Еремин Н.Н., Сараев И.А., Аржаных И.Н.

Курск, Курский государственный медицинский университет

 

ОЦЕНКA УСТОЙЧИВОСТИ ИНТРАОПЕРАЦИОННОГО ГОМЕОКИНЕЗА  В ХОДЕ ЭНДОСКОПИЧЕСКОЙ ХОЛЕЦИСТЭКТОМИИ  

  

  Методика оценки устойчивости системного регулирования и состояния пациентов в целом на фоне хирургической агрессии сопряжена с решением ряд необходимых для минимизации риска задач. Адекватный уровнь защиты от ноцицептивного воздействия обеспечивает техническую возможность хирургических манипуляций и минимизирует возникновение стресс-индуцированных функциональных реакций. Анестезиологическое пособие создает необходимые условий для стабильного взаимодействия органов и систем в рамках процесса интегрального гомеокинеза в процессе адекватной интра- и постоперационной адаптации. Адаптация как интегральный феномен не может достаточно полно характеризоваться данными мониторинга  отдельно взятых констант, варьирующих по принципу “больше” – “меньше” в области неких известных границ.

   Это обстоятельство заставляет искать иные возможности контроля функционирования организма в ходе оперативных вмешательств. По возможности в них в качестве входных параметров должны выступать известные и удобные для  обработки биологические сигналы, что оптимально с практической точки зрения. Принципиальным является наличие у них такого свойства как интегральность, которое и обеспечит максимальную информативность динамики этих параметров в отношении необходимого результата – суждения об устойчивости системного гомеокинеза. Другим  условием выступает поиск конкретного математического способа анализа такой активности организма, для обеспечения желаемого результата.

   Все это заставляет по-новому посмотреть на те традиционные параметры мониторинга, которые составляют его “золотой стандарт”, но в отношении которых традиционно используются рутинные процедуры обработки данных, решающие задачу выявления острых нежелательных реакций на хирургическую травму, которые тем не менее не отражают текущего состояния сонастройки органов и систем. Одним  из них является синусовый ритм с феноменом его вариабельности. Известно, что хронотропная активность сердца, органа тонко сопрягающего за счет энергетического подкрепления  управляющие стимулы и  все акты жизнедеятельности, обладает максимальной информационной емкостью на системном уровне, особенностью организации этого временного феномена как детерминировано - хаотического процесса, никакие иные методы (аппарат вариационной статистики, спектральный анализ, выявление трендов динамики и т.д.), кроме специально разработанных для анализа такого класса явлений  инструментов из области нелинейной динамики, не могут использоваться без риска принципиально неприемлемого уровня потери полезной информации [3].

   В связи с вышесказанным целью проведенного исследования стала разработка подхода к оценке устойчивости интраоперационного гомеокинеза на основе концепции детерминированного хаоса и адекватных его природе методов изучения.

  

 Материалы и методы

    В исследование включили 92 больных (71 женщина и 21 мужчина), которым по ургентным показаниям проводилось эндоскопическое оперативное вмешательство по поводу различных форм желчнока­менной болезни. Средний возраст составил 56,6 ± 12,5 лет. Продолжительность острой симптоматики заболевания перед госпитализацией составляла не более недели. В качестве сопутствующей патологии у 75% пациентов была выявлена артериальная гипертония. Объ­ективный статус больных, определенный по классификации Американско­го общества анестезиологов (ASA), соответствовал 2Е-3Е классам. Учитывая общую продолжительности времени госпитализации, пациенты были разделены на 2 подгруппы – с показателем койко/дня менее и более 1 недели (72 и 20 человека).                                       Основным методом анестезиологического обеспечения проводимых вмешательств была комбинированная анестезия на фоне ме­дикаментозной миоплегии и искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Премедикацию проводили путем внутримышечного введения промедола (0,2 мг/кг), димедрола (0,2-0,3 мг/кг) и атропина за 30-40 мин минут до начала общего обезболивания. Индукция в наркоз осуществлялась внутривенным последовательным введением диазепама (0,5-1,0 мг/кг), фентанила (100 мкг), кетамина (0,5 мг/кг). Прекураризация проводилась раство­ром ардуана (1 мг), эсмерона или тракриума (10 мг). После наступления наркотического сна, на фоне вспомогательной ИВЛ, производилась интубация трахеи и назначалась дополнительная доза миорелаксантов.  Уровень анестезии поддерживался фракционным внутривен­ным введением фентанила (50-100 мкг/20-30 мин), на фоне тотальной медикаментоз­ной миоплегии, инфузионной терапии изотонических растворов и ИВЛ воздушно-кислородной смесью 2:1 с подачей паров фторотана 0,5-1,5 об.%. Кратность введения препаратов для поддержания анестезии опреде­лялась общепринятыми критериями: повышением АД, учащением пульса. Средняя продолжительность наркоза составила 2,54 ± 1,83 часа.        Наличие стойкой дисфункцией синусового водителя ритма служило критерием исключения.

    Основным методом контроля интраоперационного состояния больных был полимониторинг общепринятых параметров, в том числе таких наиболее информативных показателей, как АД (в том числе – сАД) и пульс. Их величины, фиксируемые для дальнейшей статистической обработки каждые последовательные 5 минут за весь период оперативных вмешательств, сравнивали с рамками варьирования, характерными для состояния покоя в норме: 60-90 в 1 мин. и 76,6 – 106,6 мм.рт.ст, соответственно. Отличия более 20% оценивали как превышающие порог “стресс-нормы”.

   Текущую организацию гомеокинеза оценивали с помощью его однопараметрической энтропийной модели. Для этого непрерывно накапливались данные о динамике относительной энтропии кардиоритма, по которым строился и анализировался аттрактор этого процесса. Стартовое значение энтропии рассчитывалось по формуле К.Шеннона по 200-м последовательно накопленным интервалам  RR.  Затем методом “бегущего окна” с постоянным сдвигом на 1 дату процедура повторялась на протяжении всего периода мониторинга кардиоритма, что позволяло получать кривые  информационной характеристики хронотропной функции сердца, которые при последующей  математической обработке по разработанному алгоритму, отражали динамику организации гомеостатического регулирования [2].

 

Результаты исследования

Хирургическое воздействие на больного на фоне проводимого наркоза во всех случаях, несмотря на выключение сознания, приводило к гемодинамическим сдвигам, которые были минимальными. Усреднение дискретных значений пульса за каждые последовательно взятый 5 минутный период вмешательства в группе в целом выявило общую тенденцию, представленную в виде кривой значений параметра и его тренда. В дебюте вмешательства величины пульса несколько превышали уровень 90 в 1 мин., а в последующем на фоне проводимого анестезиологического пособия плавно снижались, претерпевая текущие колебания в рамках нормокардии. Отклонения относительно среднего значения (88,6 уд. в мин) за операцию не превышали 6 -7 %% , то есть не выходили за границы так называемой “стресс-нормы”, предполагающей сдвиги не более 20% в значениях контролируемых параметров. Средняя длительность и амплитуда отклонения трендов сАД  от рамок нормотонии также оказались сходными. Текущие изменения сАД, которые колебались вокруг трендов, как правило, были относительно кратковременными и не расценивались как значимые нежелательные отклонения. После окончания вмешательства  состояние больных было таково, что не было необходимости наблюдать их в условиях реанимационного отделения. Эти  факты позволили заключить, что ведение эндоскопической холецистектомии по общим правилам на фоне многокомпанентной анестезии в условиях эффективной миорелаксации обеспечивало во всех случаях в целом адекватный уровень  защиты от хирургического стресса. Вместе  с тем,  учитывая существенно отличающуюся длительность вмешательств, связанную с очевидными  особенностями случаев, а также предполагаемое исходное разнообразие в уровне  устойчивости функционирования организма на фоне травмирующих манипуляций, которое определялось индивидуальным набором преморбидных факторов, предполагалось, что “цена “ поддержания интраоперационной стабильности пациентов  значительно варьирует.    

    Выявить эти особенности при, казалось бы, одинаково приемлемом антистрессорном результате анестезиологического пособия   стало возможным, разделив всю выборку исследованных пациентов на две подгруппы, которые отличались финальной длительностью госпитализации, несмотря на отсутствие очевидных хирургических осложнений.  В стационаре  менее  недели  находились 72 больных, дольше этого срока (в среднем 11,4+ 2,1 дня)  - 20 оперированных пациентов (2-я подгруппа). Причины этого явления  были разнообразными, поэтому в дальнейшем его конкретные появления специально не анализировались, а данное обстоятельство рассматривалось   с системных позиций как проявление  общего снижения адаптационных возможностей  данной категории пациентов. Для адекватного сопоставления данных методом случайной выборки из 72 пациентов с короткими сроками госпитализации  выделили 20 лиц, составивших 1-ю подгруппу. В дальнейшем проводили сравнение особенностей показателей интраоперационного гомеокинеза  1 и 2  подгрупп.

   Основой технологии выявляющей особенности организации системного гомеокинеза стало описание данных рутинного мониторинга кардиоритма путем оценки феномена его вариабельности в части динамики информационной характеристики хронотропной активности сердца – энтропии с помощью инструментов изучения нелинейной динамики. Исходили из того, что этот параметр непосредственно свидетельствовал об организации процесса сопрягающей деятельности  кардиоваскулярной системы относительно целостного функционирования макросистемы (организма в условиях хирургического стресса).   Суждение о  состоянии системности интегрального регулирования основывалось на результатах анализа  детерминированно-хаотического поведения относительной энтропии кардиоритма, формирующего аттрактор с его топологическими особенностями. В обеих подгруппах алгоритм обработки исходного сигнала предполагала процедуру восстановления аттрактора в многомерном виртуальном пространстве его существования, финальная размерность которого определялась выполнением принципа сохранения феномена самонепересекаемости траектории динамики энтропии. Ааттрактор такого интегрального сигнала как энтропия кардиоритма  по определению являлся комплексным объектом. В составляющей его структуру фазовой траектории имели место неоднородности расположения точек-отсчетов. Оценку степени хаотичности изучаемой динамики по мере ее развертывания во времени, используя специально разработанный для этой цели способ [1]. В результате получили набор  кривых коэффициента степени хаотичности, рассчитанных для последовательно взятых с шагом 1 мерностей процесса в диапазоне от 10 до 300, что определялось условиями исследования.  Дальнейшая обработка данных выявила наличие в структуре  аттракторов кардиоритма  пациентов индивидуального числа уровней хаотичности, в топологическом смысле -  субаттракторов, формирующих “тело” комплексных объектов  по принципу  “матрешки”. Таким образом при анализе аттракторов энтропии кардиоритма выявилась их скрытая индивидуальная структура, согласно основному допущению, отражающая иерархию взаимодействующих уровней  системного гомеостатического регулирования, определяющих сложность структуры синусового ритма сердца.  Далее исследовалась взаимосвязь между субаттраторами  разного уровня с построением “дерева” ветвления структуры макрообъекта (комплексного аттрактора энтропии кардиоритма), полученного за весь период оперативного вмешательства, интерпретируемого как модель системного гомеокинеза.  Переход траектории энтропии из одной частной локальной области макрообъекта в другие по мере разворачивания динамического процесса позволило определить и в аналитическом виде описать индивидуальную  структуру ветвления режимов регулирования кардиоритма в ходе операций  у больных обеих подгрупп.   В качестве характеристик индивидуальных вариантов аттракторной структуры были приняты  числовые показатели, отражавшие скорость, глубину ветвлений режимов и финальное количество субаттракторов, образовывавшихся на фоне  вмешательства. В итоге получили относительный показатель интенсивности и продолжительности переходного процесса в системном гомеокинезе “по-вертикали” иерархии гомеостатических механизмов -  D, как 1-ю производную отношения количества субаттракторов на каждом из  уровней хаотичности аттрактора и количества шагов декомпозиции.                             

  Усреднение полученных данных в исследуемых подгруппах позволило установить особенности топологии аттракторной модели их системного гомеокинеза. Выявлено, что у всех 20 больных с финально более длительным сроком пребывания в стационаре, несмотря на отсутствие каких-либо  явных хирургических или анестезиологических ошибок во время эндоскопических вмешательств, имел место  достоверно более выраженный феномен ветвления в структуре аттрактора энтропии кардиоритма, указывающее на активный переходный процесс в гомеокинезе. Тогда как у лиц с также благополучным ходом операций и анестезиологического пособия, у которых в итоге не было причин для удлинения сроков госпитализации, интраоперационное ветвление оказалось меньшим). Значения параметра D в 1 и 2 подгруппах достоверно отличались - 0,21+0,024 и 0,48+0,12, соответственно, при Р<0,05. На рисунке 1 представлены  усредненные портреты ветвления режимов и кривые описывающего их параметра D (его усредненные графики и их аппроксимирующие модели) в 1 и 2 подгруппа, отражающие вышеописанные отличия.

   Таким образом, анализ такого хорошо известного параметра стандартного мониторинга как кардиоинтервалограмма, осуществленный с общесистемных позиций с помощью аппарата нелинейной динамики в части методов, применяемых при исследовании детерминированно-хаотических процессов, дает новые возможности для дополнительной характеристики больных,  которые выявляют скрытые реакции интегрального регулирования, позволяющие косвенно судить о процессах их индивидуальной адаптации.

 

Литература

1. Захаров И.С., Ильин С.И., Довгаль В.М., Сараев И.А. Хаотическая система: автоматная модель / // Телекоммуникации. - 2007. - № 12. - С. 2-9.

2. Сараев И.А., Довгаль В.М. Новые возможности диагностики на основе анализа нелинейных свойств гомеокинеза // Курск. науч.-практ. вестн. “Человек и его здоровье”. - 2005. - № 2. - С. 64-74.

3. Redington, D. Chaos in the heart: the interaction between body and mind / D. Redington // Chaos in biology and medicine. - San Diego, CA.USA : SPIE Proceedings, 1993. – Vol. 2026. – P .280-289.