Gaskinetik och metabolism i anestesi under icke-stabilt tillstånd

Under klinisk anestesi är det häpnadsväckande att CO2-övervakning huvudsakligen består av end-tidal PCO2 för att bekräfta endotrakeal intubation och för att uppskatta ventilation, och O2-övervakning består av en enda PO2-mätning för att detektera en hypoxisk gasblandning. Bättre förståelse för hur O2- och CO2-kinetikövervakning kan definiera systempatofysiologi kommer att avsevärt öka säkerheten vid anestesi genom att upptäcka kritiska händelser såsom abrupt minskning av hjärtminutvolymen (Q.T) genom vena-caval kompression under bukkirurgi, förekomst av CO2-lungemboli under laparoskopi, stigande vävnads O2-konsumtion (V.O2) under lätt anestesi, och insättande av anaerob metabolism (V.CO2 är oproportionerligt högre än V.O2).

Under den föregående bidragsperioden avslöjade upptäckter av CO2-kinetik under icke-stabilt tillstånd betydande luckor i förståelsen av O2-kinetiken. För detta ändamål har en 5-kammars lungmodell av gaskinetik i kroppen under icke-steady state utvecklats, som innehåller komplexa interaktioner mellan O2 och CO2 i lungan, blodet och vävnaderna. Denna datormodell användes för att formulera följande hypoteser och kommer att belysa mekanismer som ligger till grund för efterföljande uppmätta data hos sövda patienter.

Utredarna har redan utvecklat två innovativa enheter som är väsentliga för V.O2-mätningen: en snabbreagerande temperatur- och fuktighetssensor och en blandningsenhet (en bimixer) för mätning av blandad gasfraktion, speciellt designad för anestesisystem. Utredarna har också designat ett sofistikerat bänksystem för validering av båda enheterna, vilket visade den höga noggrannheten och prestandan hos våra mätningar.

Hypoteser som kommer att testas i vårt övergripande forskningstema inkluderar:

• Att pulmonellt O2-upptag (V.O2) hos sövda patienter är mycket lägre än det värde som anges i litteraturen.
• Att inhalationsanestesi påverkar V.O2 annorlunda än total intravenös anestesi (TIVA).
• Att en akut minskning av hjärtminutvolymen (Q.T) (genom patientpositionsändring) tillfälligt kommer att minska V.O2 men minskningen i CO2-eliminering (V.CO2) bibehålls eftersom vävnads CO2-lager är hundra gånger större än O2 (se tidigare godkänt IRB-protokoll, HS# 2000-1325).
• Det positiva slutexpiratoriska trycket (PEEP) minskar V.O2 och V.CO2 på grund av minskningar i Q.T och alveolär ventilation (V.A) och uppkomsten av enheter med hög ventilation till perfusion (V.A/Q.) (se tidigare godkända IRB-protokoll, HS# 2000-1325).
• Den Trendelenburg-positionen (head down) ökar V.O2 och V.CO2 på grund av ökningen av Q.T.
• Att V.O2 kan hjälpa till att fastställa nödvändigheten av blodtransfusion.
• Att den kontinuerliga mätningen av andningskvoten (RQ=V.CO2/V.O2) kan detektera övergång till anaerob metabolism.
• Att den kontinuerliga mätningen av respiratorisk RQ kan vara ett bra alternativ till arteriell blodgasprovtagning.
• Att den kontinuerliga mätningen av respiratorisk RQ kan avgöra behovet av näringsstöd under långa operationer.

I detta protokoll kommer utredarna att studera de kliniska implikationerna av dessa mätningar, och tro att de är de saknade länkarna i anestesiövervakning. Att belysa mekanismerna bakom denna akuta patofysiologi kommer att främja förståelsen av O2- och CO2-kinetiken under icke-steady state, och möjliggöra icke-invasiv diagnos av kritiska händelser under klinisk anestesi, vilket ger ökad säkerhet, särskilt för majoriteten av friska patienter som endast får icke-steady state. -invasiv övervakning.

En separat del av studien, som kompletterar studien av metaboliskt gasutbyte med bymixerflödessystemet, är undersökningen av andningsgas med en bärbar masspektrometer för att upptäcka flyktiga organiska föreningar under anaerob metabolism. Den experimentella anaeroba modellen är vuxna patienter som genomgår en operation som kräver tourniquet. Anaerob metabolism kommer att detekteras genom syrabasbalansblodprov, bymixerflödesmätning och masspektrometer. Anestesin kommer att upprätthållas genom total intravenös anestesi (TIVA) och varje patient kommer att ha en artärlinje. Inget annat ingripande skulle vidtas. Det är en studie av observationstyp.