологии и кардиохирургии, на также для общей хирур­гии и анестезиологии [1530]. Очевидна незаменимая роль мониторинга давлений в ЛА в про­филактике, диагностике и терапии отека легких [910, 113)]. Знание величин СДЛА, ДЗЛА и МОК позволяет рассчитать ОЛСС — важный критерий прогноза выживаемости после крупных операций, в современной практике вполне доступный управлению [208, 1494]. Вторая уникальная функция катетера Swan-Ganz заключается в оценке сатурации в разных отделах венозного русла, в том числе смешанной венозной сатурации. Принципиально отличаясь от системной (в полых венах) венозной сатурации влиянием примеси крови коронарного синуса, последний показатель хорошо отражает состояние кислородного бюджета миокарда [317, 513, 824, 827, 1193]. Позволяя определять VO и фракцию внутрилегочного шунта [890], в качестве надежного коррелята МОК [317, 1138, 1338, 1583] он, к сожалению, не оправдал первоначальных надежд [363, 441, 486, 631, 789, 819, 979, 1124, 1171, 1298, 1368, 1414, 1421, 1447, 1565]. Более того, показано минимальное влияние МОК на разницу между цен­тральной и смешанной SvO₂ [311].

Список параметров, доступных измерению и расчету с помощью катетеризации ЛА, с указани­ем их нормативов, дается в Приложении.

Показания к катетеризации ЛА в анестезиологической практике приведены в табл. 1, заим­ствованной с небольшими терминологическими уточнениями из [1067]. Из нее видно, что ос­новным показанием является необходимость мониторинга не МОК, а давлений в ЛА. Обратим внимание на то, что в отечественной и, в значительной мере, европейской практике данная технология используется почти исключительно в сердечно-сосудистой хирургии, тогда как в США, как говорилось выше, сложились традиции расширенной трактовки показаний к применению метода [1275, 1276]. Агрессивность мониторинга оправдывается тяжестью предотвращаемых осложнений — например, повторного периоперационного ИМ [666, 1430].

Таблица1

ПОКАЗАНИЯ К КАТЕТЕРИЗАЦИИ ЛА

Заболевания сердца

ИБС с дисфункцией ЛЖ или недавно перенесенный инфаркт миокарда

Пороки сердца

Сердечная недостаточность (например, кардиомиопатия, тампонада, легочное сердце)

Заболевания легких

Острая дыхательная недостаточность (например, СОЛП)

Тяжелое хроническое обструктивное заболевание легких

Инфузионная терапия

Шок, сепсис, ожоги (острый период)

Острая почечная недостаточность

Геморрагический панкреатит

Хирургические вмешательства

Аорто-коронарное шунтирование

Протезирование клапанов

Перикардэктомия

Пережатие аорты (например, при операциях по поводу аневризмы аорты)

Операции на задней черепной ямке в положении больного сидя

Шунтирование портальной вены

Осложненная беременность

Тяжелый токсикоз (ЕРН-гестоз)

Отслойка плаценты

Таблица 2

ВОЗМОЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ КАТЕТЕРА В ЛА¹

Источник	Возможные виды ошибки
Наличие внутри- или внесердечного шунтирования крови	Занижение величины МОК [1114], особенно при Q22MOK [1614]
Трикуспидальная регургитация	Занижение величины МОК [1114]
Низкий МОК (в норме у детей)	Занижение [315] или завышение [224] результатов измерения МОК
Нестабильные величины МОК	Разнонаправленные ошибки измерения МОК [402]
Высокие величины МОК	Рассогласование результатов обычного и непрерывного измерения МОК [1665]
Введение индикатора слишком близко к срезу интродьюсера или через него	Завышение величин МОК [358]; нет влияния на МОК, на возникает ошибка определения ФВ ПЖ [435]
Неравномерная или слишком низкая скорость введения индикатора	Разнонаправленные ошибки измерения МОК [1519]
Работа инфузионной линии интродьюсера на фоне измерения МОК	Завышение величин МОК [358]
Дрейф изотермической линии крови в ЛА после отключения АИК	Занижение величин МОК [276]; рассогла­сование результатов обычного и непре­рывного измерений МОК [353]
Усиление дыхательных колебаний температуры крови в ЛА после ИК	Разнонаправленные ошибки измерения МОК [914]; расхождение результатов обычного и непрерывного измерений МОК [353]
ИВЛ внутренним способом	То же [804]; занижение величин МОК [1519]
Температура индикатора > 0-4°С	Тоже [1116]
Температура окружающей среды ниже 25°С	Разнонаправленные ошибки при непре­рывном мониторинге МОК [51]
Выраженные нарушения ритма Состояние после пульмонэктомии	Разнонаправленные ошибки измерения ФВ ПЖ [754] Занижение величины ДЗЛА по отношению к КДДЛЖ [1628]
Выраженный вклад сокращений ЛП в наполнение ЛЖ	Тоже [581]
Заклинивание баллончика катетера в I или II зонах J. West, где Ральв > Pкапилл в физиологических условиях	Завышение величины ДЗЛА по отношению к КДДЛЖ [634, 1335]
Расширение зон I и II за счет тяжелой гиповолемии (падение Ркапилл)	То же [1421]
Расширение зон I и II за счет пневмоторакса или ИВЛ с высоким средним внутригрудным давлением, в частности, в режиме ПДКВ; режим СДППД (подъем Ральв)	То же [634,1421]; нет влияния при ПДКВ<10 [962] или <30 [1528] см Hft
Инфузия катехоламинов	Тоже [1421, 1567]
Митральные пороки, миксома левого предсердия и/или легочная гипертензия	То же [1421, 1494]; эффект сказывается при ДЛП>15 мм рт.ст. [1585]
Митральная недостаточность	Невозможность измерения ДЗЛА из-за V-волн регургитации [1421]
^1- Наиболее подробный обзор источников ошибок термоцилюционного метода дали Т. Nishikawa и S Dohi (1993, 1141)

 

Из существа метода ясно, что он неприменим при наличии внутрисердечного шунтирования крови (не соблюдается условие непрерывности потока!) [1614] и дает по мере снижения МОК прогрессивно нарастающую ошибку: здесь на результат влияют, с одной стороны, теплообмен со стенками сердца и крупных сосудов, с другой — низкая скорость потока между точкой инъек­ции индикатора и термистором [315, 751, 820, 1093]. Катетер нередко бывает сложно уста­новить в правильную позицию [303], а будучи установлен, он достаточно легко смещается из рабочего положения, особенно в ходе кардиохирургических операций [811]; спонтанная миг­рация катетера в результате сокращений сердца чаще происходит в дистальном направлении [1319]. Возможные источники ошибок измерения показателей, мониторируемых с помощью катетера Swan-Ganz, приведены в табл. 2. В дополнение к ней обратим внимание на мнение J.S. Vender (1993, [1566]), подчеркивающего роль неверной физиологической трактовки ре­зультатов как важнейшего источника ошибок и осложнений метода. Значительные ошибки термодилюционного метода, составляющие в опытных руках 10-20% величины МОК [1421], привели в последние годы к появлению скептических отзывов о точнос­ти и воспроизводимости результатов [884, 934, 1490]. Подробнее этот вопрос разбирается далее в разделе 2.5.

Широко обсуждаются несколько методических проблем термодилюции. Так, не решен вопрос выбора оптимальной температуры индикатора. Очевидно, что чем он холоднее, тем выше отношение сигнал/шум [568, 1170]. Известно, однако, что инъекция холодного (0-4°С — флакон со льдом) раствора сама по себе влияет на УОК [681], прово­цирует легочный вазоспазм, искажающий результаты [1113] и, наконец, нередко вызывает брадикардию и гипотензию [1116, 1117, 1599]. Такая реакция чаще наблюдается при низ­ких МОК и СДЛА и высоком ОПСС [1115]. Существует мнение, что температура индикато­ра вообще не влияет на точность измерения МОК [315, 1103, 1455] — так же, как и его объем [315, 1019]. Возможно, использование "ледяного" индикатора оправданно, когда ра­створ комнатной температуры дает низкую воспроизводимость результатов измерения МОК водной серии [568].

Дискутируется влияние ИВЛ на результаты термодилюции. Так, предлагается при измерениях на фоне ИВЛ всегда вычислять вариабельность результатов стандартного трехкратного измерения как критерий их приемлемости [804]. Большинство исследователей считают необходимым вво­дить индикатор строго в одну и ту же фазу дыхательного цикла [1114] (по [1519] оптимально — в конце выдоха). Показано, однако, что измерения, синхронизированные по фазе дыхания, более воспроизводимы, на менее точны [239]: методическая ошибка не исчезает, на становится син­фазной, и, следовательно, однонаправленной. Точка инъекции индикатора также влияет на результаты. МОК завышается тем больше, чем ближе она расположена к срезу канюли интродьюсера, а использование последнего в этот момент для инфузии еще более завышает цифры [358]. Работы [435] и [782], напротив, по­казали отсутствие значимого влияния точки инъекции на результаты измерения МОК: в этом качестве сравнивали проксимальный порт (классическая техника) и интродьюсер. Также не отличались результаты при введении индикатора в правый желудочек и правое предсердие [1178]. В то же время результаты измерения ФВ ПЖ (см. далее) существенно зависели от точки инъекции [435]. Выдвинуто пять условий доверия термодилюционному измерению МОК [1114]:

1) Выполняют серию из нескольких измерений с индикатором комнатной температуры в дозах 10 мл (взрослые) или 0,15 мл•кг^-1 (дети);

2) Измерения производят в одной и тойже фазе дыхательного цикла;

3) Во время измерений исключено быстрая инфузия;

4) Форму дилюционной кривой оценивают визуально для выявления дрейфа изолинии или шунтиро-вония крови;

5) Нет трикуспидальной регургитации и синдрома малого выброса.

 

Последнее условие порождает вопрос: нужно ли клиницисту это измерение тогда, когда ему можно доверять? (Отметим, что синдром малого выброса может затруднять еще и попадание катетера в ЛА [1494]).

Наконец, диаметрально противоположные взгляды существуют на выбор момента катетеризации: если авторы работы [1475] настаивают на выполнении процедуры до индукции анестезии с целью своевре­менного выявления и коррекции вызванных ею гемодинамических сдвигов, то в статье [538], напротив, такой подход признается бесполезным для врача и вредным для больного. Главными проблемами катетеризации у детей являются относительная травматичность процедуры и по­вышенный риск методических ошибок измерений [838, 1064, 1494, 1639]. Возможность точного опре­деления малых абсолютных значений МОК подтверждается одними авторами [606, 1065] и оспарива­ется другими [315]. Что касается рекомендуемых размеров катетеров, то у пациентов весом более18 кг обычно используют калибр 7F (длина 110 см, баллончик емкостью 1,5 мл и диаметром 12 мм), при массе тела от 10 до18 кг рекомендуют калибр 5F (соответственно 70 см. 0,75 мл и 8 мм) [838]. Для детей массой менее 10 кг выпускаются катетеры 2F и 3F, снабженные лишь термистором и каналом с дистальным портом: индикатор вводят в правое предсердие через отдельный катетер [1494].

__ ___________________________________________ Таблица 3

ОСНОВНЫЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ КАТЕТЕРИЗАЦИИ ЛА

Внедрение	Клинический результат
Введение индикаторного раствора с помощью автоматического инъектора	Выше точность и воспроизводимость измерений МОК [1519]
Второй термистор для измерения температуры индикатора	То же [923]
Контроль положения проксимального порта катетера (кривая давления в ПЖ)	Быстрое обнаружение дистальной мигра­ции катетера [1319]
Подогрев крови в программируемом режиме микроэлектронагревателем с обработкой сигнала термистора методом стохастической идентификации систем	Непрерывный мониторинг МОК [343, 393, 754, 843, 922, 1045, 1520, 1646, 164^ 1665] и ОПСС [258, 1130]; упрощение процедуры [1331, 1647]; точность ниже [762, 1331, 1665] или выше [220]
Допплеровский ультразвуковой датчик на дистальном конце катетера	То же [722, 1351, 1352, 1353, 1421]
Термисторы с малой постоянной времени	Измерение объемов и ФВ ПЖ [435, 843, 1071, 1547]; более точные цифры МОК при наличии шунтов [1614]
Волоконно-оптическая линия с датчиком сатурации гемоглобина	Непрерывный мониторинг сатурации [252, 393, 1124, 1138, 1583]
Баллончик с визуальным контролем раздувания (Pressure relief balloon)	Снижение риска разрыва легочной артерии баллончиком [1373]
Раздувание баллончика посредством СО2	При разрыве баллончика газ быстрее растворяется в крови [1494]
Биполярная линия с электродами на конце катетера (1 или 2 пары)	Снятие внутрисердечной ЭКГ и временная ЭКС [410]
Гепаринизация поверхности катетера	Снижение вероятности образования тромбов на катетере [666]
Интродьюсер с коллагеновой муфтой	Снижение риска инфицирования [1421]
Аортальная термодилюция	Измерение системного МОК, когда он не равен МО ПЖ [1612]
Холодный раствор красителя в качестве индикатора	«Двойное разведение» для измерения МОК при большом шунте [1611]

 

За годы активного применения мониторинг с помощью катетера Swan-Ganz обогатился множест­вом новых внедрений, главные из которых приведены в табл. 3. В частности, изобретение способа получения термодилюционной кривой программированным подогревом крови с помощью вмонти­рованного в катетер электронагревателя [1646] дало возможность непрерывно мониторировать МОК [343, 393, 922, 1045, 1647, 1665] иОПСС[1130]-что, впрочем, сразу породило типич­ный вопрос "Зачем?" [393, 1232]. Аналогичную "мониторизацию" претерпел контроль смешанной венозной сатурации: волоконно-оптические линии позволили измерять и этот показатель в реаль­ном времени [317, 393, 1138]. Внедрение термисторов с малой постоянной времени позволило измерять фазовые объемы и фракцию выброса ПЖ [435, 1317, 1653]. Накоплен огромный фактический материал об издержках и нередко фатальных осложнениях метода, включающих нарушения ритма, повреждения сердца и сосудов, онгиосептические состояния, завязывание катетера узлом в полостях и др. (табл. 4). Однако регулярные публикации отчетов об осложнениях в течение длительного времени не приводили, тем не менее, к радикальному пересмотру подходов. Несмотря на призывы к разумному ограничению катетериза­ции ЛА [665, 934, 1275, 1276, 1386] и примеры успешного отказа от нее [272,1539, 1664], к середине 90-х гг. в США ежегодно выполнялось более миллиона (!) процедур [462].

Таблица 4

ВАЖНЕЙШЕЕ ОСЛОЖНЕНИЯ КАТЕТЕРИЗАЦИИ ЛА¹

Осложнения и источники (помимо [1194])	Частота,% [1194]
Осложнения венозного доступа — кровотечение, пневмоторакс, воздушная эмболия и т.д. [514, 837, 1221]	-
Незначительные (транзиторные) нарушения ритма [484, 647, 769, 1015, 1073, 1160, 1360, 1398]	4,7-68,9
Тяжелые нарушения ритма (ЖТ или ФЖ) [484, 651, 785, 1087, 1160. 1360, 1428], провоцируемые смещением катетера или кашлем [1562] и резистентные к профилактике лидокаином [1311]	0,3-62,7
Блокада правой ножки пучка Гиса (БПНПГ) [769, 1360, 1515]	0,1-4,3
Полная АВ-блокада (при con. БЛНПГ) [211, 1069, 1515]	0-8,5
Артериальная гипоксемия [821] или гипотензия [1624] при раздувании баллона у больных, перенесших пульмонэктомию	Единичн.
Брадикардия и артериальная гипотензия при инъекции холодного раствора-индикатора [1115, 1116]	?
Разрыв ЛА [266, 593, 708, 851, 1023, 1082, 1155, 1167, 1283, 1343, 1360], в т.ч. отсроченный до 14 сут [877]	0,1-1,5
Повреждение клапанов правого сердца [349, 943, 1132]	Единичн.
Инфаркт легкого из-за случайного заклинивания [837, 1073, 1360]	0,1-5,6
Сепсис, ассоциированный с катетером [237, 485, 769, 1043, 1073, 1092]	0,7-11,4
Тромбофлебит [1015, 1360]	6.5
ТЭЛА [593, 1150]
Пристеночный тромбоз [647, 1360]	28-61
Вегетации на клапанах или эндокарде; эндокардит [485, 676, 1073, 1092, 1150]	2,2-100
Завязывание катетера узлом в полостях правого сердца [535, 575, 948, 1042, 1061, 1339]	Единичн.
Смещение электрода постоянного ЭКС [1421]	Единичн.
Летальный исход в связи с катетеризацией [1360, 1015, 1275 и мн. др.]	0,02-1,5

¹— Полную классификацию осложнений дали A.J. Schwartz и T.J. Conahan 111 [1338].

 

Лишь в сентябре 1996 года A. Connors младший и соавт. [445], проанализировав исходы лечения 5700 пациентов в 5 университетских клиниках США, произвели революцию во взглядах: оказалось, что использование катетера Swan-Ganz не только увеличивает койко-день с 13 до 14,8 сут, а стоимость лечения с 35 700 до 49 300 USD, на и на 24% снижает месячную выживаемость больных. Результатом стали призывы к мораторию на ме­тодику [462], за рубежом немедленно вырос интерес к неинвазивным альтернативам — импедансометрическим и сонографическим методам, а в пользу отказа от инвазивного мониторинга стал высказываться даже один из первых энтузиастов катетеризации ЛА W.C. Shoemaker (1998. [1381]).