Основы ССХ, пороки (Бокерия Л.А

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

Нарушения кровообращения, обусловленные изменением объема и состава крови, под­ разделяются на гипо- и гиперволемию, нарушения вязкости и кислородной емкости. В сер­ дечно-сосудистой хирургии особенно часты нарушения объема крови. Они оцениваются величиной гемогидробаланса.

Сложные расстройства характеризуются сочетанием перечисленных выше базисных нарушений кровообращения. Для более подробного рассмотрения каждого вида наруше­ ний, например, свойств крови, состояния сосудов, сердечной деятельности и т.п., нужно прибегнуть к моделям этих подсистем. Например, чтобы детально исследовать нарушения функции сердца, можно использовать Внутрипищеводную эхокардиографию и/или мате­ матический анализ ритма сердца. В результате, как и для системы кровообращения, будет найдено свойство, оказывающее наибольшее влияние на изменение функций сердца. Та­ кая разработанная в ПЦССХ классификация нарушений кровообращения сердечного ге-

ном виде. С 1975 г. интеллектуальные технологии использовались в реанимационном отделении ПЦССХ им. Л. П. Бакулева. Была получена существенная клиническая эффек-

Рис. 4. Классификация острых расстройств сердечной деятельности.

Каждому базисному виду нарушений соответствует одно определяющее его свойство миокар­ да. Здесь: R - сопротивление, С - эластичность (податливость), U - тонус, J - сократимость,

s - систола, d - диастола, Т- период сокращения, т - время от начала сокращения, t - время.

93

РАЗДЕЛ I

тивность: решались задачи разгрузки левого и правого желудочков сердца, ранней экстубации больных, оценки действия лекарственных препаратов, коррекции состояния боль­ ного в ходе операции и послеоперационном периоде и др. [5, 10, 14, 18, 19, 24, 30, 49].

Вместе с тем, со временем были выявлены недостатки табличного представления данных на дисплее. Трудность восприятия информации в табличном виде состояла в том, что прихо­ дилось каждый раз переключать внимание от больного к анализу цифр на дисплее (рис. 5).

Рис. 5. Отображение на экране мониторно-компыотерной системы результатов анализа патофизиологических отношений в сердечно-сосудистой системе (больная В., печать экрана).

В первом столбце даны обозначения функций (верхняя таблица) и свойств (нижняя таблица). Во втором столбце даны значения показателей; в третьем - средние значения по благополучным

выделено темно-серой строкой в нижней таблице. Пятый столбец в этой же таблице показывает вклад каждого свойства в изменение наиболее изменённой функции. Анализ соотношений между ОЦК, эластичностью вен и частотой сокращений требует вызова специальной подпрограммы.

му шагу; изменение функции; изменение свойства; автоматический вывод диагноза; установку

94

Определив скорость и объем информации, поступающей на дисплей, мы убедились, что они находятся на грани и даже превышают психофизиологические возможности восприя­ тия символьной информации интенсивно работающим человеком. Естественное решение состояло в дополнении количественного анализа отображением состояния больного в ви­ де наглядного образа. Так возникла идея разработки экранных (компьютерных) образов ос­ новных расстройств кровообращения. При этом оказалось возможным сохранить досто­ инства количественного анализа и имитационных исследований.

Образы нарушений кровообращения. Чтобы образ был лаконичен и прост и

в то же время повторял морфофункциональную организацию кровообращения, необходи­ мо включить в него лишь самые существенные характеристики. Кроме того, образ для кли­ нических целей должен в реальном времени отражать текущее и желаемое состояния сер­ дечно-сосудистой системы, а также связь между состоянием и лечением.

В то же время современный клинический мониторинг может обеспечить наблюдае­ мость лишь наиболее простой морфофункционалыюй схемы (см. рис. 1). В теоретических и экспериментальных исследованиях были рассмотрены как более простые, так и более сложные (см. рис. 2) схемы. Исходя из этих посылок, сейчас для мониторинга целесообраз­ но использовать рассмотренную ранее 8-элементную (4-резервуарную) схему. Она включа­ ет: левое сердце, артериальный резервуар, микроциркуляторное ложе, венозную систему, правый желудочек, лёгочную артерию, капилляры легких, лёгочные вены (см. рис. 1) и, для специальных исследований, бульбарный центр (см. раздел «Структура»). Элементы распо­ ложены по кругу, который объединяет большой (системный) и малый (легочный) круги кро­ вообращения; бульбарный центр при его включении в схему располагается в центре. Каж­ дый отдельный элемент (левый желудочек сердца, артериальный резервуар и т.п.) представлен кружком, величина которого отражает количественное значение свойства, обеспечивающего функцию этого элемента. Например, насосный коэффициент левого сердца, эластичность артериального резервуара, проводимость периферического ложа и т.д. (см. раздел «Свойства»).

Для характеристики свойств используют относительные величины, поэтому все 8 круж­ ков в норме, т.е. для опорных значений, одинаковы (ср. рис. 1 и рис. 6). Расстояния от цен­ тра объединённого (большой и малый) круга кровообращения до центров кружков, пред­ ставляющих подсистемы (элементы) системы кровообращения, отражают составляющие функции сердечно-сосудистой системы. Например, расстояние от центра большого крута до центра кружка, представляющего левый желудочек сердца, соответствует кровотоку из сердца в аорту (основной функции левого желудочка сердца). Далее, по часовой стрелке: артериальное давление представлено расстоянием от центра к «артериальному резервуа­ ру», затем дренаж крови через ткани, т.е. поток из артериального резервуара в венозную подсистему, представлен расстоянием от центра к периферическому ложу и т.д.

В статике все потоки соответствуют сердечному индексу (в динамике имеют различ­ ные значения). Радиусы подсистем для «нормы» одинаковы, так как используются отно­ сительные значения. Поэтому для нормы любой выбранной нозологии радиусы малых кружков будут иметь одинаковые размеры и будут расположены по окружности на оди­ наковом расстоянии от центра. При патологии свойства изменятся (например, упадёт насосный коэффициент сердца, возрастёт ОЛС). Соответственно, изменятся размеры малых кружков, наглядно отображая величины, направления и соотношения этих изме­ нений (рис. 6). Изменения свойств определяют динамику функции сердечно-сосудистой системы. Все восемь расстояний от центра большого круга к каждому свойству представ­ ляют состояние гемодинамики. Конфигурация периметра схемы (отражающая функ­ цию) и соотношения размеров кружков (отражающих свойства) дают вместе образ пато­ физиологических отношений (см. рис. 6). Поставленные у соответствующих элементов

95

РАЗДЕЛ I

образа (линий и кружков) числа конкретизируют количественные отношения (по жела­ нию представляются абсолютные значения, относительные и нормы). Цветом подчёр­ киваются качественно различные процессы (патологические, компенсаторные, лечеб­ ные) и критические изменения.

Рассмотрим теперь те средства, которые нужны для выполнения такого патофизиологи­ ческого анализа в ходе интенсивной терапии.

Рис. 6. Образ патофизиологических отношений в сердечно-сосудистой системе (больная В.), копия экрана.

функции», «выбор анализируемого свойства», «автоматический вывод диагноза», «установка по­

96

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

Мониторно компьютерный контроль и анализ

Измеряемые величины, оценки функции. Любому аппаратурному контролю должна сопутствовать клиническая оценка состояния больного. В свою очередь эта оценка должна опираться на объективные методы исследования и аппаратные средства измерения.

Обычно с помощью мониторов в кардиохирургии контролируются нижерассмотренные показатели, характеризующие сердечно-сосудистую систему. Мы остановимся на них кратко, поскольку теперь мониторинг в кардиохирургии, можно сказать, обязателен, а каждое измерительное устройство и даже принадлежности к ним имеют подробные инст­ рукции.

Частота сокращений сердца оценивается по ЭКГ, обычно достаточно трех от­ ведений. Современные мониторы дополнительно контролируют частоту желудочковых и наджелудочковых экстрасистол, пароксизмов тахикардии и других видов аритмии и нару­ шений проводимости, а также дефицит пульса и гипоксические изменения в миокарде.

Артериальное давление измеряют с помощью катетера, проводимого в левую лучевую артерию (мгновенные значения, систолические, диастолические и средние), и неиивазивно с помощью сфигмоманомстра. Принято, что средние значения систолического, диастолического и среднего давлений относят к минуте, однако часто интервал усредне­ ния не определен). Неинвазивные методы могут давать ошибку измерения диастолическо­ го давления более чем на 20 мм рт. ст. [61] и становятся затруднительными, когда систоли­ ческое давление ниже 80 мм рт. ст. [35].

Венозное давление измеряют инвазивно с помощью катетера, находящегося в центральной вене (пунктируют подключичную, яремную либо бедренную вену), аппаратом Вальдмана или электронным манометром. Правопредсердное давление удобнее всего из­ мерять посредством катетера Сван-Ганца, проксимальный конец которого открывается в правом предсердии. В некоторых клиниках ставят специальный правопредсердный кате­ тер, выводимый через стенку грудной клетки [38]. Давление, измеренное в нижней полой вене, может на 2-3 мм отличаться от правопредсердного [38]. При измерении венозного давления необходимо следить за дрейфом нуля и положением нулевого уровня, который должен быть установлен на уровне левого или правого предсердия [35, 48].

Лёгочное артериальное давление измеряют с помощью катетера Сван-Ган­ ца. Считается, что средние значения систолического, диастолического и среднего давле­ ний относятся к минуте. Часто интервал усреднения не определен. Катетер для измерения проводят через подключичную или яремную вену в правое предсердие (где открывается один из измерительных каналов - проксимальный), правый желудочек и в лёгочную арте­ рию - дистальный. Введение и использование катетера Сван-Ганца может повлечь за со­ бой осложнения, связанные с кровотечениями из места пункции, особенно у детей [48], аритмиями, закручиванием катетера в петлю, повреждениями магистральных сосудов и клапанов, а также инфицированием при неаккуратной постановке катетера [34]. Тем не менее диагностическая ценность показателей, получаемых с его помощью, высока, особен­ но в случаях шока, волемических расстройств, легочной гипертензии, комплексных внутрисердечных вмешательств не только у кардиохирургических, но и у других больных, на­ ходящихся в критическом состоянии [48, 51, 61]. Контроль нулевого уровня так же, как и для венозного давления, необходим.

Лёгочное венозное давление (левопредсердное) измеряют инвазивно с

помощью специального тонкого катетера, который во время операции вставляют в ушко левого предсердия, захватывают кисетным швом и выводят через кожный разрез наружу [35]. При операции на правых отделах сердца тонкий, достаточной длины подключичный катетер может быть проведен через правое предсердие и мелшредсердную перегородку и

97

РАЗДЕЛ I

установлен в левом предсердии. В случае сложностей при постановке катетера в левое предсердие о левопредсердном давлении можно судить по давлению заклинивания. Для этого катетер Сван-Ганца должен быть проведён в одну из ветвей лёгочной артерии сред него размера. Затем путём раздувания баллончика просвет ветви артерии заклинивается. При этом давление дистальнее баллона будет отражать левопредсердное. Если заклинить сосуд не удается, можно ориентироваться на диастолическое лёгочное артериальное дав­ ление [61 j. Серьёзные осложнения связаны с опасностью воздушной эмболии при промы­ вании левопредсердного катетера, что требует особого внимания, и кровотечением после его извлечения в случае установки через ушко левого предсердия. Катетер извлекается в присутствии хирурга. Необходимо также тщательно следить за дрейфом нуля и нулевым уровнем (так же, как при измерении венозного давления).

тетер Сван-Ганца (минутный объем крови рассчитывается монитором по изменению тем­ пературы после введения через катетер в правое предсердие холодной жидкости). Датчик, измеряющий температуру вводимой жидкости, удобнее установить in-line, в венозную ли­ нию, по которой через проксимальный конец Сван-Ганца идет измерение венозного или правопредсердного давления. Метод может давать значительные ошибки в течение 10 ми­ нут сразу после отключения аппарата искусственного кровообращения [33].

Метод измерения сердечного выброса с помощью эхокардиографии путем вычисления из минимального и максимального объёмов левого желудочка получает все большее рас­ пространение. Значительную помощь может оказать допплсромстрия. Трудности состоят

г> т о м , - п о ян - i u ^ r t u u w l " t l y vj О u*^lt i illJVU tl 3&&XibXTl Ul и и л и Ж С Н Й Й il yiJtii. liiii'UiiJiici Дс{{ ' I H i t c l , U1

опыта и квалификации измеряющего. Удобно, но методически сложно использовать эзофагеальный датчик. Неинвазивный метод измерения сердечного выброса с помощью реоплетизмометрии (РПГ) прост и удобен для определения относительных изменений минут­ ного объема крови, он довольно хорошо коррелирует с другими методами. В прошлом широко использовали методы Фика и разведения радиоизотопов. Сейчас их практически не применяют. Некоторые клиницисты оценивают кровообращение по градиенту между ректальной или пищеводной температурой и температурой кожи на ноге. Предлагаемые некоторые другие методы или модификации существующих требуют дополнительных ис­ следований [41].

Дыхание контролируют по кривой изменения объема грудной клетки с помощью дат­ чика сопротивления или с помощью контроля скорости вдыхаемого и выдыхаемого возду­ ха термисторным датчиком, трубкой Флеша и другими устройствами. На основе этих кри­ вых вычисляется частота дыхания. При ИВЛ современные аппараты дают подробные оценки параметров дыхания.

Насыщение капиллярной крови кислородом оценивают методом чрескожной пульсоксиметрии. Датчики подсоединяют к пальцу или уху больного. Используя эти изме­ рения, можно определить частоту пульса.

Ге мо гид роб алане контролируют прямым подсчетом вводимой и выделяющейся жидкости. Учитывают также испарение воды с поверхности тела и потерю жидкости в ре­ зультате дыхания.

Выделение мочи измеряют с помощью мензурки или мерной банки. В острых ситу­ ациях эти измерения проводят каждый час. Выделение мочи менее чем 1 мл/(кг»ч) у детей - чувствительный показатель неадекватной перфузии [48].

При применении пейсмекера, контрпульсатора, вспомогательного сердца, аппарата ис­ кусственного дыхания, аппарата искусственного кровообращения нужно учитывать их

98

влияние на измеряемые показатели. Например, при применении аппарата искусственно­ го кровообращения может отсутствовать пульсация артериального давления; режим PEEP при искусственном дыхании может снижать сердечный выброс и т.п.

Вычисляемые показатели, индивидуализация. Обычно мониторные и мониторнокомпыотерные системы (МКС) в автоматическом режиме вычисляют следующие показате­ ли: СИ, ударный индекс сердца, ОПС, индекс ОПС, ОЛС, индекс ОЛС, мощность и ударную работу левого и правого желудочков сердца, а также их индексы к единице поверхности те­ ла, насыщение кислородом капиллярной крови и др. При этом, как правило, допускаются существенные ошибки. Например, разные МКС выполняют усреднение за разное время и разными способами, подробнее об этом см. [2]. Наиболее существенный недостаток - от­ сутствие системности в отборе показателей. Их выбор никак не согласуется с условием не­ обходимости и достаточности для оценки состояния ССС. Действительно, сколько и каких показателей достаточно и необходимо, чтобы определенно и надежно диагностировать, например, тотальную сердечную недостаточность? Достаточно ли определить СИ? Сумеем ли при этом дифференцировать тотальную сердечную недостаточность от гиповолемии? Ниже мы будем опираться на системные наборы оценок свойств, которые алгоритмически позволяют решать этот класс задач. Конечно, опыт, интуиция и врачебное искусство при этом совсем не лишни. Что касается вычисления набора показателей функции и свойств, связанных в систему физиологическими отношениями, то их определение и вычисление дано выше в разделах «Система законов кровообращения» и «Взаимоотношения функции и свойств».

Необходимость относительных величин. Оценивая состояние, мы обычно

опираемся на изменения физиологических функций. Например, Дж. К. Кирклин предлага­ ет, если л в д < 14, а си ч з, то нарушения обусловлены недостаточностью венозного воз­ врата, рекомендуемый темп переливания - 10 мл/мин (если после окончания операции прошло 3 ч) и т.д. (Цит. [58]).

Чтобы можно было сравнивать между собой не только одинаковые, но и различные показатели, введём относительные величины:^ = In -=М, где ^-относительная оценка изме-

Jj — •

нения j'-й функции (СИ, ЛВД и др.); fj - текущее значение, J, - опорное (среднестатистичес­ кое, экспертное, исходное и т.п.). Такое представление измеряемых показателей позволяет физиологически содержательно сравнивать их между собой как при снижении, так и при увеличении.

Нозологические нормы. Чтобы выявить особенности и осложнения, обычно сравни­ вают текущие значения с «нормой», говоря более определенно, с показателями, остающи­ мися устойчивыми у больных с благополучным течением операции и послеоперационного лечения (табл. 4).

Для различной патологии этапы лечения, во время которых состояние больного остается одинаковым или меняется равномерно, могут быть различными. Если этап определен, то, прежде чем обобщать данные измерений, нужно проверить их принадлелшость к одной стати­ стической группе. Затем - найти набор средних для выбранного этапа показателей больного. Оценив промахи, среднеквадратическое отклонение, стационарность, убедимся в надежности полученных результатов или в необходимости их дальнейшего накопления и обработки. Есть ситуации (санация легких, изменение режима PEEP и тп), когда анализируемый этап лечения приходится оценивать по одному комплексному измерению. В других - используют десятки из­ мерений - внесердечный этап сочетанной операции по поводу аортокоронарного шунтирова­ ния и протезирования брахицефальных артерий, ранний послеоперационный период и т.п.

Из всех больных одной нозологии отберём тех, лечение которых проходило без осложне­ ний, по крайней мере, до и во время рассматриваемого этапа. И, аналогично описанному

99

РАЗДЕЛ I

Таблица 4

Показатели гемодинамики больных (данные литературы). Системные наборы

выше, найдем усредненные наборы измеряемых показателей отдельно по каждому этапу по всем выбранным больным. В результате получим первую приближенную оценку «нор­ мы» - опорный набор данных для этапа лечения (табл. 5).

Совокупность измеряемых оценок всех этапов составит кинетическую характеристику «нормы» лечения. Приведём для сравнения некоторые близкие к описанным опорным на­ борам данные, взятые из публикаций (см. табл. 4). Эти данные хорошо согласуются с на­ шим опытом.

100

К - коэффициент вариации; КП, КЛ - насосные коэффициенты правого и левого желудочков сердца, Э - эластичность.

РАЗДЕЛ I

О б е с п е ч е н и е диагностически х р е ш е н и й

За последние два десятилетия опубликовано много работ по алгоритмическим методам принятия решений в кардиологии. Почти все они носят характер не алгоритмов, а более или менее определенных правил. Практически они являются изложением известных мето­ дик в сокращенной схематической форме [16]. Кроме того, они, как правило, не опирают­ ся на мониторинг в реальном времени, не учитывают индивидуальности и компенсатор­ ные реакции больного и не имеют количественного характера.

Для того чтобы диагноз был эффективной основой выбора адекватной терапии, он дол­ жен включать в себя не только основное и сопутствующие патологические изменения, но и компенсаторные и другие адаптивные реакции, а также индивидуальные и специфичес­ кие отношения. При одинаковых патологических нарушениях, но различных адаптивных ответах и индивидуальных особенностях организма эффективное лечение может быть су­ щественно различным. Ниже мы подробно опишем методику построения диагноза на ос­ нове выделения наиболее слабого звена, сопутствующих основному патологическому про­ цессу расстройств, компенсаторных, защитных и других существенных для нашей цели

ные величины, можно ранжировать (упорядочить) величины измеряемых показателей, расположить их по степени отклонения от нормальных или каких-либо других базовых значений. Например, если СИ = 2,04, АД = 107. ВД = 15,3, ЧСС = 76, ЛАД = 39, ЛВД = 23, АОЦК = 0, Vo2 = 140 и т.д., и опорные значения - СИ = 3,06, АД = 94, ВД = 9,0, ЧСС = 76, ЛАД = 26, ЛВД =13, ДОЦК = 0, Vo2 = 142, то упорядоченные относительные величины соста­ вят следующий ряд: ^ЛВд = 0,57, ^ в д = 0,53, ^ с и = 0,41 и т.д.

На экран монитора удобно выводить оценку, показывающую, во сколько раз изменился оцениваемый показатель по сравнению с опорным, знак «минус» соответствует уменьше­ нию оцениваемой величины, знак «плюс» -увеличению: ^'двд = 1.76, £,'щ = 1,7, ^ ' с и = 1,5 и т.д. Это - простая оценка: если величина превышает опорную, она получается делением из­ меряемой величины на опорную, если измеряемая величина меньше опорной, то -делени­ ем опорной величины на измеряемую. Таким образом, она показывает, во сколько раз из­ менился показатель по сравнению с опорным. Чтобы не задумываться, в какую сторону произошло изменение, перед числом ставят знак«+» или «-».

Найдём теперь показатель, отклонившийся от благополучной величины в наиболь­ шей степени:

j = arg max %k, £k = in A , k= 1, N1, где Nf - количество измеряемых величии. k

Выделение наиболее изменённых и упорядочение всех измеряемых показателей пере­ дадим компьютеру, он будет представлять на дисплей результаты обработки каждого изме­ рения (см. рис. 5, верхняя таблица, строка закрашена красным).

Теперь мы имеем возможность лучше (многостороннее) ориентироваться в соотношени­ ях измеряемых величин: видеть, какая величина увеличилась в наибольшей степени, ка­ кая уменьшилась в наименьшей и т.д. Но все же ещё не можем определить, какими причи­ нами и в какой степени обуславливаются нежелательные изменения: какова роль сердца, сосудов, системы крови и других подсистем организма в их генезе. Перейдём к рассмотре­

102