Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема объема циркулирующей крови и определения величины
1.1. Об объеме циркулирующей крови 8
1.2. Определение величины объема циркулирующей крови 18
CLASS Глава 2. Материалы и методы 3 CLASS 6
2.1. Клиническая характеристика больных 36
2.2. Флюоресцентный метод исследования 40
2.2.1. Общие данные 40
2.2.2. Описание необходимых компонентов метода 44
2.3. Клинические и лабораторные методы исследования 50
2.4. Методика проведения однократного флюоресцентного исследования...50
2.5. Методика проведения динамического флюоресцентного исследования..56
2.6. Математическая обработка материала 57
Глава 3. Разработка и изучение методики флюориметрии 59
3.1. Выбор источника освещения 59
3.2. Изучение люминесценции флюрената в жидкостях 60
3.3. Изучение накопления и выведения флюрената в биологических жидкостях 62
3.4. Построение калибровочной кривой для плазмы 76
3.5. Определение точности методики 79
Глава 4. Однократное определение объема циркулирующей крови путем измерения вторичной флюоресценции плазмы. Результаты и их обсуждение 85
Глава.5. Определение объема циркулирующей крови в динамике путем измерения вторичной флюоресценции плазмы 101
5.1. Результаты динамического измерения объема циркулирующей крови . 101
5.2. Обсуждение результатов динамического измерения объемациркулирую-
щей крови 129
Заключение 135
Приложение 144
Выводы 152
Практические рекомендации 153
Список литературы 154
- Об объеме циркулирующей крови
- Клиническая характеристика больных
- Выбор источника освещения
- Результаты динамического измерения объема циркулирующей крови
Введение к работе
Актуальность работы. В связи с расширением объема и тяжести оперативных вмешательств, большой частотой заболеваний, сопровождающихся кровопотерей или перемещением жидкости организма в третье пространство, сохраняют большую- актуальность диагностика и лечение разнообразных изменений волемии (Горбашко А.И., 1982; Горобец КС,'2001; Абакумов.М.М, 2002; Бахалова Г.Е., 2003; Fujita Y, Yamamoto Т, 2004; Maarek J.M., 2005; Belm de Chantemele E., Gauquelin-Koch G., 2006; Feldschuh J., 2007; Hoff R.G., 2008). Это связано с тем, что развивающееся в результате этих изменений несоответствие между объемом циркулирующей крови и емкостью сосудистого русла, приводит к нарушению тканевой перфузии, возникновению гипоксии, и, как следствие, расстройству функционирования органов:и систем.
Известно, что уменьшение объема крови на 30-50% от исходного, приводит к гибели больного, поскольку такой объем соответствует показателям «порога смерти»: глобулярный объем 10 мл/кг и объем крови 58 мл/кг (Воробьев А.И., Городецкий В.М., Шулутко Е.М., Васильев С.А., 2001; Левченко Л.Б., 2002; Rehm М., Orth V., 2000; Drummond J.C, 2001; Wadsworth G.R. 2002).
Восполняя дефицит циркулирующей крови, важно знать его к началу лечения и контролировать в процессе, чтобы «вовремя остановиться». При этом, ежедневно вмешиваясь в волемию больных, врачи- как правило, не имеют средств для ее измерения, часто опираясь на ложные представления о ее реальной величине, определяя степень гиповолемии по клиническим, инструментальным признакам, показателям гемограммы. Хотя установлено, что в большинстве случаев имеется /значительное: несоответствие между состоянием наполненности сосудистого русла, особенно при быстром его изменении, и этими показателями. На основании указанных выше данных удается составить только самое приблизительное представление о
колебаниях объема циркулирующей крови. (Штыголь С.Ю., Гришина Т.Р., 2001; Glick Y.A., Wilson L.D., 2002; Dworkrn H.J., 2007).
К настоящему времени предложены десятки принципов и сотни вариантов оценки волемии. Среди них наиболее приемлемыми являются индикаторные способы, позволяющие измерить объем непосредственно компонентов крови (плазменного и глобулярного) и истинно установить, сколько ее находится в кровеносном русле (Лекманов А.У., Гольдина О.А., 2001; Thomas Е., Jones G., 2000; Mitra S., 2003; Leung T.S., 2004; Dworkin H.J., Premo ML, Dees S., 2007). Однако подобные методики либо не обеспечивают достаточной точности измерений (использование в качестве меток Т-1824, полиглюкина, крахмала и др.), либо при ее наличии сложны, трудоемки и дорогостоящи, что требует особых условий их использования (радиоизотопная методика). Кроме того, они имеют ограничения в применении, обусловленные отрицательными свойствами самих индикаторов (Киселев В.В., 1998; Ермолов А.С:, 2005; Rehm ML, Haller М., Orth V., 2001; Persson J., Grande P.O., 2005; Salinas F.V., 2006; Engvall C, Ryding E., 2008).
Таким образом, на сегодняшний.день нет быстрой, простой, точной и дешевой методики измерения объема циркулирующей крови. В то же время, рост технической оснащенности медицины позволяет решать многие существующие вопросы более эффективно. Один из подходов — люминесцентный метод. Важной особенностью его является возможность наблюдения свечения при очень малой концентрации (<10"4 кг/м3) и малом количестве (~10"13 кг) вещества (Orth V.H., Rehm М., 1998; Thomas Е., 2000). Такая^ чрезвычайная чувствительность люминесцентного анализа побудила нас к разработке новой методики определения, объема циркулирующей крови, основанной на измерении вторичной флюоресценции плазмы.
Цель исследования
Создать и применить флюоресцентную методику для измерения объема циркулирующей крови с помощью динатриевой соли флюоресцеина (флюрената).
Задачи исследования:
Изучить фармакокинетику флюрената для разработки методики определения объема циркулирующей крови на основе флюориметрии плазмы.
Изучить возможность спектрального измерения объема циркулирующей крови путем оценки точности и воспроизводимости результатов.
Создать графическую флюориметрию как экспресс-способ измерения объема циркулирующей крови.
Разработать способ расчетной флюориметрии для однократного измерения объема циркулирующей крови.
Разработать способ определения объема крови в динамике на основе расчетной флюориметрии.
Научная новизна
Экспериментально и клинически обоснован спектральный анализ вторичной флюоресценции плазмы после внутривенного введения флюрената для расчета объема циркулирующей крови.
Изучена фармакокинетика флюрената, используемого в качестве флюоресцентной метки, и построена теория происходящих при этом процессов.
Разработаны способы расчетной и графической флюориметрии для измерения объема циркулирующей крови.
Практическая значимость работы
Разработанная методика измерения объема циркулирующей кровш характеризуется наиболее высокой точностью получаемых результатов среди прочих подобных методик, основанных на методе разведения.
С помощью разработанной методики можно * легко и быстро осуществить предварительное и последующее динамическое определение объема крови при любой патологии, требующей внутривенные вливания с восполняющей или дезинтоксикационной целью.
Предлагаемая методика позволяет с большой точностью контролируемо устранять различные варианты дисволемии.
Грамотное использование трансфузионных сред, основанное на динамическом измерении объема крови, больных, позволяет улучшить результаты лечения.
Положения, выносимые на защиту:
Т. Методика флюориметрии плазмы позволяет с высокой точностью измерить объем циркулирующей крови.
Графическая флгоориметрия является экспресс-методикой; измерения объема внутрисосудистой жидкости.
Однократное использование методики флюориметрии позволяет выявить пациентов.с нормо- и дисволемией:
Динамическая флюориметрия позволяет четко контролировать процесс инфузионной терапии, оценивать ее эффективность.
Внедрение результатов исследования в практику
Разработанная* методика флюориметрии плазмы для измерения объема циркулирующей крови используется в практической деятельности хирургического, онкологических, реанимационного отделений ГКБ № 40 г. Москвы:, в научно-исследовательской работе лаборатории клинической и экспериментальной хирургии НИМСИ МГМСУ. Основные положения
работы используются для чтения лекций и проведения практических занятий на кафедре госпитальной хирургии ГОУ ВПО МГМСУ Росздрава.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены и обсуждены на:
научной конференции «От науки - к практике. Проблемы организации научных исследований в России», МГМСУ, г. Москва, 5 декабря 2006 г.;
VII научно-практической конференции НИМСИ! МГМСУ «От науки к практике», МГМСУ, г. Москва, 13 декабря 2007 г.;
межкафедральной научно-практической конференции кафедр госпитальной хирургии, оперативной хирургии, медицины катастроф, реаниматологии и анестезиологии МГМСУ, лаборатории клинической и экспериментальной хирургии НИМСИ МГМСУ, г. Москва, 19 января 2008 г.
Публикации
По теме диссертации опубликованы в печатиб научных работ.
Объём работы и её структура
Материалы исследования изложены на 178 страницах машинописного текста и включают: введение, 5 глав, заключение, приложение, выводы и практические рекомендации. Материалы иллюстрированы 38 рисунками. В тексте представлено 27 таблиц. Указатель литературы содержит 141 источник отечественных и 111 иностранных авторов.
Проблема измерения объема циркулирующей крови (обзор
литературы)
В работе рассмотрена проблема наполненности сосудистого русла, то есть волемии. Ежедневно основная масса врачей вмешивается в волемию, не имея средств для ее измерения, часто опираясь на ложные представления о ее реальной величине [4, 30, 61]. К настоящему времени определению объема циркулирующей крови и изменениям его при различных состояниях посвящены десятки тысяч работ [11, 77, 131, 187]. За это время предложены десятки принципов и сотни вариантов оценки волемии, но ни один из них так и не был принят практическим здравоохранением [6, 38, 58, 70, 97, 167, 202].
1. Об объеме циркулирующей крови
Объем циркулирующей крови представляет собой определенное количество ткани (клетки крови, погруженные в межклеточную жидкость -плазму), которая циркулирует в закрытой системе кровообращения и служит в норме для поддержания гомеостаза. Термин "циркулирующая" кровь ввел в 1937 году Баркрофт, как участвующую в должное время в кровообращении, в отличие от депонированной крови [33]. Объем крови величина динамическая и составляет около 8-12% от массы тела человека [161, 244]. При этом говорят о нормальном объеме циркулирующей крови. Однако, следует отметить, что количество циркулирующей крови в среднем у мужчин на 0,5% больше, чем у женщин. Это различие объясняется меньшей массой кровяных телец у женщин, чем у мужчин: у женщин она равна 2,5% (колебания 2-3%) веса тела, тогда как у мужчин - 3% (колебания 2,5-3,5%) веса тела [35].
Объем крови является лишь одной из составляющих волемии. Второй ее составляющей является емкость сосудистого русла. Таким образом, нормоволемия - это состояние, при котором объем циркулирующей крови соответствует емкости сосудистого русла. Последняя же в норме
соответствует метаболическим потребностям тканей: чем они больше, тем большей будет и емкость сосудистого русла. Это является непременным условием существования эффективной циркуляции [80].
За поддержание циркуляции крови ответственна большая часть ее объема - 92,5-95%. Только 5-7,5% участвует непосредственно в обмене веществ [142]. При этом примерно 84% объема крови взрослого человека находится в большом круге кровообращения, 9% - в малом круге и примерно 7% - в сердце [126]. Детальное распределение всего объема крови в сердечно-сосудистой системе представлено в таблице №1.
Таблица №1. Распределение объема крови в сердечно-сосудистой системе человека (по Судакову К.В. и соавт., 1999).
На объем циркулирующей крови влияют многие факторы, вызывая его колебания у здоровых и, тем более, у больных людей, и связано это с постоянным обменом жидкости между сосудистым руслом и тканями. Так, объем крови кратковременно уменьшается при переходе в вертикальное положение в результате депонирования в венах конечностей и брюшной полости, увеличивается после перехода в горизонтальное положение. Однако, длительное лежание, что важно для реанимационных больных,
ввиду отсутствия физической нагрузки приводит к уменьшению объема циркулирующей крови.
И тем не менее, представленное распределение крови- в организме поддерживается в пределах нормы функциональной системой. При этом центральные структуры головного мозга, получая сигнализацию о колебаниях объема крови от рецепторных аппаратов, обеспечивают включение исполнительных механизмов, с помощью которых осуществляется возвращение объема циркулирующей крови к оптимальному уровню. Исполнительные механизмы рассматриваемой функциональной системы следующие [126]:
Изменение просвета венозных сосудов. Особое место в процессе саморегуляции объема крови занимает изменение тонуса венозного отдела сосудистого русла, в котором содержится 64% общего объема крови. При уменьшении циркулирующей крови в первую очередь уменьшается емкость вен, при увеличении - возрастает их емкость. Эта реакция венозного русла обусловлена особенностями строения венозной стенки.
депонирование iqioeu и перераспределение iqpoeomo^a. При уменьшении объема циркулирующей крови определенное ее количество компенсаторно поступает в общий кровоток из сосудистых депо печени, селезенки, кожи, мышц и легких. В этих условиях движение крови осуществляется через артериовенозные шунты (каналы Ноуег), минуя капилляры. При увеличении крови происходит обратный процесс - депонирование за счет расслабления сфинктеров и открытия сосудистых депо упомянутых органов.
Шранс^апиллярный обмен s^ud^pcmu. Этот механизм является ведущим в регуляции объема крови. Перераспределение жидкости в процессе транскапиллярного обмена зависит от гидростатического и коллоидно-осмотического давлений, электролитного состава, рН крови, степени проницаемости мембран капилляров.
В настоящее время известно, что обмен жидкостей, кристаллоидов, коллоидов и даже миграция лейкоцитов и других морфологических элементов осуществляется через протоплазму эндотелиальных клеток, а не через ранее описываемые отверстия между эндотелиальными клетками, которые при дальнейших исследованиях по данным Jan Oszacki (1967) оказались артефактами [35]. При уменьшении объема крови она восполняется за счет перевода воды в сосудистое русло из интерстиция, при увеличении объема крови наблюдается обратный процесс.
изменение работы сердца и скорости кровотоку. Уменьшение объема крови приводит к снижению венозного притока к сердцу, что уменьшает сердечный выброс и, следовательно, пульсовое давление. Рефлекторно возникает тахикардия, сопровождающаяся увеличением скорости кровотока. Тахикардия и ускорение циркуляции крови направлены на устранение тканевой гипоксии, появляющейся при уменьшении объема крови. Соответственно, увеличение объема крови ведет к брадикардии и снижению скорости кровотока.
Изменение водного баланса организма. Данный механизм зависит от двух факторов: поступления воды извне и ее выделения почками и потовыми железами. Если уменьшается объем крови, то активация нервных центров гипоталамической области, оказывая восходящее активирующее влияние на вьппележащие структуры, вплоть до коры больших полушарий, формирует ощущение жажды и поведение организма, направленное на потребление воды из внешней среды. При этом выделение воды уменьшается. Увеличение объема крови вызывает обратный эффект.
Таким образом, рассмотренные механизмы поддерживают объем циркулирующей крови в пределах, очерчивающих колебания его нормального значения. В том случае, если это колебание превышает допустимое значение в ту или иную сторону, то развиваются патологические состояния именуемые как гиповолемия либо гиперволемия [244].
При гиповолемии диспропорция между емкостью сосудистого русла.и количеством циркулирующей крови в большинстве случаев обусловлена уменьшением массы циркулирующей крови и только в отдельных случаях — ' расширением сосудистого ложа при сохранившемся количестве, циркулирующей крови: Такое несоответствие между массой крови? и емкостью сосудистого русла вызывает гемодинамические расстройства^ приводящие к аноксии тканей [246]. Уменьшение циркулирующей крови может быть вызвано различными причинами (потерей крови, потерей плазмы^ потерей воды и электролитов), среди которых наиболее частой является кровотечение [35, 62].
При кровотечении происходит потеря всех компонентов крови (клеточного и плазменного) в равной степени, определяемой объемом кровопотери; Всвязи с эттг в момент кровотечения отношение клеточного и плазменного компонентов остается неизменнымкак в теряемой крови, так ив оставшейся в кровеносном русле, ш равно исходному их отношению до кровотечения: Результатом является уменьшение объема крови при нормальных показателях ее состава.
Возникшая гиповолемия приводит к снижению активации барорецепторов в * стенках крупных внутригрудных и шейных артерий. Уменьшение импульсации от барорецепторов к сосудодвигательному центру продолговатого мозга приводит к растормаживанию симпатической системы. Эта реакция; развивается в ближайшие секунды после начала кровотечения: Активация симпатической системы [49, 100, 136, 144], а через нее и хромафинных структур, приводит к включению сердечно-сосудистого адаптивного механизма [83]. Поскольку рецепторы, вен наиболее чувствительны к влиянию симпатической иннервации, то первая компенсация кровопотери происходит за счет сокращения этого отдела сосудистой системы. Уменьшение емкости вен на 1-2%, может удвоить приток крови к сердцу [121]. Поэтому потеря 10% крови может быть
компенсирована без изменения сердечного выброса, артериального и венозного давлений [66, 121,153].
Продолжающееся кровотечение, приводящее к большему снижению объема циркулирующей крови, посредством барорецепторов продолжает активировать симпатическую систему с одной стороны, с другой — активирует рецепторы правого предсердия, импульсация от которых поступает в супраоптическое ядро гипоталамуса. При этом соответственно возрастает скорость выброса катехоламинов до 300 раз и стимулируется секреция вазопрессина (рефлекс Гауэра-Генри). Все это в совокупности приводит к учащению сердечных сокращений и распространенной вазоконстрикции артериального отдела сосудистой системы [51, 191]. Однако, при этом, сосуды сердца, печени и скелетных мышц расширяются, а сосуды мозга не изменяются в диаметре. Описанная избирательная вазоконстрикция приводит к централизации кровообращения [43, 68, 193], когда кровь циркулирует по крупным сосудам, через центральные органы (мозг, сердце, печень) и в массе мышц, практически минуя остальные органы. Периферия, таким образом, на высшей точке централизации оказывается обескровленной [76, 153]. Итак, такая кровопотеря проявляется снижением сердечного выброса, тахикардией и распространенной вазоконстрикцией. Эти механизмы поддерживают артериальное давление на нормальном или даже повышенном уровне, но тканевая перфузия значительно снижена [214].
Катехоламины закрывают пре- и посткапиллярные сфинктеры. Кровь начинает преимущественно курсировать через артериовенозные анастомозы, в обход капилляров. В результате резко редуцируется микроциркуляторный кровоток, что вызывает снижение гидростатического капиллярного давления, которое приводит к сдвигу фильтрационно-реабсорбционного равновесия в сторону реабсорбции. Развивается гидремическая стадия компенсации кровопотери. Переход тканевой жидкости в кровоток наступает немедленно вслед за кровопотерей и в зависимости от степени кровотечения продолжается от 6 до 48 часов и даже дольше. Однако, как указывают
некоторые авторы, через 1 час после кровопотери организм еще не обеспечивает гидремию [50]. Гиповолемия параллельно с запуском сердечнососудистого механизма компенсации возбуждает волюморецепторы в правом предсердии, сигнал с которых, приводит к синтезу и секреции альдостерона, что сопровождается задержкой Na+ и воды. Описанный механизм запускается в первые минуты кровотечения, однако, циркуляторные эффекты альдостерона проявляются лишь спустя несколько часов и достигают максимума через несколько дней. Уменьшение общего циркулирующего белка, теряемого при кровотечении, вызывает активацию белковосинтезирующих систем печени [164, 236]. В результате увеличивается содержание белка в плазме, обусловленное повышением уровня глобулинов, особенно осі и аг фракций, обладающих наибольшей водосвязывающей способностью среди глобулинов. Активация протеосинтеза наблюдается уже через несколько часов после кровотечения и регистрируется в течение последующих нескольких недель [3, 53, 93].
В результате этих механизмов объем плазмы становится нормальным или повышенным. Глобулярный (эритроцитарный) объем остается сниженным, а объем циркулирующей крови в зависимости от уровня объема плазмы может быть сниженным, нормальным или повышенным. Возникает дисбаланс объема плазмы и глобулярного объема, в результате чего снижается гематокрит, минимальные показатели которого появляются спустя 48 часов после кровотечения. Следует учитывать, что указанные две стадии запустившись практически параллельно, впоследствии протекают последовательно [54, 83, 94, 117,215].
Казалось бы, что за счет гидремической реакции организм может быстро (молниеносно) восполнить любой объем потерянной внутрисосудистой жидкости путем привлечения воды из интерстиция и клеток, ведь запас ее в данных секторах велик. Однако, этого никогда не случается. Гидремия происходит медленно и никогда не поспевает за интенсивной кровопотерей. Такой характер данной реакции заложен
эволюцией, в процессах онто- и филогенеза. Объясняется это тем, что быстрая гидремия погубит организм путем обезвоживания интерстициального и клеточного секторов, вследствие остановки без воды всех биохимических процессов. В тоже время постепенная, длительная гидремия позволяет клеткам и происходящим в них процессам адаптироваться (перестроиться) к минимальной интенсивности в виду нарастающего дефицита жидкости. В этом суждении заложена важная роль инфузионной терапии, грамотное применение которой помогает гидремической реакции организма, восполняет возникающий дефицит воды в сосудистом, интерстициальном и клеточном пространствах.
За счет массивного привлечения воды в сосудистое русло во вторую стадию происходит снижение осмотического давления плазмы. Как следствие, жидкость перемещается по закону осмоса в эритроцитьт, вызывая их отек. Развивается клеточная стадия компенсации кровопотери [3, 124]. Отек эритроцитов, увеличивая их объем, как бы симулирует повышение глобулярного объема. Так клеточный и плазменный объемы крови становятся нормальными или даже выше нормы, рисуя картину мнимого волемического благополучия. Этот парадокс еще в 1953 году обнаружил Stevens et al., выявив нормальный объем циркулирующей крови за несколько часов до смерти больного от трансфузионного септического шока [147, 190]. Отличительным признаком сложившейся нормоволемии является диспротеинемияі проявляющаяся низким количеством альбуминов и высоким уровнем глобулинов. Также характерно то, что количество эритроцитов и гемоглобина остается сниженным. Кроме того, после кровотечения наблюдается явление sludging. В прекапиллярных сосудах это способствует осевому сгущению телец, оставляя периферический участок сосудов для плазмы. Поэтому здесь движение эритроцитов будет более быстрым, чем плазмы. В капиллярах это явление способствует увеличению сопротивления кровотоку и развитию аноксии тканей [164, 189]. Развитие в связи с кровопотерей гипоксии смешанного генеза (гемической,
циркуляторной, респираторной), запускает синтез эритропоэтина клетками почек, печени и селезенки [201]. Последний стимулирует пролиферацию и дифференцировку клеток эритроидного ряда. Даже после самых сильных кровотечений количество красных кровяных телец может вернуться к норме спустя 4-6 недель. Увеличение количества гемоглобина происходит медленнее, чем регенерация эритроцитов, в результате у больных появляется тенденция к анемии гипохромного типа [83 j 116].
В том случае, если механизмы компенсации не успевают восполнить объем утерянной крови, и тем самым обеспечить восстановление микроциркуляции (а; именно это главная и первоочередная задача), до того как нарастающий на периферии из-за гипоксии ацидоз раскроет прекапиллярные сфинктеры, то наступает декомпенсация. Нужно заметить, что посткапиллярные сфинктеры менее чувствительны к кислотности среды и поэтому они* дольше сохраняют реакцию на симпатомиметикй [100, 101, 102]. Развившийся тканевой ацидоз, помимо раскрытия сфинктеров, вызывает увеличение проницаемости капилляров. В этих условиях кровь уходит из ^крупных сосудов и> центральных органов в капилляры (децентрализация), капиллярное гидростатическое давление резко возрастает, что приводит к массивному выходу плазмы, а затем и форменных элементов :в интерстиций (секвестрация крови). Это приводит к прогрессивному уменьшению объема циркулирующей крови, венозного возврата к сердцу. Развивается отек периферических тканей, и на фоне резчайшей гипоксемии (нарушение вентиляционно-перфузионных отношений из-за снижения кровотока в легких) происходит остановка сердца [80, 86]. Следует иметь ввиду, что кровопотеря до 30% от объема циркулирующей крови не приводит к секвестрации, о которой говорит появление фракции медленно циркулирующих эритроцитов [50, 64, 65].
Независимо от причин и характера гиповолемии, она всегда имеет главную характеристику - объем дефицита крови [33, 81]. В связи с этим она делится на: легкую - дефицит объема циркулирующей крови 10-20%,
дефицит глобулярного объема до 30% (шока нет); умеренную — дефицит объема циркулирующей крови 21-30%, дефицит глобулярного объема 30-45% (шок развивается при длительной гиповолемии); тяжелую - дефицит объема циркулирующей крови 31-40%, дефицит глобулярного объема 46-60% (шок); крайне тяжелую - дефицит объема циркулирующей крови > 40%, дефицит глобулярного объема > 60% (шок, терминальное состояние).
Отметим, что общий дефицит крови нередко больше, чем объем кровопотери [33, 40], что объясняется перераспределением крови в организме, называемом патологическим депонированием. Определение депонированной крови с использованием эритроцитов, меченных 51Сг, показало^ что оно возникает, только в 25% и развивается у больных с сердечной недостаточностью. Такое депонирование обусловлено изменениями в системе микроциркуляции и реологических свойств крови. В подобной ситуации оно носит компенсаторный характер, направленный на предупреждение перегрузки ослабленного миокарда [78]. На основании полученных данных разработан индекс депонирования;; размер которого зависит не только от кровопотери, но и от травматичности операции и анестезиологического обеспечения [86].
Обычно, редко представляется гиперволемия. Связано это с потерей современными врачами представлений об основах клинической гидростазиологии, а доказывается аутопсийными находками полнокровии внутренних органов, несовместимых с жизнью [80].
Следует иметь в виду, что гиперволемия может быть не только спонтанной, но и ятрогенной, обусловленной либо избыточными поступлениями жидкости в организм (с прямыми, трансфузиями), либо следствием мобилизации в сосудистое русло интерстициальной жидкости при ускоренном кровотоке. Такая ситуация встречается при любом выраженном стрессе, характеризующемся, с одной стороны, артериальной гипертонией, увеличением пульсового давления и тахикардией, одышкой и периферическим вазоспазмом, а с другой - гемоплазмоконцентрацией с
высокой плазмо- (водо-) удерживающей способностью эритроцитов, проявляющейся низкой скоростью оседания эритроцитов.
Следует напомнить, что гиперволемия может быть либо за счет высокого венозного наполнения, то есть - венозной, сопровождающейся! повышением системного или регионарного венозного давления," илш артериальной — при артериальной гипертензии с высоким артериальным наполнением [127]. Если имеет место переполнение сосудистого русла, происходит перегрузка малого круга кровообращения, развивается правожелудочковая недостаточность, увеличивается центральное венозное давление и может начаться левожелудочковая недостаточность. Под влиянием волюмо- и осморецепторов снижается продукция антидиуретического гормона и происходит сброс излишней жидкости с помощью органов вьщеления, главным образом почек. Если система, выделения не справляется с этой задачей, то излишняя; жидкость депонируется в сосудах сбора и в интерстициальном пространстве. В< условиях гипергидратации фаза образования интерстициального геля может перейти в фазу накопления свободной воды- иными словами, разовьется интерстициальный отек [80]. Главную опасность представляют отек легких и почек. Развивается дыхательная недостаточность, снижается диурез, что часто принимают за признак гиповолемии [115]. В итоге внезапно может наступить остановка сердца как результат острой сердечной и дыхательной недостаточности;
Независимо от происхождения, гиперволемия классифицируется как легкая - 105-110 % от должной величины, средняя -.111-120%, и высокая -свыше 120% [33, 81]: Во всех этих ситуацияхглавным является информация1 о фактической волемии.
2. Определение величины объема циркулирующей крови
Интерес к объему содержащейся в организме крови проявлялся еще с доисторических времен. В первых же письменных памятниках встречаются
свидетельства достаточно глубокого понимания древними врачами влияния на состояние больных изменений в кровесодержании. С совершенствованием диагностики в конце XVIII - начале XIX веков связано стремление к отказу от неопределенных "мало", "достаточно", "много" в оценке кровенаполнения сосудов и поиск подходов к конкретизации этой величины. Иными словами, потребовались точные знания о содержании крови в организме. Первое такое исследование объема крови у здорового животного осуществил Valentin G. в 1838 году по степени разбавления воды, введенной в сосудистое русло.
Прямые методы измерения объема крови, основанные на кровопускании, отмывании сосудов водой с перерасчетом гемоглобина на объем крови, были выполнены в далеком прошлом на людях, подвергшихся казни через обезглавливание. По данным Albert S. (1963), с помощью прямого метода Bischoff установил, что объем крови взрослого человека составляет от 5 до 6 л, или 1/13 часть массы тела [142]. Эти данные были приняты за нормальный объем крови человека. Однако, ясно, что такие методы неприменимы к живому человеку.
Многие используют расчет объема крови в мл на 1кг массы тела. Существуют принципы расчета по должному и фактическому весу [35]. Согласно схеме Moor (1959), у нормального мужчины объем циркулирующей крови составляет 70 мл/кг, у полного — 60 мл/кг, у худощавого - 75 кг/мл, у мускулистого - 80 мл/кг [211]. Соответственно для женщин эти величины занижены на 5 мл. Однако, здесь возникают ошибки, так как содержание внутрисосудистой крови в различных органах неодинаково. В печени, селезенке, поджелудочной железе, почках крови больше, чем в жировой и соединительной тканях. В связи с этим для оценки величины объема крови появилось понятие "масса тела без жира". На содержание жира в среднем приходится 25% веса тела мужчины и 33,6% веса тела женщины [219]. Следовательно, в среднем безжировая масса тела составляет 75% веса тела (колебания у мужчин равны 68,3-81,9%, у женщин - 61,5-75,1%). При этом Sjostrang (1965), представляя материалы о
количестве крови у спринтера (практически полное отсутствие подкожной жировой клетчатки), приводит формулу расчета должного объема циркулирующей крови. Однако, полное исключение жира из расчета объема циркулирующей крови ведет к заниженным показателям на то количество крови, которое находится в жировой ткани. Также известен принцип Матейки расчета объема крови, основанный на антропометрических данных [35]. Kavanagh R.E. (2001) приводит схему расчета с использованием правила двух третей, исходя опять таки из массы тела [140].
К сожалению, в реаниматологической практике определить массу больного взвешиванием, также как и антропометрические параметры, в подавляющем большинстве случаев не представляется возможным. Кроме того, оказались велики расхождения во взглядах, обусловленные использованием разных способов измерения. Во всяком случае, нормальные величины объема крови у человека, по данным разных авторов [75, 88, 98, 114, 118, 120, 140, 196, 220], расходятся в пределах от 55 до 97,7 мл/кг (на 77-44%), плазматического объема- от 28,5 до 62,5 мл/кг (на 55-130%).
В практике военно-полевой хирургии используется ориентировочная оценка кровопотери по локализации травмы, а при обширных поверхностных ранах — по площади раневой поверхности [1]. Хорошо известна клиническая триада острой кровопотери — холодная влажная кожа, частый нитевидный пульс и низкое артериальное давление [146]. Однако, следует помнить, что эти признаки появляются, когда уже утеряно минимум 15% объема циркулирующей крови. При этом известно, что уровень артериального давления зависит от нескольких показателей: объема циркулирующей крови, разовой производительности миокарда и периферического сосудистого сопротивления. При централизации кровообращения спазм периферических сосудов и увеличение сердечного выброса может компенсировать снижение объема циркулирующей крови. Следовательно, артериальное давление может быть нормальным или даже повышенным. Этим объясняется тот факт, что гиповолемия до 20% объема циркулирующей крови, особенно в положении
лежа, вообще не сопровождается снижением артериального давления. Кроме того, показано, что из лежащего человека можно извлечь 40% объема крови, не вызывая потерю сознания и значительное снижение артериального давления [33, 142]. Становится ясно, что клинические признаки малоинформативны для определения объема крови. Они позволяют лишь сделать заключение о совместимости имеющегося объема крови с жизнью в данный момент [94, 98, 130].
Наиболее простым и часто используемым методом определения объема кровопотери является оценка величины артериального давления, и частоты сердечных сокращений через индекс шока Альговера-Бурри [143]. Однако, ошибка в сторону занижения результатов достигает 15%, а при медленном кровотечении метод вообще не пригоден [94, 98, 100]. Поэтому такой подход может служить лишь для ориентировочной оценки величины кровопотери на самом начальном этапе обследования [139].
Используют центральное венозное давление, как показатель заполненности сердечно-сосудистой системы кровью. Однако, венозная система может компенсировать потерю до 10% объема циркулирующей крови без изменения центрального венозного давления. Зависимость этого показателя от трех факторов: циркулирующего объема крови, сократительной функции правого желудочка сердца и венозного тонуса, -приводит к тому, что вряд ли центральное венозное давление во всех случаях будет отражать степень волемии. То есть, для более или менее корректной интерпритации данных при оценке волемии по центральному венозному давлению необходимо коррелировать его показатели со многими другими [39].
Объективная оценка лабораторных показателей при острой кровопотери имеет свои особенности.
Оценка в клиническом анализе крови относительного содержания гемоглобина и эритроцитов должна проводится с учетом времени от начала кровотечения, так как и после остановки кровотечения, содержание
рассматриваемых показателей продолжает снижаться. Ряд авторов отмечают, что потеря 500 мл крови ведет к снижению уровня гемоглобина на 10-15 г/л, и это можно использовать для ориентировочного определения объема кровопотери [48, 87, 197]. Цветовой показатель в первые часы и даже дни после кровотечения является более стабильным. Через несколько дней он постепенно уменьшается. Таким образом, снижение содержания эритроцитов и гемоглобина происходит параллельно, а уменьшение цветового показателя несколько запаздывает и проявляется при выраженной анемии и не может быть критерием.
Концентрация эритроцитов во всех частях системы кровообращения неодинакова и зависит от диаметра сосуда [33]. При расчете соматического гематокрита в связи с рядом зависимостей (от,диаметра сосуда, методики центрифугирования) вводятся различные поправочные коэффициенты (Fccns = 0,95 ввел Reeve в 1953 году; trapping factor = 0,96), что само по себе свидетельствует о возможности лишь приблизительной оценки кровопотери. Большой популярностью пользуется метод расчета объема излившейся крови по гематокриту, предложенный Moore (1956), с помощью которого величина кровопотери вычисляется ретроспективно [211]. Гематокритный метод рекомендован для приблизительной оценки медленной кровопотери, так как истинные значения становятся реальными лишь после полного разведения крови, которое происходит на протяжении 2-3 суток [44, 200,250].
Интересен метод оценки кровопотери Филлипса. В основу метода положено явление снижения относительной плотности крови, вызванное развитием посттеморрагической гемодилюции. Однако, при введении более 500 мл плазмозамещающих растворов способ не пригоден из-за большой погрешности в проведении сравнения [33].
Все вышеперечисленные лабораторные методы просты, доступны, легко применимы в динамике. Однако, не смотря на то, что гидремическая реакция начинается сразу после кровопотери, ее результаты лабораторно начинают выявляться только через 3 часа и поэтому абсолютно не
объективны в этот отрезок времени [63]. Кроме того, гидремическая реакция подвержена индивидуальным колебаниям и не всегда пропорциональна кровопотере. И только совокупное использование всех этих методов через 3 часа и: более от начала кровотечения позволяет получить ориентировочные данные о степени обескровливания [8].
Сидора В;Д. и Мазурик М.Ф. (1973) предложили свой метод вычисления дефицита объема циркулирующей крови, используя постоянную прямую зависимость венозного гематокрита от содержания эритроцитов [118]. Они разработали таблицу зависимости венозного гематокрита от весовой части объема циркулирующей крови. Такой подход подкупает внешней простотой и быстротой определения [200, 209]. Однако, учитывая тот факт, что этот метод также является гематокритным, то, по вышеуказанным причинам, он становится достоверным лишь спустя несколько суток после наступления максимальной гемодилюции и нормоволемии [173, 251].
Ввиду того, что эритроциты являются наиболее стабильным., компонентом; крови, не подверженным; быстрым количественным изменениям; то эритроцитарный (глобулярный) объем должен уменьшаться строго на величину кровопотери. Ведь дефицит плазмы в силу нарастающей гидремии, особенно при проведении инфузионной; терапии, довольно быстро ликвидируется, а клеточная составляющая крови изменяется значительно медленнее. В связи с этим Брюсов П.Г. (1986) предложил производить расчет кровопотери по дефициту глобулярного объема.[17, 19]. Уязвимость этого метода заключается в том, что заранее неизвестна исходная величина объема циркулирующих эритроцитов, а принятие ее усредненной создает условия для ошибки. Следует подчеркнуть, что исследование глобулярного объема без учета отека эритроцитов, вряд ли позволит установить истинную степень кровопотери.
Евтеева Е.А. с соавт. (2001) использовали динамику циркулирующих белков плазмы крови (ТФ, ТТР, С-РБ, ОРОЗ, Гг, ЦП, а2-МГ) у больных с
открытой травмой живота [46]. Отмечено, что концентрация этих белков в плазме 1 г/л или меньше, свидетельствует о кровопотере более 1 л. Однако рекомендации исследователей касались лишь регламентированных объемов кровопотери от 1 до 1,7 л, что снижает информативность метода [90, 91, 92, 243].
Данные каждого из этих методов имеют более существенное значение при комплексном применении их. Все эти методы достаточно приблизительны и имеют высокий процент ошибки [95, 96].
К настоящему времени* предложены различные формулы и номограммы, позволяющие рассчитывать объем циркулирующей крови на основании данных ряда показателей крови (гематокритное число, плотность, вязкость крови и плазмы и др.), роста и массы тела пациента [1, 2, 72, 112, 113, 123, 125]. Однако, они-, не получили широкого применения в клинической практике.
Существуют лучевые методы диагностики, позволяющие ориентироваться в объеме кровопотери в частных случаях [150, 152]. Установлено, что если при вьшолнении рентгенографии органов грудной клетки уровень гематоракса достигает угла лопатки, то это соответствует кровопотере 1,0-1,5 л; на уровне тела лопатки - 2,0-2,5 л; тотальный гемоторакс — более 3,0 л [71]. При рентгенографии брюшной полости наличие симптома "полной луны" соответствует объему кровопотери до 1,0 л, а исчезновение четкости границ анатомических структур брюшной полости и забрюпшнного пространства - более 2,5 л [141].
По данным Королюка И.П. (1993), Абакумова М.М. и соавт. (2001) ультразвуковая диагностика гемоперитонеума в настоящее время имеет ряд преимуществ перед рентгенологическими исследованиями [1, 2, 71]. Особенностями этого метода является его информативность (до 97%) и скорость получения заключения. Однако, при гемоперитонеуме более 1500 мл, ультразвуковая диагностика информативна только в 36,3% случаев.
Понятно, что данные вышеуказанных инструментальных методов слишком приблизительны и неточны, чтобы иметь высокую практическую значимость.
Основу многих методов составляет катетеризация легочной артерии катетером Swan-Ganz, впервые примененного в 1970 году. Через катетер производят измерение параметров центральной гемодинамики: минутный объем работы сердца, ударный объем работы сердца, общее периферическое сопротивление и т.д. [73, 219]. Это позволяет объективно оценить величину объема крови, однако, как видно, приходится учитывать достаточно много параметров.
В сороковых годах XX века Кедров А.Л., предложил оценивать изменения пульсовых колебаний артериального объема крови регистрацией электрического сопротивления, (реоплетизмография) тела [69]. В 1967 году Underwood использовал реоплетизмографию для измерения кровопотери. Используя эту идею, Шестаков Н.М. в 1977 году опытами на животных выявил зависимость интегрального сопротивления от объема циркулирующей крови. Соответствующие наблюдения были проведены в клинике для определения объема циркулирующей крови у человека. При этом перед каждым исследованием должны быть взяты пробы крови для калибрования электрического сигнала [137]. Последний зависит от уровней электролитемии, колеблющейся у реаниматологических больных, и электрического сопротивления крови в пределах от 78 до 130 ом/см, а по данным Носовой Е.А. с соавт. (1983) - от 84,8 до 330,6 ом/см [77]. Форма и амплитуда реографического сигнала зависит также от степени гемодилюции, электроповодности клеточной массы и интерстициального пространства. В результате, в ответ на изменения объема циркулирующей крови с одновременным введением гипо- и гипертонических растворов, отмечаются изменения импеданса, противоположные ожидаемым. Эта методика предельно проста, однако, имеет неточности, связанные с разной электропроводимостью плазмы крови и эритроцитов, что приводит к
ошибкам в определении величины кровопотери [69]. Кроме того Лебедев А.А. (1989) на здоровых женщинах показал, что объем циркулирующей крови, определенный данным методом, в 2 раза меньше должного [77].
Оценку степени кровопотери можно проводить методом интегральной тетраполярной реографии по Волкову-Тищенко, с расчетом не только дефицита циркулирующей крови, но и таких важнейших показателей гемодинамики, как сердечный и ударный индексы [26, 224]. Погрешность импедансной методики определения показателей центральной гемодинамики составляет 20% [84, 184], а при острой массивной кровопотере, когда вводимые в программу данные (количество эритроцитов, систолическое и диастолическое давление, вес пациента) постоянно меняются, погрешность метода возрастает на порядок, и использование его для определения степени кровопотери становится малоприемлемым [238].
Отдав дань всем вышеперечисленным методам, отметим, что на самом деле, только определение компонентов крови (глобулярного и плазменного) дает возможность установить, сколько ее находится в кровеносном русле. Это можно сделать с помощью непрямых методов определения объема циркулирующей крови. В их основе лежит принцип разведения индикатора, концентрацию которого определяют в плазме или крови. В качестве индикаторов использовались эритроциты, гемоглобин, декстраны, анатоксины, меченые изотопами форменные элементы крови и плазматические белки, разнообразные красители, окись углерода и прочее [207, 231, 237]. В зависимости от свойств применяемых меток, маркируются либо эритроциты, либо белки плазмы. В связи с этим индикаторные методы подразделяются на клеточно-гематокритные и плазменно-гематокритные. Объем плазмы определяют с помощью краски Эванса Т-1824, полиглюкина, радиоактивных изотопов I, I, I и I, гидроксиэтилированного крахмала [82, 111, 121, 128, 131, 154, 155, 158, 168, 182, 198]. Для определения объема циркулирующих эритроцитов применяют радиоизотопы 32Р, 51Сг, 52Сг, 55Fe, 59Fe, 42К, 99mTc, 113mIn [60, 122, 131,158,194, 210, 218].
Доказано, что эритроциты и плазма крови неодинаково распределены в сосудистой системе, что обуславливает неравномерное распределение соответствующих индикаторов. Из-за этого возникают расхождения в получаемой величине объема крови. При использовании плазменно-гематокритных методик истинный объем циркулирующей крови завышается на 5-10%, тогда как при клеточно-гематокритных - он занижается на 5-10% [33].
Синяя Эванса (Т-1824) относится к плазменному индикатору, и общий объем крови рассчитывается на основании объема плазмы, вычисленного с помощью разведения индикатора и гематокрита [85, 111, 121, 122, 171, 176]. Т-1824^ обладает способностью поглощать световую энергию проходящего через ее раствор светового пучка. Как и другие растворы, синька имеет определенный спектр поглощения, максимум которого находится в оранжево-красной области видимого света 600-640 нм. Определение концентрации синьки стало возможным с помощью метода спектрофотометрии [216]. Использование спектрофотометра СФ-4 показывает, что растворы краски Т-1824 подчиняются закону Бугера-Ламберта-Бера до концентрации 15 мг/л. Дальнейшее ее повышение вызывает несоответствие в результате ограниченных возможностей прибора [177].
Несмотря на наибольшее распространение красочного метода с Т-1824 в нашей стране и за рубежом, он не лишен серьезных недостатков. При определении объема циркулирующей плазмы можно встретиться с некоторыми помехами: изменением цвета плазмы при гемолизе, что может привести к ошибке на 5-10%; влиянием изменений плазмы на спектральные характеристики краски; изменениями оптической плотности при липемии. Для повышения точности определения концентрации краски в плазме необходимо избегать стаза крови при заборе ее и не проводить в этот период внутривенных инфузий. При повторном исследовании с введением краски происходит длительное окрашивание кожи, склер и слизистых оболочек. Это
ограничивает частое введение индикатора и затрудняет дальнейшее наблюдение за состоянием больных. Плазма остается окрашенной до 100 дней и вызывает помехи при определении оптическими методами содержания билирубина, трансаминаз и других показателей крови [33,249].
Метод определения объема циркулирующей крови и ее компонентов с помощью полиглюкина не имеет такого широкого распространения, как с помощью краски Т-1824. Metcolf W. и Rousselot L. (1952) впервые вьшолнили определение концентрации декстрина в плазме крови и моче и разработали методику исследования объема циркулирующей крови [206]. В нашей стране Фром А.А. и Липац А.А. (1958) впервые применили измерение объема циркулирующей крови с помощью полиглюкина [59, 128]. Исследования Горбашко А.И. и соавт. (1982) показали, что раствор полиглюкина подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера [33]. Линейные отношения между интенсивностью света прибора, спектральным поглощением и концентрацией раствора полиглюкина сохраняются при введении в организм до 30-40 мг сухого вещества полиглюкина на 1 кг массы. Более высокое содержание полиглюкина нарушает линейные отношения, связанные с несовершенством фотоэлектроколориметра. Этот метод имеет те же недостатки, что и в случае с краской Т-1824 [85], хотя наличие гемолиза и липемии не является помехой для определения объема циркулирующей плазмы, и полиглюкин не окрашивает ткани. Однако, благодаря своему коллоидно-осмотическому действию, полиглюкин способствует переходу жидкости в сосудистое русло, что само по себе изменяет объем крови, отсюда и велика погрешность измерения.
Методика с использованием гидроксиэтилированного крахмала [82, 241] имеет существенный недостаток в виду трудности определения немеченного крахмала в крови, так как требуется устранение контаминации глюкозой [183,186].
Успехи медицинской радиологии способствовали разработке и внедрению в практику радиоизотопных методов [131, 151, 158, 237, 239]. В
клинике применяют три метода: 1) прямое измерение глобулярного объема, определение гематокрита и расчет других показателей; 2) прямое измерение объема циркулирующей плазмы, определение гематокрита и расчет других показателей; 3) прямое измерение глобулярного объема и объема циркулирующей плазмы. Исследуемому внутривенно вводят определенное количество радиофармпрепарата и измеряют уменьшение радиоактивности, происходящее вследствие его разведения в системе кровообращения [195].
В настоящее время наиболее часто для определения объема циркулирующих эритроцитов используют радиоактивный хром 51Сг в виде хромата натрия Na251Cr04 [158], так как он имеет ряд преимуществ (устойчивость и незначительная потеря) перед другими радиоизотопами (железо, фосфор и др.) и на проведение исследования затрачивается намного меньше времени. 51Сг является чистым гамма-излучателем с периодом полураспада 27,8 дня. Хром связывается с глобулиновой частью гемоглобина, но может соединяться и с белками плазмы [237]. Наряду с преимуществами имеются существенные недостатки: сложна подготовка исходного препарата (маркировка донорских эритроцитов); для приготовления стандарта нужны дополнительные реактивы (сапонин — для гемолиза), требующие дополнительных затрат. При данном исследовании внутривенно вводят 10 мл меченных донорских эритроцитов и при этом нет гарантии, что введенные клетки равномерно смешаются с эритроцитами обследуемого, ведь возможен их гемолиз или «сладж», хотя бы из-за несоответствия антигенов, не относящихся к системе АВО. В этом случае лучше было бы, если метка фиксировалась на эритроцитах самого больного после ее внутривенного введения, однако, подобная методика не разработана, хотя и в этом случае она может быть непригодна в случаях «сладжа», например, при ДВС-синдроме.
Впервые для определения объема циркулирующей плазмы в 1943 г. Fine J., Seligman А. использовали белок, меченный 1311 [162]. В настоящее время распространение получили зарубежные преператы RISA (radioiodinater
human serum albumine) и отечественный препарат - АЧС- I (альбумин человеческой сыворотки-1311). Радиоактивный йод имеет период полураспада 8,02 дня, но проявляет высокую "радиотоксичность" (менее токсичным является 125І). В данном случае имеются недостатки, схожие с вьппеуказанными: сложная подготовка исходного препарата с определенным уровнем излучения; необходимость дополнительных реактивов (NaOH, KI), препятствуюпщх абсорбции изотопа на стекле при приготовлении стандарта. При исследовании вводят донорский меченный альбумин, белок же пациента остается немеченным и никто не даст гарантии отсутствия преципитации чужеродного альбумина и, как следствие, неравномерного его распределения в объеме крови [154, 158,162, 174, 204, 227, 242].
Использование двух индикаторов для определения объема циркулирующей плазмы и глобулярного объема позволяет выполнить исследование с большей точностью, так как при этом методе исключаются ошибки при определении гематокритного числа. Однако, эти методы более сложные. Для каждого радиоизотопа подбирают режим' работы измерительной аппаратуры: рабочее напряжение фотоэлектронного умножителя; порог и окно дискриминации. Регистрация гамма-излучения 51Сг и 1311 может осуществляться одной аппаратурой, но режим работы ее будет различным, так как на фотоумножителе возникают импульсы различной энергии [33].
Вопрос о допустимых дозах радиоизотопов в настоящее время изучен достаточно полно. Для применяемых изотопов предельно допустимой дозой считается 0,001 Гр в неделю. Безопасной диагностической дозой принято считать 11Дх106-18,5хЮ6Бк (300-500 мкКи), т. е. 0,003-0,005 Гр [33].
Таким образом, внедрение радиоизотопных методов с помощью 51Сг и
I позволило с большей долей вероятности определять объем
цирку;гарующей плазмы и глобулярный объем. Но имеется ряд недостатков:
токсичность и длительный период полураспада изотопов; необходимость
донорской крови; трудоемкость; высокая сосудистая проницаемость для
изотопов, что вызывает переход препаратов в эндоваскулярное пространство и дает завышенные результаты. Кроме того, немаловажным фактором является необходимость выполнения определенных условий хранения, что требует наличия дорогостоящих хранилищ изотопов, специальной аппаратуры и персонала [141].
В хирургической практике существуют методы определения кровопотери в операционной [170], включающие вьппеперечисленные, а также другие, обусловленные тем, что потеря определенного объема крови происходит под наблюдением врача. Однако, визуальным методом определения кровопотери не удается учесть скрытую кровопотерю в мягких тканях. Суммировав данные 17 исследований, Bonica and Lyter (1951) пришли к выводу, что кровопотеря, оцениваемая хирургом, всегда меньше измеренной, поэтому этот метод недостоверен [33].
В 1942 г. Wangensteen впервые описал простой гравиметрический метод определения кровопотери, использовав его при резекции желудка [245]. Кровопотеря колебалась от 300 до 500 мл. Виноградов В.В., Рынейский СВ. (1954) применили этот метод определения кровопотери при торакальных операциях и показали, что у большинства больных операционная кровопотеря составляет от 1000 до 2000 мл. По их мнению, ошибка этого метода составляет 10-12% [25]. Гравиметрический метод основан на допущении, что 1 мл крови имеет массу 1 г (хотя средний удельный вес эритроцитов равен 1,0293, а плазмы - 1,027). Гравиметрический метод имеет два варианта - взвешивание больного или операционного материала до и после операции.
Метод взвешивания больного имеет много существенных недостатков, так как не учитывается потеря крови в полостях, на операционном белье, потеря воды с поверхности кожи, при дыхании и мочеотделении. Метод взвешивания операционного материала не учитывает потери крови, остающейся на простынях и халатах, потери от испарения плазмы с тампонов, которые могут достигать 10% за 15 мин. в жаркой операционной
[170]. Поэтому для получения истинной кровопотери предлагается увеличивать полученные данные (на 30% - Nicolas, 1958, на 25% - Garcers and Whittenburg, 1959). Ошибка данного метода довольно высока - 45-50% [119].
Колориметрический метод определения кровопотери основан на извлечении крови из поглотившего ее материала, определении составных частей и пересчете на объем потерянной крови [79]. Существует усовершенствованный колориметрический метод. Он основан на суммировании крови, излившейся в полости и собранной электроотсосом или черпаком, и крови, извлеченной из поглотившего ее операционного материала. К недостаткам метода следует отнести сложность извлечения крови, предположение о постоянстве концентрации гемоглобина, трудность полной экстракции гемоглобина, разрушение кислого гематина в растворе.
Всем вышеуказанным методам определения операционной кровопотери присущи существенные недостатки. Во-первых, они определяют только наружную кровопотерю, которая составляет примерно половину всей кровопотери. Во-вторых, все методы не учитывают феномен секвестрации.
Рост технической оснащенности медищшы, обусловленный общим научно-техническим прогрессом, способствовал появлению новых идей. Среди них - люминесцентный метод. Важной особенностью люминесценции является возможность наблюдения свечения при очень малой концентрации (<10"4 кг/м3) и малом количестве вещества (~10"13 кг). Такая чрезвычайная чувствительность делает возможным применение люминесцентного анализа для решения многих важных практических задач [104-110, 172].
С изобретением Петровым В.В. (1802) дуговой лампы — источника ультрафиолетовых лучей, вызьшающих люминесценцию, начали появляться первые работы по применению люминесцентного анализа биологических объектов. Появились специальные фильтры для выделения ультрафиолетового излучения и наблюдения люминесценции, ртутные
лампы. В начале XX века Radley и Grant (1933) изучали первичную люминесценцию, то есть собственное свечение тканей [223].
Живые ткани содержат три группы флюоресцирующих веществ: порфирины (красная), рибофлавины (желтая) и НАДН (синяя). Кроме того, способны флюоресцировать холестерин, комплексы билирубина с альбумином, антибиотики группы тетрациклина и ксантеновые красители [132].
Поскольку результаты работ по собственной флюоресценции носили неоднозначный характер [89], начались поиски веществ, которые обладали бы ярко выраженной флюоресценцией. Так были найдены люминесцентные красители - флюорохромы. При введении флюорохрома наблюдается значительное усиление свечения исследуемого объекта при освещении его светом определенной длины волны.
Первые сообщения о применении порфиринов для диагностики относятся к началу сороковых годов XX века [223]. Последние, накапливаясь в тканях, вызьгеают световые ожоги при воздействии солнечного или искусственного света определенной длины волны [107]. К тому же, квантовый выход в виде флюоресценции у них не велик. Помимо этого, необходимо применение источников мощного лазерного излучения, а для доведения возбуждающего света до объекта с минимальной светопотерей необходим кварцевый световод. Поэтому, порфирины, из-за указанных недостатков, не пригодны для внедрения в практику.
Антибиотики тетрациклиновой группы вошли в медицинскую практику как антибиотики широкого спектра действия в начале пятидесятых годов XX века. То обстоятельство, что они обладают заметной флюоресценцией в желтой области спектра, позволило люминесцентными методами изучить их способность диффундировать в различные ткани организма человека. Установлено, что они довольно быстро разносятся кровотоком практически во все органы и не имеют особых свойств накапливаться в каких-либо тканях, за исключением костной ткани и надкостницы, где их
флюоресценция сохраняется до 10 недель [104-110]. Для возбуждения свечения тетрациклиновых красителей необходимо применение мощных источников ультрафиолетового света, необходима кварцевая оптика. Квантовый выход флюоресцешіии тетрациклинов еще меньше (во много раз), чем у порфиринов. Сами препараты достаточно токсичны. Все выше сказанное делает тетрациклины также малопригодными для исследовательских целей.
Рибофлавины, , НАДН, холестерин, комплексы билирубина с альбумином являются еще менее пригодными в качестве диагностических флюорохромов.
Ксантеновые красители, благодаря высокому квантовому выходу флюоресценции, нашли широкое применение в флюоресцентой микроскопии [110, 129, 132]. Производные флюоресцеина, а также индоцианового синего лучше всего подходят для исследования в живом организме, так как ярко светятся в зеленом и красном спектре соответственно [167, 194,205, 223].
Ввиду этого стали модифицировать известные методики измерения объема циркулирующей крови. Так начали использовать гидроксиэтилированный крахмал, меченный флюоресцеин тиоизоцианатом [230, 240]. Однако, эта методика имеет трудность приготовления препарата и подготовки образца крови.
В клинической практике для контроля за состоянием системы кровообращения, микроциркуляции глазного дна, желчных протоков, для диагностики злокачественных опухолей желудочно-кишечного тракта, головы и шеи, молочной железы, кожи, надпочечников уже давно используется производное флюоресцеина- флюренат [104-110,129, 132, 135, 145, 203, 217, 223]. Максимум спектра флюоресценции флюрената находится в области 520-530 нм. Для возбуждения его свечения используется фильтрованный сине-фиолетовый свет (в этой области нет возбуждения флюоресценции других веществ в организме). Нет необходимости в использовании кварцевых световодов. С целью объективизации
флюоресцентных исследований были созданы флюориметры, позволяющие измерять уровень флюоресценции мельчайших объемов живой ткани.
В клинической практике нет ни одного из, наиболее часто применяемых, показателей, по которому или по сумме которых можно было бы судить о состоянии волемии больного в количественных показателях [75, 78, 88, 118, 140, 196, 221]. Таким образом, определение объема циркулирующей крови до сего времени остается сложной проблемой, не имеющей однозначного решения, что подталкивает исследователей к разработке новых способов [114, 134, 187]. Так можно предполагать, что разработка методики на основе люминесценции и применение соответствующих флюорохромов для определения объема циркулирующей крови с использованием современной аппаратуры позволит более точно выявить нарушение многих показателей гомеостаза, правильно оценить состояние больных, целенаправленно и полноценно определить комплекс лечебных мероприятий.
Об объеме циркулирующей крови
Объем циркулирующей крови представляет собой определенное количество ткани (клетки крови, погруженные в межклеточную жидкость -плазму), которая циркулирует в закрытой системе кровообращения и служит в норме для поддержания гомеостаза. Термин "циркулирующая" кровь ввел в 1937 году Баркрофт, как участвующую в должное время в кровообращении, в отличие от депонированной крови [33]. Объем крови величина динамическая и составляет около 8-12% от массы тела человека [161, 244]. При этом говорят о нормальном объеме циркулирующей крови. Однако, следует отметить, что количество циркулирующей крови в среднем у мужчин на 0,5% больше, чем у женщин. Это различие объясняется меньшей массой кровяных телец у женщин, чем у мужчин: у женщин она равна 2,5% (колебания 2-3%) веса тела, тогда как у мужчин - 3% (колебания 2,5-3,5%) веса тела [35].
Объем крови является лишь одной из составляющих волемии. Второй ее составляющей является емкость сосудистого русла. Таким образом, нормоволемия - это состояние, при котором объем циркулирующей крови соответствует емкости сосудистого русла. Последняя же в норме соответствует метаболическим потребностям тканей: чем они больше, тем большей будет и емкость сосудистого русла. Это является непременным условием существования эффективной циркуляции [80].
За поддержание циркуляции крови ответственна большая часть ее объема - 92,5-95%. Только 5-7,5% участвует непосредственно в обмене веществ [142]. При этом примерно 84% объема крови взрослого человека находится в большом круге кровообращения, 9% - в малом круге и примерно 7% - в сердце [126]. Детальное распределение всего объема крови в сердечно-сосудистой системе представлено в таблице №1.
На объем циркулирующей крови влияют многие факторы, вызывая его колебания у здоровых и, тем более, у больных людей, и связано это с постоянным обменом жидкости между сосудистым руслом и тканями. Так, объем крови кратковременно уменьшается при переходе в вертикальное положение в результате депонирования в венах конечностей и брюшной полости, увеличивается после перехода в горизонтальное положение. Однако, длительное лежание, что важно для реанимационных больных, ввиду отсутствия физической нагрузки приводит к уменьшению объема циркулирующей крови.
И тем не менее, представленное распределение крови- в организме поддерживается в пределах нормы функциональной системой. При этом центральные структуры головного мозга, получая сигнализацию о колебаниях объема крови от рецепторных аппаратов, обеспечивают включение исполнительных механизмов, с помощью которых осуществляется возвращение объема циркулирующей крови к оптимальному уровню. Исполнительные механизмы рассматриваемой функциональной системы следующие [126]:
1. Изменение просвета венозных сосудов. Особое место в процессе саморегуляции объема крови занимает изменение тонуса венозного отдела сосудистого русла, в котором содержится 64% общего объема крови. При уменьшении циркулирующей крови в первую очередь уменьшается емкость вен, при увеличении - возрастает их емкость. Эта реакция венозного русла обусловлена особенностями строения венозной стенки.
2. депонирование iqioeu и перераспределение iqpoeomo a. При уменьшении объема циркулирующей крови определенное ее количество компенсаторно поступает в общий кровоток из сосудистых депо печени, селезенки, кожи, мышц и легких. В этих условиях движение крови осуществляется через артериовенозные шунты (каналы Ноуег), минуя капилляры. При увеличении крови происходит обратный процесс - депонирование за счет расслабления сфинктеров и открытия сосудистых депо упомянутых органов.
3. Шранс апиллярный обмен s ud pcmu. Этот механизм является ведущим в регуляции объема крови. Перераспределение жидкости в процессе транскапиллярного обмена зависит от гидростатического и коллоидно-осмотического давлений, электролитного состава, рН крови, степени проницаемости мембран капилляров.
Клиническая характеристика больных
Проведенная работа включила лабораторные и клинические исследования.
Лабораторный этап являлся предварительным и составил 1510 измерений флюоресценции плазмы, мочи, физиологического раствора и дистиллированной воды. В основу клинической работы положены анализ результатов обследования 200 пациентов, которым суммарно выполнено 1579 измерений вторичной флюоресценции плазмы и мочи, наблюдавшихся нами в хирургическом, онкологических и реанимационном отделениях ГКБ №40 — клинической базе кафедры госпитальной хирургии лечебного факультета МГМСУ, лаборатории клинической и экспериментальной хирургии НИМСИ МГМСУ за период с 2005 по 2008 гг.
Все обследованные были разделены на 3 группы. На примере первой группы (40 человек: 10 практически здоровых пациентов и 30 больных) разрабатывалась и проверялась пригодность методики. Второй группе пациентов (67 человек) объем крови измерялся только однократно, третьей (93 человека) — объем крови определяли в динамике. Пациентам второй и третьей групп, с патологией, приведшей к различным вариантам волемии непосредственно или на фоне лечения, производилось измерение объема крови для определения необходимости проведения инфузионной коррекции и ее адекватности. Разделение обследованных на группы отражает последовательность разработки предложенной методики измерения объема циркулирующей крови.
По возрасту и полу все пациенты распределились следующим образом (табл. № 2.1). Среди них мужчины доминировали - 114 человек (57%), женщины составили - 86 человек (43%).
Больные пожилого и старого возраста составили 12%, лица функционально активного возраста - 88%. В тоже время мы отметили, что среди мужчин больные с дисволемией примерно одинаково часто встречались молодого и среднего возрастов. Наряду с этим, женщины с дисволемией на фоне основной патологии в среднем возрасте встречаются в два раза чаще, чем в молодом.
Среди пациентов первой группы 10 готовились к плановой операции по поводу паховой, пупочной грыж, липом, наличие которых никак не могло отразиться на состоянии волемии, и ввиду отсутствия какой-либо другой патологии считались практически здоровыми. Другие 20 человек первой группы имели тяжелую хирургическую патологию (10 - желудочно-кишечное кровотечение, 6 - панкреонекроз, 4 - острую кишечную непроходимость). Остальные 10 пациентов данной группы перенесли резекцию мочевого пузыря по поводу рака.
Распределение больных второй и третьей групп по нозологии и в зависимости от начала заболевания до момента обследования представлено в таблице № 2.2.
Можно выделить три патологии, которые в нашем исследовании встречались наиболее часто: желудочно-кишечное кровотечение из верхних отделов пищеварительного тракта (31,9%), острый панкреатит (23,1%) и острая кишечная непроходимость (18,8%). Среди других причин мы отметили: желудочно-кишечное кровотечение из нижних отделов пищеварительного тракта (8,1%); перитонит (6,2%); рак желудка, по поводу которого пациенты были радикально оперированы в плановом порядке (5,6%); рак толстой кишки, осложненный распадом и оперированный паллиативно по экстренным показаниям (5%); внутрибрюпшое кровотечение, обусловленное повреждением селезенки вследствие тупой травмы живота (1,3%). Причем, 57,5% больных с представленной патологией были госпитализированы более чем через сутки от начала заболевания.
Из всех больных 83% находились в послеоперационном периоде. На течение процесса и прогноз существенно влияет сопутствующая соматическая патология (табл. № 2.3).
Выбор источника освещения
Поскольку чувствительность флюоресцентного метода определяется характеристиками возбуждающего света, то немаловажным является выбор оптимального источника освещения. Для этого мы на спектрометре LESA-7 изучили спектры осветителя МК-7 медицинского флюоресцентного диагностического комплекса и набора светодиодов (рис. № 3.1).
Визуально все эти источники дают сине-фиолетовый свет, однако видно, что они имеют несколько пиков в различных диапазонах длин волн светового излучения. Использование осветителя МК-7 (0) и светодиодов L 2523 UVC (1), UV fonar (2), FYL-3014 UBC (4) привело к тому, что получаемые спектры флюоресценции не имели удовлетворительной величины для получения достоверных показателей при используемых концентрациях флюрената. Это связано с тем, что максимальный пик излучаемого ими света не совпадал (0,1) с максимумом абсорбции флюрената (480-500 нм), а если и совпадал (2,4), то интенсивность его была недостаточной. Как видно из рисунка № 3.1, максимальный пик высокой интенсивности в области 490 нм, по сравнению с другими своими пиками, имеет только светодиод FYL-5013 VC (3). Получаемые с его помощью спектры флюоресценции имели удовлетворительную величину при используемых концентрациях препарата. Это и послужило причиной выбора светодиода FYL-5013 VC в качестве источника света в используемом диагностическом комплексе.
Плазма крови, равно как моча, физиологический раствор и дистиллированная вода сами по себе не люминесцируют в области 300-800 нм - сигнал на уровне шумов (рис. № 3.2).
Были исследованы спектры флюоресценции флюрената в разных средах - проведено 40 измерений. Для этого мы взяли равные объемы по 3,9 мл плазмы, мочи, физиологического раствора и дистиллированной воды и добавили в каждый из них по 0,1 мл (0,4 мг) разведенного в 25 раз исходного 10% раствора флюрената. Таким образом получили 1000-кратное разведение флюрената в каждой из представленных сред. По полученным данным мы сделали вывод, что люминесценция препарата отличается в каждой из представленных сред (рис. № 3.3).
На представленном графике по оси абсцисс отмечены длины волн в нм, по оси ординат - интенсивность в относительных единицах. Кривая 0 отражает спектр вторичной флюоресценции плазмы, кривая 1 - мочи, кривая 2 - физиологического раствора, 3 - дистиллированной воды. Спектральная кривая мочи (1) имеет дополнительный пик в интервале 639-720 нм.
Спектр флюоресценции плазмы находится в пределах 524-609 нм, максимум появляется при 554 нм, площадь под кривой составляет 30156 кв. ед. Спектр флюоресценции мочи, физиологического раствора и дистиллированной воды находится в пределах 505-609 нм; максимум появляется при 539 нм в моче, при 536 нм в физиологическом растворе и дистиллированной воде; площадь под кривой составляет 83962 кв. ед. для мочи, 95408 кв. ед. для физиологического раствора, 101771 кв. ед. для дистиллированной воды.
Результаты динамического измерения объема циркулирующей крови
Динамическое определение объема крови произведено 93 больным третьей группы. На основании анамнеза и клинических данных предполагалось, что у каждого была гиповолемия. Распределение данных пациентов по нозологии представлено в таблице (№ 5.1).
Для оценки состояния волемии за норму объема циркулирующей крови, согласно выше проведенным исследованиям, брали 68,7±1,24 мл/кг, что соответствует схеме Мооге. В случаях, когда сведения о массе тела получить было невозможно, отталкивались от средних показателей, установленных Bischoff, согласно которым объем крови взрослого человека составляет от 5 до 6 л.
Количество пациентов, с состоявшимся кровотечением из верхних отделов желудочно-кишечного тракта, составило 31 человек, причем 15 из них были обследованы с момента поступления, а 16 — уже на фоне проводимой консервативной терапии. Все эти пациенты находились в реанимационном отделении и получали практически постоянную инфузионную терапию. Среди первых 15-и пациентов 7-о имели язвенную болезнь двенадцатиперстной кишки и были в последующем оперированы, 4-о - варикозно расширенные вены пищевода, 3-е - синдром Меллори-Вейса, 1 - острую язву желудка. Из 16 выбранных пациентов, которые уже находились на лечении к моменту обследования от одних до пяти суток, 8 имели язвенную болезнь двенадцатиперстной кишки, 4-о - варикозно расширенные вены пищевода, 2-е - синдром Меллори-Вейса и 2-е - острые язвы желудка. Все 15 человек, обследованные с момента поступления, имели исходно гиповолемию разной степени выраженности, им была налажена капельная инфузия (табл. № 5.2). Через 30 мин. гиповолемия сохранялась у всех, однако у 2-х пациентов, которым вводились коллоидные растворы, (№ 8,9) она перешла из умеренной в легкую. После часовой капельной инфузии 128,6±7,3 мл кристаллоидов (№ 1-7) при среднем диурезе 59,1±2,6 мл/час легкая гиповолемия сохранялась у всех, уменьшившись в среднем лишь на 18,9±3,4 мл, так как солевые растворы уходили на покрытие дефицита тканевой жидкости. Вливания 228,1±9,5 мл/час коллоидов более прогрессивно уменьшало гиповолемию (№ 8-15), в среднем на 187,9±15,6 мл/час при диурезе 51,9±3,5 мл/час. Еще через час капельное введение 131,7±4,6 мл кристаллоидов (№ 1-6) при среднем диурезе 62,3±3,2 мл/час добавило в среднем 18,0±5,7 мл к объему крови, а в одном случае (№ 7) наблюдалось углубление гиповолемии, что говорит о неадекватности инфузии кристаллоидов в этом случае, которую следовало бы проводить коллоидными растворами. Инфузия последних в объеме 221,3±6,8 мл за второй час (№ 8-15) добавила в среднем 181,5±11,5 мл объема внутрисосудистой жидкости на фоне диуреза 57,1±3,1 мл.
В итоге, через 6 часов инфузии в среднем 786,43±28,42 мл кристалооидов средний прирост объема крови составил 122,57±6,52 мл, а инфузия за тот же временной интервал 486,88±31,07 мл коллоидов и 995±55,55 мл кристаллоидов привела к увеличению объема крови на 556,88±44,25 мл.
Наглядно видно, что в случаях исходной легкой гиповолемии (№ 1-7) или по ее достижении путем перехода из умеренной гиповолемии (№ 8-10), установленная канонами инфузия в этих случаях исключительно кристаллоидов не приводит к нивелированию гиповолемии. То же самое происходит при переливании кристаллоидов при умеренной гиповолемии после ее перехода из тяжелой (№ 11-15).
Среди 16-ти пациентов (табл. № 5.3), обследованных в сроки от первых до пятых суток от начала лечения, к моменту обследования 3-е пребывали уже в гиперволемии средней (№ 1) и легкой (№ 2, 3). Нормоволемия была выявлена у 2-х больных (№ 4, 5), у остальных 11-ти - гиповолемия легкая (№ 6, 7), умеренная (№ 8-Ю), тяжелая (№ 11-14) и крайне тяжелая (№ 15,16).
Похожие диссертации на Методика флюориметрии плазмы для измерения объема циркулирующей крови
