CC BY
21
УДК 616-083.98+001.891.573
Лищук В. А., д-р биол. наук, Лобачева Г. В., д-р мед. наук, Никитин Е. С., д-р мед. наук, Газизова Д. Ш., д-р мед. наук, Сазыкина Л. В., канд. биол. наук, Леонов Б. И., д-р техн. наук, Горбач А. А., канд. техн. наук
ПК «Медицинская кибернетика и информатика» РАМН, Москва
Информация — живая вода медицины. Часть 2. Контроль и анализ данных
Ключевые слова: мониторно-компьютерный анализ, ошибки вычислений, абсолютные оценки, индексы, кардиотоники, имитация,адаптивные реакции
В первой, части статьи обобщен опыт четырех десятилетий мониторно-компьютерного контроля больных во время и после операций на сердце и сосудах. Показано, что объективные и субъективные проблемы мониторно-компьютер-ного контроля имеют принципиальное решение в виде разработанных технологий анализа на основе оперативно индивидуализируемых математических моделей сердечно-сосудистой системы [1-3, 5, 6, 8]. Во второй части статьи рассмотрены информационные аспекты контроля, анализа, диагностики и синтеза индивидуальной терапии.
Недостатки в оценке состояния и выборе лечения
Недопустимость ошибок вычислений. Проблема неверных вычислений обсуждалась неоднократно [8, 10, 12, 13, 15]. Анализ публикаций, научных исследований и учебных пособий показывает, что такие ошибки и сейчас имеют место. Более того, приходится признать, что ошибки вычислений и следующие из них негативные результаты часты.
Рассмотрим в качестве примера вычисление индекса общего сосудистого сопротивления (ИОСС). Напомним формулу, по которой вычисляется абсолютная величина общего сосудистого сопротивления (ОСС, или ОПС, ОПСС — используются разные обозначения): ОСС = 79,96(АД - ВД)СВ^ (дин-с-см45), где АД — среднее артериальное, мм рт. ст.; ВД — венозное давление, мм рт. ст.; СВ — сердечный выброс, л/мин. Пусть у крупного человека (полного взрослого европейца) СВ = 4 л/мин, АД - ВД = 70 мм рт. ст., тогда ОСС приблизительно 1400 дин-с-см^5. Пусть у небольшого человека (худого, низкого роста, но вполне жизнеспособного, скажем, вьетнамца)
СВ = 2 л/мин, АД - ВД = 70 мм рт. ст., ОСС приблизительно 2800 дин-с-см-5. У обоих гемодинамика в норме, а сравнивать показатели ОСС между собой и с нормой не имеет смысла. Чтобы можно было сравнивать, вводятся индексы, учитывающие поверхность s тела человека. Умножив ОСС на s, получим индекс, который можно сравнивать: ИОСС = 79,96(АД - ВД)СВ-^ (дин-с-м2 -см-5). Из опыта известно, что для крупного человека s примерно 2 м2, для очень маленького — примем 1 м2.
Тогда
ИОСС = 79,96-70-4-1 -2 = 79,96-70-2-1 -1 = = 2800 дин-с-м2 - см-5.
Если на s делить ОСС (как это сделано в монографии В. В. Кузькова, М. Ю. Кирова (2008) и нередко делают другие авторы публикаций [10, 13]), то расхождение при сравнении таких (неверных!) показателей будет больше, чем для ОСС. Для крупного человека такой неверный индекс даст значение 700, а для небольшого — по-прежнему (так как s = 1) значение 2800 или больше, если s меньше. Соответственно, будут неверны рекомендуемые значения, и, чтобы их реально обеспечить, придется вводить неоправданно большие дозы вазо-дилататоров для пациентов больше среднестатистического размера и вазопрессоров для пациентов меньшего размера.
Такие рекомендации имеют место не только у отдельных авторов (Кузьков В. В., Киров М. Ю. Инвазивный мониторинг гемодинамики. 2008. С. 209, 211). Так, в одном из справочников по анестезиологии дается размерность ОСС dynes • sec - cm-5, но при этом рекомендуются приемлемые значения от 1200 до 1500 (индексы не приводятся). В другом справочнике предлагается размерность дин/(с-см5) и диапазон значений 1200-2500. В практическом руководстве «Анестезиология и интенсивная тера-
пия» дана размерность дин/с/см-5 и диапазон величины ОСС 900-1500. Даже при глубоких исследованиях гемодинамики, как, например, в монографии «Анестезия и системная гемодинамика» (2000), хотя размерности и ОСС и ИОСС приводятся верными, но их значения несогласованны: ОСС от 770 до 2500, а ИОСС от 800 до 1600 (стр. 156). В распространенной монографии П. Марино «Интенсивная терапия» размерность ИОСС не верна, как и рекомендуемое его значение — 1200 [14]. В нескольких статьях в журнале «Вестник интенсивной терапии» индекс имеет размерность дин • с-1 • см-5 • м-2 и диапазон его значений занижен. В некоторых диссертациях размерность ИОСС дин/(с-см5)/м2 (неверно), а значения занижены более чем в 2 раза.
Наш опыт, анализ отчетов (как Проблемной комиссии), литературы и авторефератов свидетельствует, что такого рода недостатки в обращении с количественными показателями сказываются на качестве лечения, причем не только на результатах авторов неверных рекомендаций, но и на исследованиях и врачебной практике их учеников. Нужно быть крайне внимательным при вычислении также индекса общего легочного сосудистого сопротивления, определения минутного объема крови (МОК) или сердечного индекса (СИ) по ре-оплетизмографической методике и кривой давления при введении вазодилататоров или вазопрес-соров. Такие формальные ошибки и рекомендации имеют место как на практике, так и во многих научных печатных работах.
Полезность индексов. Часто (более чем в 30 % статей в журналах по сердечно-сосудистым заболеваниям за 2007 г.) используются для статистического анализа результатов абсолютные величины, когда более правильно использовать индексы. Иногда даже один и тот же автор использует в од-
ной статье абсолютные величины, а в другой индексы. Никаких объяснений, почему используются абсолютные величины и как это скажется на результатах, мы не нашли. Данные и в том и в другом случае относятся к больным разных массы и роста. Разброс показателей весьма значимый — от 20 до 50 %. При формулировке выводов приемлемость показателей в относительных величинах и разброса, сравнимого с различием групп, не обсуждается. Например, один из авторов предлагает в качестве фактора риска радикальной коррекции тетрады Фалло конечно-диастолический объем правого желудочка КДО ПЖ > 50 мл. При этом возраст больных, для которых предлагается этот результат, варьировал от 3 до 31 месяца.
При использовании абсолютных величин статистические выборки оказываются несовместными, тогда как при использовании индексов результаты достоверны и клинически значимы. Например, в нижеприведенной таблице объединены больные разных массы и роста. Сравниваются разные по числу группы.
В табл. 1 дан пример типичного представления данных исследования сердца с помощью ЭхоКГ, предложенного Н. О. Сокольской. Она одна из первых в нашей стране несколько лет назад стала строго использовать абсолютные значения для показателей одного пациента и относительные — для групп (табл. 2).
Некоторые клинические школы не допускают использования абсолютных величин вместо относительных [см., например, публикации Сокольской Н. О., 2003; Караськова А. М. и др., 2006, 2007; Кароли Н. А., Реброва А. П., Сергеева В. А., 2007 (они используют индексы линейных размеров сердца), Суханова С. Г. и др., 2007].
Однако даже за последний год (2008-2009) вышли несколько статей, в которых вместо анализа индексов используется статистический анализ аб-
Таблица 1
Пример представления данных результатов обработки абсолютных значений показателей групп больных
Показатель До операции (п = 1) Перед выпиской (п = 38) Отдаленные (п = 31)
КСР, мм 54,2 ± 11,3 46,3 ± 5,3 (Ш) 44,3 ± 4,5*
КДР, мм 75,3 ± 12 64,4 ± 8,4 (Ш) 57 ± 5,1*
КСО, мл 153,5 ± 72,5 134,7 ± 83 111,9 ± 22*
КДО, мл 310,9 ± 116,3 237 ± 6,6* 170 ±45,1*
ФВ, % 52,9 ± 10 52,3 ± 5,2 (Ш) 54,1 ±10 (Ш)
ЛП, мм 50,6 ± 7,8 45,3 ± 4,1 (Ш) 41,3 ± 3,8*
Степень недостаточности МК 2,8 ± 0,8 1±0,3 1,25 ± 0,2*
Степень недостаточности ТК 2 ±0,6 1 ± 0,5* 1,2 ± 0,3*
Сокращения: КСР — конечно-систоли* объем; КДО— конечно-диастолический объем; трикуспидальный клапан.
ФВ
-гастолический размер; КСО — конечно-систоличс - левое предсердие; МК — митральный клапан;
ТК-
Таблица 2
Пример представления как абсолютных значений, так и индексов при обработке измерений показателей групп больных
Показатель Митральный стеноз и умеренная легочная гипертензия Митральный стеноз и высокая легочная гипертензия
до операции после операции до операции после операции
КСР ЛЖ, см 3,06 ±0,5 3,36 ±0,5 3,15 ±0,4 3,71 ± 0,7
КДР ЛЖ, см 4,62 ± 0,6 4,86 ± 0,6 4,62 ± 0,8 5,12 ± 1,2
ФВ ЛЖ, % 52,12 ± 8,15 54,21 ± 5,15 51,55 ± 11,2 54,85 ± 8,65
КСР ПЖ, см 2,67 ± 0,3 2,31 ± 0,3 2,97 ± 0,4 2,60 ± 0,3
КДР ПЖ, см 3,49 ±0,5 3,17 ±0,3 3,53 ±0,5 3,31 ± 0,2
Индекс КСОПЖприт, мл/м2 19,05 ± 6,43 15,10 ± 6,45 26,55 ±6,51 24,85 ± 7,25
Индекс КДОПЖприт, мл/м 34,23 ± 10,32 30,45 ± 10,15 44,01 ± 11,86 45,01 ± 13,28
Индекс КСО ПЖ , " ВЫВОД7 мл/м 22,22 ± 8,33 20,84 ± 7,56 21,62 ± 9,43 18,04 ± 8,15
Индекс КДО ^^ мл/м 37,53 ±8,16 35,25 ± 8,15 39,16 ± 21,04 37,96 ± 14,39
ФВПЖприт,0% 45,22 ± 7,99 50,0 ±8,3 41,67 ± 10,40 43,34 ±9,1
% 44,79 ± 14,3 46,56 ±8,4 42,25 ± 15,14 48,15 ± 10,8
ЛП, см 4,61 ± 0,6 4,23 ± 0,4 4,95 ±0,9 4,43 ± 0,4
ПП, см 4,30 ±0,6 4,18 ± 0,8 5,05 ± 1,2 4,34 ± 0,8
Толщина ПЖ, мм 5,5 ± 1,0 4,7± 0,7 6,0 ± 0,8 5,4 ±0,8
Ствол ЛА, см 2,8 ± 0,3 2,5 ±0,5 3,27 ± 0,7 3,0 ±0,8
ПЛА, см 1,98 ± 0,3 1,8 ±0,3 2,1 ± 0,7 2,0 ±0,6
ЛЛА, см 1,96 ± 0,3 1,7± 0,2 2,0 ± 0,7 1,8 ±0,4
Сокращения: КСР — конечно-систол! объем; КДО — конечно-диастолический объем; предсердие; ПП — правое предсердие; ЛА — т
ФВ
измер; л-дг- — конечно-диастолическии размер; ьъи — конечно-систолическии — фракция выброса; ЛЖ — левый желудочек; ПЖ — правый желудочек; ЛП — левое легочная артерия; ПЛА — правая легочная артерия; ЛЛА — левая легочная артерия.
солютных значений. Вывод одной из них очень важен и желаем. «Результаты нашего исследования ... демонстрируют значительное улучшение гемодина-мических показателей и функционального состояния пожилых больных после оперативного лечения приобретенных пороков сердца». Вот только разброс от 20 до 50 % характеризующих этот результат показателей порождает сомнения в его обоснованности. И работ с такой обработкой данных много.
Отметим еще следующие важные обстоятельства. Как правило, в 80 % таблиц величины ЧСС (частоты сердечных сокращений) или Т (периода сердечных сокращений) не приводятся. ЧСС выра-женно влияет на рассматриваемые показатели (например, на фракцию выброса ФВ). Если не дается частота сокращений сердца, то приводимые данные не отражают изменения его состояния (в том числе сократимости). Рекомендации также не всегда по этой причине убедительны и полезны. Игнорирование ЧСС или Т недопустимо. Например, в
приведенных выше таблицах ФВ, посчитанная по первичным данным, а потом усредненная, несущественно колеблется. Можно сказать, остается почти постоянной. Так, в табл. 1 возрастает с 52,9 до операции до 54,1 % в отдаленном периоде. Посчитанная по усредненным значениям, она падает с 51 до 34 %. Авторы не обсуждают это обстоятельство. Из этой же таблицы следует, что ударный объем после операции упал более чем в два раза (возможно, определяется регургитацией). Но, более того, в отдаленном периоде он снизился еще на четверть. СИ и ЧСС не приводятся.
Исходные данные также перестали даваться в научных публикациях и даже диссертациях. Часто индексы даются для одних величин, а абсолютные значения для других. Поэтому проверить обоснованность оценки состояния и выводов в целом не представляется возможным. Повторим, более половины публикаций представляют данные с такой неполнотой, которая не позволяет оценить со-
стояние. Соответственно, выводы невозможно проверить, как и поверить им. У нас накопилось много десятков таблиц с такими данными [13].
Отметим еще один распространенный недостаток оценки состояния больных после операций. В большинстве случаев кровопотеря не индексируется. Как и восполнение жидкости и крови. Необходимость использовать индексы при исследовании нарушений гемогидробаланса и его влияния на результаты даже не обсуждается. Авторов не смущают 20% ошибки. В табл. 3 дан пример.
Прецизионный контроль и анализ ввода лечебных препаратов. Оценим полезность назначения сильнодействующих кардиотоников. Выполнены мониторно-компьютерный контроль в реальном времени, статистический и модельный анализ 502 больных во время операции аортокоронарного шунтирования; 82 из них в течение операции и(или) в раннем послеоперационном периоде вводился в/в адреналин. Средняя доза 0,06 мг/(кг/мин), от 0,02 до 0,35 мг/(кг/мин). Среднее время введения препарата 125 мин, от 5 мин до нескольких суток. Среднее время мониторно-компьютерного контро-ля25 ± 6 ч.
Эффект от введения адреналина проявлялся в отношении артериального давления АД (рост АД на 5 мм рт. ст.) почти что немедленно у 90 % (89 ± 6) от всех наблюдений. В 50 % (49 ± 8) от всех наблюдений насосные коэффициенты сердца через 30 ± 3 мин уменьшались в среднем на12 ± 5 %.
Для иллюстрации вышеописанной ситуации на рис. 1 приведен график реакции СИ и ВД на капельное введение адреналина [доза 0,05 мг/(кг/ мин); время начала инфузии 13.45]. Сразу в ответ на введение препарата СИ растет. Вместе с тем растет и венозное давление. Рост ВД более выражен. Поэтому насосный коэффициент падает. Это иллюстрирует неоднозначность отношений между функциями и свойствами сердечно-сосудистой системы при острой левожелудочковой недостаточности (ОЛЖН), наличие как видимого положительного, так и реального отрицательного эффекта.
В табл. 4 дан пример состояния больного до назначения кардиотоника, во время введения ад-
Таблица 3 Пример использования абсолютных величин при исследовании гемогидробаланса
Группа Объем кровопотери, мл Объем донорской крови, мл
1 2398 ±664 606 ± 91,4
2 1004 ± 259,7 310 ±93,8
3 806 ±94,2 233 ± 19,1
Примечание. рг_2 <0,01; р1_3 < 0,05; р1 * р2 3 < 0,05. В некоторых руководствах тщательно обсуждается состав вводимой жидкости. Ее количество не обсуждается (см. также ЛищукВ. А., 2005).
Рис. 1
Реакция венозного давления ВД и сердечного индекса СИ на капельное введение адреналина (начало введения 13.45; доза 0,05)
реналина [в дозе 0,07 мг/(кг/мин); 68 измерений в течение 7 ч] и во время введения допамина [в дозе 3,2 мг/(кг/мин); 122 измерения в течение 10 ч]. Видно, что значение АДС в среднем существенно повысилось при введении адреналина на 45 мм рт. ст., СИ упал на 0,9 л/мин на каждый квадратный метр. Насосные коэффициенты левого КЛ и правого КП сердца существенно снизились (табл. 4). Общее сосудистое сопротивление ОПС повысилось. При введении допамина АДС, ОПС и СИ близки к норме. Насосные коэффициенты левого и правого сердца существенно повысились. Отсюда следует, что адреналин в рассмотренной ситуации имел не кардио-тоническое, а скорее вазопрессорное действие.
Часто имеет место следующая ситуация. Несмотря на первоначальное улучшение при капельном введении адреналина, по прошествии небольшого времени АД вновь снижается и приходится повышать дозу.
При левожелудочковой недостаточности часто назначаются кардиотоник или кардиотоник и ва-зодилататор (иногда вазоконстриктор) одновременно. На рис. 2 дана диаграмма (отображение структуры, абсолютных и относительных показателей
Таблица 4 Изменение показателей гемодинамики в ответ на введение кардиотоников. Пример данных больного Я., история болезни № 3742, которому
выполнена операция аортокоро-
нарного шунтирования
Лечебый препарат АДС СИ КЛ кп ОПС
До адреналина, 13.09 104 3,0 5,0 18,3 1950
Адреналин 0,07, 68 измерений, 7 ч 149 2Д 3,6 9,7 3800
Допамин 3,2, 122 измерения, 10 ч 126 2,6 5,7 23,5 2660
Сокращения: АДС — систолическое артериальное
давление; СИ — сердечный индекс; КЛ — насосная способ-
ность левого сердца; КП — насосная способность правого серд-
ца; ОПС — общее периферическое сопротивление.
Рис. 2 Образ острой сердечной недостаточности левожелудочкового генеза.
Радиусы большого круга представляют функции. Например, СИ (сердечный индекс), АД (артериальное давление), БД (центральное венозное давление), ЛАД (легочное артериальное давление), ЛБД (легочное венозное давление, давление заклинивания). Они могут иметь абсолютные (справа), а могут иметь относительные (цифры на радиусах большого круга) значения. Так, ЛБД имеет значение 20 мм рт. ст. и увеличено в 1,82 раза. Маленькие кружки представляют свойства, от совокупности которых эти функции зависят. Состояние левого желудочка определяется его насосным коэффициентом КЛ, правого — КП. Состояние артериального резервуара, венозной системы, легочной артерии и легочных вен определяется их эластичностями (ЭА, ЭБ, ЭЛА, ЭЛБ). Кровоток через легочный и большой круги кровообращения зависит от их сопротивлений (ОЛС и ОПС). Беличины могут иметь также абсолютные или относительные значения. Наиболее измененная функция (ЛБД) и свойство (КЛ) выделены штрихом. На диаграмме — левожелудочковая недостаточность с показателем КЛ в 3,7 раза ниже нозологической нормы. Тонкие серые круги показывают значения нормы. Б данном случае послеоперационный период (у больных с протезированием митрального клапана) протекал без осложнений [8]
функции и свойств, а также нормативов индивидуализированной модели) острой левожелудочко-вой недостаточности [5, 6, 8]. Индекс насосного коэффициента левого желудочка сердца снижен более чем в 3,7 раза; СИ снижен лишь в 1,7 раза. Это обусловлено тем, что правый желудочек имеет состояние, близкое к норме, а венозный тонус снижен (эластичность вен понижена в 1,36 раза). Снижение венозного тонуса обуславливает падение СИ и соответственно снижение нагрузки на левый желудочек. Индекс ОПС повышен в 2,2 раза. Повышение ОПС сохраняет близкое к норме значение АД (с небольшим перерегулированием), но вместе с тем создает неоправданно высокую постнагрузку для столь ущербного состояния левого желудочка.
При введении кардиотоника правый желудочек увеличит СИ (в теории часто предполагают, что этого не происходит, но это не теория, а измерение), что приводит к увеличению преднагрузки и постнагрузки на левый желудочек. Эта дополнительная нагрузка может превысить эффект действия кардиотоника на левое сердце, что через некоторое время приведет к снижению насосной функции левого желудочка. Возникнет необходимость увеличения дозы кардиотоника. Описанный цикл нередко повторяется несколько раз. Таков меха-
низм прогрессирования острой левожелудочковой недостаточности, если имеет место неадекватное лечение кардиотониками, что подтверждает приведенная выше статистика.
Например, автор в одной из статей 2005 г. приводит данные, представленные в табл. 5 «Для поддержания сердечной деятельности всем больным назначались кардиотонические препараты...». Мы не имеем возможность обсуждать адекватность такой терапии, подчеркнем только, что и автор этого не делает.
По данным отчетов и публикаций более чем 30 % больных с осложнениями назначается адреналин на длительное (иногда более чем на трое суток) время в дозе более 0,05 (до 0,2) мг/(кг/мин), что связано с традиционным подходом к лечению острой сердечной недостаточности (ОСН). Отметим, что рекомендации по применению адреналина, сформированные врачебным сообществом: Европейской ассоциацией (ESC, [16]) и Всероссийским обществом кардиологов (ВНОК, [7]), часто не выполняются. Мы считаем целесообразным обратить внимание на то, что в рекомендациях «ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure, 2008» адреналин упоминается дважды. А именно: «Адреналин. Болюсно: 1 мг можно ввести
Таблица 51 Показатели гемодинамики с полиорганной недостаточностью
Показатель 1А подгруппа 1В подгруппа 2А подгруппа 2В подгруппа 3-я группа
АДср, мм рт.ст. 71 ± 4,2 76,2 ± 5,3 73,2 ± 4,8 76,4 ± 5,5 78,3 ±3,5
ЧСС, уд./мин 104,7 ± 12,8 108,9 ± 10,2 106,7 ± 12,8 102,9 ± 9,2 92,2 ± 10,1
ЦВД, мм рт. ст. 14,7 ± 3,3 15,2 ± 2,6 16,7 ± 3,3 15,2 ± 2,6 13,8 ±3,7
ФВ ЛЖ, % 38,8 ± 5,4 39,6 ±3,7 37,8 ± 3,4* 42,6 ± 5,2 43,3 ± 3,2*
Адреналин, мкг (кг/мин) 0,13 ± 0,05 0,16 ± 0,06 0,12 ± 0,05 0,09 ± 0,06 0,08 ±0,03*
Допамин, мкг (кг/мин) 6,5 ± 0,52* 4,33 ± 0,81 5,5 ±0,22 4,23 ± 0,61 3,5 ± 0,51*
Добутрекс,мкг (кг/мин) 12,2 ± 2,7* 13,7 ± 4,3 10,7 ± 3,5 10,9 ± 2,5 8,1 ± 3,9*
Сокращения: АДср — среднее артериальное давление; ЧСС — частота сердечных сокращений; ЦВД — центральное венозное давление; ФВ ЛЖ — фракция выброса левого желудочка.
Примечание.* — р < 0,05 при сравнении с исходными показателями.
внутривенно во время реанимационных мероприятий, повторять каждые 3-5 мин по 0,05-0,5 мг/кг». А также: «Адреналин не рекомендуется назначать в качестве инотропного или вазопрессорного препарата при кардиогенном шоке и следует ограничить его применение, спасая больного при остановке сердца» [16].
В рекомендациях Всероссийского общества кардиологов (ВНОК): «Адреналин вводится болюсно 1 мг в/в при реанимационных мероприятиях, при необходимости повторно через 3-5 минут» [7]. Эндотрахиальное введение нежелательно. При ин-фузии рекомендуется 0,05-0,5 мкг/(кг-мин). Последняя рекомендация, а именно 0,5 мкг/(кг-мин) крайне не желательна. При длительном введении приводит к нарастанию ОСН.
Таким образом, адреналин, введенный не по показаниям (как профилактическая мера), приводит к ухудшению состояния сердца и другим осложнениям. Это прямая дорога к полиорганной недостаточности. И это, по нашим данным, имеет место, несмотря на неоднократные публикации, иллюстрирующие вред такой тактики.
Синтез терапии
Кардиотоническая поддержка при левожелудочковой острой сердечной недостаточности. Для имитационного синтеза адекватной для больного с ОСН терапии используем мониторно-компьютерный анализ, основанный на технологии «Миррор» [5, 6, 8, 9, 17].
Основу технологии составляет алгоритм, обеспечивающий врача информацией для обоснованного принятия решений [5, 6, 8]. Конструктивная математика, основанная на математическом моделировании фундаментальных физиологических знаний по кровообращению и сердцу, позволяет
с помощью алгоритмов идентификации оценить по мониторируемым функциям свойства сердечно-сосудистой системы. Сравнивая состояние больного на данный период (за данный цикл сердечного сокращения) с нормой (подбор норм осуществляется оптимизационными алгоритмами, обоснованная методика выбора норм приведена в руководстве [4]), находят «слабое звено» — свойство, ответственное за ухудшение функции кровообращения. Итерационно нормализуя свойства, алгоритм определяет патологическое звено, вызвавшее на данный момент ухудшение функции кровообращения, разграничив его с компенсаторными, гомеостатическими и защитными реакциями организма. Важность такого разграничения заключается в том, что, оказывая лечебные воздействия, врач должен учитывать кроме патологических и адаптационные реакции организма, например гомеостатические, и снимать их воздействие по мере уменьшения патологического состояния. Такой анализ может проводиться, по мере необходимости, раз в 1-3 мин (или каждый цикл сердечного сокращения), чтобы отслеживать, как влияет выбранная терапия на состояние больного, и оперативно ее менять. Технология позволяет индивидуально подбирать лекарственную терапию, оценивать качество проводимого лечения. Методы, заложенные в технологию, запатентованы [1-3].
Цель лечения — уменьшение левожелудочковой недостаточности. Количественный критерий — индекс насосного коэффициента ЛЖ (ИЛЖ): ИЛЖ = СИ/ЛВД [л/(мин-м2-мм рт. ст.)]. Хотя терапия будет направлена на максимизацию ИЛЖ, контроль за состоянием правого желудочка, почек, легких, перфузии мозга и других тканей должен вестись непрерывно, относительные оценки их состояния должны быть изменены в сторону патологии меньше, чем для левого желудочка [4].
В мониторно-компьютерную систему должны быть введены рост, масса, возраст, особенности,
противопоказания к сильнодействующим препаратам [5, 8, 9].
При отсутствии положительной реакции на стандартное лечение в соответствии с рекомендациями [7, 16] необходимы переход к инвазивному мони-торированию, внимание к ЭКГ, ЭхоКГ и т. п.
При левожелудочковой острой сердечной недостаточности ИЛЖ в наибольшей степени из всех параметров сердечно-сосудистой системы изменен в сторону патологии. Его значение обычно ниже 1,5-0,08 л/(мин*м2*мм рт. ст.).
Применение кардиотоников считается опасным [7, 16, 17]. В соответствии с нашим опытом это отношение к кардиотоникам обусловлено тем, что кардиотоническая поддержка требует двухпарамет-рической итерационной тактики лечения. Назначение тоника на первых порах улучшает ИЛЖ. Вследствие этого растут СИ, АД и нагрузка. При левожелудочковой острой сердечной недостаточности энергетический резерв миокарда мал, он быстро истощается и дозу кардиотоника приходится повышать и т. д. В результате лечение не эффективно, а действие больших доз кардиотоников имеет отдаленные негативные последствия. Совместное назначение кардиотоника и вазодилататора улучшает ситуацию, так как АД не растет или растет в меньшей степени. Однако выбор адекватного соотношения доз составляет проблему. На основе имитационного анализа на индивидуализированной модели сердечно-сосудистой системы был сформирован алгоритм лечения левожелудочковой недостаточности.
1. Необходимо начать с вазодилататора, повышая дозу до тех пор, пока АДС не упадет на 10- 20% , но не ниже 50 мм рт. ст. (АДД не ниже 42-45).
2. Затем вводится кардиотоник с минимальной дозы и до тех пор, пока систолическое артериальное давление АДС не повысится на 10-20 % примерно до первоначального значения. Контролируется ИЛЖ. Даже, если недостаточность сердца уменьшается, сердечный индекс СИ и среднее артериальное давление АД растут, увеличение дозы кардиотоника нужно прекратить, так как растет нагрузка и это может привести с некоторой задержкой к снижению ИЛЖ.
3. Если результат недостаточен, переходим к пункту 1. Доза вазодилататора вновь увеличивается до тех пор, пока нагрузка давлением не упадет.
4. Если требуется дальнейшее увеличение ИЛЖ, выполняем пункт 2. Теперь нужно вновь увеличить дозу кардиотоника (переходим к пункту 2) так, чтобы АД выросло не более чем на 20 %. Так, пошагово, до получения положительного результата. Если в ходе этой процедуры СИ, АД и соответственно ИЛЖ начнут после одной из итераций расти самопроизвольно без увеличения доз препаратов, то дозы нужно снизить. Мощность ЛЖ не должна быть больше 0,3 Вт при тяжелой ОСН и 0,6 Вт, если состояние сердечно-сосудистой системы больного не вызывает опасения.
Перегрузки сердца. Высокая нагрузка на сердце допускается не только при использовании кардиотоников. Гиперволемия, вазопрессоры, возбуждение больного и другие причины могут вызывать эту опасную ситуацию [17]. В. И. Бураковский описал такие случаи еще в 1980-е гг. К сожалению, сейчас эти ситуации продолжают встречаться. Рассмотрим такую ситуацию, как подбор режима электростимуляции с использованием технологии «Миррор» [6, 8, 9].
Больной С., ИБ № 1852.07, 60 лет, с диагнозом: ишемическая болезнь сердца, нарушение проводимости, АВ-блокада I степени, полная блокада левой ножки пучка Гисса, предсердная экстрасисто-лия, пароксизмальная форма фибрилляции предсердий, недостаточность митрального клапана 3-й стадии, гипертоническая болезнь 3-й стадии — после операции (2008 г.) пластики митрального клапана с опорным кольцом СаграпМег № 29 на фиб-риллирующем сердце, модифицированной радиочастотной аблации с изоляцией легочных вен, фиброзного кольца, ушка левого предсердия в условиях искусственного кровообращения, гипотермии и фармакохолодовой кардиоплегии переведен в отделение реанимации. Имеет место левожелудочко-вая недостаточность. Индекс насосной способности левого сердца КЛ снижен в 1,64 раза. В 14 часов 41 минуту начата правожелудочковая стимуляция. Она не изменила состояние сердечно-сосудистой системы больного. Результат показан на диаграмме (рис. 3).
В целях улучшения состояния сердца в 14 часов 50 минут перешли с правожелудочковой стимуляции на левожелудочковую (рис. 4). Левоже-лудочковая стимуляция ухудшила насосную способность левого сердца. В результате КЛ не повысился, а резко снизился — стал в 3 раза меньше нозологической нормы. Столь же резко упал КП, со значения -1,34 до -2,57. Причина этих изменений лежит в системной реакции, которая снизила СИ со значения -1,27 относительно нозологиче-
Рис. 3
Состояние больного С. на фоне правожелудочковой стимуляции
Рис. 4
Состояние больного С. на фоне левожелудочковой стимуляции
ской нормы до -2,42 и повысила ОПС с нормального значения до 2,05. АД выросло на 7 %. Двукратный рост ОПС увеличил постнагрузку на левый желудочек, хотя эффективная мощность даже снизилась благодаря падению СИ.
Поскольку мониторно-компьютерный анализ шел в реальном времени, стимуляцию сердца немедленно (в 14.57) изменили на правожелудочко-вую. Насосная способность и СИ вернулись почти что к исходному состоянию (-1,77 и -1,37 соответственно; рис. 5). Состояние правого желудочка (-1,69) осталось несколько более плохим, чем до смены стимуляции на левожелудочковую. Избежать длительной перегрузки удалось благодаря применению технологии «Миррор» [9].
Разгрузка левого желудочка при левожелудочковой острой сердечной недостаточности с помощью интеллектуальных средств. Цель лечения — уменьшение левожелудочковой недостаточности и нагрузки на левое сердце. Количественный критерий — индекс насосного коэффициента левого желудочка ИЛЖ.
Прежде чем принять дополнительные лечебные меры, например назначить либо увеличить дозы инотропных и (или) вазоконстрикторных препаратов, следует оценить возможное увеличение нагруз-
Рис. 5
Состояние больного С. на фоне правожелудочковой стимуляции
ки на ЛЖ. Последняя может привести к дальнейшему снижению сердечного выброса и перфузии тканей. Кроме того, согласно рекомендациям ВНОК [7] целесообразно оценить полезность внутриаор-тальной баллонной контрпульсации, ультрафильтрации, диализа, искусственной вентиляции легких, а также кардиохирургического лечения. Для эффективной и безопасной разгрузки и кардиото-нической поддержки левого желудочка необходим мониторно-компьютерный анализ в реальном времени в диалоге с врачом, который позволит определить подсистему и свойства, обуславливающие патологию (в нашем случае это ИЛЖ), выбрать, варьировать и поддерживать дозы лечебных препаратов, обеспечивающих максимизацию ИЛЖ. МКА позволяет выполнить постоянную подстройку дозы, а при необходимости и вида препарата. Алгоритм такого анализа следующий.
1. В соответствии с нашим опытом [4, 6, 8, 9, 11, 17], практически всегда полезно снижение нагрузки, но все же, если сердечный индекс СИ ниже 1,8 л/(мин*м2), давление заклинивания легочной артерии ДЗЛА больше 13 мм рт. ст., среднее артериальное давление АД ниже 60-70 мм рт. ст., артериальное давление диастолическое АДД ниже 42 -50 мм рт. ст., то нужно перейти к кардиотони-ческой поддержке. Предварительно для разгрузки нужно снизить дозы или отменить препараты, активирующие обмен веществ, снизить, если ситуация позволяет, температуру тела, устранить дрожь и судорожные движения мышц, уменьшить затраты энергии на дыхание, использовать при возможности препараты, снижающие потребление энергии.
Замечание: левожелудочковую острую сердечную недостаточность нужно дифференцировать от гиповолемии: мониторно-компьютерный анализ (МКА) покажет, что объем циркулирующей крови ОЦК определяет патологическое состояние, при этом, как правило, СИ ниже 2,2 л/(мин*м2), ДЗЛА ниже 14 мм рт. ст., а систолическое артериальное давление САД — 85 мм рт. ст. (недостаточная преднагрузка). В этом случае показана нагрузка объемом.
1а. СИ можно снизить до 1,8 л/(мин*м2). Для этого можно использовать вазодилататоры, действующие на емкостные венозные сосуды. Доза: от минимальной для используемого препарата до величины, при которой МКА покажет, что рост ИЛЖ прекратился. Введение вазодилататоров может повышать не только ИЛЖ, но и нагрузку на миокард, что при истинной левожелудочковой недостаточности нежелательно, так как через некоторое время резервы истощатся и недостаточность начнет вновь нарастать. Поэтому дополнительный контроль изменения среднего артериального давления АД и мощности левого желудочка необходим.
1б. АД можно кратковременно (10-180 мин) снизить до 60 мм рт. ст. (45-50 мм рт. ст. в диастолу). Для этого нужно использовать вазодилата-
торы, действующие на резистивные сосуды капиллярного (артериолы) русла. Доза: от минимальной для используемого препарата до величины, при которой ИЛЖ прекращает рост. При нарушении мозговой функции или функции почек нужно оценить зависимость этих нарушений от АД и принимать решение, учитывая эти взаимосвязи. Введение вазодилататоров может повышать не только ИЛЖ, но и нагрузку на миокард. При левожелудочковой острой сердечной недостаточности эта возможность требует внимания, так как через некоторое время резервы истощатся и недостаточность начнет вновь нарастать. Поэтому дополнительный контроль изменения СИ и мощности левого желудочка необходим.
Выполнение рекомендаций 1а и 1б позволит разгрузить ЛЖ не меньше, чем в полтора раза.
1в. ЧСС можно варьировать в широких пределах так, чтобы получить максимальное значение ИЛЖ. Для первоначальной оценки при непрерывном МКА удобно использовать зависимость периода сокращения сердца от дыхания. Получив эти начальные данные, можно выбрать фармакологические препараты, режим электростимуляции и ресинхронизации. Результат должен быть проверен и откорректирован в статике. Подбор ЧСС, ориентируясь на рост СИ, не совпадает по нашему опыту с ростом ИЛЖ.
Используя таким образом мониторно-компью-терный анализ в диалоге, on-line и в реальном времени и выполняя с его помощью опережающую имитацию на индивидуализированной математической модели, можно эффективно, легко и надежно найти наилучшее для каждого больного индивидуальное лечение [5, 6, 8, 9].
Повторим, такая тактика (рекуррентное введение вазодилататоров и кардиотоников) проводится для каждого состояния, когда разгрузка показана, до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые показатели гемодинамики.
Адаптивные реакции. Анализ мониторно-ком-пьютерных трендов в их сопоставлении с данными историй болезни выявил необходимость рассматривать совместно как патологические, так и регу-ляторные и в общем случае адаптивные (компенсаторные, гомеостатические, защитные и уравновешивающие) сдвиги. Адаптивные сдвиги нужно учитывать как в ответ на патологические процессы, так и как реакции организма на лечебные меры. Отсюда следует, что состояние сердечно-сосудистой системы мы должны характеризовать не только патологическими изменениями, но и адаптивными реакциями. Необходимо уметь разделять, что связано с патологией, а что с адаптивным ответом на патологию и вводимые лечебные препараты.
В связи с этим наши системы помощи врачу в диагностике и выборе терапии почти с самого начала их разработки (при переходе от технологии «Гарвей» к технологии «Айболит» и «Миррор»)
выводили на суд лечащего врача классы патологических и адаптивных изменений (рис. 6), конкретные сдвиги в каждом классе (рис. 7 и 8) и количественные оценки изменений в абсолютных и относительных величинах (см. рис. 8) [1-3, 5, 6, 8, 9, 11].
Рассмотрим в качестве примера состояние больного 3. с дилатационной кардиомиопатией.
Из рис. 7 и 8 видно, что имеет место левожелу-дочковая недостаточность (КЛ снижено в 3,27 раза). Поддержание АД обеспечивается резким почти двукратным увеличением ОПС. При этом СИ падает на 50 %.
Мы акцентируем внимание на примере с левожелудочковой недостаточностью в связи с исключительной важностью этого расстройства (в работах В. И. Бураковского, Д. Ш. Газизовой, В. А. Лищука рассмотрены правожелудочковая и тотальная недостаточность сердца [5, 6, 8, 17]).
На рис. 6 дан диагноз, который в автоматическом режиме (без участия врача, но для его рассмотрения и коррекции) предлагает технология «Миррор».
Виды и значимость защитных, компенсаторных и гомеостатических реакций сердечно-сосудистой системы подробно рассмотрены в брошюре «Компьютерная технология интенсивного лечения: контроль, анализ, диагностика, лечение, обучение» [5] и в руководстве «Система показателей кровообращения для оценки состояния, выбора и коррекции терапии при хирургическом лечении ишемической болезни сердца (нозологическая норма)» [4]. Способ разделения патологических и компенсаторных реакций сердечно-сосудистой системы запатентован [3]
К сожалению, оценки состояния сердечно-сосудистой системы при острых нарушениях кровообращения, как правило, связывают лишь с патологическими процессами, не учитывая адаптивные.
Патологические сдвиги:
Недостаточность левого желудочка
Компенсаторные изменения:
Спазм венозных сосудов БКК
Защитные реакции;
Снижение функции правого желудочка
Гомеостатические реакции:
Спазм резистивнык сосудов БКК
Сначала До конца Печать Точнее
Рис. 6
Развернутый диагноз. Автоматический вывод оценки состояния больного 3. во время обследования перед пересадкой сердца. Строчка внизу — команды управления алгоритмом постановки диагноза: «Продолж» — переход к следующему шагу диагностического алгоритма, «Сначала» — возврат к первому шагу анализа, «До конца» — запуск автоматической работы алгоритма анализа, «Печать» — вывод диагноза на печать, «Точнее» — запуск дополнительных алгоритмов анализа, связанных с изменением периода сердечного сокращения и изменениями объема циркулирующей крови
Рис. 7
Образ (круговая диаграмма) острой сердечной недостаточности левожелудочкового генеза. Насосная способность левого сердца КЛ снижена в 3,27 раза, правого сердца КП — почти в 2 раза. Это снижение носит защитный характер — значительно уменьшает нагрузку (преднагрузку) на левый желудочек. Вместе с тем сильно сниженный СИ вызывает компенсационное повышение жесткости (тонуса) сосудистого русла (снижение эластичности сосудистых резервуаров). Так, эластичность венозной системы ЭВ снижена в 1,29, артериальной ЭА в 2,41, легочной артерии ЭЛА в 2,54 и легочных вен ЭЛВ — в 1,29 раза
Рис. 8 Сравнение исходных данных с нормами среднего здорового человека [8]. В колонке «Текущее» — показатели гемодинамики больного 3. во время обследования перед операцией
Последние могут сопровождаться различными по виду и по количественной выраженности компенсаторными, защитными, гомеостатическими и другими адаптивными сдвигами, требующими различной тактики лечения [1, 2].
Заключение
На основе мониторно-компьютерного анализа в реальном времени больных во время и после операций на сердце и сосудах, а также анализа отечественной и зарубежной литературы выявлены следующие типичные причины осложнений, а также разработаны меры по их преодолению.
Имеют место неверные рекомендации вследствие ошибок вычислений. В подавляющем большинстве
случаев эти ошибки связаны с переходом от абсолютных оценок состояния и свойств организма к индексам и относительным величинам.
Несмотря на неоднократные публикации и обсуждения недопустимости введения кардиотоников без крайней необходимости, особенно такого препарата, как адреналин, такая практика продолжает иметь место. Она приводит к гемодинамичес-ким перегрузкам сердца, увеличению доз кардио-тонической поддержки, что в свою очередь увеличивает нагрузку на сердце и ухудшает прогноз. Перегрузки сердца могут также вызываться гипер-волемией и неадекватными режимами кардиостимуляции. Крайне важно не допускать таких перегрузок левого и правого желудочков сердца, что отмечено в рекомендациях ВНОК.
При обобщении материала и разработке на его основе рекомендаций нередко вместо индексов и относительных величин используются абсолютные показатели. Как мы показали в статье, такие обобщения приводят к неверным рекомендациям.
Соблюдение рекомендаций Всероссийского научного общества кардиологов (ВНОК) и Европейской ассоциации (ESC) является крайне важным и достаточным условием, чтобы перечисленные выше недостатки не допускались.
Чтобы обеспечить индивидуальную и ситуационную наилучшую для каждого пациента терапию, должны использоваться опережающая имитация и оперативная индивидуализация лечения с помощью математических моделей. Это позволяет резко улучшить диагностику и терапию.
Мониторно-компьютерный анализ с помощью математических моделей позволяет учесть наряду с патологическими изменениями адаптационные реакции организма: компенсаторные, защитные и гомеостатические. Это дает возможность оперативно в реальном времени оптимизировать дозы препаратов и проводимую терапию, учитывая реакции организма на патологию и лечение.
Клинический материал и данные мониторно-компьютерного контроля, которые положены в основу представленного здесь анализа, опубликованы в специальных научных изданиях и обсуждены на клинических конференциях (например, [9, 11]).
В третьей части статьи будут рассмотрены технико-социальные аспекты информационного обеспечения медицины, соотношение статических оценок и лечения как процесса, роль инфраструктурных решений в информатизации, а также сегодняшние задачи реализации интеллектуальных средств и методов в клинической медицине и медицинской науке.
I Л и т е р а т у р а |
1. Бокерия Л. А., Лищук В. А., Газизова Д. Ш. Способ оценки качества кардиохирургического лечения. Пат. РФ № 2138048 от 20.09.99. Бюл. № 26.
2. Бокерия Л. А., Лищук В. А., Сазыкина Л. В., Гази-зова Д. Ш. Способ оценки эффективности фармакологических препаратов. Пат. РФ № 2136219 от 10.09.99. Бюл. № 25.
3. Бокерия Л. А., Лищук В. А., Газизова Д. Ш. Способ разделения патологических и компенсаторных реакций сердечно-сосудистой системы. Пат. РФ № 2153291 от 27.07.2000. Бюл. № 21.
4. Бокерия Л. А., Лищук В. А., Газизова Д. Ш. Система показателей кровообращения для оценки состояния, выбора и коррекции терапии при хирургическом лечении ИБС (нозологическая норма): Руководство. М., 1998. 49 с.
5. Бураковский В. И., Бокерия Л. А., Газизова Д. Ш. и др. Компьютерная технология интенсивного лечения: контроль, анализ, диагностика, лечение, обучение. М.: 1995. 85 с.
6. Газизова Д. Ш. Оперативный анализ расстройств сердечно-сосудистой системы с помощью современных мониторно-компьютерных средств. Дис. ... д-ра мед. наук. М., 1998. 250 с.
7. Диагностика и лечение острой сердечной недоста-точности//Российские рекомендации (разработаны Комитетом экспертов Всерос. научного общества кардиологов. Секция неотложной кардиологии, Москва, 2006) // сайт в Интернете http://www.cardiosite.ru/ medical/ recom-dia-contents.asp. 2007.
8. Лищук В. А. Математическая теория кровообращения. М.: Медицина, 1991. 256 с.
9. Лищук В. А. Бокерия Л. А. Математические модели и методы в интенсивной терапии: сорокалетний опыт. К 50-летию НЦССХ им А. Н. Бакулева. Ч. 4. Терапия. 1986-1996 гг. // Клиническая физиология кровообращения. Номер 2. 2007. М.: Изд-во НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН. С. 5-21.
10. Лищук В. А. Роль относительных величин в анализе сердечно-сосудистой системы // Клиническая физиология кровообращения. 2005, № 1. М.: Изд-во НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН. С. 75-80.
11. Лищук В. А., Газизова Д. Ш., Лобачева Г. В., Овчинников Р. С., Никитин Е. С., Сазыкина Л. В., Серегин К. О., Сокольская Н. О., Бокерия Л. А. Пери-операционный мониторинг гемодинамики у кардио-хирургических больных: новые возможности и старые недостатки // Анестезиология и реаниматология. 2006, № 3. М.: Медицина. С. 45-51.
12. Лищук В. А., Лобачева Г. В., Никитин Е. С., Газизова Д. Ш., Сазыкина Л. В., Леонов Б. И., Горбач А. А. Информация — живая вода медицины (часть 1)// Биотехносфера. 2009. № 4 (4). С. 21-34.
13. Лищук В. А. Индексы сердечно-сосудистой системы // Клиническая физиология кровообращения. 2004. № 2. С. 38-44.
14. Марино П. Интенсивная терапия: пер. с англ. //Гл. ред. А. И. М а р т ы н о в. М.: ГЭОТАР Медицина, 1998.
15. Cotter G., Cotter М., Kaluski Е. Hemodynamic monitoring in acute heart failure // Crit Care Med. 2008. Vol. 36. N 1. P. 40-43.
16. ECS Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2008 of the European Society of Cardiology // European Heart Journal (2008) 29, 2388 -2442.
17. Lishchouk V. A. Clinical results with computer support of the decisions (in the cardiosurgical intensive care unit). In: Databases for cardiology. Dortrecht:Kluwer Academic Publishers, 1991. Р. 239-258.
Члену редколлегии, профессору Херманну Гилли
The Expensive colleague!
Take our warmhearted, congratulations since jubilee date — 65 years since birth day!
We want You strong health, greater creative success, good pupil and prosperities in the field of biomedical engineering!
Members of editorial staffs of the
