А.А. Астахов (мл), Б.Д. Зислин, Н.Е. Панков

Алексей Арнольдович Астахов,

Проблемная лаборатория "Медленно-волновые процессы гемодинамики" Южно Уральского научного центра РАМН и АМТН РФ, Челябинск.

Проблемная лаборатория "Высокочастотная вентиляция легких", Клинический институт мозга Средне Уральского научного центра РАМН,

ГКБ №40, Екатеринбург.

Адекватная респираторная поддержка, является одним из центральных звеньев современной интенсивной терапии острой церебральной недостаточности (ОЦН). В настоящее время к изучению этой проблемы приковано пристальное внимание патологов и клиницистов. Появились публикации, освещающие своеобразие церебральной гемодинамики при ОЦН в условиях различных режимов респираторной поддержки [1, 2, 3]. В них приведены материалы об особенностях мозгового кровотока при различных режимах респираторной поддержки, влияние их на уровень внутричерепной гипертензии (ВЧГ). Намечаются пути выбора оптимального режима респираторной терапии при ВЧГ. Однако отсутствие серьезных исследований, посвященных связям системной и церебральной гемодинамики при ОЦН, существенно затрудняет дальнейшие поиски адекватной респираторной терапии. Назрела настоятельная необходимость заполнить данный пробел. Первые шаги в этом направлении сделаны уральскими учеными [4, 5].

Материал и методы исследования

У 38 больных с черепно-мозговой травмой (4-7 баллов по шкале Glasgow) исследовались процессы ауторегуляция системной гемодинамики путем регистрации спектрограмм вариабельности основных гемодинамических параметров на протяжении 500 сердечных сокращений по методике А.А.Астахова (ст) [6].

Известно, что в пульсирующей системе, которой является и сердечно-сосудистая система человека, вариабельность какого-либо гемодинамического параметра количественно отражает уровень и вид его регуляции, а также энергетические затраты на обеспечение регуляторных процессов [7, 8]. Существует мнение, что вариабельность гемодинамических параметров отражает уровень адаптации организма к стрессу [7]. В частности высказывается предположение, что плотность мощности спектра колебаний параметров гемодинамики является мерой ее адаптации [9]. Не вызывает сомнений, что исследование спектральных характеристик колебаний основных гемодинамических параметров является серьезным методом изучения как процессов ауторегуляции гемодинамики, так и адаптивных ее реакций, в частности в ответ на воздействие биомеханическим факторов искусственной вентиляции легких.

Спектрограмма вариабельности реализовывалась с помощью быстрых преобразований Фурье, основанных на постулате, что любая периодически повторяющаяся кривая сложного вида может быть расчленена путем гармонического анализа на ряд простых синусоидальных колебаний. Поэтому сложное периодическое колебание может быть представлено как сумма простых гармонических колебаний, периоды или частоты которых кратны периоду или частоте одного сложного колебания.

Исследование проводилась мониторным комплексом "Кентавр" (Микролюкс, Челябинск), в основе технологии которого лежит метод тетраполярной импеданстной кардиографии (реокардиографии). Спектральный анализ методом быстрых преобразований Фурье автоматически осуществлялся процессором монитора.

Регистрировались следующие параметры: ударный объем (SV) сердца, волна наполнения левого желудочка (FW), уровень пульсации периферических сосудов (АТОЕ). Таким образом, мы имели возможность анализировать информацию о состоянии основных этапов кровообращения: сердечном выбросе, величине венозного возврата и периферическом сосудистом сопротивлении.

Из спектральных характеристик анализировались: общая плотность мощности спектра (Power), отражающая флюктуацию (амплитуду) каждого показателя и 4 частотные ее составляющие.

Волны с частотой 0-0,025 Гц (Р1) являются выражением метаболической (продукты гликолиза, эндотелиальной функции) регуляции. В норме этот механизм осуществляет регуляцию пульсации периферических сосудов.

Волны с частотой 0,025-0,075 Гц (Р2) являются выражением гуморальной (ангиотензин, вазопрессин, норадреналин) регуляции. Этот механизм осуществляет регуляцию частоты сердечных сокращений.

Волны с частотой 0,075-0,15 Гц (Р3) являются выражением барорегуляции, отражающей баланс симпатической и парасимпатической систем. Этот механизм осуществляет регуляцию артериального давления.

Волны с частотой 0,15-0,4 Гц (Р4) являются выражением объемной (дыхательной) регуляции, отражающей тонус парасимпатической системы. Этот механизм осуществляет регуляцию ударного объема, сердечного выброса и фракции выброса левого желудочка.

Частотные составляющие (Р1, Р2, Р3, Р4) выражались в долях общей мощности.

Регистрация гемодинамических параметров и их спектральных характеристик производилась у одних и тех же больных при двух способах ИВЛ на фоне умеренной седации (сибазон, тиопентал Na). ИВЛ проводилась респиратором РО-6, с частотой вентиляции 18-20 в минуту, СВЧВ - респиратором JV-100 Zisline, с частотой 100-120 в минуту. Параметры фиксировались спус тя 30 минут от установления соответствующего режима вентиляции.

Таблица 1

Спектральные характеристики параметров системной гемодинамики

Р1 - достоверность различия параметров здоровых лиц и больных с СВЧВ.

Р2 - достоверность различия параметров здоровых лиц и больных с ИВЛ

Р1-2 - достоверность различия между СВЧВ и ИВЛ.

Обсуждение результатов.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.

Анализ материала, представленного в таблице, позволяет выявить ряд закономерностей, отражающих особенности регуляции гемодинамики при двух режимах респираторной поддержки.

Прежде всего, выявляются особенности регуляции ударного объема (SV). При отчетливой тенденции к его увеличению при СВЧВ, отмечалось достоверное, более чем в 5 раз, возрастание общей мощности спектра, а также достоверное преобладание мощности во всех частотных диапазонах (Р1-Р4).

Важно отметить, что несмотря на общую тенденцию к постепенному увеличению мощности с низкочастотных к высокочастотным диапазонам при обоих режимах вентиляции, при СВЧВ различия в величинах мощности низкочастотных (Р1+Р2 ) и высокочастотных (Р3+Р4) диапазонах достоверно не различаются (Р=0,07), в то время как при ИВЛ мощность спектра в высокочастотных диапазонах (Р3+Р4) существенно больше (Р=0,001).

На основании этих данных можно сформулировать первую особенность в регуляции гемодинамики при изучаемых режимах респираторной поддержки. В регуляции ударного объема при СВЧВ величины мощности спектра в частотных диапазонах распределяются более равномерно, чем в случаях ИВЛ, что указывает на участие всех механизмов регуляции, как гуморально-метаболических, так и рефлекторных регуляторов вегетативной нервной системы (баро и объемной регуляции). При ИВЛ отмечается преобладание симпатической и парасимпатической (баро и объемная) регуляции за счет гуморально-метаболических механизмов. Естественно ожидать, что при СВЧВ регуляторные процессы должны быть более эффективными.

Вторая особенность регуляторных процессов выявляется при сравнении общей мощности спектра и частотных его характеристик ударного объема при СВЧВ и ИВЛ с соответствующим параметром здоровых людей.

Отчетливо выявляются прямо противоположные тенденции. Если общая мощность спектра ударного объема при СВЧВ почти в 3 раза превышает нормальную, то при ИВЛ она более чем в 2 раза ниже нормы. Причем, данная динамика величин общей мощности при обоих режимах вентиляции реализуется в основном за счет высокочастотных диапазонов (Р3+Р4), что логично увязывается с известными в литературе данными, свидетельствующими о том, что основным механизмом регуляции ударного объема является объемная (парасимпатическая) регуляция. В наших наблюдениях при респираторной поддержке реагируют не только механизмы объемной регуляции, но также и барорегуляции.

Проведенное исследование позволяет придти к заключению, что при традиционной вентиляции имеет место выраженная депрессия регуляции ударного объема. Возможности его регуляции при этом режиме респираторной поддержки не только уступают соответствующим возможностям здоровых людей, но также существенно хуже, чем при СВЧВ.

Анализ динамики спектральных характеристик волны наполнения левого желудочка (FW) позволяет уточнить некоторые причины этого феномена. При снижении данного параметра в условиях обоих режимах вентиляции в сравнении со здоровыми людьми, величины общей мощности спектра и большинства его частотных диапазонов при СВЧВ достоверно превышают аналогичные параметры традиционной вентиляции. При ИВЛ отмечается выраженная депрессия FW в высокочастотном диапазоне (Р4). Величины этого параметра достоверно ниже не только в сравнении с СВЧВ, но и в сравнении со здоровыми людьми. Все это свидетельствует о том, что при ИВЛ имеет место выраженная слабость парасимпатического потенциала регуляторных процессов FW - механизма, который является основным в регуляции волны наполнения левого желудочка.

Еще один факт, подтверждающий справедливость этого заключения, выявляется при анализе величин спектральной мощности в высокочастотных диапазонах (Р3+Р4). У здоровых людей и при СВЧВ мощность осциллятора Р4 достоверно превышает значение мощности осциллятора Р3 (Р=0,000 и 0,04 соответственно). При ИВЛ достоверных различий в мощностях этих осцилляторов выявить не удается (Р=0,1), что и является свидетельством слабости объемной (парасимпатической) регуляции FW.

Таким образом, можно констатировать, что основной особенностью регуляции волны наполнения левого желудочка при изучаемых режимах респираторной поддержки является депрессия регуляции этого параметра при традиционной вентиляции. Если принять во внимание, что FW отражает функцию венозного притока, то можно считать, что при ИВЛ имеет место депрессия регуляции венозного возврата, главного механизма, обеспечивающего ударный объем сердца.

Анализ вариабельности периферической пульсации (АТОЕ), отражающей уровень периферического сосудистого сопротивления, позволяет констатировать отсутствие достоверных различий в регуляции этого параметра при обоих режимах вентиляции. Величины общей мощности спектра и частотных диапазонов не отличаются от аналогичных величин здоровых людей. Однако при режиме ИВЛ обращает на себя внимание факт достоверного увеличения мощности в диапазоне Р4, отражающим объемную (парасимпатическую) регуляцию. Поскольку регуляцию периферического кровотока находится в сфере низковолнового диапазона спектра (Р1), то увеличение мощности в высокочастотных диапазонах можно рассматривать как некоторое нарушение регуляции (дисрегуляцию). Однако, отсутствие различий в величинах АТОЕ в сравнении с нормальными их значениями, не позволяет говорить о существенных нарушениях регуляции периферического кровотока. Можно лишь констатировать, что регуляция этого параметра при ИВЛ страдает несколько больше, чем при СВЧВ.

Суммируя результаты наших исследований, можно придти к заключению, что основные различия в регуляции параметров системной гемодинамики при СВЧВ и ИВЛ состоят в активизации регуляторных процессов при СВЧВ и выраженной депрессии их при ИВЛ. Наиболее существенные различия касаются регуляции насосной функции сердца (ударного объема) и венозного притока (волны наполнения левого желудочка). Следует отметить также некоторые преимущества СВЧВ в обеспечении периферического кровотока.

Учитывая, что характер регуляторных процессов гемодинамики отражает уровень ее адаптации к стрессовым ситуациям, то можно констатировать, что при СВЧВ создаются более благоприятные условия для проявления адаптивных реакций.

Представляется целесообразным экстраполировать результаты наших исследований на гемодинамические эффекты церебрального кровотока. Появившиеся недавно публикации об цереброваскулярных эффектах искусственной вентиляции легких свидетельствуют о существенной депрессии церебральной гемодинамики при респираторной поддержке в режиме традиционной (объемной) вентиляции [3]. Возможно, обнаруженный авторами феномен подавления ауторегуляции мозгового кровотока при ИВЛ является проявлением общей закономерности, выражающейся в депрессии адаптивных реакций системной гемодинамики при этом режиме респираторной поддержки.

Список литературы

1. Hurst J.M., Saul T.G., De Haven C.B et al. Use of high frequency jet ventilation during mechanical hyperventilation to reduce intracranial pressure in patients with multiple organ system injury. Neurosurgery 1984.- V.15.- P.530-534

2. Зислин Б.Д. Высокочастотная струйная вентиляция вчера, сегодня, завтра. Интенсивная терапия, Екатеринбург, 2005.-?1.-С.

3. Белкин А.А., Зислин Б.Д., Инюшкин С.Н. с соавт. Цереброваскулярные эффекты искусственной вентиляции легких у больных с острой церебральной недостаточностью при наличии внутричерепной гипертензии. Анестезиология и реаниматология, 2005.-?3.-С.33-35.

4. Зислин Б.Д., Бадаев Ф.И., Астахов А.А (мл) Первый опыт изучения ауторегуляции системной гемодинамики при высокочастотной вентиляции легких. Вест. Уральской медицинской АН. Екатеринбург, 2005.-?4.- с. 24-28

5. Зислин Б.Д., Бадаев Ф.И., Астахов А.А (мл) Насосная функция сердца при высокочастотной вентиляции легких. Анестезиология и реаниматология. М. 2006.- ?3.- С. 87-90.

6. Астахов А.А. (ст). Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии. Челябинск, 1996 Т.2

7. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З., Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе, М., Наука, 1984.

8. Астахов А.А. (ст.) Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии. Челябинск, 1996.

9. Адольф Э. Развитие физиологических функций М., "МИР", 1971.