Отделение анестезиологии и периоперационной интенсивной терапии, Ветеринарный Университет, Вена, Австрия
Yves Moens, Phd, PD, Dipl. ECVAA
Введение
При проведении общей анестезии мы создаем искусственную «кому», из которой мы планируем выйти в конце. Большинство используемых препаратов для анестезии имеют сердечно-сосудистые и дыхательные побочные эффекты. Эти побочные эффекты делают анестезию потенциально опасной процедурой. Здоровые собаки и кошки имеют риск смертности 0.054% и 0.112%, соответственно (1). Сообщается, что фактическая смертность при проведении анестезии у людей ниже 0.05 для 10000 человек (2).
Мы сосредоточимся на мониторинге жизненных показателей систем организма, таких как сердечно-сосудистая и дыхательная система, которые ответственны за адекватную поставку кислорода к органам. Во-первых, анестезиолог должны всегда использовать его собственные чувства (зрение, осязание, обоняние, слух). Вместе с тем, эта информация является качественной, а не количественной. Поэтому мониторинг, проводимый анестезиологом, может быть дополнен механическим и электронным вспомогательным оборудованием.
За последние два десятилетия на рынке появились многочисленные новые технические устройства, а более доступные цены привели к увеличивающейся популярности их использования в ветеринарной анестезиологии. Они работают непрерывно и могут модернизировать клиническое наблюдение более детальной информацией. Технические устройства мониторинга иногда снабжают человека и неправильной информацией. Следовательно, необходимо хорошо понимать функции и пределы этих приборов, а также физиологическое значение информации, которую они предоставляют, если вы хотите, чтобы они были полезными и увеличивали безопасность.
Капнометрия и капнография
Принцип
Капнометрия – это измерение и числовой показатель концентрации CO2 в дыхательных газах во время полного цикла дыхания (вдох и выдох). При наличии непрерывного графического дисплея (экрана или бумаги) измерение отображается в виде типичных кривых (“капнограмм”), а технику/прибор часто обозначают как “капнографию/капнограф”. Принцип измерения заключается в поглощении инфракрасного света молекулами CO2. Капнометры могут быть инфракрасными анализаторами “в боковом потоке” или непосредственно «в дыхательном потоке». Капнометры бокового потока имеют трубку, соединенную с дыхательным контуром, для непрерывного отбора пробы дыхательных газов. Этот образец затем анализируется в камере анализатора. При капнометрии в основном потоке уменьшение размеров позволяет поместить анализатор непосредственно в дыхательный контур, а сигнал производится здесь же. Обе системы имеют преимущества и недостатки, но для очень мелких животных и при высокой частоте дыхания предпочтительной является капнометрии в основном потоке.
Капнограмма
Есть четыре различающиеся фазы капнограммы, основанные на том факте, что CO2 производится в клетках в результате метаболизма, транспортируется к легким, где удаляется при альвеолярной вентиляции.
Фаза I — инспираторная исходная линия. Эта фаза представляет анализ CO2 газовой смеси, вдыхаемой пациентом. Исходная линия должна иметь нулевое значение, в противном случае пациент повторно вдыхает CO2.
Фаза II – экспираторный подъем кривой. Он представляет поступление в образец CO2 из альвеол, смешивающийся в газом, находящимся в воздухоносных путях. Отмечается крутой подъем кривой.
Фаза III – экспираторное (альвеолярное) плато, которое представляет чистый альвеолярный газ. Из-за неравномерного опорожнение альвеол, наклон кривой продолжает постепенно повышаться во время выдыхательной паузы. Пик выдыхаемого CO2 обозначают как концентрация СО2 в конце выдоха (EtCO2).
Phase IV – инспираторное падение кривой. Это — начало ингаляции, и кривая CO2 падает круто до нуля.
Во время анестезии с длительным экспираторным временем фаза III может показать кардиогенные колебания.
Капнометр, как правило, показывает частоту дыхания, уровень EtCO2 и иногда уровень инспираторного CO2. Концентрация СО2 в конце выдоха — парциальное давление CO2 в конце выдоха. При использовании капнографа наличие нормальной формы капнографической кривой указывает на то, что уровень EtCO2, вероятно, представляет собой истинный экспираторный образец. При нормальных условиях перфузии/вентиляции в легких EtCO2 отражает парциальное давление CO2 в артериальной крови (PaCO2). Следовательно, капнометрия предоставляет непрерывный неинвазивный способ отразить парциальное давление CO2 в артериальной крови, которая непосредственно определяется альвеолярной вентиляцией.
Концентрация СО2 в конце выдоха отображается как концентрация в объемных процентах (%) или как парциальное давление (mmHg, kPa). Концентрация может быть преобразована в mmHg (kPa) по формуле: PaCO2 = (Pb-47) x % CO2/100, где Pb — атмосферное давление. Капнометры часто могут сами выполнять оба преобразования благодаря наличию датчика атмосферного давления в устройстве.
Концентрация СО2 в конце выдоха между 4 и 6 % (35 и 45 mmHg, 4.6 и 6 kPa) считается нормальной у животных под анестезией.
Клиническая польза капнометрии/капнографии:
Подход к правильной интерпретации капнографической информации заключается, во-первых, в проверке присутствия нормальной капнографической кривой. Затем нужно отметить численное значение EtCO2 и учесть возможный вклад метаболизма, циркуляции и вентиляции в происхождении этого числа. Когда эти две функции устойчивы, капнометрия контролирует третью функцию. Например, если метаболизм и циркуляция устойчивы, капнометр мониторирует вентиляцию. Наоборот, если метаболизм и вентиляция будут очень устойчивы, то будет более полна отражена циркуляция. Дополнительно капнография предоставит информацию о проходимости воздухоносных путей, технических ошибках и адекватности потока газа в дыхательной системе. Капнограф стал стандартной методикой мониторинга эффективности вентиляции во время операции, и, таким образом, уменьшает потребность в инвазивном анализе газов крови.
Повышение концентрации конечного CO2 может быть обусловлено нарушением альвеолярной вентиляции (анестетики приводят к депрессии дыхания), повышению уровня метаболизма (злокачественная гипертермия или сепсис) или поступлением CO2 в циркуляторную систему как результат повторного вдыхания CO2. Снижение концентрации EtCO2 может быть связано с гипервентиляцией или снижением сердечного выброса (снижение объема крови, поставляемой в легким) или выраженной гипотермией. Быстрое падение EtCO2 при наличии дыхательных движений является хорошим индикатором падения циркуляции и остановки сердца. Отсутствие EtCO2может говорить об остановке дыхания (отсутствует альвеолярная вентиляция), остановке сердца (отсутствует циркуляция) или технических проблемах (ниже). Быстрая диагностика остановки сердца дает больше шансов для успешного исхода сердечно-легочной или кардиопульмональной реанимации. Уровни EtCO2 во время реанимации и массажа сердца зависят от перфузии легких и в гуманной медицине имеют прогностическое значение для успешного восстановления спонтанной циркуляции.
Некоторые технические аспекты дыхательной системы, ее функции и связи с пациентом также мониторируются количественно (показатели капнометра) и качественно (морфология капнограммы). Присутствие вдыхаемого CO2 (возвратное дыхание) может произойти из-за истощения натровой извести, поврежденного выдыхательного клапана на анетезиологическом инструментарии, что приводит к повторному вдыханию CO2 (даже при нормальной функции натровой извести), недостаточного потока газа в системе, которая отвечает за отсутствие повторного вдыхания выдыхаемого воздуха, или внутривенном введении бикарбоната. Неправильные капнограммы могут быть обусловлены смещением эндотрахеальной трубки, неправильной постановкой эндотрахеальной трубки (интубация пищевода), обструкцией эндотрахеальной трубки или воздухоносных путей (грыжа эндотрахеальной манжеты) (рисунок 7), заворотом эндотрахеальной манжеты (рисунок 8) или разъединением эндотрахеальной трубки от прибора для дачи анестезии.
Ограничения
Недостаток капнометров по сравнению с капнографами состоит в отсутствии капнограммы, и таким образом, невозможности проведения качественного анализа и точной диагностики морфологических изменений выдыхаемого CO2.
При несоответствии перфузии/вентиляции в легких становится важным, что EtCO2 недооценивает PaCO2 из-за увеличения альвеолярного мертвого пространства (например, снижение сердечного выброса, легочная тромбоэмболия).
В устройствах с боковым потоком артефактно низкое значение EtCO2 можно отметить при сопутствующей аспирация атмосферного воздуха, происходящей на любом уровне между точкой забора пробы и измерительным контуром, при высокой частоте дыхания и очень низких конечных объемах, а также если взят образец свежего газа в невозвратных системах. Может происходить обструкция трубки забора пробы конденсированной влагой или при аспирации различных жидкостей. При использовании капнографов основного потока камера для измерения или адаптор могут быть повреждены, что приводит к ошибочному уровню EtCO2 или показателям уровня вдыхаемого CO2. Технология бокового потока предоставляет больше (менее важных) возможностей, например, отбор проб непосредственно от ноздрей или трахеи, тогда как технология основного потока ограничена наличием эндотрахеальной трубки, но она справляется лучше с большой частотой дыхания и очень маленькими периодическими объемами.
Пульсоксиметрия и ее комбинация с капнографией
Пульсоксиметр является неинвазивным прибором для определения уровня (процента) насыщенного кислородом гемоглобина. Принцип определения следующий: датчик, обычно помещаемый у мелких животных на язык или другие непигментированные области, излучает красный или инфракрасный свет, который проходит сквозь ткани, и затем измеряется его поглощение.
На каждом максимуме поглощения, соответствующем артериальной крови, измеряется инфракрасный и красный свет. Поскольку оксигемоглобин и сниженный гемоглобин поглощают, соответственно, больше инфракрасного и красного света, их отношение можно вычислить, что будет соответствовать проценту гемоглобина, насыщенного кислородом. Поскольку максимальное полное поглощение света зависит от пульса, пульс сообщает также о частоте сердечных сокращений.
Порог гипоксемии составляет 60 mmHg. Как видно из кривой разобщения гемоглобина, этот порог соответствуют насыщенности 90%. Во время анестезии насыщенность должна быть сохранена выше минимума в 90%. Когда кислород поставляется, можно ожидать насыщенность, близкую к 100%. Обычная точность измерения пульсоксиметра составляет +/-2%. Важно заметить, что SpO2 показывает только, что пациент получает достаточно кислорода. SpO2 может быть нормальной у гиповентилированных пациентов из-за увеличения фракции вдыхаемого кислорода, что часто происходит (должно быть) во время анестезии. SpO2 не сообщает об адекватности вентиляции.
Плохая периферическая перфузия, связанная с сужением сосудов при шоке, гипотермии или использовании альфа-2-агонистов, может повлиять на измерение. Местная гипоперфузия может также случаться в результате давления скрепки, производящей анализ. Смещение скрепки и датчика может временно решать ситуацию. Присутствие ненормального гемоглобина также повлияет на измерение. Например, в присутствии карбоксигемоглобина показатель SpO2 будет завышен. Колебания световой волны могут уменьшить качество получаемого сигнала и повлияют на измерение. Движение или дрожание, как электрическое, так и слизистых оболочек, а также пигментация кожи являются другими факторами, которые влияют на функционирование пульсоксиметра. Плетизмографическая кривая должна ясно дифференцировать артериальную кровь от венозной, и пульсоксиметр должен показывать истинный сердечный ритм. Если частота сердечных сокращений, показываемая пульсоксиметром, не соответствует реальной, то процент насыщения не будет соответствовать таковой в артериальной крови, и вся информация будет недействительной.
Однако, при правильной интерпретации информации, полученной с помощью пульоксиметра и капнографии при совместном проведении, есть возможность предотвратить 93% осложнений во время анестезии. В этом контексте нужно помнить, что электрокардиограмма (ECG) предоставляет информацию только об электрической деятельности сердца. Контроль кардиограммы не позволяет сделать точное заключения о насосной функции сердца и гемодинамических параметрах. Примером этого может выступать электромеханическая диссоциация при остановке сердца, где кардиограмма остается нормальной, в то время как сердце больше не бьется. Кардиограмма позволяет быстро диагностировать тип остановки сердца (асистолия, фибрилляция желудочков, электромеханическая диссоциация) и является правильным инструментом для обнаружения и анализа любой другой аритмии. Пульсоксиметрия и капнография показывают параметры насосной деятельности сердца.
В доступности есть мониторы с соединителем, который подсоединяют к концу эндотрахеальной трубки. Этот соединитель оборудован термистором, который детектирует движение дыхательных газов. Подобные мониторы могут издавать звуковые сигналы, синхронные с обнаружением движения газа, и/или показывать время в секундах, начиная с последнего дыхательного движения, и давать тревожный сигнал в случае одышки (“датчик одышки”). Однако частоты дыхательных движений на приборе не должна использоваться в качестве точного индикатора эффективности вентиляции, поскольку отсутствует информация о дыхательном объеме. «Нормальная» частота дыхательных движений, и даже тахипноэ могут быть при гиповентиляции. Кроме того, если чувствительность должным образом не отрегулирована, эти мониторы могут издавать артефактные звуковые сигналы.
Спирометрия
Простым методом оценки эффективности вентиляции является использование механического респирометра. Этот прибор определяет количество выдыхаемого газа, и часто фиксируется на экспираторную трубку прибора для анестезии. Кроме того, его можно напрямую подсоединить к эндотрахеальной трубке или маске. Респирометрия оценивает дыхательный объем. Минутный объем определяется с использованием секундометра, но в некоторых респирометрах имеется встроенный таймер, и они показывают минутный объем автоматически. Минутный объем является произведением частоты дыхательных движений в минуту и дыхательного объема пациента (MV = TV x RR/min).
Электронные спирометры могут иметь различную форму как для исследовательских целей, так и для клинических целей, и основаны на различных физических принципах. Однако они дорогие и редко применяются в ветеринарной практике. Некоторые устройства предоставляют не больше информации, чем механический спирометр.
Спирометрия надежна и позволяет проверить, находится ли вентиляция в приемлемых пределах (минутный объем: 100-300 мл/кг/мин, дыхательный объем 7-15 мл/кг). Приемлемые параметры для вентиляции, как предполагается, связаны с приемлемым обменом газов. Однако, поскольку вклад мертвого пространства (приблизительно одна треть при нормальных обстоятельствах) остается неизвестным, альвеолярная часть минутного объема, которая определяет PaCO2, остается спекулятивой.
Крайне желательно иметь манометр давления воздуха в анестезиологическом контуре, чтобы иметь непрерывную информацию о давлении воздуха. Обычно они представляют собой простой механический анероид или манометры типа трубки Бурдона со шкалой от минус 20 до плюс 60 см H2O. Этот прибор помогает выполнить перед анестезией количественный тест утечки в анестезиологическом оборудовании и дыхательной системы. Мониторинг типичного цикла давления IPPV будет служить указанием во время проведения спонтанной вентиляции и для корректировки механической вентиляции. Кроме того, отсутствие колебания давления укажет на большие утечки или разъединение пациента и анестезиологического аппарата. Контроль давления воздуха выявит опасно высокое давление воздуха, например, из-за несоответствия параметров настройки или при закрытом клапане во время спонтанной вентиляции. Если дыхательный объем известен, отношение дыхательного объема к давлению воздуха будет индикатором согласованности дыхательной системы при IPPV. Кроме того, может быть проверено давление в конце выдоха (PEEP).
Некоторые спирометры позволяют проводить дополнительный мониторинг вентиляции, потому что они используют физические принципы, которые разрешают измерять дыхательный поток, давление воздуха, вычислить согласованность дыхательной системы и обеспечить графическое представление отношений давление-поток и давление-объем. Непрерывная спирометрия легко проводится с использованием специальных мониторов (пример: Capnomac Ultima®; Datex Ohmeda, Хельсинки, Финляндия), в которых спирометрический датчик (D-lite® или Paedi-Lite®) помещается между эндотрахеальной трубкой и Y-частью дыхательного контура. Непрерывная спирометрия с этой системой мониторинга была полезна для оценки эффективности спонтанной вентиляции, определении периодического положительного давления вентиляции и в обнаружении технических ошибок в анестезиологическом аппарате и его соединения с пациентом, а также в обнаружении внезапных изменений как, например, при внезапном возникновении пневмоторакса во время лапароскопии.
Эпилог
При организации и обеспечении анестезиологического мониторинга существует несколько факторов, которые необходимо держать в голове: количество и квалификация персонала, экономический фактор, количество случаев и их природу, наиболее используемые анестезиологические техники, частоту совместного применения нескольких анестетиков и необходимость послеоперационного мониторинга.
Выбор технического средства зависит от:
—организации ветеринарной практики: если никто не будет доступен, чтобы контролировать анестезию, то необходимо будет иметь больше технических устройств. Ветеринар должен предпочесть тренированный персонал для контроля анестезии, а не положиться исключительно на использование технических устройств.
Нельзя не подчеркнуть, что нет никакого смысла покупать и использовать мониторы, если 1) персонал не справляется с клиническим контролем и 2) когда искусственно полученная информация непонятна, и 3) физиологическое значение предоставленной информации не понято, и не могут быть предприняты правильные корректирующие шаги. Обучение штата имеет важнейшее значение. По крайней мере, практика должна быть организована так, чтобы позволить кому-то обученному регулярно оценивать состояние пациенту во время анестезии.
—бюджет: стоимость оборудования — ограничивающий фактор. С другой стороны, вложить капитал в дорогое оборудование для мониторинга, которое до конца непонятно персоналу и информация которого не может быть правильно интерпретирована, не будет полезным ни для улучшения качества управления анестезией, ни для снижения уровня неудач анестезии;
—статус пациента (ASA статус): пациент с повышенным анестезиологическим риском потребует более полного контроля его жизненных функций с возможностью быстрой диагностика отклонений и правильной оценкой, с целью быстрого принятия терапевтического решения;
—выбор анестезиологической техники: например, проведение капнографии у неинтубированных пациентов является затруднительным, но может проводиться пульсоксиметрия; большие дозы альфы-2-агонистов у интубированных пациентов могут увеличить вероятность ненадежной функции пульсоксиметра, но результаты капнографии будут надежными.
При использовании закиси азота с потенциальным риском введения гипоксической газовой смеси и проведении низкопоточной техники анестезии рекомендуются использовать кислородный анализатор в системе дыхания (FIO2) и/или пульсоксиметр (SpO2).
— частота случаев и типы хирургических или диагностических исследований: не обязательно использовать весь доступный мониторинг для очень коротких и простых процедур на здоровых пациентах; пульсоксиметрия у неинтубированных или капнография у интубированных пациентов вполне достаточно.
Для ветеринарных практик, выполняющих инвазивные процедуры и/или имеющих дело с критическими случаями и послеоперационным уходом, капнография, пульсоксиметрия, неинвазивное определение давления крови являются очень хорошим стандартом. Однако, регулярная оценка глубины анестезии остается необходимой процедурой, и никакие технические устройства не могут ее заменить.
Список цитированной литературы:
1. Arbous MD, Grobbee, DE van Kleef JW, de Lange JJ, Spoormans HHAJM, Touw P, Werner FM, Meursing AEE. Mortality associated with anaesthesia: a qualitative analysis to identify risk factors. Anaesthesia, 2001, 56, 1141-1153
2. Brodbelt D, Brearley J, Young L, Wood J, Pfeiffer D. Anaesthetic-related mortality risks in small animals in the UK Veterinary Anaesthesia and Analgesia, 2008, 35, 365–373
3. Moens Y, W. Verstraeten. «Capnographic monitoring in small animal anesthesia»J.A.A.H.A., 1981, 18, 659- 678.
4. Moens, Y., Coppens, BSAVA Manual of Canine and Feline Anaesthesia and Analgesia, Chapter “Patient Monitoring and monitoring equipment ” 2007, p. 62-78.
5. Moens Y Clinical application of continuous spirometry with a pitot-based flow meter during equine anaesthesia Equine Vet Educ 22,7,354-360
Заходите на сайт capnography.com для того, чтобы прочитать про капнографию
Рисунки
Нормальная капнограмма.
A-B: выдох CO2 содержащегося в мертвом пространстве на начало выдоха
B-C: экспираторный подъем кривой, представляющий опорожнение воздухоносных путей & начало опорожнения альвеол
C-D: экспираторное (альвеолярное) плато, показывающее опорожнение альвеол
D: уровень конечного общего объема CO2 – соответствует лучше всего альвеолярному уровня CO2
D-E: инспираторное падение кривой, когда пациент начинает вдыхать свежий воздух
E-A: продолжение вдоха, когда CO2 остается на 0
Рисунок. Капнограмма. На типичной капнограмме шкала времени (ось абсцисс) составляет 12,5 мм/сек, плато – 25 мм/мин. Ось орданат может быть откалибрована по проценту СО2 или в мм.рт.ст, torr, кПа где 1 кПа = 7,5 мм.рт.ст.и 1 torr = 1 мм.рт.ст.
Рисунок. Капнограмма.
Рисунок. Внезапная потеря вдоха СО2. Прекращение вентиляции может возникать в результате отсоединения экстубации, изгибов или обструкции эндотрахеальной трубки.
Рисунок. Повреждение клапана контура. Подъем базовой линии можно видеть при повреждении клапана в дыхательной системе.
Рисунок. Спонтанное дыхание при механичекой вентиляции. Непрерывность фазы плато капнограммы при спонтанном дыхании с общим объемом достаточно большим для достижения нуля РСО2, как можно увидеть у пациентов с механической вентиляцией легких.
Рисунок. Кардиозависимые колебания капнограммы. Действие сердца вызывает маленькие общие объемы при длительной задержке дыхания у пациентов с открытой голосовой щелью (или при постановке эндотрахеальной трубки).
