Способ определения степени утилизации кислорода тканями организма
Изобретение относится к области медицины, а именно к способам диагностики и контроля нарушений кислородного баланса организма. Способ заключается в определении величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови с последующим вычислением коэффициента утилизации кислорода, при этом одновременное измерение величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови осуществляют методом отражательной спектрофотометрии, для чего катетеры с фиброоптическими датчиками устанавливают соответственно одновременно в бедренной артерии и легочной артерии. Способ позволяет повысить точность диагностики и осуществлять мониторинг коэффициента утилизации кислорода тканями организма, по результатам которого производить своевременную коррекцию параметров кислородного статуса.
Изобретение относится к области медицины, а именно анестезиологии и реаниматологии.
Известно, что у больных в критических состояниях развиваются нарушения кислородного баланса организма, приводящие к дисфункции и повреждению систем, органов и клеток организма. Их тяжесть зависит от характера и выраженности нарушений кислородного баланса, в том числе и степени утилизации кислорода тканями организма. От своевременности выявления и правильности коррекции возникающих изменений кислородного баланса зависит результат проводимого лечения.
Известен способ измерения процентного насыщения кислородом смешанной венозной крови [SvO 2] методом отражательной спектрофотометрии. Исследование проводят in vivo ["Интенсивная терапия", пер. с англ., М., ГЭОТАР Медицина, 1998, с.118]. Способ заключается в том, что свет через катетер, находящийся в легочной артерии, направляют прямо в кровоток. Отражаясь от гемоглобина, он возвращается обратно. Катетер соединен с фотодетектором, который измеряет интенсивность отраженного луча света. С помощью метода можно осуществлять постоянное наблюдение за уровнем насыщения кислородом смешанной венозной крови [Birman H., Haq A., Hew E., Aberman A. / Continous monitoring of mixed venous oxygen saturation in hemodinamically unstable patients. Chest 1984; №6; P.753-756].
Однако в задачу данного способа не входит определение степени утилизации кислорода тканями организма.
Кроме того, метод не может быть использован для определения степени утилизации кислорода, т.к. он предполагает измерение насыщения кислородом только смешанной венозной крови, которое не отражает степень поглощения кислорода тканями. Таким образом, на основании изменения степени насыщения кислородом смешанной венозной крови можно только выявить только наличие нарушений кислородного баланса организма, но невозможно определить, на каком именно этапе транспорта и потребления кислорода они возникли, и степень их выраженности, а также невозможно вычислить степень утилизации кислорода тканями организма.
В качестве ближайшего аналога принят способ определения степени утилизации кислорода тканями организма [Интенсивная терапия / Под. ред. В.Д.Малышева, М., Медицина, 2002, стр. 81-82], включающий определение насыщения и напряжения кислорода в артериальной и смешанной венозной крови по методу микро-Аструпа. Для осуществления способа дезинфицируют руки врача и кожу больного в месте предполагаемой пункции артерии, затем производят пункцию артерии шприцем, в который предварительно набран 0,1 мл официнального раствора гепарина либо соответствующее количество сухого гепарина. Производится забор 1,0 мл крови. Набранную в шприц кровь вводят в прибор, работающий по методу микро-Аструпа, который автоматически, после предварительной калибровки, рассчитывает в пробе артериальной крови напряжение кислорода и степень ее насыщения кислородом. Точно так же определяются эти же показатели в пробе смешанной венозной крови. От момента пункции сосуда до получения результатов каждого анализа проходит не менее 5 мин. Для получения данных о динамике этих показателей необходимы повторные пробы.
Полученные параметры используют для вычисления коэффициента утилизации кислорода, по которому судят о степени поглощения кислорода тканями. В норме этот показатель составляет от 0,2 до 0,3, т.е. тканями здорового человека поглощается от 20 до 30% доставляемого им кислорода.
Недостатком известного способа является его сложность и трудоемкость. Требуются постоянные повторные заборы крови, что приводит к излишней травматизации сосудов и потере крови. На каждое взятие крови и последующее ее исследование уходит много времени, потеря которого нежелательна и опасна для данной категории больных. Полученные с использованием данного способа результаты не являются абсолютно точными. Это обусловлено необходимостью добавления в каждую пробу гепарина. Кроме того, происходит снижение насыщения крови кислородом в процессе ее транспортировки и выполнения анализа.
Задачей изобретения является создание высокоэффективного и точного способа определения степени утилизации кислорода тканями организма в реальном масштабе времени.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения степени утилизации кислорода тканями организма, включающем определение насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови, осуществляют одновременное измерение величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови методом отражательной спектрофотометрии, для чего катетеры с фиброоптическими датчиками устанавливают соответственно одновременно в бедренной артерии и легочной артерии.
Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат: с помощью метода можно осуществлять постоянное наблюдение за уровнем насыщения как артериальной, так и смешанной венозной крови и мониторинг коэффициента утилизации кислорода тканями организма.
Это дает возможность произвести своевременную коррекцию параметров кислородного статуса. При этом в короткие сроки без дополнительной травматизации сосудов обеспечивается получение точных результатов исследования. Процедуру наблюдения за динамикой исследуемых параметров можно осуществлять в течение длительного времени.
Технический результат достигается за счет того, что проводят одновременное измерение насыщения артериальной и смешанной венозной крови кислородом методом отражательной спектрофотометрии. Авторами впервые предложено определять насыщение артериальной крови кислородом методом отражательной спектрофотометрии и на основе одновременного измерения насыщения артериальной и смешанной венозной крови кислородом методом отражательной спектрофотометрии рассчитывать коэффициент утилизации кислорода тканями организма.
При этом авторы исходили из того факта, что в норме насыщение артериальной крови кислородом составляет от 94 до 100%. У больных, находящихся в критических состояниях, этот показатель снижен до 60-70%, вплоть до 40%. Следовательно, для измерения этого показателя можно использовать приборы, предназначенные для измерения насыщения смешанной венозной крови кислородом методом отражательной спектрофотометрии, работающие в диапазоне от 20 до 80%, т.к. этот измеряемый показатель изменяется в указанных пределах, как в норме, так и в патологии. В шкале прибора указаны значения от 0 до 100%.
Для катетеризации бедренной артерии авторы используют катетер Opticath® , предназначенный для измерения насыщения смешанной венозной крови. Точность полученных с его использованием параметров проверена путем их сопоставления с параметрами, полученными методами микро-Аструпа и кулонометрии с помощью прибора Lexo-О2-con (последний метод в настоящее время считается наиболее точным, поскольку позволяет определить содержание кислорода в образце прямым способом). При сравнении полученных данных получена высокая корреляция предлагаемого метода с методом микро-Аструпа (r2=0,94) и методом кулонометрии (r2=0,97).
Способ осуществляется следующим образом. Оксиметрические системы перед введением калибруют in vitro согласно инструкциям. Катетером Opticath® , снабженным фиброоптическим датчиком, производят катетеризацию бедренной артерии, которая имеет наибольший внутренний диаметр. Больному также производят катетеризацию легочной артерии катетером Swan-Gans с фиброоптическим датчиком. Оба катетера соединяют с фотодетекторами, измеряющими интенсивность отраженного луча света, который через катетеры направляют прямо в кровоток. На экраны приборов выводятся значения насыщения кислородом соответственно артериальной и смешанной венозной крови.
Степень утилизации кислорода тканями организма определяют по формуле
KyO2=VO2/DO 2 · 100%,
где КуO2 - коэффициент утилизации кислорода, VO2 - потребление кислорода, DO2 - доставка кислорода. Доставку кислорода определяют по формуле
DO2=CB· СаO2 ,
где CB - сердечный выброс, а СаO2 - содержание кислорода в артериальной крови.
СаO2 =(1,3· Hb· SaO2)+(0,003· PaO2 ),
где Hb - уровень гемоглобина крови, 1,3 - константа Гюфнера (1 гр. гемоглобина способен присоединить 1,3 мл кислорода), PaO2 - парциальное давление (напряжение) кислорода в артериальной крови, 0,003 - коэффициент растворимости кислорода в плазме.
Содержание кислорода в венозной крови (CvO 2) определяют аналогично.
Потребление кислорода определяют по формуле
VO2=CB· (CaO2-CvO 2).
При упрощении формулы определения КуО 2 величина CB сокращается в результате деления и получают
КуO2=(СаO2-CvO2)/CvO 2.
Учитывая, что в единый момент времени величины CB и уровня Hb одинаковы, а величинами 0,003· РO2 и 0,003· PvO2 можно пренебречь из-за малой величины и наличия прямо пропорциональной связи между насыщением гемоглобина кислородом и парциального напряжения кислорода в крови, получаем выражение КуO2 (SaO2-SvO2)/SaO 2.
Проводят мониторинг насыщения артериальной и смешанной венозной крови кислородом и коэффициента утилизации кислорода. При необходимости производят измерение сердечного выброса методом термодилюции [Интенсивная терапия / Под. ред. В.Д.Малышева, М., Медицина, 2002, стр. 175-185].
Полученную величину коэффициента утилизации кислорода сравнивают с нормальными значениями (0,2-0,3). Ее отклонение за пределы нормальных значений позволяет судить о характере и выраженности нарушений поглощения кислорода тканями и проводить их целенаправленную коррекцию. Кроме того, одновременный анализ значений насыщения артериальной и смешанной венозной крови кислородом, коэффициента утилизации кислорода и сердечного выброса позволяет мониторировать состояние кислородного бюджета организма. Оценка этих показателей и их взаимосвязи дает возможность контролировать эффект всех составляющих проводимого лечения: параметров искусственной вентиляции легких, фармакологических средств, влияющих на величину производительности сердца, системную и центральную гемодинамику, периферическую гемодинамику, тканевой метаболизм и трансфузионных сред.
Пример: Больной А., 37 лет, поступил в отделение реанимации после тяжелой сочетанной травмы, в структуру которой входила тяжелая черепно-мозговая травма - ушиб головного мозга тяжелой степени, тупая травма груди - множественные переломы ребер с обеих сторон, двусторонний гемоторакс, множественные переломы костей таза, травматический шок 3 ст. После проведения противошоковой терапии, включая искусственную вентиляцию легких, состояние больного оставалось крайне тяжелым. Несмотря на нормализацию артериального давления, сохранялись клинические признаки шока (бледность, олигурия, гипотермия, акроцианоз). Больному произвели катетеризацию бедренной артерии и легочной артерии катетерами, снабженными фиброоптическими датчиками, по методике, описанной выше. При мониторировании коэффициента утилизации кислорода тканями выявлено его снижение до 0,15. Это позволило судить о недостаточном поглощении кислорода тканями. Одновременно были оценены показатели сердечного выброса -10 литров в мин, насыщения артериальной крови кислородом - 90%, насыщения смешанной венозной крови кислородом - 76%. Таким образом, у больного выявлено наличие периферического шунтирования крови. После переливания больному 800 мл перфторана, 400 мл реополиглюкина и назначения гепарина в дозе 40 тыс. ЕД в сутки отмечено повышение коэффициента утилизации кислорода тканями до 0,3, уменьшение насыщения смешанной венозной крови до 63%. Это сопровождалось исчезновением клинической симптоматики шока.
Формула изобретения
Способ определения степени утилизации кислорода тканями организма, включающий определение величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови с последующим вычислением коэффициента утилизации кислорода, отличающийся тем, что осуществляют одновременное измерение величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови методом отражательной спектрофотометрии, для чего катетеры с фиброоптическими датчиками устанавливают соответственно одновременно в бедренной артерии и легочной артерии.
