Cinetica e metabolismo del gas in anestesia durante lo stato non stazionario

Durante l'anestesia clinica, è sorprendente che il monitoraggio della CO2 consista principalmente nella PCO2 di fine espirazione per confermare l'intubazione endotracheale e per stimare la ventilazione, e il monitoraggio dell'O2 consista in una singola misurazione della PO2 per rilevare una miscela di gas ipossico. Una migliore comprensione di come il monitoraggio della cinetica di O2 e CO2 possa definire la fisiopatologia dei sistemi migliorerà notevolmente la sicurezza in anestesia rilevando eventi critici come la brusca diminuzione della gittata cardiaca (Q.T) dovuta alla compressione vena-cavale durante la chirurgia addominale, l'insorgenza di embolia polmonare da CO2 durante la laparoscopia, aumento del consumo tissutale di O2 (V.O2) durante l'anestesia leggera e inizio del metabolismo anaerobico (V.CO2 è sproporzionatamente superiore a V.O2).

Nel precedente periodo di concessione, le scoperte della cinetica della CO2 durante lo stato non stazionario hanno rivelato lacune significative nella comprensione della cinetica dell'O2. A tal fine, è stato sviluppato un modello polmonare a 5 compartimenti della cinetica del gas nel corpo durante lo stato non stazionario, che incorpora complesse interazioni tra O2 e CO2 nel polmone, nel sangue e nei tessuti. Questo modello informatico è stato utilizzato per formulare le seguenti ipotesi e chiarirà i meccanismi alla base dei successivi dati misurati nei pazienti anestetizzati.

I ricercatori hanno già sviluppato due dispositivi innovativi essenziali per la misurazione del V.O2: un sensore di temperatura e umidità a risposta rapida e un dispositivo di miscelazione (un bymixer) per la misurazione della frazione di gas misto, appositamente progettato per i sistemi di anestesia. Gli investigatori hanno anche progettato un sofisticato sistema da banco per la convalida di entrambi i dispositivi, che ha dimostrato l'elevata precisione e le prestazioni delle nostre misurazioni.

Le ipotesi che saranno testate nel nostro tema di ricerca generale includono:

• L'assorbimento polmonare di O2 (V.O2) nei pazienti anestetizzati è molto inferiore al valore riportato in letteratura.
• L'anestesia per inalazione influenza il V.O2 in modo diverso rispetto all'anestesia endovenosa totale (TIVA).
• Che una diminuzione acuta della gittata cardiaca (Q.T) (dovuta al cambiamento della posizione del paziente) ridurrà transitoriamente V.O2 ma la diminuzione dell'eliminazione di CO2 (V.CO2) è sostenuta perché le riserve di CO2 nei tessuti sono cento volte maggiori di O2 (si veda in precedenza protocollo IRB approvato, HS# 2000-1325).
• Che la pressione positiva di fine espirazione (PEEP) riduca V.O2 e V.CO2 a causa delle diminuzioni del Q.T e della ventilazione alveolare (V.A) e della comparsa di elevate unità di ventilazione-perfusione (V.A/Q.) (vedere protocollo IRB, HS# 2000-1325).
• Quella posizione Trendelenburg (testa in giù) aumenta V.O2 e V.CO2 a causa dell'aumento del Q.T.
• Quel V.O2 può aiutare a determinare la necessità della trasfusione di sangue.
• Che la misurazione continua del quoziente respiratorio (RQ=V.CO2/V.O2) può rilevare la transizione al metabolismo anaerobico.
• Che la misurazione continua del RQ respiratorio può essere una buona alternativa al prelievo di gas nel sangue arterioso.
• Che la misurazione continua del QR respiratorio può determinare la necessità di supporto nutrizionale durante lunghi interventi.

In questo protocollo, i ricercatori studieranno le implicazioni cliniche di queste misurazioni, ritenendo che siano gli anelli mancanti nel monitoraggio dell'anestesia. Chiarire i meccanismi alla base di questa fisiopatologia acuta farà progredire la comprensione della cinetica di O2 e CO2 durante lo stato non stazionario e consentirà la diagnosi non invasiva di eventi critici durante l'anestesia clinica conferendo una maggiore sicurezza, specialmente per la maggior parte dei pazienti sani che ricevono solo non -monitoraggio invasivo.

Una sezione separata dello studio, che integra lo studio dello scambio di gas metabolici con il sistema di flusso bymixer, è l'esame del gas respiratorio con uno spettrometro di massa portatile per rilevare i composti organici volatili durante il metabolismo anaerobico. Il modello anaerobico sperimentale è costituito da pazienti adulti sottoposti a un intervento chirurgico che richiede il laccio emostatico. Il metabolismo anaerobico sarà rilevato mediante l'analisi del sangue dell'equilibrio acido-base, la misurazione del flusso del bymixer e lo spettrometro di massa. L'anestesia sarà mantenuta mediante anestesia endovenosa totale (TIVA) e ogni paziente avrà una linea arteriosa. Nessun altro intervento sarebbe stato preso. È uno studio di tipo osservazionale.