Пошук фундаментальних закономірностей поведінки інтегральних характеристиках штучного кровообігу для експрес оцінки кисневого балансу при операціях на серці

Анотація

Основна функція системи кровообігу – доставка кисню. Забезпечення адекватного кисневого балансу під час штучного кровообігу (ШК) залишається важливим критерієм управління перфузією при операціях на серці. Порушення балансу між доставкою (DO₂) та споживанням кисню (VO₂) є основною причиною метаболічних розладів і можливих периопераційних ускладнень. У роботі розглянуто можливість розрахунку та використання коефіцієнта масопереносу кисню (КО₂) як основної характеристики масообмінної функції мікроциркуляторної мембрани. Обґрунтований теоретичний зв’язок основних характеристик штучного кровообігу з фундаментальним рівнянням Фіка дозволяє кількісно оцінити ефективність дифузійного транспорту кисню через мікроциркуляторну поверхню в умовах ШК.

Мета. Вдосконалення оцінки кисневого балансу організму під час ШК шляхом введення інтегрального коефіцієнта масопереносу кисню (КО₂), який об’єднує основні критерії адекватності перфузії на основі рівняння Фіка.

Матеріали та методи. Проаналізовано 129 інтраопераційних спостережень, отриманих під час кардіохірургічних втручань із використанням ШК. Параметри оцінки ШК включали загальноприйняті для «альфа-стат» стратегії характеристики кислотно-основного стану та газового складу крові на основі мікрометодики Аструпа і принципів Зігаарда–Андерсена із застосуванням стандартних газоаналізаторів. Додатково враховано фізіологічні змінні, що характеризують гемодинаміку, гематологічний статус, антропометричні параметри, а також ефективність перфузії та метаболічного балансу. На основі цих даних обчислено КО₂ – дифузійно обумовлений інженерний показник, що відображає ефективність оксигенації в умовах ШК.

Результати. Коефіцієнт масопереносу кисню (КО₂) демонстрував послідовне зростання відповідно до VO₂ та метаболічних показників у межах обох температурних груп. У нормотермії значення КО₂ статистично достовірно зростали від 0,0059 ± 0,0010 до 0,0071 ± 0,0012 кг/с·м² (p = 0,0029), з паралельним зростанням лактату (від 1,63 ± 0,59 до 3,52 ± 1,74 ммоль/л) та екстракції кисню O₂ER (від 20,11 ± 3,76 % до 28,00 ± 4,50 %). Найвищі значення КО₂ (0,0082 ± 0,0013 кг/с·м²) зафіксовані в умовах максимального SVRI (3604 дин·с·см⁻⁵·м²) при фізіологічному VO₂, що свідчить про компенсаторне підвищення ефективності дифузії. У помірній гіпотермії КО₂ демонстрував аналогічну прогресію – від 0,0051 ± 0,0009 до 0,0088 ± 0,0012 кг/с·м² відповідно до VO₂ – із чіткою узгодженістю з DO₂, лактатом, pH та O₂ER. Попри відсутність статистичної достовірності, динаміка КО₂ підтвердила фізіологічну чутливість моделі до метаболічних змін навіть у стабільних умовах макроперфузії (без змін MAP та PI).

Висновки. Результати проведеного аналізу підтверджують, що коефіцієнт масопередачі кисню (КО₂), сформований на основі базових параметрів перфузії, може виступати валідним дифузійно обумовленим інженерним індикатором для кількісної оцінки кисневого балансу під час штучного кровообігу. Отримані дані дозволяють розглядати КО₂ як обґрунтований інструмент для верифікації перфузійного статусу з перспективою його інтеграції в автоматизовані системи моніторингу та персоналізованого керування перфузією.