Физиология различает два вида гемодинамической нагрузки на желудочки сердца: пред- и постнагрузку.
Это нагрузка объёмом крови, которым заполняется полость желудочка перед началом изгнания. В клинической практике мерой преднагрузки является конечно-диастолическое давление (КДД) в полости желудочка (правого - КДДп, левого - КДДл). Это давление определяется только инвазивным методом. В норме КДДп = 4-7 мм Hg, КДДл = 5-12 мм Hg.
Для правого желудочка косвенным показателем может быть величина центрального венозного давления (ЦВД). Для левого желудочка очень информативным показателем может быть давление наполнения левого желудочка (ДНЛЖ), которое возможно определить неинвазивным (реографическим) методом.
Увеличение преднагрузки
К увеличению преднагрузки (справа или слева) любого происхождения желудочек приспосабливается к новым условиям работы по закону О.Франка и Е.Старлинга. Е.Старлинг так охарактеризовал эту закономерность: "ударный объём пропорционален конечному диастолическому объему":
Суть закона состоит в том, что чем больше растягиваются мышечные волокна желудочка при его избыточном наполнении, тем больше сила их сокращения в последующую систолу.
Правомочность этого закона была подтверждена многочисленными исследованиями, даже на клеточном уровне (сила сокращения кардиомиоцита является функцией длины саркомера перед началом его сокращения). Главный вопрос в законе О.Франка и Е.Старлинга в том, почему сверхнормальное увеличение длины мышечного волокна увеличивает силу его сокращения?
Здесь уместно привести ответ Ф.З.Меерсона (1968 г.). Сила сокращения мышечного волокна определяется количеством актино-миозионовых связей, которые могут возникнуть в мышечном волокне одновременно. Удлинение волокна до определенного предела так меняет взаимное расположение актиновых и миозиновых нитей, что при сокращении возрастает либо количество актино-миозиновых связей (точнее скорость их образования), либо контрактильная сила, которую каждая такая связь развивает.
До какой границы (предела) действует приспособительная реакция О.Франка и Е.Старлинга, когда изменение длины волокна изменяет напряжение, а оно изменяет силу сокращения?
Этот закон действует, пока длина мышечного волокна увеличивается на 45% сверх обычной длины при нормальном заполнении желудочка (т.е. примерно в 1,5 раза). Дальнейший рост диастолического давления в желудочке увеличивает длину мышечного волокна в малой мере, т.к. волокна становятся трудно растяжимыми потому, что в процесс вовлекается трудно растяжимый соединительно-тканный эластический каркас самих волокон.
Ориентиром, контролируемым в клинических условиях, для правого желудочка может быть повышение ЦВД более 120 мм Н 2 О (норма 50-120). Это косвенный ориентир. Непосредственным ориентиром является повышение КДДп до 12 мм Hg. Ориентиром для левого желудочка является увеличение КДДл (ДНЛЖ) до 18 мм Hg. Иными словами, когда КДДп в пределах от 7 до 12 или КДДл в пределах от 12 до 18 мм Hg, то правый или левый желудочек уже работает по закону О.Франка и Е.Старлинга.
При приспособительной реакции О.Франка и Е.Старлинга, УО левого желудочка не зависит от диастолического артериального давления (ДАД) в аорте, а систолическое артериальное давление (САД) и ДАД в аорте не изменяются. Эту приспособительную реакцию сердца S.Sarnoff назвал гетерометрической регуляцией (heteros по греч. - другой; применительно к теме раздела - регуляция посредством другой длины волокна).
Надо отметить, что еще в 1882 г. Fick и в 1895 г. Blix отметили, что "закон сердца таков же, как закон скелетной мышцы, а именно, что механическая энергия, освобождающаяся при переходе из состояния покоя в состояние сокращения, зависит от площади "химически сокращающихся поверхностей", т.е. от длины мышечного волокна".
В желудочках, как и во всей сосудистой системе, какая-то часть объема крови является заполняющей и какая-то часть является растягивающей, она то и создает КДД.
Поскольку приспособительная реакция сердца, подчиняющаяся закону, имеет определенную границу, за которой этот закон О.Франка и Е.Старлинга уже не действует, то возникает вопрос: а можно ли усилить эффект этого закона? Ответ на этот вопрос имеет очень важное значение для врачей анестезистов и интенсивистов. В исследованиях E.H.Sonnenblick (1962-1965 г.г.) было установлено, что при чрезмерной преднагрузке миокард способен значительно увеличивать силу сокращения под воздействием положительно инотропных средств. Изменяя функциональные состояния миокарда посредством воздействия инотропных средств (Са, гликозиды, норадреналин, дофамин) при одном и том же притоке крови (одно и то же растяжение волокон), он получил целое семейство «кривых Е.Старлинга» со смещением кверху от исходной кривой (без действия инотропика).
Рисунок 4. График изменения кривой напряжения без инотропного средства и с ним при одинаковой длине мышечного волокна
Из рисунка 4 видно, что:
1. Увеличение напряжения (Т2) при использовании инотропного средства и неизменной исходной длине мышечного волокна (L1) за тот же отрезок времени (t1) связано с ускорением образования актиномиозиновых связей (V2 > V1);
2. С инотропным средством получается такой же эффект величины Т1, как и без него, за меньший отрезок времени - t2 (3).
3. С инотропным средством получаемый эффект величины Т1 достигается как бы при меньшей длине волокна L2 (3).
Уменьшение преднагрузки.
Обусловлено уменьшением притока крови в полость желудочка. Это может быть вследствии уменьшения ОЦК, сужения сосудов в МКК, сосудистой недостаточности, органических изменений в сердце (стеноз АВ - клапанов справа или слева).
Вначале включаются следующие приспособительные элементы:
1. Усиливается изгнание крови из предсердия в желудочек.
2. Увеличивается скорость расслабления желудочка, что способствует его заполнению, т.к. основная масса крови поступает в фазу быстрого наполнения.
3. Увеличивается скорость сокращения мышечных волокон и возрастания напряжения, благодаря чему поддерживается фракция изгнания и уменьшается остаточный объем крови в полости желудочка.
4. Увеличивается скорость изгнания крови из желудочков, что способствует сохранению продолжительности диастолы и заполнения желудочка кровью.
Если совокупность этих приспособительных элементов оказывается недостаточной, то развивается тахикардия, направленная на поддержание СВ.
Это нагрузка сопротивлением току крови при изгнании её из полости желудочка. В клинической практике мерой постнагрузки является величина общего легочного сопротивления (ОЛС) для МКК, равная в норме 150-350 дин*с*см-5, и общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) для БКК, равная в норме 1200-1700 дин*с*см-5. Косвенным признаком изменения постнагрузки для левого желудочка может быть величина АДср, равная в норме 80-95 мм Hg.
Однако в физиологии классическим представлением о постнагрузке является давление над полулунными клапанами перед изгнанием крови желудочками. Иными словами это конечно-диастолическое давление над полулунными клапанами в легочной артерии и аорте. Естественно, чем больше периферическое сопротивление сосудов, тем больше конечно-диастолическое давление над полулунными клапанами.
Увеличение постнагрузки.
Такая ситуация возникает при функциональном сужении артериальных периферических сосудов, хоть в МКК, хоть в БКК. Она может быть обусловлена органическими изменениями в сосудах (первичная лёгочная гипертензия или гипертоническая болезнь). Это может быть при сужении выходного отдела из правого или левого желудочка (подклапанные, клапанные стенозы).
Закон, по которому желудочек приспосабливается к нагрузке сопротивлением, впервые открыл Г.Анреп (1912г., лаборатория Е.Старлинга).
Дальнейшие исследования этого закона были продолжены самим Е.Старлингом и далее многими известными физиологами. Результаты каждого исследования были опорой и толчком к следующему.
Г. Анреп установил, что при увеличении сопротивления в аорте, вначале кратковременно объём сердца увеличивается (похоже на приспособительную реакцию О.Франка и Е.Старлинга). Однако затем объём сердца постепенно уменьшается до новой, больше исходной, величины и далее остается стабильным. При этом, несмотря на увеличение сопротивления в аорте, УО остается прежним.
Приспособительную реакцию сердца по закону Г. Анрепа и А. Хилла при увеличении нагрузки сопротивлением Ф.З.Меерсон объясняет следующим образом (1968 г.): по мере повышения нагрузки сопротивлением количество актиномиозиновых связей увеличивается. А количество свободных центров, способных реагировать между собой, в актиновых и миозиновых волокнах уменьшается. Поэтому с каждой, всё большей, нагрузкой количество вновь образующихся актиномиозиновых связей уменьшается в единицу времени.
Одновременно уменьшается и скорость сокращения, и количество механической и тепловой энергии, освобождающейся при распаде актиномиозиновых связей, постепенно приближаясь к нулю.
Очень важно, что количество актиномиозиновых связей увеличивается, а их распад уменьшается. Это означает, что с увеличением нагрузки наступает пересократимость актиномиозиновых волокон, что и ограничивает эффективность работы сердца.
Итак, когда нагрузка сопротивлением увеличивается на 40-50%, адекватно ей увеличивается мощность и сила мышечного сокращения. При большем увеличении нагрузки эффективность этой приспособительной реакции утрачивается из-за потери мышцей способности расслабляться.
Другим фактором, со временем ограничивающим эту приспособительную реакцию, является, как было установлено Ф.З.Меерсоном и его сотрудниками (1968 г.), снижение сопряжения окисления и фосфорилирования на 27-28% на участке - «цитохром с» - «кислород», при этом в миокарде уменьшается количество АТФ и особенно креатинфосфата (КФ).
Значит, закон Г. Анрепа и А. Хилла обеспечивает приспособление сердечной мышцы к нагрузке сопротивлением путём увеличения мощности желудочка, приводящей к увеличению силы сокращения без изменения исходной длины мышечного волокна.
Приспособительную реакцию Г. Анрепа и А. Хилла S.Sarnoff назвал гомеометрической регуляцией (homoios по греч. - подобный; применительно к теме раздела - регуляция посредством такой же длины волокна).
Здесь также важен вопрос: можно ли усилить эффект закона Г. Анрепа и А. Хилла? Исследования E.H. Sonnenblick (1962-1965 г.г.) показали, что при чрезмерной постнагрузке миокард способен увеличивать мощность, скорость и силу сокращения под воздействием положительно инотропных средств.
Уменьшение постнагрузки.
Связано с уменьшением давления над полулунными клапанами. При нормальном ОЦК уменьшение постнагрузки становится возможным только при единственном обстоятельстве - при увеличении объема сосудистого русла, т.е. при сосудистой недостаточности.
Уменьшение давления над полулунными клапанами способствует укорочению периода повышения внутрижелудочкового давления и уменьшению самой величины этого давления перед началом изгнания крови. Это уменьшает потребность миокарда в кислороде и его энергозатраты на напряжение.
Однако все это уменьшает линейную и объемную скорость кровотока. В связи с этим уменьшается и венозный возврат, что ухудшает наполнение желудочков. В таких условиях единственно возможной приспособительной реакцией становится увеличение ЧСС, направленное на поддержание СВ. Как только тахикардия станет сопровождаться снижением СВ, эта приспособительная реакция переходит в разряд патологической.
Совокупность всех исследований, выполненных О.Франком, Е.Старлингом, Г.Анрепом, А.Хиллом и другими физиологами того периода позволила выделить два варианта сокращения сердечного волокна: изотоническое и изометрическое сокращения.
В соответствии с этим выделены два варианта работы желудочков сердца.
1. Когда желудочек работает преимущественно с нагрузкой по объему - он работает по варианту изотонического сокращения. При этом тонус мышцы изменяется в меньшей мере (изотония), преимущественно изменяется длина и поперечное сечение мышцы.
2. Когда желудочек работает преимущественно с нагрузкой по сопротивлению - он работает по варианту изометрического сокращения. При этом преимущественно изменяется напряжение мышцы (тонус), а её длина и поперечное сечение изменяются в меньшей мере или почти не изменяются (изометрия).
При работе желудочка с нагрузкой по сопротивлению (даже при функциональном изменении ОЛС или ОПСС) многократно увеличивается потребность миокарда в кислороде. Поэтому исключительно важным является обеспечение такого больного в первую очередь кислородом.
Врачам нередко приходится усиливать работу сердца инотропными средствами. В физиологии кровообращения (в т.ч. и клинической) под инотропизмом понимается (Ф.З. Меерсон, 1968 г.) регулирование скорости сокращения и расслабления, и поэтому мощности и эффективности работы сердца при неизменных размерах желудочка.
Инотропизм направлен не на сверхнормальное увеличение силы сокращений сердца, а на поддержание силы сокращений, в лучшем случае близкой к норме.
Инотропизм отличается от закона О.Франка и Е.Старлинга тем, что при этом не изменяется исходная длина волокон миокарда. Он отличается от закона Г. Анрепа и А. Хилла тем, что при этом увеличивается не только скорость сокращения, но и (главное!) скорость расслабления волокон миокарда (чем предупреждается пересократимость, или контрактура, миокарда).
Однако при искусственной инотропной регуляции работы сердца норадреналином и др. аналогичными средствами может быть серьезная опасность. Если резко и значительно уменьшить введение инотропного средства или прекратить введение его, то может резко снизиться тонус миокарда.
Возникает острая тоногенная дилатация желудочка. Его полость увеличивается, резко снижается внутрижелудочковое давление. В этих условиях, чтобы достигнуть прежней величины напряжения необходимы большие затраты энергии.
Процесс наращивания напряжения является самым главным потребителем энергии в сердечном цикле. Кроме того, он идет в первую очередь. В физиологии существует закон, что первый процесс всегда старается как можно полнее использовать наличную энергию, чтобы завершить его целиком и полностью. Остаток энергии расходуется на выполнение следующего процесса и т.д. (т.е. каждый предыдущий процесс как Людовик XV: "после нас хоть потоп").
За процессом увеличения напряжения идет работа по перемещению крови из желудочков в сосуды. Из-за того, что на напряжение затрачивается почти вся наличная энергия, а на изгнание ее недостает, от напряжения начинает отставать работа желудочков по перемещению крови. В результате общая эффективность сердца снижается. С каждым таким неполноценным сокращением прогрессивно увеличивается остаточный объем крови в полости желудочка и, в конце концов, наступает асистолия.
Рассчитывается по следующей формуле:
ОЦК = (ОЦП * 100) / (100 – 0,87Ht)
где ОЦП – объем циркулирующей плазмы;
Ht – гематокрит.
Для определения объема циркулирующей плазмы используется метод Фика, в соответствии с которым производится внутривенное введение нейтральной краски. Через 10 минут определяется концентрация краски в венозной крови. После этого рассчитывается объем циркулирующей плазмы по формуле Фика:
ОЦП = (общее количество краски) / (полученная концентрация)
Если общее количество краски составило 1,50 мг, а полученная концентрация была равна 0,50 мг, то ОЦП = 1,50 мг / 0,50 мг ≈ 3,00 литра.
Зная объем циркулирующей плазмы, можно рассчитать объем циркулирующей крови:
ОЦК = (ОЦП * 100) / (100 – 0,87Ht) ≈ 5,00 литра
В условиях НК объем циркулирующей крови ОЦК и объем циркулирующей плазмы ОЦП повышены. При оценке полученных данных следует учитывать взаимозависимость массы тела и ОЦК. В норме ОЦК составляет примерно 8% от массы тела. Если масса тела равна 70 кг, а ОЦК составляет, например, 6 л., то это явно больше, чем 8%. Следовательно, в данном случае имеет место умеренная гиперволемия.
8. Среднее артериальное давление (СрАД).
СрАД = ДАД + ⅓ АД пульсовое
АД пульсовое = САД – ДАД
При недостаточности кровообращения среднее артериальное давление СрАД увеличивается.
II .Показатели внутрисердечной гемодинамики.
1. Конечный диастолический объем (КДО). В норме КДО составляет приблизительно 120,00 мл 2 . У больных с недостаточностью кровообращения КДО повышен.
2. Конечный систолический объем (КСО). В норме КСО равняется примерно 40,00 мл 2 . На фоне НК конечный систолический объем увеличивается.
3. Ударный объем (УО). Данный показатель можно рассчитать по следующей формуле:
УО = КДО – КСО
В здоровом организме ударный объем УО составляет приблизительно 80,00 мл, при недостаточности кровообращения снижается.
4. Фракция выброса (ФВ). Показатель определяется следующим образом:
ФВ = УО / КДО * 100
В норме фракция выброса равна примерно 67%. В условиях недостаточности кровообращения ФВ составляет не более 50%.
5. Конечное диастолическое давление (КДД). В здоровом организме КДД лев.жел. ≈ 5-13 мм.рт.ст., КДД пр.жел. ≈ 0-7 мм.рт. ст. При недостаточности кровообращения возрастают оба показателя.
6. Давление в предсердиях. В норме давление в левом предсердии составляет ≈ 2-12 мм.рт.ст, в правом предсердии ≈ 2-5 мм.рт.ст. На фоне НК отмечается увеличение давления в предсердиях.
7. Давление заклинивания легочных капилляров (ДЗЛК). Показатель ДЗЛК соответствует и равняется конечному диастолическому давлению в левом желудочке:
ДЗЛК = КДД лев. жел.
Таким образом, в норме ДЗЛК составляет примерно 5-13 мм.рт.ст, а при недостаточности кровообращения повышается до 18-20 мм.рт.ст.
III .Функциональные характеристики миокарда.
1. Максимальная скорость приращения давления в единицу времени
∆Р / ∆t. Этот показатель определяется неинвазивно в процессе ЭКГ. В условиях НК максимальная скорость приращения давления снижена.
2. Растяжимость миокарда , т.е. отношение между объемом желудочка и давлением в нем: ∆V / ∆P. При снижении показателя ∆V / ∆P говорят о жесткости, ригидности миокарда. На фоне недостаточности кровообращения растяжимость миокарда снижена как при гипертрофии миокарда, так и при его дилатации.
Изобретение относится к медицине, диагностике заболеваний. Больному внутривенно вводят 50-200 мл 10% раствора перфторана. Каждые 15-25 мин отбирают пробы крови из противоположной вены. Измеряют содержание перфторана в граммах в 1 мл крови взятой пробы. Рассчитывают объем циркулирующей крови по отношению исходного содержания перфторана к содержанию перфторана в 1 мл взятой пробы крови. Способ может быть эффективно использован в полевых условиях, поскольку не требует сложного и дорогостоящего оборудования, а вся процедура измерения объема циркулирующей крови составляет 40-60 мин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано при диагностике заболеваний сердечно-сосудистой системы, печени, почек. Исследование объема циркулирующей крови (ОЦК) имеет большое значение при диагностике ряда заболеваний сердечно-сосудистой системы, печени и почек. По мере развития сердечной недостаточности ОЦК неуклонно возрастает, главным образом за счет объема плазмы, тогда как объем циркулирующих эритроцитов остается нормальным или даже снижается. Раннее выявление гиперволемии позволяет своевременно корректировать проведение лекарственной терапии. Определение ОЦК важно в современной хирургической клинике, поскольку изменения окраски кожных покровов, частоты пульса и дыхания, динамики артериального и венозного давления, показатели гемограммы часто свидетельствует об уже наступившей декомпенсации кровообращения. Известен способ определения ОЦК методом разведения красителей, включающий введение в вену пациента индоцианина, или метиленовой сини (см. Большая Медицинская Энциклопедия, т. 18, М. : Советская энциклопедия, 1960 г., с. 82-86.) При этом, регистрируют количество введенного в вену красителя. Через 15-20 минут из противоположной вены берут пробу крови и замеряют количество красителя в 1 мл крови во взятой пробе. По соотношению количества красителя при введении в вену и в 1 мл крови взятой пробы (т.е. по степени разбавления красителя) рассчитывают объем циркулирующей крови. Известный способ определения объема циркулирующей крови в настоящее время имеет весьма ограниченное применение, т.к. вызывает значительные осложнения у больных с заболеванием или травмой печени. Известен также способ определения ОЦК методом изотопного разведения (см. сборник "Стандартизированные методики радиоизотопной диагностики", Обнинск, 1987 г. , с. 26). Способ осуществляют следующим образом. Приготавливают раствор радиофармпрепарата, например, альбумин-технеций (Тс)99м. Измеряют его радиоактивность. Вводят препарат в вену пациента. Через 15-25 минут осуществляют взятие пробы крови из противоположной вены пациента. Измеряют радиоактивность введенного радиофармпрепарата в 1 мл взятой пробы крови. Объем циркулирующей крови рассчитывают по соотношению исходной радиоактивности фармпрепарата при введении в вену пациента и по радиоактивности фармпрепарата в 1 мл крови во взятой пробе. Настоящий способ определения ОЦК в отличие от способов, основанных на разведении красителей, дает существенно меньше осложнений у больных с заболеванием или травмой почек. Однако использование радионуклидов ограничивает сферу применения данного способа. В настоящее время он может быть использован или специализированными лабораториями радионуклидной диагностики, или крупными медицинскими центрами, имеющими соответствующее дорогостоящее оборудование и аппаратуру. Существенным недостатком известного способа определения ОЦК является также и то, что он не может быть использован в полевых условиях (военная медицина, медицина катастроф и т.п.), поскольку радиофармпрепараты имеют период полураспада 6-8 дней, что исключает возможность использования данного способа определения ОЦК в практической медицине, в полевых и в экстремальных условиях. Настоящее изобретение решает задачу разработки оперативного, надежного и достаточно простого по аппаратурной реализации способа определения ОЦК, который может быть эффективно использован в практической медицине, в частности в полевых и экстремальных условиях. Решение поставленной задачи достигается следующим образом. В способе определения объема циркулирующей крови, включающем приготовление дозы фармпрепарата, регистрацию или измерение исходного информационного параметра (А) фармпрепарата, введение фармпрепарата в вену пациента, взятие через 15-25 минут пробы крови с фармпрепаратом из противоположной вены пациента, измерение информационного параметра (Б) фармпрепарата в 1 мл крови во взятой пробе у пациента и расчет объема циркулирующей крови по соотношению А/Б, согласно настоящему изобретению в качестве фармпрепарата используют перфторан, 10% раствор которого вводят в вену пациента в объеме 50-200 мл. При расчете объема циркулирующей крови в качестве информационных параметров А и Б принимают соответственно количество перфторана в граммах до введения в вену пациента и его количество в граммах в 1 мл крови во взятой пробе. Согласно изобретению измерение количества перфторана во взятой у пациента пробе крови осуществляют методом ядерно-магнитной резонансной спектроскопии. Технический результат настоящего изобретения заключается в возможности оперативного и надежного определения объема циркулирующей крови пациента без использования дорогостоящего и громоздкого оборудования как в условиях рядовых клиник, так и в полевых и экстремальных условиях. Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием. Патентуемый способ определения объема циркулирующей крови (ОЦК) осуществляют следующим образом. Приготавливают (например) 50 мл 10% раствора перфторана. Регистрируют исходное содержание перфторана в растворе (информационный параметр А). С помощью системы капельного введения лекарственных препаратов (капельницы) водят раствор фармпрепарата в вену пациента. Через 15-25 минут осуществляют взятие пробы крови (1-10 мл) у пациента. Измеряют содержание перфторана в граммах в 1 мл крови во взятой пробе у пациента (информационный параметр Б). По соотношению А/Б рассчитывают объем циркулирующей крови. Например, если первоначально пациенту было введено 50 мл 10% раствора перфторана, то исходное количество перфторана (т.е. информационный параметр А) составляет 5 г. После взятия из противоположной вены пробы крови, например 10 мл, измеряют содержание перфторана в граммах во взятой пробе. Для удобства последующего расчета полученное значение содержания перфторана в 10 мл крови делят на 10, т.е. определяют содержание перфторана в граммах в 1 мл крови (информационный параметр Б). Например, в 1 мл крови содержится 1 мг, или 0,001 г, перфторана. Используя расчетное соотношение А/Б, определим, что объем циркулирующей крови составит 5000 мл, или 5 литров. Расчет содержания перфторана в пробе крови пациента осуществляют по стандартной методике с использованием стандартного ЯМР-спектрометра, например "Миниспек НМС-100" (фирмы "Брюкнер" Австрия). Заявителем были проведены исследования (см. таблицу) по определению минимального содержания перфторана во взятой пробе крови. Проведенные исследования по разбавлению перфторана (см. таблицу) показывают следующее. При введении 100 мл 10% раствора перфторана (10 г) обеспечивается надежное измерение его концентрации при разбавлении его в 5000 раз (С 2 =2 мг), а при большей степени разбавления необходимо увеличить объем пробы. Предварительные испытания разработанного способа определения объема циркулирующей крови подтвердили его несомненные преимущества и потенциальные возможности. В частности, патентуемый способ может быть эффективно использован в полевых условиях, поскольку не требует сложного и громоздкого специального оборудования и аппаратуры, а вся процедура измерения объема циркулирующей крови составляет 40-60 минут.
Формула изобретения
1. Способ определения объема циркулирующей крови, включающий приготовление дозы фармпрепарата, регистрацию или измерение исходного значения (А) информационного параметра фармпрепарата, введение фармпрепарата в вену пациента, взятие через 15-25 мин пробы крови с фармпрепаратом из противоположной вены пациента, измерение (Б) информационного параметра фармпрепарата в 1 мл крови во взятой пробе у пациента, расчет объема циркулирующей крови по соотношению А/Б, отличающийся тем, что в качестве фармпрепарата используют перфторан 10%, раствор которого вводят в вену пациента в объеме 50-200 мл, при этом при расчете объема циркулирующей крови, определяемой в миллилитрах, в качестве значений А и Б информационного параметра принимают соответственно содержание перфторана в граммах в растворе до введения в вену пациента и содержание перфторана в граммах в 1 мл крови взятой пробы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение содержания перфторана во взятой пробе крови осуществляют методом ядерно-магнитной резонансной спектроскопии.
Кровь является субстанцией кровообращения, поэтому оценка эффективности последнего должна быть начата с оценки объема крови в организме. Общий объем циркулирующей крови (ОЦК)
можно условно разделить на часть, активно циркулирующую по сосудам, и часть, которая не участвует в данный момент в кровообращении, т. е. депонированную (которая, однако, может при определенных условиях включиться в кровообращение). В настоящее время признается существование так называемого объема быстро циркулирующей крови и объема медленно циркулирующей крови. Последний и является объемом депонированной крови.
Наибольшая часть крови (73-75% всего объема) находится в венозном отделе сосудистой системы, в так называемой системе низкого давления. Артериальный отдел - система высокого давления _ содержит 20% ОЦК; наконец, в капиллярном отделе имеется лишь 5-7% общего объема крови. Из этого следует, что даже небольшая внезапная кровопотеря из артериального русла, например 200-300 мл, существенно уменьшает объем крови, находящейся в артериальном русле, и может повлиять на условия гемодинамики, тогда как такая же по объему кровопотеря из венозного отдела сосудистой емкости практически не отражается на гемодинамике.
На уровне капиллярной сети происходит процесс обмена электролитов и жидкостной части крови между внутрисосудистым и внесосудистым пространством. Поэтому потеря объема циркулирующей крови, с одной стороны, отражается на интенсивности течения этих процессов, с другой - именно обмен жидкости и электролитов на уровне капиллярной сети может быть тем адаптационным механизмом, который в известной степени способен корригировать остро возникающий дефицит крови. Эта коррекция происходит путем перехода определенного количества жидкости и электролитов из внесосудистого сектора в сосудистый.
У различных субъектов в зависимости от пола, возраста, телосложения, условий жизни, степени физического развития и тренированности объем крови колеблется и составляет в среднем 50- 80 мл/кг.
Уменьшение или увеличение ОЦК у нормоволемического субъекта на 5-10% обычно полностью компенсируется изменением емкости венозного русла без изменений центрального венозного давления. Более значительное увеличение ОЦК обычно сопряжено с увеличением венозного возврата и при сохранении эффективной сократимости сердца приводит к увеличению сердечного выброса.
Объем крови складывается из общего объема эритроцитов и объема плазмы. Циркулирующая кровь неравномерно распределяется
 |
в организме. Сосуды малого круга содержат 20-25% объема крови. Значительная часть крови (10-15%) аккумулируется органами брюшной полости (включая печень и селезенку). После приема пищи сосуды гепато-дигестивной области могут содержать в себе 20-25% ОЦК. Подсосочковый слой кожи при определенных условиях, например, при температурной гиперемии вмещает до 1 л крови. Гравитационные силы (в спортивной акробатике, гимнастике, у космонавтов и др.) также оказывают существенное влияние на распределение ОЦК. Переход из горизонтального в вертикальное положение у здорового взрослого человека приводит к накоплению в венах нижних конечностей до 500-1000 мл крови.
Хотя известны средние нормы ОЦК для нормального здорового человека, эта величина у различных людей весьма вариабельна и зависит от возраста, массы тела, условий жизни, степени тренированности и т. д. Если установить здоровому человеку постельный режим, т. е. создать условия гиподинамии, то через 1,5-2 недели общий объем его крови снизится на 9-15% от исходного. Условия жизни различны у обычного здорового человека, у спортсменов и у людей, занимающихся физическим трудом, а они влияют на величину ОЦК. Показано, что у больного, находящегося на постельном режиме в течение длительного периода, может произойти снижение ОЦК на 35-40%.
При снижении ОЦК отмечается: тахикардия, артериальная гипотония, снижение центрального венозного давления, мышечного тонуса, атрофия мышц и т. д.
В основу методов измерения объема крови в настоящее время положен непрямой способ, основанный на принципе разведения.
Оценка тяжести состояния пациента при кровотечениях традиционно и, вполне оправданно с патофизиологических позиций, связывается с определением степени кровопотери. Именно острая, подчас - массивная, кровопотеря выделяет патологические процессы, осложненную геморрагией, из череды нозологических форм острой абдоминальной хирургической патологии, требуя проведения максимально быстрых лечебных мероприятий, направленных на спасение жизни больного. Cтепень нарушений гомеостаза, вызванных геморрагией, и адекватность их коррекции определяет принципиальную возможность, сроки и характер неотложного оперативного вмешательства. Диагностика степени кровопотери и определение индивидуальной стратегии заместительной терапии должны решаться хирургами совместно с врачами-реаниматологам, поскольку именно тяжесть постгеморрагического состояния организма является главным фактором, определяющим все дальнейшие лечебно-диагностические мероприятия. Выбор рациональной тактики лечения является прерогативной хирургов с учетом того, что тяжесть кровопотери служит важнейшим прогностическим признаком возникновения летальных исходов.
Так, летальность среди больных, поступивших в состоянии геморрагического шока в стационар с клинической картиной гастродуоденального кровотечения колеблется от 17, 1 до 28, 5% (Schiller et al. , 1970; C. Sugawa et al. , 1990). Кроме того определение тяжести кровотечения имеет важное прогностическое значение в возникновении рецидива гастродуоденального кровотечения: На Согласительной конференции Института Здоровья США (1989) единодушно признано, что ведущим фактором в возникновении рецидива язвенного гастродуоденального кровотечения является именно величина кровопотери до поступления, по мнению X. Mueller et al. (1994) шок является наиболее информативным признаком в прогнозе рецидива кровотечения и превосходит эндоскопические критерии.
В настоящее время известно более 70 классификаций степени тяжести кровопотери, что само по себе свидетельствует об отсутствии единой концепции в столь актуальном вопросе. На протяжении десятилетий менялись приоритеты в отношении маркеров тяжести кровопотери, что во многом свидетельствует об эволюции взглядов на патогенез постгеморрагических нарушений гомеостаза. Все подходы к оценке тяжести постгеморрагических расстройств, лежащие в основе классификаций тяжести острой кровопотери разделяют на четыре группы: 1) оценка объема циркулирующей крови (ОЦК) и его дефицита по гематологическим параметрам или прямыми методами, 2) инвазивный мониторинг центральной гемодинамики, 3) оценка транспорта кислорода, 4) клиническая оценка тяжести кровопотери.
Оценка объема циркулирующей крови (ОЦК) и его дефицита по гематологическим параметрам или прямыми методами используются для количественной оценки гиповолемии и качества ее коррекции. Многим авторам представлялось особенно важным дифференцированное определение дефицита циркулирующей плазмы и дефицита циркулирующих эритроцитов. При этом на основании дефицита объема циркулирующих эритроцитов (т. н. «истинная анемия») проводилось точное замещение недостающего объема эритроцитов гемотрансфузиями.
А. И. Горбашко (1974, 1982) использовал определение дефицита ОЦК по данным дефицита глобулярного объёма (ГО), выявляемого полиглюкиновым методом, что позволило выделить 3 степени кровопотери:
I степень (легкая) - при дефиците ГО до 20%,
II степень (средняя) - при дефиците ГО от 20 до 30%,
III степень (тяжелая) - при дефиците ГО 30% и более.
Определение глобулярного объёма в свою очередь проводилось по формуле:
ГО = (ОЦП - Ht) / (100- Ht), ОЦП=М х 100/С ,
где М - количество сухого полиглюкина в мг (в 40 мл 6% раствора полиглюкина - 2400 мг сухого вещества), С - концентрация полиглюкина в плазме в мг%, ОЦП - объем циркулирующей плазмы.
П. Г. Брюсов (1997) предлагает свой метод расчета степени кровопотери по дефициту глобулярного объёма в виде формулы:
Vкп=ОЦКд х (ГОд-ГОф) / Год ,
где Vкп - объем кровопотери, ОЦКд - должный ОЦК, Год - глобулярный объем должный, ГОф - глобулярный объем фактический.
Исследование гематокритного числа в динамике позволяет судить о степени постгеморрагической аутогемодилюции, адекватности проведения инфузионной и трансфузионной терапии. Считается, что потеря каждых 500 мл крови сопровождается снижением гематокрита на 5 - 6%, равно как переливание крови пропорционально повышает этот показатель. В качестве одного из быстрых и достоверных методов определения объёма кровопотери на основании показателей гематокрита может быть использован метод Мура (1956):
Объем кровопотери = ОЦКд х (( Htд - Htф) / Htд,
где Htд - должный гематокрит, Htф-гематокрит фактический.
Тем не менее, абсолютное значение кровопотери и дефицита ОЦК при остром гастродуоденальном кровотечении выявить не удается. Это связано с несколькими факторами. Во-первых, крайне затруднительно установить исходный показатель ОЦК. Формулы теоретического расчета ОЦК по номограммам (Lorenz, Nadler, Allen, Hooper) дают лишь приблизительные значения, не учитывая конституциональных особенностей данного индивида, степени исходной гиповолемии, возрастных изменений ОЦК (у стариков его значение может варьировать в пределах 10-20% от должного). Во-вторых, перераспределение крови с секвестрацией ее на периферии и параллельно развивающаяся гидремическая реакция, а также начатая на догоспитальном этапе и продолжающаяся в стационаре инфузионная терапия делают ОЦК у каждого конкретного больного величиной весьма вариабельной.
Широко известны (но не широко применяемы в клинике) прямые методы определения ОЦК , основанные на принципах: 1) плазменных индикаторов - красителей, альбумина I131, полиглюкина (Gregersen, 1938; Е. Д. Черникова, 1967; В. Н. Липатов, 1969) ; 2) глобулярных индикаторов - эритроцитов, меченых Cr51, Fe59 и другими изотопами (Н. Н. Чернышева, 1962; А. Г. Караванов, 1969) ; 3) плазменного и глобулярного индикаторов одновременно (Н. А. Яицкий, 2002). Теоретически рассчитаны должные показатели ОЦК, объёма циркулирующей плазмы и эритроцитов, созданы номограммы для определения волемии по гематокриту и массе тела (Жизневский Я. А. , 1994). Используемые лабораторные методы определения величины ОЦК или даже более точный метод интегральной реографии, отражают величину ОЦК лишь в данный момент времени, тогда как достоверно установить истинную величину и, соответственно, объем кровопотери не представляется возможным. Поэтому методы оценки ОЦК и его дефицита в абсолютных значениях в настоящее время представляют интерес скорее для экспериментальной, нежели для клинической медицины.
Инвазивный мониторинг центральной гемодинамики. Простейшим методом инвазивной оценки степени гиповолемии является измерение величины центрального венозного давления (ЦВД). ЦВД отражает взаимодействие между венозным возвратом и насосной функцией правого желудочка. Указывая на адекватность наполнения полостей правого сердца, ЦВД косвенно отражает волемию организма. Следует принимать во внимание то, что на величину ЦВД оказывают влияние не только ОЦК, но и венозный тонус, контрактильность желудочков, функция предсердно-желудочковых клапанов, объем проводимой инфузии. Поэтому, строго говоря, показатель ЦВД не равнозначен показателю венозного возврата, но в большинстве случаев коррелирует с ним.
Тем не менее, по величине ЦВД можно получить ориентировочное представление о кровопотере: при уменьшении ОЦК на 10% ЦВД (в норме 2 - 12 мм водн. ст.) может не измениться; кровопотеря более 20% ОЦК сопровождается снижением ЦВД на 7 мм водн. ст. Для выявления скрытой гиповолемии при нормальном ЦВД используют измерение при вертикальном положении пациента; снижение ЦВД на 4 - 6 мм водн. ст. указывает на факт гиповолемии.
Показателем, с большей степенью объективности отражающем преднагрузку левого желудочка, а значит, и венозный возврат, является давление заклинивания в легочных капиллярах (ДЗЛК), в норме составляющее 10+4 мм рт. ст. Во многих современных публикация ДЗЛК считается отражением волемии и является обязательной составляющей исследования называемого гемодинамического профиля. Измерение ДЗЛК оказывается незаменимым при необходимости высокой скорости заместительной инфузионной терапии на фоне левожелудочковой недостаточности (например, при кровопотере у стариков). Измерение ДЗЛК проводится прямым методом посредством установки в ветвь легочной артерии через центральный венозный доступ и полости правого сердца катетера Swan-Ganz и соединением его с регистрирующей аппаратурой. Катетер Swan-Ganz может быть использован для измерения сердечного выброса (СВ) по методу болюсной термодилюции. Некоторые современные мониторы (Baxter Vigilance) выполняют автоматическое непрерывное измерение сердечного выброса. Ряд катетеров снабжен оксиметрами, что позволяет осуществлять постоянный мониторинг кислородной сатурации смешанной венозной крови. Наряду с этим, катетеризация легочной артерии позволяет рассчитать индексы, отражающие работу миокарда, транспорт и потребление кислорода (Malbrain M. et al. , 2005).
Идея комплексной оценки гемодинамического профиля пациента и конечной цели гемодинамики - кислородного транспорта - нашла свое отражение в так называемом структурном подходе к проблеме шока. Предлагаемый подход основан на анализе показателей, представленных в виде двух групп: «давление / кровоток» - ДЗЛК, сердечный выброс (СВ), общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) и «транспорт кислорода» - DO2 (доставка кислорода), VO2 (потребление кислорода), концентрация лактата в сыворотке крови. Показатели первой группы описывают ведущие нарушения центральной гемодинамики в данный момент времени в виде так называемых малых гемодинамических профилей. В случае гиповолемического шока определяющим в нарушении центральной гемодинамики будет снижение наполнения желудочков (низкое ДЗЛК), приводящее к уменьшению СВ, что в свою очередь вызывает вазоконстрикцию и увеличение ОПСС (см. табл.).
Таблица. Динамика основных показателей инвазивного мониторинга гемодинамики при критических состояниях.
Структурный подход в оценке гемодинамики является не только высоко информативным, но и позволяет контролируемо корригировать обусловленные кровопотерей волемические расстройства. Степень и компенсированность гиповолемии в данном случае показывают ДЗЛК и СВ, периферическую вазоконстрикцию - ОПСС.
Оценка транспорта кислорода. Современная концепция геморрагического шока, рассматривающая его как нарушение системного транспорта кислорода, потребовала разработки новых критериев динамической оценки статуса пациента. Традиционный анализ газов крови позволяет максимально быстро получать информацию о рО2, рСО2, рН крови. Более совершенные методы, например программный пакет « Deep picture» , делает возможным автоматическое определение оксигенации крови в легких, транспорт кислорода на периферию, его потребление в тканях по уровню Р50, характеризующему положение кривой диссоциации HbO2 и сродство гемоглобина данной крови к кислороду. По последнему показателю рассчитывается способность кислородного обеспечения тканей при оптимальном содержании гемоглобина. Однако сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина определяется помимо учитываемых рН крови, раСО2, 2, 3-ДГФ еще и качественными особенностями самого гемоглобина (доля метгемоглобина, глюкозированного гемоглобина), а также циркулирующими среднемолекулярными пептидами, продуктами ПОЛ. Влияние компенсаторного сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина может быть настолько велико, что возможна компенсация гипоксемии при раО2 40 - 50 торр и ниже. Постоянное неинвазивное измерение уровня периферического насыщения гемоглобина кислородом SaO2 как критерия кислородного транспорта стало возможным с практически повсеместным внедрением в клинику пульсоксиметрии. Тем не менее, в случае геморрагического шока показания пульсоксиметра могут быть весьма недостоверными вследствие снижения пульсового объема крови в периферических тканях на месте установки датчика в результате вазоконстрикции и артерио-венозного шунтирования. Кроме того, показания будут практически одинаковыми при раО2 80 и 200 торр по причине нелинейности кривой диссоциации HbO2. Полной информации об изменениях перфузии и органного транспорта кислорода не дает также изолированное применение метода транскутанного определения рО2, поскольку на величину последнего оказывают влияние не столько изменения гемоциркуляции, сколько адекватность внешнего дыхания.
Недостаточная объективность оценки транспорта кислорода на основании изолированного анализа одного или нескольких показателей, а также рассмотрение аэробного метаболизма как конечной цели многоуровневой саморегулирующейся системы поддержания гомеостаза привели к разработке и использованию интегральных величин, включающих параметры гемоциркуляции, количества и качества кислородоносителя, тканевого метаболизма. Такими интегральными величинами являются:
1) доставка кислорода , отражающая скорость транспорта О2 артериальной кровью ( DO2 = CИ x СаО2 = CИ x (1, 34 х Hb x SaO2) x 10) , норма - 520—720 мл/ (мин-м),
2) потребление кислорода , представляющее собой кислородное обеспечение тканевого метаболизма ( VO2 = СИ x ( CaO2 - CvO2) = CИ x (1, 34 x Hb) x ( SaO2 - SvO2) , норма - 110 до 160 мл/ (мин-м),
3) коэффициент утилизации кислорода , отражающий долю кислорода, поглощенного тканями из капиллярного русла (КУО2 = VO2 / DO2), норма - 22 - 32%,
где DO2 - доставка кислорода, VO2 - потребление кислорода, КУO2 - коэффициент утилизации кислорода, СИ - сердечный индекс (сердечный выброс/площадь поверхности тела), Hb - гемоглобин крови, SaO2 - сатурация артериальной крови, SvO2 - сатурация венозной крови, СаО2 - концентрация кислорода в артериальной крови, CvO2 - концентрация кислорода венозной крови.
Параметры «транспорта кислорода» оценивают эффективность центральной гемодинамики в отношении оксигенации тканей. Именно показатели DO2 и VO2 определяют эффективность механизмов доставки кислорода тканям по величине СВ, содержания кислорода в артериальной и смешанной венозной крови. Дополнительным маркером адекватности оксигенации тканей или их ишемии с преобладанием анаэробного метаболизма служит повышение концентрации лактата сыворотки крови. На основании показателей транспорта кислорода можно определить, что является предпочтительным для ликвидации тканевой ишемии у больного в данный момент времени: повышение сердечного выброса или (и) возмещение недостатка кислородоносителя. Однако как бы ни была заманчива идея (кстати, уже воплощенная в жизнь) динамической оценки кровообращения структурным подходом по гемодинамическим формулам и транспорту кислорода, в силу печально известных объективных и субъективных факторов ее широкого применения в отечественной клинической практике ожидать приходиться не скоро.