Kinetika a metabolismus plynů v anestezii během neustáleného stavu

Při klinické anestezii je zarážející, že monitorování CO2 sestává hlavně z end-tidal PCO2 pro potvrzení endotracheální intubace a pro odhad ventilace a monitorování O2 se skládá z jediného měření PO2 pro detekci hypoxické směsi plynů. Lepší pochopení toho, jak může monitorování kinetiky O2 a CO2 definovat patofyziologii systémů, výrazně zvýší bezpečnost v anestezii detekcí kritických událostí, jako je náhlý pokles srdečního výdeje (Q.T) kompresí vena-caval během břišní chirurgie, výskyt CO2 plicní embolie během laparoskopie, zvýšení spotřeby tkáňového O2 (V.O2) při lehké anestezii a nástup anaerobního metabolismu (V.CO2 je nepoměrně vyšší než V.O2).

V předchozím grantovém období odhalily objevy kinetiky CO2 během nestabilního stavu významné mezery v chápání kinetiky O2. Za tímto účelem byl vyvinut 5-kompartmentový plicní model kinetiky plynů v těle během nestabilního stavu, který zahrnuje komplexní interakce mezi O2 a CO2 v plicích, krvi a tkáních. Tento počítačový model byl použit k formulaci následujících hypotéz a objasní mechanismy, na nichž jsou založena následná naměřená data u anestetizovaných pacientů.

Výzkumníci již vyvinuli dvě inovativní zařízení, která jsou nezbytná pro měření V.O2: Snímač teploty a vlhkosti s rychlou odezvou a směšovací zařízení (bymixer) pro měření frakce směsného plynu, speciálně navržené pro anesteziologické systémy. Vyšetřovatelé také navrhli sofistikovaný systém pro validaci obou zařízení, který ukázal vysokou přesnost a výkon našich měření.

Mezi hypotézy, které budou testovány v našem celkovém tématu výzkumu, patří:

• Že plicní absorpce O2 (V.O2) u anestezovaných pacientů je mnohem nižší než hodnota uváděná v literatuře.
• Tato inhalační anestezie ovlivňuje V.O2 jinak než celková intravenózní anestezie (TIVA).
• Že akutní pokles srdečního výdeje (Q.T) (změnou polohy pacienta) přechodně sníží V.O2, ale pokles eliminace CO2 (V.CO2) je trvalý, protože zásoby CO2 v tkáních jsou stokrát větší než O2 (viz výše schválený protokol IRB, HS# 2000-1325).
• Tento pozitivní end-exspirační tlak (PEEP) snižuje V.O2 a V.CO2 v důsledku snížení Q.T a alveolární ventilace (V.A) a výskytu jednotek vysoké ventilace-perfuze (V.A/Q.) (viz dříve schválené protokol IRB, HS# 2000-1325).
• Tato Trendelenburgova pozice (hlavou dolů) zvyšuje V.O2 a V.CO2 v důsledku zvýšení Q.T.
• Že V.O2 může pomoci určit nutnost krevní transfuze.
• Že kontinuální měření respiračního kvocientu (RQ=V.CO2/V.O2) dokáže detekovat přechod k anaerobnímu metabolismu.
• Že kontinuální měření respiračního RQ může být dobrou alternativou k odběru arteriálních krevních plynů.
• Že kontinuální měření respiračního RQ může určit nutnost nutriční podpory během dlouhých operací.

V tomto protokolu budou vyšetřovatelé studovat klinické důsledky těchto měření a budou se domnívat, že jsou chybějícími články při monitorování anestezie. Objasnění mechanismů, které jsou základem této akutní patofyziologie, posílí porozumění kinetice O2 a CO2 během nestabilního stavu a umožní neinvazivní diagnostiku kritických příhod během klinické anestezie, čímž se zvýší bezpečnost, zejména u většiny zdravých pacientů, kteří dostávají pouze -invazivní monitoring.

Samostatnou částí studie, která doplňuje studii metabolické výměny plynů s průtokovým systémem bymixer, je vyšetření dýchacích plynů pomocí přenosného hmotnostního spektrometru k detekci těkavých organických látek během anaerobního metabolismu. Experimentální anaerobní model jsou dospělí pacienti podstupující operaci, která vyžaduje turniket. Anaerobní metabolismus bude detekován acidobazickým krevním testem, měřením průtoku bymixerem a hmotnostním spektrometrem. Anestezie bude udržována totální intravenózní anestezií (TIVA) a každý pacient bude mít arteriální linku. Žádný jiný zásah by nebyl přijat. Je to studie pozorovacího typu.