Мониторинг показателей сердечно-сосудистой системы

Инструментальная  оценка уровня НМБ

Методика инструментальной оценки нейромышечной функции основана на стимулирующем воздействии на двигательные нервные проводники импульсами электрического тока и регистрации  величины вызванных мышечных сокращений (ответов). Чаще всего для определения  уровня НМБ во время наркоза стимулы  прикладываются в проекции локтевого  или срединного нерва. Ответ на ЭНС  оценивается по выраженности реакции  соответствующих мышц кисти руки.Как  известно, величина вызванной мышечной реакции зависит от числа активируемых мышечных волокон, которое, в свою очередь, определяется интенсивностью стимулирующего тока. С увеличением амплитуды  тока, начиная с некоторого малого значения, величина сокращения мышцы  сначала растет до некоторой максимальной величины, после чего дальнейшее усиление тока не влияет на величину сокращения.Для  контроля уровня НМБ амплитуда стимулирующих  импульсов выбирается сверхмаксимальной, т.е. на 20...25% выше значения, соответствующего максимальному мышечному ответу, что необходимо для гарантированного возбуждения всех мышечных волокон.После  введения миорелаксантов ответ мышцы  на ЭНС уменьшается пропорционально  числу блокированных мышечных волокон. Измеряя величину ответа мышцы можно  определить уменьшение или увеличение амплитуды ответа и соответственно степень НМБ.Как известно, возбудимость нерва зависит не только от амплитуды  стимулирующего импульса, но и от его  длительности и формы. Поэтому данные характеристики стимулов при нейромышечном  мониторинге должны оставаться постоянными. Для ЭНС в случае контроля уровня НМБ принято использовать стандартные  тест-импульсы: униполярные прямоугольные  импульсы тока длительностью 0,2 ( 0,3 мсек).При инструментальном мониторинге уровня НМБ производят измерение величины ответа мышцы на диагностическую ЭНС.Регистрация вызванной мышечной реакции может осуществляться путем измерения силы сокращения мышцы с помощью механических датчиков перемещения или ускорения, а также путем измерения электромиографического ответа мышцы.Интерпретация мышечного ответа для оценки уровня НМБ зависит от спопоба, с помощью которого производят измерение величины сокращения. В аппаратуре нейромышечного мониторинга используются методы механомиографии (ММГ), акселерометрии (АС) и электромиографии (ЭМГ), с помощью которых измеряют эффекты движения (ММГ,АС) или биопотенциалы (ЭМГ), возникающие в ответ на ЭНС, как результат сокращения стимулируемой мышцы.Различные мышечные группы неодинаково чувствительны к действию миорелаксантов, поэтому результаты стимуляции разных групп мышц разными методами могут быть неодинаковыми.Датчики движения, используемые в мониторах для оценки величины мышечной реакции, измеряют перемещение или ускорение движения, вызванное ЭНС. Если стимулирующие электроды накладываются в проекции локтевого нерва, вызывая сокращение мышц сгибателей кисти руки, то датчик движения для оценки силы сокращения мышцы укрепляется на большом пальце руки.Измерение силы сокращения мышцы с использованием датчика перемещения основано на предварительном нагружении мышцы усилием покоя (обычно величиной 200...300 г). При воздействии стимула величина перемещения большого пальца в направлении противодействия усилию покоя оказывается пропорциональной силе сокращения мышцы. Кисть руки и предплечье больного при этом фиксируются неподвижно. Амплитуда выходного сигнала датчика перемещения, после усиления и преобразования в цифровую форму, запоминается для определения уровня НМБ. Вычисление уровня НМБ может производиться как отношение текущего значения величины мышечного ответа к контрольному значению, полученному до назначения миорелаксантов. Величина отношения выражается в процентах и индицируется на дисплее монитора.Для приложения к пальцу усилия, противодействующего движению, вызываемому ЭНС, может быть использована упругая стальная пластинка, закрепляемая одним концом на запястье руки другим, на кончике пальца. В месте изгиба пластины, возникающего при движении пальца, на ее поверхность наклеивается тензодатчик, сигнал которого проградуирован в единицах перемещения пальца .Недостатком регистрации мышечного ответа с помощью датчика перемещения является необходимость постоянного контроля за состоянием устройства нагружения пальца для сохранения первоначальных параметров пружины и величины усилия нагружения при резких мышечных сокращениях. Кроме того, при постоянном нагружении мышцы вызванный ответ в первые 8...12 минут ЭНС растет по величине, то есть для получения контрольной величины реакции ответа ( до введения миорелаксантов) необходима предварительная ЭНС в течение 15...25 минут .Использование в качестве датчика движения чувствительного акселерометра основано на том, что ускорение движения, измеряемое акселерометром, при постоянной массе прямо пропорционально силе, вызывающей движение. Таким образом, при закреплении датчика-акселерометра на кончике пальца руки величина его выходного сигнала, возникающего при движении пальца под действием ЭНС, оказывается линейно связанной с силой мышечного сокращения.В мониторах НМБ используются миниатюрные акселерометры, имеющие в качестве чувствительного элемента пластинку, испытывающую упругие деформации при движении. Возникающий при этом электрический сигнал преобразуется устройством обработки монитора в выходное напряжение, пропорциональное действующему ускорению. Применение акселерометров существенно упрощает процедуры мониторинга уровня НМБ. Единственное требование, например, к закреплению датчика заключается в том, чтобы при движении, вызываемом ЭНС, тестируемая мышца имела возможность полного свободного сокращения. Характеристики мониторов НМБ с акселерометрами позволяют их использовать как для повседневной практики, так и для научных исследований .ЭМГ - ответ на ЭНС представляет собой результат интерференции множества биоэлектрических потенциалов действия, возникающих в отдельных мышечных волокнах при возбуждении. Он регистрируется в виде электрического напряжения ЭМГ. Между амплитудой ЭМГ и развиваемой мышцей силой существует примерно линейная зависимость. Это дает основание использовать измерение ЭМГ- ответа мышцы на ЭНС для оценки уровня НМБ. Стимулирующие электроды закрепляются в проекции локтевого или срединного двигательного нерва на предплечье руки. Регистрирующие ЭМГ электроды располагают на соответствующих отводящих мышцах мизинца или большого пальца. Для получения информации о реакции ответа мышцы сигнал ЭМГ усиливается, фильтруется от помех и интегрируется.Расположение регистрирующих электродов оказывает существенное влияние на качество получаемого ЭМГ- сигнала. Предпочтительным является закрепление активного электрода на двигательной точке мышцы, что обеспечивает максимальную амплитуду регистрируемого ЭМГ- ответа.Сравнение результатов регистрации ЭМГ- ответов мышц и ответов, получаемых с помощью датчиков движения, показывает, что несмотря на различие механизмов, лежащих в их основе, результаты оценки уровня НМБ в большинстве работ удовлетворительно совпадают / 42 /. Вместе с тем следует отметить, что процедуры регистрации ЭМГ и технические средства, используемые для этой цели, значительно сложнее, чем при применении датчиков движения. Регистрация ЭМГ сигналов в сильной степени зависит от места расположения электродов, их фиксации, состояния контакта с мышцей. Вызванные ЭМГ - ответы очень чувствительны к электрическим помехам,например, возникающим при работе электрохирургического инструмента. При неудачном взаимном расположении стимулирующих и регистрирующих электродов возможны помехи регистрации ЭМГ от электростимулятора мышц. В некоторых работах отмечается, что ЭМГ регистрация часто дает неповторяющееся значение контрольного ответа, что может быть связано с рядом причин, в частности, с изменением температуры тканей во время анестезии.Преимуществом регистрации ЭМГ - ответов по сравнению с “механическими” методами является достаточно большой динамический диапазон измеряемых амплитуд и возможность определения малых изменений реакции. Это позволило, в частности, применить регистрацию ЭМГ- ответов в компьютерной системе поддержания НМБ, использующей автоматическое введение миорелаксантов, дозируемых в зависимости от измеренного значения уровня НМБ.В клинической практике получил распространение метод оценки нейромышечной функции без использования дорогостоящей аппаратуры регистрации мышечных ответов. Для этой цели выпускаются специальные электростимуляторы, которые недороги и просты в обращении. Оценка мышечной реакции производится визуально-тактильным способом, например, по наблюдению сокращения большого пальца руки в ответ на электростимуляцию локтевого нерва. Опыт использования такой методики в сравнении с записью вызванных электромиограмм показал достаточную надежность оценки нейромышечной функции как в ходе операции, так и по ее окончании в режиме восстановления проводимости 

Методики  мониторинга уровня НМБ

В анестезиологической практике для мониторинга уровня НМБ используют несколько режимов диагностической  ЭНС:- стимуляция одиночными импульсами (SТ) /Single - Twitch /;- стимуляция пачкой из четырех  импульсов (ТОF) /Train - of - Four/;- тетаническая стимуляция (Т) /Tetanic/;- посттетаническая стимуляция с подсчетом ответов (РТС) /Post - Tetanic Count/;- стимуляция двойными пачками (DBS) /Double - Burst - Stimulation/.Различные режимы ЭНС обладают неодинаковой эффективностью на различных этапах анестезии, поэтому мониторы уровня НМБ обычно включают все перечисленные режимы стимуляции. Методики ЭНС и способы оценки уровня НМБ, используемые в различных режимах, имеют определенные особенности.SТ - стимуляция заключается в приложении к периферическому двигательному нерву одиночных стимулов сверхмаксимальной амплитуды, стандартной формы и длительности. Частота тестирования выбирается 0,1Гц или 1 Гц. Частота 1 Гц используется для быстрого поиска сверхмаксимальной амплитуды стимулирующего тока при настройке электростимулятора, а также для быстрой оценки мышечной реакции, например, при вводном наркозе.Режим ST чаще всего применяется при работе с деполяризующими миорелаксантами. Использование одиночного супрамаксимального стимула (амплитудой 50-60 мА) с низкой частотой (не более 1 Гц) позволяет нейромышечному синапсу в промежутках между стимулами восстановить свою функцию и исключает развитие феномена угасания в присутствии конкурентной НМБ. Оценка уровня НМБ в режиме ST-стимуляции производится по степени уменьшения амплитуды реакции мышцы на фоне действия миорелаксантов (рис.30). Уровень НМБ может быть определен по отношению, выраженному в процентах, текущего значения реакции U_т к контрольному значению U_к , определенному до введения миорелаксантов.При ТОF- стимуляции используются стимулы в виде пачек, состоящих из четырех стандартных импульсов сверхмаксимальной амплитуды тока. Частота следования пачек выбирается равной 0,1 Гц, частота следования импульсов в пачке - 2 Гц. Каждый импульс в пачке вызывает мышечное сокращение, после чего до прихода следующего импульса наступает расслабление. Таким образом, в нормальных условиях в ответ на ТОF- стимуляцию регистрируются четыре мышечных ответа (по одному на каждый импульс пачки).Определение уровня НМБ в режиме TOF производится по оценке количества зарегистрированных ответов в ответ на TOF-стимул и по ТОF - отношению, равному частному от деления амплитуды четвертого ответа на амплитуду первого (рис.31). В контрольном ответе (до введения миорелаксантов) все четыре амплитуды реакции равны и ТОF-отношение равно 1 .TOF - отношение начинает снижаться, когда релаксантом занято 70-75% рецепторов концевых пластинок синапса. По мере углубления НМБ происходит снижение амплитуды всех четырех ответов и при достижении уровня 25% от исходного значения четвертый отклик пропадает, третий и второй ответы пропадают при значениях 20% и 10% соответственно .Во время частичного недеполяризующего блока отношение уменьшается (амплитуда реакции от первого импульса пачки к четвертому затухает), то есть величина отношения оказывается обратно пропорциональна уровню НМБ.При деполяризующем блоке не происходит затухание реакции внутри пачки и ТОF-отношение примерно равно 1.Преимуществом ТОF-стимуляции является возможность оценки динамики изменения нервно-мышечной передачи во время влияния короткодействующих недеполяризующих миорелаксантов, так как определяется изменение реакции, происходящее за время действия пачки, то есть за 1,5 сек. К достоинствам мониторинга с использованием ТОF-стимуляции можно отнести простоту и наглядность представляемой информации в виде цифрового значения ТОF-отношения, выраженного в процентах, или графического отображения четырех ответов в виде “столбиков” с высотой, соответствующей амплитуде мышечных ответов.Т-стимуляция представляет собой тетаническое воздействие стандартными импульсами, следующими с высокой частотой (50...100Гц) в течение 5 сек. В нормальных условиях в ответ на Т-стимуляцию поддерживается постоянное сильное мышечное сокращение .Во время недеполяризующего блока наблюдается затухание амплитуды ответа, объясняемое следующими причинами. При Т-стимуляции высвобождается большое количество медиатора нервно-мышечной передачи - ацетилхолина, в результате чего темп его синтеза ослабляется. В нормальных условиях при выбранных параметрах ЭНС баланс синтеза и расхода медиатора поддерживается с перевесом синтеза ацетилхолина. Под действием недеполяризующих агентов уменьшается высвобождение ацетилхолина.Дополнительно блокируются постсинаптические рецепторы, что ослабляет мобилизацию ацетилхолина из нервных терминалей. Все это способствует затуханию амплитуды ответа на Т-стимуляцию. Степень затухания амплитуды ответа определяется уровнем НМБ и может быть использована для ее оценки.После окончания T-стимуляции при недеполяризующем блоке наблюдается явление посттетанического увеличения амплитуды мышечного ответа на SТ- стимуляцию (рис.32). Это явление можно объяснить мобилизацией синтеза ацетилхолина в течение Т-стимуляции и высвобождением большого количества медиатора в промежуток времени непосредственно после выключения Т-стимуляции. При частичном недеполяризирующем блоке степень и длительность посттетанического увеличения ответа зависит от уровня НМБ, что используется для ее оценки в методике PTC – стимуляции.Т - стимуляция обладает рядом недостатков. Она очень болезненна и не применима в нормальных условиях. В ряде случаев может быть зарегистрирован антагонизм НМБ в стимулируемой мышце.Обычно Т- стимуляция используется в оценке остаточных явление НМБ в сочетании с методикой подсчета ответов на посттетаническую стимуляцию.При выполнении отдельных операций ( например, в офтальмологии) должна быть исключена минимальная мышечная активность больного. В таких случаях режимы ST и ТОF стимуляции непригодны для определения глубины НМБ, поскольку ответного сокращения мышцы не происходит - рецепторы полностью блокированы релаксантом. С течением времени происходит его элиминация, конкуренция ослабевает и взаимодействие ацетилхолина с освобождающимися рецепторами может спровоцировать нежелательные мышечные сокращения. В таких ситуациях необходим режим РТС стимуляции. Посттетаническое облегчение может мобилизовать некоторое количество ацетилхолина, допускающее проведение одного или большого числа стимулов через нейромышечный синапс сразу же после применения режима тетанической стимуляции.Количество ответов, проведенных через нейромышечный синапс, который вновь полностью блокируется, зависит от глубины НМБ, частоты и продолжительности тетании, продолжительности пауз после единичных сокращений и частоты сокращений.РТС - стимуляция включает в себя следующие воздействия: Т-стимуляцию с частотой следования импульсов 50Гц в течение 5 сек, и затем с интервалом в 3 сек, SТ - стимуляцию с частотой следования импульсов 1 Гц. В условиях интенсивного НМБ, например, после инъекции большой дозы недеполяризующего препарата, ответ на ТОF - и Т - стимуляцию отсутствует.После ослабления НМБ первым появляется ответ на посттетаническую стимуляцию, что является проявлением усиления посттетанического ответа, зависящего от уровня НМБ.Для оценки уровня НМБ в мониторах производятся подсчет числа зарегистрированных ответов на РТС-стимуляцию и индикация результата подсчета на дисплее. Уменьшение выраженности НМБ проявляется в увеличении количества ответов в РТС.Количество ответов до первого ответа на ТОF-стимуляцию называется посттетаническим счетом. РТС может использоваться для оценки ожидаемого времени появления первого ответа на ТОF, поскольку существует зависимость между ожидаемым временем и квадратным корнем из величины РТС.DBS - стимуляция используется для определения уровня остаточной НМБ при пробуждении пациента. Эта методика предусматривает определение малых величин остаточной НМБ в клинических условиях без регистрирующей аппаратуры. DBS- стимуляция состоит из двух коротких пачек тетанической стимуляции с частотой следования импульсов 50Гц, сдвинутых на 750 мс относительно друг друга (рис. 31). В каждой пачке содержатся по три стандартных импульса (DBS 3,3). Феномен угасания в этом режиме более выражен, чем в TOF.В нормальных условиях реакция на DBS-стимуляцию проявляется в двух одинаковых по силе мышечных сокращениях, которые можно проконтролировать вручную (тактильно), придерживая большой палец руки пациента.В случае частичной НМБ второй ответ ощущается слабее первого (рис.35). То же самое можно зарегистрировать с помощью ТОF-монитора.Оценка НМБ с помощью ТОF-стимуляции и DBS-стимуляции при пробуждении пациента и после операции совпадают / 42 /. Отсутствие различия в силе сокращения в ответе на DBS-стимуляцию означает полное окончание НМБ и исключает осложнения, связанные с остаточной курарезацией.Широкое использование в практике деполяризующих миорелаксантов обязывает помнить о возможных осложнениях, связанных с их применением, в частности, - о развитии двойного блока. Для второй фазы блока характерно посттетаническое облегчение в режиме одиночного сокращения и феномен угасания в ответ на тетаническую или TOF-стимуляцию. Еще до появления клинической симптоматики это проявляется: в режиме ST- в возрастании амплитуды ответа на фоне введения дополнительных доз релаксанта, в TOF - отношении - в увеличении амплитуды четвертого ответа по сравнению с величиной первого.Известно, что до 4% населения имеют врожденные дефекты синтеза атипичной или/и типичной холинэстеразы. Такие пациенты демонстрируют продленную НМБ даже после введения первой дозы деполяризующего миорелаксанта, поскольку его гидролиз нарушен и элиминация зависит от гломерулярной фильтрации. Поэтому до введения следующей дозы релаксанта следует дождаться первых мышечных ответов на стимуляцию.Таблица 6 иллюстрирует применяемость различных режимов ЭНС во время анестезии. Практически на всех важных этапах анестезии используется ТОF-стимуляция. После введения миорелаксанта в дозе необходимой для проведения гладкой интубации трахеи, на записи вызванных ответов можно выделить три фазы НМБ: интенсивная блокада, умеренная или хирургическая блокада, фаза восстановления нервно-мышечной проводимости.Интенсивная блокада возникает через 3...6 мин после введения “интубационной” дозы неполяризующих миорелаксантов. Этот период называют также периодом отсутствия ответа, так как ответ на SТ и ТОF -стимуляцию отсутствует. Длительность интенсивной блокады зависит от дозы препарата и чувствительности к нему пациента. Оценку уровня интенсивной блокады проводят по методике РТС-стимуляции.Фаза умеренной или хирургической блокады начинается с появления первого ответа на ТОF-стимуляцию. Данная фаза характеризуется постепенным появлением всех четырех ответов на ТОF-стимуляцию. Число зарегистрированных ответов определяет уровень НМБ.При регистрации только одного ответа из четырех возможных уровень НМБ оценивается величиной 90...95%. С появлением всех четырех ответов уровень оценивается в 60...65%.Присутствие одного или двух ответов свидетельствует об уровне НМБ, достаточном для проведения большинства хирургических процедур. При низком уровне НМБ пациенты могут двигаться, кашлять; если это нежелательно, то переходят к более высокому уровню НМБ, т.е. к более глубокой анестезии. Выключение НМБ путем введения препаратов антагонистов миорелаксантам проводят при появлении третьего или четвертого ответа. В этом случае не отмечается явлений возврата НМБ в послеоперационном периоде.Фаза восстановления нервно-мышечной проводимости начинается с появления четвертого ответа на ТОF-стимуляцию.Степень восстановления хорошо коррелирует с величиной ТОF- отношения и клиническими наблюдениями. Если отношение меньше 0,4, то в этом состоянии пациент не может поднять головы или руки. Объем дыхания может быть нормальным, но жизненная емкость легких и сила вдоха могут быть уменьшены. Когда отношение достигает 0,6, пациент может поднять голову на 3 сек, но респираторные показатели все еще снижены. При отношении 0,7...0,75 пациент может широко открыть глаза, высунуть язык, откашляться, поднять голову, по крайней мере на 5 сек. Рост отношения до 0,8 и более означает, что показатели дыхания приходят в норму. Следовательно, в конце операции режим ТОF демонстрирует плавное увеличение амплитуды ответов в обратном порядке.Введение антихолинэстеразных средств (прозерин) рекомендуется производить, когда амплитуда одиночного сокращения восстанавливается не менее чем до 50% (U_т / U_к = 0,5) или появляется третий ответ на стимуляцию в режиме ТОF. Декурарезация приводит к быстрому увеличению амплитуды одиночного сокращения выше 90%, а отношения U_т / U_к до величины, большей 0,75 . Для адекватного самостоятельного дыхания требуется достижение отношения U_т / U_к = 0,70, поскольку диафрагмальная мышца менее чувствительна к действию недеполяризующих миорелаксантов, чем мышцы предплечья.Целесообразность инструментального контроля уровня НМБ диктуется, в первую очередь, возможностью существенного снижения доз вводимых препаратов, а также реализации тактики оптимального лечения для каждого пациента / 70 /. В ряде случаев использование инструментальных средств контроля НМБ является необходимым / 42 /:1. При отклонениях фармакинетики применяемых препаратов от нормы (тяжелые заболевания печени и почек).2. В случае измененной фармакодинамики (при нервно-мышечных заболеваниях, например, миастении).3. При необходимости исключения возврата НМБ (при заболеваниях сердца или бронхиальной астмы).4. В случаях поддержания максимальных возможностей сокращения мышц (при тяжелых легочных заболеваниях).5. При длительных хирургических вмешательствах.6. При использовании непрерывной инфузии миорелаксантов.Таким образом, использование мониторинга нейромышечной функции во время наркоза позволяет подбирать индивидуальные дозы миорелаксантов (как правило, рутинная оценка степени НМБ приводит к неоправданному завышению дозы), производить контролируемое углубление НМБ на определенных этапах оперативного вмешательства, исключить возможность рекурарезации, своевременно вводить антагонисты, обезопасить период пробуждения больного и ближайший послеоперационный период в отношении остаточного нейромышечного блока.

РЕСПИРАТОРНЫЙ МОНИТОРИНГ

Принципы  мониторинга функции внешнего дыхания

Важное место в медицине критических состояний занимает слежение за показателями функции внешнего дыхания с целью контроля процесса газообмена между организмом и окружающей средой. Основными звеньями этого  процесса являются легочная вентиляция, обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью, транспорт газов  кровью, обмен газов в тканях, клеточное дыхание. Оценка параметров физиологических систем, реализующих  эти функции, в зависимости от вида клинического мониторинга обладает различной диагностической ценностью.Анестезиологический  мониторинг респираторной функции  имеет своей целью выявление  специфических нарушений газообмена, связанных с ошибками и осложнениями при проведении интубации, ИВЛ, возникновением дыхательных дисфункций во время  наркоза и в послеоперационном  периоде. Наибольшей диагностической  ценностью в этом случае обладают методики контроля газового состава  крови и анализа концентрации газов во вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси.Контроль газов крови  включает определение содержания растворенного  кислорода и углекислого газа. Наибольшее применение в практике клинического мониторинга получило слежение за уровнем  оксигенации крови, позволяющее  вести диагностику состояния  с целью предотвращения эпизодов гипоксемии и гипоксии. Наблюдения за цветом кожи слизистых оболочек, с целью определения наступления  цианоза, дает недостаточную точность диагностики гипоксемии (до 40% случаев  оказывается невыявленными).Наилучший результат диагностики (близкий к 100%) достигается при использовании неинвазивных методик полярографического чрескожного измерения напряжения кислорода и пульсоксиметрии, с помощью которой производится определение сатурации крови кислородом.Методика пульсоксиметрии, получившая повсеместное распространение в анестезиологической практике, характеризуется сочетанием высокой точности определения сатурации кислорода (единицы процентов), высокого быстродействия (оценка производится за время нескольких сердечных сокращений) с доступностью и простотой использования.Пульсоксиметрия внесена в современные стандарты интраоперационного мониторинга как обязательная методика при любых видах хирургических вмешательств /3/. Введение в широкую клиническую практику пульсоксиметров считается наиболее значительным достижением в мониторинге безопасности пациента за последние 15 лет. Только в США к 1995г. использовалось в клинической практике более 300 тыс. пульсоксиметров 35 фирм-изготовителей .Респираторный мониторинг включает также контроль параметров вентиляции и концентрации газов в дыхательной системе. Параметры вентиляции оцениваются с помощью спирометрических датчиков, встраиваемых в дыхательный тракт аппаратуры ИВЛ и измеряющих объемные и динамические параметры дыхания.Анализ дыхательной газовой смеси в системах анестезиологического мониторинга позволяет определить относительную концентрацию СО₂ , О₂ и анестетиков.Большое распространение в респираторном мониторинге получила методика капнометрии, позволяющая определить с помощью инфракрасных датчиков, расположенных в воздушной магистрали, связанной с дыхательной системой, динамику изменения концентрации СО₂. В капнографических мониторах в цифровой форме индицируются значения частоты дыхания, концентрации СО₂ на выдохе, отображается на графическом дисплее капнограмма (кривая изменения концентрации СО₂ во времени). Считается, что капнограмма обладает такой же информативностью о работе легких, как ЭКГ о работе сердца / 80 /. Мониторинг концентрации СО₂, с целью контроля вентиляции пациента, включен в стандарты интраоперационного мониторинга большинства развитых стран .Мониторинг концентрации анестетиков в дыхательной системе осуществляется с помощью мультигазовых анализаторов, показывающих процентную концентрацию анестезирующих агентов (N₂O, halothane, enflurane, isoflurane и др.). Принцип работы анализаторов основан на специфической абсорбции анестетиками инфракрасного излучения определенных длин волн или на измерении прироста массы пьезокварцевого преобразователя, покрытого материалом, который абсорбирует анестезирующие агенты при прохождении через датчик дыхательной газовой смеси.В последние годы респираторные мониторы, использующие пульсоксиметрию и капнометрию, конструктивно объединяют с наркозно-дыхательной аппаратурой, что позволяет вести совместный контроль на одном дисплее параметров дыхания, газообмена и данных ИВЛ.

Диагностические показатели газообмена и газов крови

Клинический мониторинг газов  крови включает контроль физиологических  параметров, отражающих содержание кислорода  и углекислого газа в крови. В  качестве регистрируемых диагностических  показателей используются величины напряжения кислорода и углекислого  газа в крови, а также степень  насыщения гемоглобина крови  кислородом в артериальной или смешанной  венозной крови.Величина напряжения кислорода в крови ( РО₂ ) определяется величиной парциального давления кислорода в воздухе, находящегося в соприкосновении с кровью, при котором между кислородом воздуха и кислородом, растворенным в крови, устанавливается равновесие. Значение РО₂ характеризует способность крови растворять в себе то или иное количество кислорода, т.е. отражает процесс усвоения кислорода в легких.Величина РО₂ измеряется в единицах давления, чаще всего в мм рт.ст., аналогично величине парциального давления газа. Парциальное давление кислорода в воздухе определяется величиной барометрического давления воздуха и фракционной концентрацией кислорода в сухом воздухе.Так, если при нормальном атмосферном давлении воздуха 760 мм рт.ст. доля кислорода в воздухе составляет 21%, то парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе равно 150 мм рт.ст.( из атмосферного давления дополнительно вычитается давление водяных паров, равное при температуре тела 37⁰С - 47 мм рт.ст.).Венозная кровь имеет величину РО₂ значительно ниже, чем парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, поэтому при прохождении крови через легкие она оксигенируется, то есть насыщается кислородом. Артериальная кровь имеет диапазон “нормальных” значений РО₂ от 70 до 116 мм рт.ст..Кислород в крови переносится в основном эритроцитами, вступая в химическую связь с гемоглобином ( Hb ). Соединяясь с гемоглобином, кислород образует легко диссоциирующее соединение оксигемоглобин ( НbО₂ ):О₂ + Нb <=> НbО₂Окисление гемоглобина определяется напряжением растворенного в крови кислорода и характеризуется кривой диссоциации НbО₂ (рис.38), представляющей собой зависимость величины степени насыщения гемоглобина крови кислородом (SаО₂) от РО₂.Верхняя часть кривой, соответствующая нормальному насыщению артериальной крови кислородом (> 95%), показывает способность гемоглобина связывать большое количество О₂ при значительных колебаниях РО₂, например, при изменениях парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, что встречается при ингаляции газовой смесью бедной кислородом.При РО₂ <40 мм рт.ст. способность гемоглобина связывать О₂ резко падает. В этом случае диссоциация облегчается, что характерно для процессов в тканях организма, активно потребляющих О₂. В капиллярах это явление усиливается из-за увеличения напряжения СО₂, что еще более облегчает отдачу О₂ тканям.Величина напряжения углекислого газа РСО₂ в крови характеризует процесс выведения из организма СО₂. РСО₂ исчисляется аналогично величине РО₂, в тех же единицах, чаще всего в мм рт.ст. Диапазон “нормы” для РСО₂ составляет от 35 до 45 мм рт.ст..Важной характеристикой оксигенации крови, широко используемой в системах клинического мониторинга, является величина степени насыщения гемоглобина крови кислородом - SаО₂(сатурация крови кислородом). Определение данного параметра имеет некоторые особенности, связанные с тем, что кровь взрослого человека кроме восстановленного гемоглобина и оксигемоглобина содержит по крайней мере еще два вида гемоглобина, не участвующих в транспорте кислорода: метгемоглобин (MetНb) и карбоксигемоглобин (СОНb). Исключая патологические состояния, эти фракции содержатся в крови в достаточно низких концентрациях: МеtНb - 0,2 ...0,6%, СОНb - 0...0,8% (для некурящих лиц) .Существуют методики оценки газов крови нечувствительные к содержанию дисфункциональных фракций. В этом случае определяется величина так называемой функциональной сатурации крови кислородом:SаО_2 фун = ( [ НbО₂ ] / ( [ НbО₂ ]+ [ Нb] ))100 %,где [...] - концентрация соответствующего вещества.В расчете величины SаО₂ не принимаются во внимание фракции гемоглобина не участвующие в транспорте кислорода.Более точные данные о сатурации крови дают методики измерений, определяющие так называемуюфракционную сатурацию крови кислородом :SаО_2фр = ([НbО₂] / [НbО₂]+[Нb]+[СОНb]+[МеtНb]))100%.Следует отметить, что при резком увеличении доли дисфункциональных фракций гемоглобина, например, при отравлениях угарным газом, методики определения функциональной сатурации дают результаты, расходящиеся со значениями фракционной сатурации. В этом случае использование данных функциональной сатурации приводит к ошибочному представлению о степени оксигенации крови.В анестезиологическом мониторинге наибольший интерес при анализе состава дыхательной газовой смеси представляет определение содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе.С этой целью используется метод капнометрии, позволяющий в реальном масштабе времени вести измерение величины парциального давления СО₂ (или значение объемной концентрации) в момент окончания выдоха - PETСО₂. Значение содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе в этот момент времени соответствует величине PСО₂ артериальной крови. Поэтому следящее измерение PETСО₂, достигаемое гораздо более простыми техническими средствами чем PСО₂ артериальной крови, обладает высокой диагностической ценностью для респираторного мониторинга.Важную диагностическую информацию дает анализ, регистрируемой в реальном масштабе времени, физиологической кривой - капнограммы. Эта кривая представляет собой зависимость текущего значения PСО₂ во времени. Капнограмма обычно отображается на графическом дисплее мониторного прибора, что позволяет определить параметры дыхания и визуально оценить динамику процесса дыхания.

Мониторинг  степени насыщения гемоглобина  крови кислородом

где А = k [С] d - величина абсорбции (поглощения);здесь k - коэффициент молярной экстинкции,состоянный для каждоговещества и длины волны падающего света,[C] – концентрация поглощающего свет вещества,d - толщина слоя поглощающего вещества.Поглощение света для постоянной толщины слоя исследуемого вещества, определяемого, например, размером измерительной кюветки, зависит от коэффициента экстинкции и пропорционально концентрации поглощающего вещества. Зависимость коэффициента экстинкции от длины волны падающего света образует спектр поглощения вещества.Исследование оптических свойств крови с целью определения степени ее оксигенации показывает, что каждая форма гемоглобина имеет свой собственный спектр поглощения (рис. 40). Так, НbО₂ имеет минимум поглощения в красной части спектра, где поглощение редуцированного Нb выше; в инфракрасной (ИК) части спектра поглощения НbО₂ становится несколько выше поглощения Нb. СОНb имеет резко падающую зависимость поглощения и в ИК области его поглощение незначительно. МеtНb имеет более сложную зависимость поглощения от длины волны излучения, однако можно выделить характерные участки спектра, где оптические свойства МеtНb существенно отличаются от свойств других форм гемоглобина. - Зависимость поглощения света от длины волны излучения для различных форм гемоглобинаДля измерения концентрации всех четырех форм гемоглобина необходимо провести измерения поглощения света, по крайней мере, на четырех длинах волн.Для целей клинической оксиметрии можно предположить, что концентрация фракций СОНb и МеtНb мала по сравнению с концентрацией НbО₂ и Нb, тогда функциональную сатурацию артериальной крови можно определить с помощью измерений только на двух длинах волн света.Для определения фракционной сатурации необходимо использовать четыре длины волны излучения, чтобы дополнительно найти концентрации МеtНb и СОНb.Многолучевая спектрофотометрия проб крови используется в кюветных оксиметрах, применяемых в лабораторной практике.Попытки непосредственного использования методики спектрофотометрии для построения мониторных приборов неинвазивного чрескожного измерения сатурации артериальной крови кислородом не привели к успеху из-за неустойчивости показаний таких приборов / 84 /. Это связано с тем, что при спектрофотометрии тканей, содержащих кровеносные сосуды (например, при просвечивании ушной раковины), не удается дифференцировать артериальный и венозный гемоглобин. Сильное влияние на результаты измерения сатурации абсорбционных свойств кожи и подлежащих тканей приводит к необходимости индивидуальной калибровки таких приборов для каждого пациента.Прямая спектрофотометрия крови используется в волоконно- оптических оксиметрах, применяемых для оценки оксигенации венозной крови (SvО₂). Для этой цели применяются специальные катетеры подключичной вены или легочной артерии, используемые обычно для определения параметров внутрисердечной гемодинамики, дополнительно содержащие два изолированных друг от друга оптических волокна. Рабочие концы волокон с оптическими насадками закреплены на торце катетера, размещаемом в исследуемом сосуде. Противоположные концы волокон соединены с оптоэлектронным преобразователем. Вход “передающего” волокна подключен к источнику зондирующего излучения, вход “приемного” - к фотоприемнику спектрофотометра. Таким образом, на выходе фотоприемника образуется сигнал, пропорциональный доле света, рассеянного от некоторого объема крови, окружающего кончик катетера в сосуде. Измерения проводят на трех длинах волн 800, 700, 670 нм, что повышает точность определения SvО₂ .Мониторинг SvО₂, осуществляемый вместе с определением сердечного выброса методом термодилюции, имеет высокую диагностическую ценность, особенно в грудной хирургии при выборе тактики лечения в послеоперационном периоде.Чрескожная спектрофотометрия используется в церебральных оксиметрах для мониторинга величины региональной сатурации крови в сосудах мозга (rSO₂). Согласно физиологическим данным, сосудистое русло каждого региона мозга на 75% состоит из венозных, 20% артериальных и 5% капиллярных сосудов. Таким образом, значения rSО₂, получаемые при чрескожной спектрофотометрии, оказываются усредненными и наиболее близкими к сатурации оттекающей от мозга венозной крови.Величина церебральной rSО₂ является важным показателем адекватности церебральной оксигенации, так как одним из первых компенсаторных механизмов тканевого дефицита кислорода является усиление его экстракции из протекающей крови, что сопровождается быстрым снижением сатурации оттекающей венозной крови.Для определения rSО₂ используют излучение ближней ИК области в диапазоне 650...1100 нм. ИК излучение глубоко проходит в ткани, что позволяет использовать датчики rSО₂, накладываемые на кожу лба пациента. Мониторинг церебрального rSО₂ имеет важное значение в кардиохирургии при проведении экстракорпарального кровообращения в условиях гипотермии, в нейрохирургии, трансплантологии.