Примечание редакции. Это специальный периоперационный протокол под анестезиологическим мониторингом, а не исследование обычного амбулаторного курса IHHT. Результаты не являются доказательством эффективности конкретного аппарата OXYTERRA. Ниже размещена редакционная текстовая версия русскоязычной статьи. Большие таблицы и графики сохранены в исходном PDF; на странице приведены краткие результаты и ссылки на нужные страницы оригинала. Это научный материал, не инструкция по лечению.
Кратко о публикации
- В исследовании участвовали 76 пациентов: 36 получили прекондиционирование, 40 составили группу сравнения.
- Авторы оценивали транспорт кислорода, восстановление сердечной деятельности, потребность в респираторной и катехоламиновой поддержке.
- Осложнения зарегистрированы у 8 из 36 пациентов основной группы и 18 из 40 в группе сравнения; подробности и статистические оценки приведены в оригинале.
Основной текст
Введение
В 1952 г. Гансом Селье было показано, что адаптация к одному экстремальному воздействию может обеспечивать повышение толерантности организма и к другим экстремальным факторам. Этот феномен получил название «перекрёстный эффект адаптации» [1].
Существует большое количество вариантов защиты миокарда и других органов от ишемическо-реперфузионного повреждения. К прекондиционированию относятся методики, различающиеся по способу воздействия (ишемическое, гипоксическое, гипероксическое, физическое, фармакологическое), по срокам (раннее или позднее), по области воздействия (системное, локальное, дистантное), по длительности и количеству эпизодов прекондиционирования, по составу газовых смесей (летучие анестетики, 3 – 14% О – при гипоксическом методе; 35 – 100% О – при гипероксическом методе; нормо-/гиперкапния). Изучение методик прекондиционирования проводят на различных биологических видах (мыши, кролики, свиньи, собаки, человек), в разновозрастных группах (новорождённые, дети, взрослые) и при разной сопутствующей патологии [2 – 9].
Прекондиционирование как умеренной гипоксией, так и гипероксией представляет собой эффективный немедикаментозный способ повышения резистентности организма к повреждающим воздействиям [4 – 8]. Установлено, что раннее гипоксическое прекондиционирование предупреждает некроз кардиомиоцитов при коронарном шунтировании у больных ишемической болезнью сердца (ИБС), есть данные о гастро- и нейропротекторном эффекте гипоксического прекондиционирования [4, 10, 11]. Гипоксический стимул вызывает расширение артериол и повышает деформируемость эритроцитов, что ведёт к улучшению микроциркуляции [12].
Momen A. et al. При изучении реакции коронарных артерий на действие различных стрессовых факторов у человека установили, что в ответ на гипоксический стимул (10%-ной гипоксической газовой смесью) происходит расширение сосудистого русла, а в ответ на гипероксический (100%-ной гипоксической газовой смесью) – умеренная (на 15%) вазоконстрикция, а скорость коронарного кровотока, артериальное давление (АД) и частота сердечных сокращений (ЧСС) были неизменными [13].
Экспериментальные данные гипероксии
По данным B. Baharvand, гипероксическое прекондиционирование статистически значимо уменьшает зону инфаркта на 20% и количество аритмий в эксперименте [9]. При сравнении разной концентрации гипероксических смесей наилучший эффект по уменьшению зоны инфаркта маркеров воспалительной реакции наблюдался при гипероксической газовой смеси с 80% содержанием О [14, 15]. По данным Young RW, гипероксия оказывает защитное действие на миокард при использовании её перед искусственным кровообращением (ИК) и повышает сопротивляемость организма против повреждающего действия активных форм кислорода в период реперфузии [16].
Курсы гипоксически-гипероксических тренировок в настоящее время уже апробированы у пациентов с ИБС [17]. Глазычев и соавт. Показали, что интервальная гипоксически-гипероксическая тренировка повышает толерантность к физическим нагрузкам пациентов с ИБС, что сопровождается нормализацией липидного профиля, снижением АД, количества ангинозных приступов, повышением гипоксической устойчивости [17, 18].
Кислородный баланс как критерий безопасности
Выбор методики зависит от соотношения эффективности и безопасности. Для оценки безопасности гипоксической методики в кардиохирургии исследуют кислородный баланс: зависимость потребления кислорода от доставки [19 – 22]. Маркер начала анаэробного метаболизма — отношение вено-артериальной разницы парциального давления CO₂ к артерио-венозной разнице содержания O₂: ΔPCO₂/Ca-vO₂ [23 – 27].
Этот показатель аналогичен дыхательному коэффициенту: отношению продукции CO₂ (VCO₂) к потреблению O₂ (VO₂). ΔPCO₂, как и VCO₂, отражает связь гемодинамики с метаболизмом [24, 25, 28, 29]. При тканевой гипоксии VCO₂ снижается меньше VO₂ из-за CO₂ анаэробного происхождения. Поэтому VCO₂/VO₂ и ΔPCO₂/Ca-vO₂ должны увеличиваться. Авторы называют ΔPCO₂/Ca-vO₂ надёжным маркером анаэробного метаболизма. Порог для диагностики тканевой гипоксии составляет 1,8. Это отношение коррелирует с артериальным лактатом (rho = 0,57) и снижением функций внутренних органов после операции [23 – 29].
В спортивной медицине и предоперационном обследовании дыхательный коэффициент используют для определения анаэробного порога. Ему соответствует нагрузка, при которой VCO₂/VO₂ превышает 1. Этот показатель описан как чувствительный индикатор кардиореспираторной и метаболической адаптации с прогностической ценностью [30].
Цель клинического исследования
Кардиохирургические вмешательства в условиях ИК нередко сопровождаются нарушением функции жизненно важных органов. Поэтому необходима разработка методов органопротекции. Однако механизм реализации инфаркт-лимитирующего действия любого вида прекондиционирования остаётся до конца неясным. Не существует единого протокола исследований, позволяющего моделировать прекондиционирование, и каждый коллектив авторов при исследовании этого адаптивного феномена опирается, прежде всего, на собственные уникальные исследования. Это, в свою очередь, ведёт к накоплению противоречивой информации в отношении прекондиционирования, поскольку снижает повторяемость результатов экспериментов.
Цель исследования – сравнительная оценка применения гипоксическо-гипероксического прекондиционирования (ГГП) на фоне стандартного интраоперационного анестезиологического обеспечения со стандартным анестезиологическим обеспечением на функциональное состояние миокарда, периоперационные осложнения и систему транспорта кислорода у пациентов с ИБС, перенёсших кардиохирургическое вмешательство в условиях ИК.
Материал и методы
Дизайн исследования – проспективное рандомизированное (методом конвертов) в параллельных группах. В исследование включили 76 пациентов с ИБС, перенёсших кардиохирургическое вмешательство в условиях ИК в НИИ Кардиологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН» в период с 2012 по 2016 г. В начале операции пациентам основной группы (n = 36) проводили ГГП, в группе сравнения (n = 40) ГГП не проводили. Больные обеих групп были сопоставимы по объёму операции, длительности ИК и ишемии миокарда, характеру и степени выраженности сопутствующей патологии. Клиническая характеристика больных представлена в табл. 1.
Критерии включения в исследование: необходимость операции аортокоронарного шунтирования (АКШ) при атеросклерозе коронарных артерий со стенозом более 75% просвета.
Критерии исключения: возраст старше 75 лет, экстренная операция, сахарный диабет, обострение хронического заболевания за 1 неделю до операции, любое онкозаболевание на момент обследования.
Индивидуальный анаэробный порог
За 72 ч до операции определяли анаэробный порог, чтобы выбрать безопасную концентрацию кислорода в гипоксической фазе. Метод описан в патенте РФ № 2432114 [31]. Использовали эргоспирометр Cardiovit AT-104 PC Ergo-Spiro (SCHILLER, Швейцария). После калибровки через лицевую маску измеряли VO₂ и VCO₂ при дыхании атмосферным воздухом с 21% кислорода. Затем гипоксикатором снижали концентрацию на 2%, до 19%, и повторяли измерения до стабилизации показателей.
Анаэробный порог определяли в момент пересечения кривых потребления кислорода и выделения углекислого газа. Регистрировали соответствующую концентрацию кислорода. При значении >14% мощность порога, а значит степень адаптации, считали низкой; при <10% — высокой. Значению 10–14% соответствовала средняя мощность порога.
При значении показателя анаэробного порога > 14% на гипоксической фазе прекондиционирования у таких больных использовали газовую смесь с 14%-ным содержанием кислорода; при значении показателя анаэробного порога 10% на гипоксической фазе прекондиционирования использовали газовую смесь с 10%-ным содержанием кислорода; при значении показателя 10 – 14% – использовали гипоксическую газовую смесь с 12%-ным содержанием кислорода.
Анаэробный порог также определяли и в контрольной группе, однако прекондиционирование пациентам контрольной группы не проводили.
Анестезия и режим прекондиционирования
ГГП включало 10 минут дыхания гипоксической смесью, затем 30 минут — гипероксической. После этого пациент дышал атмосферным воздухом до подключения ИК. Индукцию анестезии начинали при сохранённом самостоятельном дыхании: севофлуран 6–8%, поток свежего газа 8 л/мин. После утраты сознания вводили фентанил 1 мкг/кг и рокурония бромид 0,6 мг/кг. После интубации задавали дыхательный объём 6 мл/кг идеальной массы тела. Частоту дыхания подбирали для PaO₂ 80–120 мм рт. ст. и PaCO₂ 35–45 мм рт. ст.
Правую ярёмную вену катетеризировали Certofix Trio, правую лучевую артерию — Arteriofix (BBraun, Германия). Для лёгочной артерии использовали катетер типа Свана–Ганца Corodyn TD-I (BBraun, Германия). Анестезию поддерживали низкопоточным севофлураном 1 МАК и инфузией фентанила 1–3 мкг/кг/ч. Миорелаксацию обеспечивали рокурония бромидом 0,3–0,4 мг/кг/ч.
В закрытый контур подавали воздух со скоростью 200 мл/мин и азот до нужной концентрации кислорода. По анаэробному порогу выбирали смесь с 10–14% кислорода. Инспираторную фракцию снижали постепенно за 2–3 минуты и поддерживали 10 минут. Затем содержание кислорода увеличивали до 75–80%, а после возвращали к 21%.
Газовая смесь с 10 – 14%-ным содержанием кислорода обеспечивала снижение PаO пациента до 47 – 52 мм рт. ст., и снижение насыщения гемоглобина кислородом капиллярной крови по пульсоксиметру (SpO₂) до 85 – 87%, что является метаболически безопасным уровнем, поскольку известно, что оптимальным парциальным давлением кислорода в коронарных артериях, при котором митохондрии могут выполнять функцию окислительного фосфорилирования, является PаО > 20 мм рт. ст. [32]. По данным церебральной оксиметрии (церебральный оксиметр INVOS Somanetics) не допускали снижения rSO ниже порогового уровня в 45%.
Этапы регистрации показателей
Показатели регистрировали исходно, на десятой минуте гипоксической фазы и на 10-й, 20-й и 30-й минутах гипероксической. Прямым методом определяли насыщение гемоглобина кислородом артериальной крови (SaO₂) и смешанной венозной крови (SṽO₂). Измеряли лактат, глюкозу и гемоглобин. Рассчитывали коэффициент утилизации КУO₂ = (VO₂/DO₂) × 100. Исследовали индексы потребления (IVO₂) и доставки кислорода (IDO₂), артерио-венозную разницу C(a-ṽ)O₂.
Содержание кислорода в артериальной крови: CaO₂ = 1,34 × Hb (г/л) × SaO₂ + 0,0031 × PaO₂. В смешанной венозной крови: CṽO₂ = 1,34 × Hb × SṽO₂ + 0,0031 × PṽO₂. Артерио-венозная разница: CaO₂−CṽO₂. Вено-артериальная разница по CO₂: ΔPCO₂ = PṽCO₂−PaCO₂. Далее рассчитывали Ratio = ΔPCO₂/C(a-ṽ)O₂.
Индекс доставки кислорода: CaO₂ × CI × 10, где CI — сердечный индекс. Индекс потребления: C(a-ṽ)O₂ × CI × 10. Газовый состав крови определяли на STAT PROFILE 5 (NOVA BIOMEDICAL, США). Формулы и единицы приведены в обозначениях источника.
Операция и анестезия
Все оперативные вмешательства проводились по стандартному анестезиологическому протоколу c использованием севофлурана, фентанила, миорелаксантов в условиях нормотермического ИК с объёмной скоростью перфузии (ОСП) не ниже 2,5 л/мин∙м2 и уровнем среднего АД 60–80 мм рт. ст. Кардиоплегию проводили раствором «Кустодиол» (Dr. Franz Kohler Chemie GmbH, Германия) в объ- ёме 20 мл/кг массы тела.
На этапах операции и послеоперационного периода мониторировали состояние кардио-респираторной системы при помощи монитора «Infinity Delta» (Drager, Германия). Регистрировали следующие параметры: ЭКГ, АД инвазивно, SpO₂, капнографию, центральное венозное давление, сердечный индекс методом термодилюции с использованием катетера типа Свана – Ганца. В интра- и послеоперационном периодах фиксировали дозировки и длительность применения катехоламиновой поддержки, длительность искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ), а также регистрировали осложнения (о. Инфаркт миокарда, потребность в электрокардиостимуляции (ЭКС), делирий, пневмония, острый респираторный дистресс-синдром, медиастинит, стресс-язвы желудка и 12-перстной кишки, почечная дисфункция, ревизия операционной раны по поводу кровотечения), продолжительность лечения в отделении анестезиологии и реанимации (ОАР).
Статистический анализ данных был проведён при помощи программы SPSS Statistics v 19 for Mac (IBM Inc., США). Количественные значения выражали в виде медиан (Ме) и 25-75% процентилей [25; 75]. Нормальность распределения величин проверяли при помощи теста Колмогорова – Смирнова. Для исследования взаимосвязи количественных показателей рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена. Достоверность различий величин проверяли при помощи U-критерия Манна – Уитни (сравнения попарно независимых групп данных), z-score Вилкоксона (сравнения связанных групп данных). Различия между группами в частоте возникновения определённого признака, имеющего два значения, рассчитывали с помощью точного критерия Фишера. Статистически значимыми считали различия при р < 0,05.
Результаты
Различия между группами по длительности ИК и ишемии миокарда были статистически незначимы. Так, длительность операции у пациентов основной группы составила 260 [240; 294,5] мин., в группе сравнения – 280 [242,75; 300] мин, U = 848,000, p = 0,603; длительность ИК в основной группе составила 97 [90; 128], в группе сравнения – 106,5 [95,25; 120] мин, U = 837,500, p = 0,717; длительность ишемии миокарда 74 [68; 87] и 79,5 [70,25; 90] мин, U = 814,500, p = 0,705, соответственно.
При исследовании нарушений сердечного ритма до операции с помощью Холтер-мониторирования установлено, что в основной группе синусовый ритм и единичные желудочковые экстрасистолы наблюдали у 83,3% (n = 30) больных, в группе сравнения – 90% (n = 36), (p = 0,391).
Анаэробный порог у пациентов основной группы составил 9 [8; 11]% кислорода и у группы сравнения 9 [8; 11]%, различия недостоверны (р = 0,863). Исходя из этих данных (хорошая переносимость гипоксемии), у 88,9% (n = 32) пациентов основной группы гипоксическую фазу прекондиционирования проводили с 10%-ной фракцией кислорода во вдыхаемой газовой смеси, у 8,3% (n = 3) больных – с 12%-ной фракцией О, у 2,8% (n = 1) – с 14%-ной.
Метаболические показатели при прекондиционировании
Уровни глюкозы и лактата в крови, отношение ΔPCO/ C(a-ṽ)O оставались стабильными в течение ГГП, что свидетельствовало о безопасности процедуры. Динамика показателей кислородного баланса во время проведения ГГП представлена в таблице 2.
В гипоксической фазе индекс доставки кислорода снизился, но индекс потребления значимо не изменился (z = −1,622; p = 0,105). В гипероксической фазе доставка оставалась на исходном уровне, а потребление имело тенденцию к снижению. Отношение ΔPCO₂/C(a-ṽ)O₂ не превышало 1,8. Авторы интерпретировали это как отсутствие кислородной задолженности (табл. 2). Церебральная сатурация rSO₂ по INVOS Somanetics (США) менялась незначительно (табл. 3).
Скорость восстановления сознания после операции в обеих группах не отличалась.
В раннем постперфузионном периоде самостоятельное восстановление синусового ритма наблюдалось чаще у больных основной группы – 21 (58,3%), чем в группе сравнения – 12 (30%), p = 0,013 (рис. 1).
Осложнения в послеоперационном периоде и длительность катехоламиновой и респираторной поддержки представлены в табл. 4.
В группе ГГП неосложнённое течение раннего послеоперационного периода отмечено чаще, чем в группе сравнения: 28 (77,8%) и 22 (55%) пациентов, соответственно, p = 0,037 (рис. 2).
Поддержка в послеоперационном периоде
В ранний послеоперационный период больным основной группы катехоламиновую поддержку проводили в более короткий временной интервал (13 [11; 16] ч), чем в группе сравнения (23 [16,5; 36,75] ч), U = 1,281,000, p = 0,0001.
Длительность ИВЛ в основной группе составила 9 [8; 12], в группе сравнения – 15 [8; 24] часов, U = 1,025,500, р = 0,003. Продолжительность лечения в ОАР составила в основной группе 3 [3; 4], а в группе сравнения – 3 [2; 5] суток.
Обсуждение
Поиск новых приёмов и методов, позволяющих повысить устойчивость сердца к ишемическому и реперфузионному повреждению, является одной из наиболее актуальных проблем современной кардиохирургии. В эксперименте на животных и в клинической практике показано, что гипоксическое и гипероксическое прекондиционирование, повышая устойчивость сердца, мозга и других органов к неблагоприятному влиянию ишемии-реперфузии, использует естественные пути адаптации клеток и тканей, что предполагает отсутствие каких-либо серьёзных побочных эффектов после применения метода [3, 32].
В настоящем исследовании проведён сравнительный анализ эффективности применения гипоксическо-гипероксического прекондиционирования у пациентов, перенёсших кардиохирургическую операцию в условиях ИК, для контроля безопасности проведения процедуры оценивали показатели транспорта кислорода. Измерение уровня анаэробного порога у каждого пациента до операции характеризует состояние адаптационных возможностей организма. Это позволило индивидуально выбрать безопасно допустимый уровень гипоксемии. Уровень анаэробного порога у 88,9% больных основной группы позволил проводить гипоксическую фазу прекондиционирования с 10%-ным содержанием кислорода во вдыхаемой газовой смеси.
Одним из признаков тканевой гипоксии является зависимость потребления О от его доставки. При появлении такой зависимости можно говорить о тканевой гипоксии [19, 33, 34]. Система доставки кислорода к тканям обладает приблизительно трехкратным запасом компенсаторных возможностей, которые используются при критических состояниях для поддержания потребления кислорода на уровне, соответствующем метаболическим потребностям организма [20]. Однако как только компенсация в виде усиления экстракции О из крови достигает своего предела, дальнейшее снижение доставки О приводит к уменьшению потребления O, создаётся ситуация, при которой потребление напрямую зависит от доставки.
Этот так называемый критический уровень доставки О составляет 330–370 мл/мин/м2 [19, 20, 35]. По нашим данным, в гипоксическую фазу прекондиционирования доставка кислорода не достигала критического уровня, а составляла 355,19 [310,44; 425,02] мл/мин/м2.
Обсуждение маркеров тканевой гипоксии
По работам Monnet X. (2013) и Mallat J. (2017), ранние маркеры тканевой гипоксии включают ΔPCO₂/Ca-ṽO₂. Значение выше 1,8 связывали с анаэробным метаболизмом и зависимостью потребления кислорода от доставки [27, 36]. В настоящем исследовании авторы не обнаружили такого перехода ни при гипоксии, ни при гипероксии. Поэтому они оценили процедуру как безопасную в условиях исследования.
Признаков нарушения коронарного кровотока также не отметили: сегмент ST не менялся, сердечный выброс и гемодинамика оставались стабильными. Снижение потребления O₂ при гипероксии авторы связывали с вазоконстрикцией. Они сопоставили это с данными Mallat J. и соавт. (2017) о вазоконстрикции при гипокапнии [36].
Механизмы действия гипоксического и гипероксического прекондиционирования частично имеют общие пути реализации протективного эффекта. Известно, что активные формы кислорода (АФК) играют триггерную роль в ишемическом и гипоксическом прекондиционировании [37] и в кардиопротекторном эффекте адаптации к гипоксии [38]. В экспериментальных исследованиях на грызунах установлено, что ишемическое прекондиционирование индуцирует продукцию АФК во время прекондиционирования, но снижает во время реперфузии после ишемии [39]. Кардиопротекторный эффект многих препаратов (например, ингаляционных анестетиков, опиоидов, фенилэфрина) зависит от усиления продукции АФК [40].
Они же являются и важнейшим передаточным звеном сигнальной цепи, опосредующей внутриклеточные реакции в ответ на гипоксию [41]. Обнаружено повышение их образования в кардиомиоцитах во время ишемии [42, 43]. В последние годы появилось множество публикаций о том, что АФК могут выступать триггерами ишемического, фармакологического и дистантного прекондиционирования и посткондиционирования [3, 44–46].
Активные формы кислорода
Экзогенные АФК стимулируют кардиопротективный эффект прекондиционирования, что, возможно, лежит в основе одного из механизмов гипероксического прекондиционирования. В исследовании Helmerhorst H. (2015) реакцию организма на снижение кислорода в дыхательной смеси с высокого уровня до нормального (с 70 до 21%) назвали псевдогипоксической, поскольку термин отражает универсальную патофизиологическую реакцию организма на изменение уровня доставки кислорода [47]. В нашем исследовании мы изучили аналог подобной псевдогипоксической реакции: сначала в гипоксическую, а затем в гипероксическую фазы прекондиционирования.
В гипоксическую фазу у пациентов развивалась гипоксемия. Однако истинной гипоксии при этом не возникало, так как доставка кислорода к тканям была достаточной для осуществления аэробного метаболизма, о чём свидетельствуют показатели кислородного транспорта и маркёры тканевой перфузии.
Кроме того, об отсутствии гипоксии миокарда свидетельствовало и отсутствие специфических ишемических изменений во время определения анаэробного порога (клинических признаков ишемии миокарда – стенокардии, а также клинически значимых изменений сегмента ST в 12 отведениях). В период гипероксической фазы возникала гипероксия. Однако показатели кислородного транспорта и тканевой перфузии также не выходили за пределы референтных значений.
Перфузия при гипоксии и гипероксии
Авторы отметили тенденции реакции кислородного транспорта и микроциркуляции. В гипоксической фазе потребление кислорода повышалось, PṽO₂ и SṽO₂ снижались. Тканевая перфузия по ΔPCO₂/C(a-ṽ)O₂ увеличивалась, но лактат значимо не менялся. При гипероксии изменения PṽO₂ и SṽO₂ были противоположными. Перфузия сначала снижалась, а к двадцатой минуте возвращалась к исходному уровню. Поэтому авторы предположили транзиторный характер вазоконстрикции.
Эти тенденции они сопоставили с экспериментальными исследованиями. Небольшие субтоксичные концентрации свободных радикалов воспроизводили инфаркт-лимитирующий эффект ишемической адаптации изолированных сердец кроликов [32]. По гипотезе авторов, небольшие концентрации радикалов могут запускать защитные процессы. Гипероксическое прекондиционирование повышает количество АФК и тем самым дополняет, усиливает и продлевает гипоксическое воздействие. Защиту при последнем авторы связывают с псевдогипоксическим путём [47].
В настоящее время достоверно известно, что гипероксия не влияет на сердечный выброс и уровень кардиоспецифических маркёров в послеоперационном периоде, а применение гипероксии в период до ИК может защитить миокард от АФКиндуцированного повреждения во время реперфузии [16, 48].
Ограничения и перспективы протокола
Ввиду отсутствия единого протокола нами была разработана собственная схема экспериментов, позволяющая моделировать феномен гипоксическо-гипероксического прекондиционирования у животных, а затем и у пациентов. Используя данный протокол (1 сеанс гипоксемии – 10 мин, 10 – 14% О; 1 сеанс гипероксии – 30 мин, 75 – 80% О), в эксперименте мы установили, что ГГП оказывает инфаркт-лимитирующее воздействие на миокард кроликов, значимо уменьшая соотношение зоны инфаркта к зоне риска [49, 50]. По данным настоящего исследования, ГГП статистически значимо уменьшает длительность катехоламиновой поддержки, длительности ИВЛ, количество послеоперационных осложнений, способствует восстановлению синусового ритма в постперфузионном периоде у кардиохирургических больных.
Заключение
Таким образом, ГГП, основанное на индивидуальном подборе параметров с помощью анаэробного порога и контроля кислородного баланса пациентов с ИБС перед основным этапом кардиохирургической операции в условиях ИК, позволяет снизить частоту периоперационных осложнений, уменьшить длительность катехоламиновой поддержки и ИВЛ, способствует восстановлению синусового ритма в постперфузионном периоде у кардиохирургических больных.
Финансирование
Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Исследование одобрено локальным Этическим комитетом.
Таблицы и иллюстрации оригинала
Краткие результаты приведены в начале страницы. Полные наборы показателей, исследовательские протоколы и графики доступны в исходном PDF.
Кислородный баланс и восстановление ритма — страница 5
Послеоперационные осложнения — страница 6
Литература
Источники 1–7
1. Selye H. Stress without Distress. Philadelphia: J.B. Lippincott Co; 1974.
2. Lomivorotov V.V., Shmyrev V.A., Ponomarev D.N., Efremov S.M., Shilova A.N., Postnov V.G The influence of remote ischemic preconditioning on the brain injury markers during operations with cardiopulmonary bypass. Anesteziologiya i reanimatologiya. 2015; 60(1): 33-8. (in Russian)
3. Lomivorotov V.V., Karas'kov A.M. Preconditioning in Cardiosurgery [Prekonditsionirovanie v kardiokhirurgii]. Novosibirsk: Geo; 2010. (in Russian)
4. Maslov L.N., Lishmanov Yu.B., Krylatov A.V., Sementsov A.S., Portnichenko A.G., Podoksenov Yu.K., et al. Comparative analysis of cardioprotective and antiarrhythmic efficacy of early and late hypoxic preconditioning. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny. 2013; 156(12): 705-8. (in Russian)
5. Likhvantsev V.V., Moroz V.V., Grebenchikov O.A., Zarzhetskiy Yu.V., Timoshin S.S., Levikov D.I. Ischemic and pharmacologic preconditioning. Obshchaya reanimatologiya. 2012; 8(1): 61-6. (in Russian)
6. Xu K., Lamanna J.C. Short-term hypoxic preconditioning improved survival following cardiac arrest and resuscitation in rats. Adv. Exp. Med. Biol. 2014; 812: 309-15.
7. Hu L., Zhou L., Wu X., Liu C., Fan Y., Li Q. Hypoxic preconditioning protects cardiomyocytes against hypoxia/reoxygenation injury through AMPK/eNOS/PGC-1α signaling pathway. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2014; 7(11): 7378-88.
Источники 8–13
8. Petrosillo G., Di Venosa N., Moro N., Colantuono G., Paradies V., Tiravanti E., et al. In vivo hyperoxic preconditioning protects against rat-heart ischemia/reperfusion injury by inhibiting mitochondrial permeability transition pore opening and cytochrome c release. Free Radic. Biol. Med. 2011; 50(3): 477-83.
9. Baharvand B., Dehaj M.E., Foadaddini M., Rasoulian B., Poorkhalili K., Aghai H.W., et al. Delay cardioprotective effects of Hyperoxia Preconditioning prolonged by intermittent exposure. J. Surg. Res. 2010; 160: 53-9.
10. Mal'tseva L.D. Oxygen regimen and body tissues functional activity in the pathology of the brain and kidneys under conditions of hyperoxia. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2014; (1). (in Russian)
11. Khudoerkov R.M., Samoylenkova N.S., Gavrilova S.A., Pirogov Yu.A., Koshelev V.B. Preconditioning as a method of neuroprotection in the modeling of cerebral infarction. Annaly klinicheskoy i eksperimental'noy nevrologii. 2009; 3(2): 26-30. (in Russian)
12. Parthasarathi K., Lipowski H.H. Capillary recruitment in response to tissue hypoxia and its dependence on red cell deformability. J. Am. Physiol. 1999; 277(6 Pt 2): H2145-57.
13. Momen A., Mascarenhas V., Gahremanpour A., Gao Z., Moradkhan R., Kunselman A., et al. Coronary blood flow responses to physiological stress in humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2009; 296(3): H854-61.
Источники 14–20
14. Tähepõld K., Ruusalepp A., Li G., Vaage J., Starkopf J., Valen G. Cardioprotection by breathing hyperoxic gas-relation to oxygen concentration and exposure time in rats and mice. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2002; 21(6): 987-94.
15. Karu I., Tähepõld P., Ruusalepp A., Zilmer K., Zilmer M., Starkopf J. Effects of 60 minutes of hyperoxia followed by normoxia before coronary artery bypass grafting on the inflammatory response profile and myocardial injury. J. Negat. Results Biomed. 2012; 11: 14.
16. Young R.W. Hyperoxia: a review of the risks and benefits in adult cardiac surgery. J. Extra Corpor. Technol. 2012; 44(4): 241-9
17. Glazychev O.S., Dudnik E.N., Pozdnyakov Yu.M. Adaptation to interval hypoxia-hyperoxia in the rehabilitation of patients with ischemic heart disease. Kurskiy nauchno-prakticheskiy vestnik «Chelovek i ego zdorov'e». 2014; (1): 58-64. (in Russian)
18. Glazychev O.S., Pozdnyakov Yu.M., Turinskiy A.M., Zabashta S.P. Increased tolerance to physical exertion in patients with coronary heart disease by adaptation to hypoxia-hyperoxia. Kardiovaskulyarnaya terapiya i profilaktika. 2014; 13(1): 16-21. (in Russian)
19. Nikolaenko E.M. Critical level of oxygen transport in the early period after prosthetic heart valves surgery. Anesteziologiya i reanimatologiya. 1986; 31(1): 26-30. (in Russian)
20. Nikolaenko E.M. Inotropic and Vasoactive Agents in Intensive Care [Inotropnye i vazoaktivnye sredstva v reanimatologii i intensivnoy terapii]. Moscow; 2008. (in Russian)
Источники 21–26
21. Shoemaker W.C., Apell P.L., Kram H.B. Haemodynamic and oxygen transport responses in survivors and nonsurvivors of high-risk surgery. Crit. Care Med. 1993; 21: 977-90.
22. Zatevakhina M.V., Fazrutdinov A.F., Rakhimov A.A., Makrushin I.M., Kvachatiradze G.Ya. Oxygen transport in the geometric reconstruction of the left ventricle in combination with aortocoronary bypass using high thoracic epidural anesthesia as the main component of general anesthesia. Anesteziologiya i reanimatologiya. 2015; 60(5): 11-7. (in Russian)
23. Mallat J., Lemyze M., Meddour M., Pepy F., Gasan G., Barrailler S., et al. Ratios of central venous-to-arterial carbon dioxide content or tension to arteriovenous oxygen content are better markers of global anaerobic metabolism than lactate in septic shock patients. Ann. Intensive Care. 2016; 6(1): 10.
24. Mekontso-Dessap A., Castelain V., Anguel N., Bahloul M., Schauvliege F., Richard C., et al. Combination of venoarterial PCO2 difference with arteriovenous O2 content difference to detect anaerobic metabolism in patients. Intensive Care Med. 2002; 28(3): 272-7.
25. Vallet B., Teboul J.-L., Cain S., Curtis S. Venoarterial CO2 difference during regional ischemic or hypoxic hypoxia. J. Appl. Physiol. 2000; 89: 1317-21.
26. Møller M.H., Cecconi M. Venous-to-arterial carbon dioxide difference: an experimental model or a bedside clinical tool? Intensive Care Med. 2016; 42: 287-9.
Источники 27–34
27. Monnet X., Julien F., Ait-Hamou N., Lequoy M., Gosset C., Jozwiak M., et al. Lactate and venoarterial carbon dioxide difference/ arterial–venous oxygen difference ratio, but not central venous oxygen saturation, predict increase in oxygen consumption in fluid responders. Crit Care Med. 2013;41(6): 1412-20.
28. Zhang H, Vincent J.L. Arteriovenous differences in PC02 and pH are good indicators of critical hypoperfusion. Am. Rev. Respir. Dis. 1993; 148: 867-71.
29. Habicher M., von Heymann C., Spies C.D., Wernecke K.D., Sander M. Central Venous-Arterial pCO2 and pH Difference Identifies Normal Central Venous Oxygen Saturation: A Retrospective Analysis. J. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 2015; 29(3): 646-55.
30. Wasserman K., McIlroy M.B. Detecting the threshold of anaerobic metabolism in cardiac patients during exercise. Am. J. Cardiol. 1964; 14: 844-52.
31. Podoksenov Yu.K., Emel'yanova T.V., Shipulin V.M., Prut D.A., Kiyko O.G., Panteleev O.O. Method for assessing the degree of metabolic and cardiorespiratory adaptation of the patient. Patent RF № 2432114; 2011.
32. Bokeriya L.A., Chicherin I.N. The Nature and Clinical Significance of «New Ischemic Syndromes» [Priroda i klinicheskoe znachenie «novykh ishemicheskikh sindromov»]. Moscow; 2007. (in Russian)
33. Guyton A.C., Hall J.E. Textbook of Medical Physiology. New York: Elsevier; 2006.
34. Schumacker P.T., Cain S.M. The concept of a critical oxygen delivery. Intensive Care Med. 1987; 13: 223-9.
Источники 35–41
35. Komatsu T., Shibutani K., Okamoto K., Kumar V., Kubal K., Sanchala V., et al. Critical level of oxygen delivery after cardiopulmonary bypass. Crit Care Med. 1987; 15(3): 194-7.
36. Mallat J., Mohammad U., Lemyze M., Meddour M., Jonard M., Pepy F., et al. Acute hyperventilation increases the central venousto-arterial PCO2 difference in stable septic shock patients. Ann. Intensive Care. 2017; 7(1): 31.
37. Yellon D., Alkhulaifi A.M., Pugsley W.B Preconditioning the human myocardium. Lancet. 1993; 342: 276-7.
38. Kolár F., Jezková J., Balková P., Breh J., Neckár J., Novák F., et al. Role of oxidative stress in PKC-delta upregulation and cardioprotection induced by chronic intermittent hypoxia. Am. J .Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 292(1): H224-30
39. Crestanello J.A., Lingle D.M., Kamelgard J., Millili J., Whitman G.J. Ischemic preconditioning decreases oxidative stress during reperfusion: a chemiluminescence study. J. Surg. Res. 1996; 65(1): 53-8.
40. Maslov L.N., Naryzhnaya N.V., Podoksenov Yu.K., Prokudina E.S., Gorbunov A.S., Zhang I., et al. Active forms of oxygen — triggers and mediators to increase heart resistance to ischemia-reperfusion. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2015; 101(1): 3-24. (in Russian)
41. Sazontova T.G., Anchishkina N.A., Zhukova A.G., Bedareva I.V., Pylaeva E.A., Kriventsova N.A., et al. Reactive oxygen species and redox-signaling during adaptation to changes of oxygen level. Fiziolohichnyi zhurnal. 2008; 54(2): 18-32. (in Russian)
Источники 42–48
42. Vanden Hoek T.L., Li C., Shao Z., Schumacker P.T., Becker L.B. Significant levels of oxidants are generated by isolated cardiomyocytes during ischemia prior to reperfusion. J. Mol. Cell Cardiol. 1997; 29(9): 2571-83.
43. Stewart S., Lesnefsky E.J., Chen Q. Reversible blockade of electron transport with amobarbital at the onset of reperfusion attenuates cardiac injury. Transl. Res. 2009; 153(5): 224-31.
44. Tsutsumi Y.M., Yokoyama T., Horikawa Y., Roth D.M., Patel H.H. Reactive oxygen species trigger ischemic and pharmacological postconditioning: in vivo and in vitro characterization. Life Sci. 2007; 81(15): 1223-7.
45. Das D.K., Maulik N. Preconditioning potentiates redox signaling and converts death signal into survival signal. Arch. Biochem. Biophys. 2003; 420(2): 305-11.
46. Khanna G., Diwan V., Singh M., Singh N., Jaggi A.S. Reduction of ischemic, pharmacological and remote preconditioning effects by an antioxidant N-acetyl cysteine pretreatment in isolated rat heart. Yakugaku Zasshi. 2008; 128(3): 469-77.
47. Helmerhorst H.J.F., Schultz M.J., van der Voort P.H.J., de Jonge E., van Westerloo D.J. Bench-to-bedside review: the effects of hyperoxia during critical illness. Crit. Care. 2015; 19: 284.
48. Karu I., Tahepold P., Ruusalepp A., Zilmer K., Zilmer M., Starkopf J. Effects of 60 minutes of hyperoxia followed by normoxia before coronary artery bypass grafting on the inflammatory response profile and myocardial injury. J. Negat. Results Biomed. 2012; 11: 14.
Источники 49–50
49. Mandel' I.A., Podoksenov A.Yu., Sukhodolo I.V., Podoksenov Yu.K., Svirko Yu.S., Kamenshchikov N.O., et al. Hypoxic and hyperoxic preconditioning in myocardial protection against ischemia-reperfusion injury: experimental study. In: The 31st Annual Meeting of the European Association of Cardiothoracic Anesthesiologists. J. Cardiothor. Vasc. An. 2016; 30(Suppl. 1): S6-S7.
50. Mandel' I.A., Podoksenov A.Yu., Sukhodolo I.V., Podoksenov Yu.K., Svirko Yu.S., Kamenshchikov N.O., et al. Myocardial Protection against Ischemic and Reperfusion Injuries (Experimental Study). Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny. 2017; 164(7): 29-34. (in Russian)
Технология и практика
Как устроена аппаратная процедура? Подробнее о режимах IHHT и биологической обратной связи.