Gaskinetik og metabolisme i anæstesi under ikke-stabil tilstand

Under klinisk anæstesi er det forbløffende, at CO2-monitorering hovedsageligt består af end-tidal PCO2 for at bekræfte endotracheal intubation og estimere ventilation, og O2-monitorering består af en enkelt PO2-måling for at detektere en hypoxisk gasblanding. Bedre forståelse af, hvordan O2- og CO2-kinetikmonitorering kan definere systemers patofysiologi, vil i høj grad øge sikkerheden i anæstesi ved at detektere kritiske hændelser såsom pludseligt fald i hjertevolumen (Q.T) ved vena-caval kompression under abdominal kirurgi, forekomst af CO2-lungeemboli under laparoskopi, stigende vævs O2-forbrug (V.O2) under let bedøvelse, og indtræden af ​​anaerob metabolisme (V.CO2 er uforholdsmæssigt højere end V.O2).

I den foregående bevillingsperiode afslørede opdagelser af CO2-kinetik under ikke-stabil tilstand betydelige huller i forståelsen af ​​O2-kinetikken. Til dette formål er der udviklet en 5-rums lungemodel af gaskinetik i kroppen under ikke-steady state, som inkorporerer komplekse interaktioner mellem O2 og CO2 i lunge, blod og væv. Denne computermodel blev brugt til at formulere følgende hypoteser, og vil belyse mekanismer, der ligger til grund for de efterfølgende målte data hos bedøvede patienter.

Efterforskerne har allerede udviklet to innovative enheder, der er essentielle for V.O2-målingen: En hurtig respons temperatur- og fugtighedssensor og en blandeanordning (en bymixer) til måling af blandet gasfraktion, specielt designet til anæstesisystemer. Efterforskerne har også designet et sofistikeret bænksystem til validering af begge enheder, som viste den høje nøjagtighed og ydeevne af vores målinger.

Hypoteser, der vil blive testet i vores overordnede forskningstema inkluderer:

• At pulmonal O2-optagelse (V.O2) hos bedøvede patienter er meget lavere end den værdi, der er citeret i litteraturen.
• At inhalationsanæstesi påvirker V.O2 anderledes end total intravenøs anæstesi (TIVA).
• At et akut fald i cardiac output (Q.T) (ved ændring af patientposition) forbigående vil mindske V.O2, men faldet i CO2-eliminering (V.CO2) opretholdes, fordi vævets CO2-lagre er hundrede gange større end O2 (se venligst tidligere) godkendt IRB-protokol, HS# 2000-1325).
• Det positive slutekspiratoriske tryk (PEEP) reducerer V.O2 og V.CO2 på grund af fald i Q.T og alveolær ventilation (V.A) og udseendet af høj ventilation-til-perfusion (V.A/Q.) enheder (se venligst tidligere godkendte IRB-protokol, HS# 2000-1325).
• Denne Trendelenburg-position (hoved nedad) øger V.O2 og V.CO2 på grund af stigning i Q.T.
• At V.O2 kan være med til at bestemme nødvendigheden af ​​blodtransfusion.
• At den kontinuerlige måling af respiratorisk kvotient (RQ=V.CO2/V.O2) kan påvise overgang til anaerob metabolisme.
• At den kontinuerlige måling af respiratorisk RQ kan være et godt alternativ til arteriel blodgasprøvetagning.
• At den kontinuerlige måling af respiratorisk RQ kan bestemme nødvendigheden af ​​ernæringsstøtte under lange operationer.

I denne protokol vil efterforskerne studere de kliniske implikationer af disse målinger, idet de tror, ​​at de er de manglende led i anæstesimonitorering. Belysning af mekanismerne bag denne akutte patofysiologi vil fremme forståelsen af ​​O2- og CO2-kinetik under non-steady state og tillade den ikke-invasive diagnose af kritiske hændelser under klinisk anæstesi, hvilket giver øget sikkerhed, især for størstedelen af ​​raske patienter, som kun modtager ikke -invasiv overvågning.

En separat del af undersøgelsen, som komplimenterer undersøgelsen af ​​metabolisk gasudveksling med bymixer-flowsystemet, er undersøgelsen af ​​respiratorisk gas med et bærbart massespektrometer for at detektere flygtige organiske forbindelser under anaerob metabolisme. Den eksperimentelle anaerobe model er voksne patienter, der gennemgår en operation, der kræver tourniquet. Anaerob metabolisme vil blive påvist ved syrebasebalanceblodprøve, bymixer-flowmåling og massespektrometer. Anæstesi vil blive opretholdt af total intravenøs anæstesi (TIVA), og hver patient vil have en arteriel linje. Der ville ikke blive foretaget andre indgreb. Det er et observationsstudie.