Динамика очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных

Исследование процесса генерации ритма сердца у кардиохирургических больных в послеоперационном периоде возможно при помощи компьютерного картирования очага первоначального возбуждения в области синоатриального узла сердца. И хотя картирование в настоящее время широко используется в кардиохирургии (Yamauchi et al., 2003), отсутствие возможности оценки динамики очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургического больного в послеоперационном периоде связано с тем, что не было метода, позволяющего длительно мониторировать биоэлектрическую активность синоатриального узла.

В.М. Покровским с соавторами (2000 — 2006) создан и применяется метод, который в хронических опытах на животных показал, что вне наркоза очаг инициации возбуждения шире, чем в условиях наркоза. В то же время в литературе нет данных о динамике очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца в период выхода человека из наркоза.

Изучение этого вопроса очень важно для прогноза состояния кардиохирургических больных (В.И. Бураковский, JT.A. Бокерия, 1996).

Цель работы — оценить изменения очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургических больных для характеристики восстановления адекватных условий генерации ритма в зависимости от особенностей течения раннего послеоперационного периода.

Задачи исследования:

1. Разработать оперативные доступы и технику имплантации электродного зонда для долгосрочного мониторирования очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургических больных;

2. Осуществить непрерывное мониторирование очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургических больных: а) во время кардиохирургической операцииб) во время выхода из наркозав) на этапах наблюдения за пациентами (первые, вторые, третьи сутки после операции);

3. Сопоставить динамику очага инициации возбуждения с характеристикой функционального состояния пациентов по вариабельности сердечного ритма на первые, вторые, третьи сутки после операции.

4. Сопоставить динамику очага инициации возбуждения с характеристикой психического состояния, оцениваемого по бальной шкале на третьи сутки после операции.

Научная новизна:

— Впервые разработаны оперативные доступы и техника имплантации электродного зонда для долгосрочного мониторирования очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца больных;

— Впервые осуществлено непрерывное мониторирование очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургических больных: а) во время кардиохирургической операцииб) во время пробуждения из наркозав) на этапах наблюдения за пациентами на первые, вторые, третьи сутки после операции.

— Впервые сопоставлена динамика очага инициации возбуждения с характеристикой функционально-адаптивного состояния пациентов по вариабельности сердечного ритма на первые, вторые, третьи сутки после операции.

— Впервые сопоставлена динамика очага инициации возбуждения с характеристикой психического состояния, оцениваемого по бальной шкале на третьи сутки после операции.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В раннем послеоперационном периоде расширение очага первоначального возбуждения в сердце человека протекает параллельно с улучшением психического и функционально-адаптивного состояния.

2. Нарушение кровоснабжения мозга и воздействие наркоза на центральную нервную систему приводит к ухудшению психического и функционально-адаптивного состояния пациентов в раннем послеоперационном периоде и, одновременно, к уменьшению очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца.

Научно-нрактическая значимость работы. Полученные данные углубляют знания о формировании ритма сердца в целостном организме. Получен дополнительный способ объективной оценки состояния кардиохирургических больных в раннем послеоперационном периоде.

В работе сопоставлена динамика очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца человека и кардиоинтервалограммы с последующей оценкой вариабельности сердечного ритма с тяжестью нарушения психического состояния.

Установлено, что увеличение очага первоначального возбуждения сопровождается улучшением психического и функционально-адаптивного состояния пациентов. Это поможет практикующим врачам выбирать правильную тактику лечения пациента.

Практическое использование полученных результатов. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, включающих 1 статью — в журнале, включенном в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации.

Материалы исследования включены в лекционный курс и в практикум по физиологии и кардиологии, доложены на научных конференциях, симпозиумах, кардиологических и кардиохирургических съездах.

Завершая вводную часть диссертации, хочу выразить искреннюю благодарность своим учителям — заслуженному деятелю науки России доктору медицинских наук профессору Владимиру Михайловичу Покровскому и доктору медицинских наук профессору Владимиру Алексеевичу Порханову за предоставленную тему исследования и создание всех условий для его выполнения. Одновременно благодарю коллектив кафедры нормальной физиологии КГМУ, а также коллег из Краевой клинической больницы № 1 им. проф. С. В. Очаповского г. Краснодара за повседневную помощь в работе и деловое обсуждение полученных результатов.

ВЫВОДЫ.

1. Представлен метод длительного, непрерывного мониторирования очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца и регистрации кардиоинтервалограммы с последующей оценкой вариабельности ритма сердца у кардиохирургических больных. Метод повышает информативность оценки функционально-адаптивных возможностей кардиохирургических больных в ранний послеоперационный период после аортокоронарного шунтирования.

2. При наркозе у кардиохирургических больных очаг первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца узкий, находится только под одним из электродов зонда, вариабельность сердечного ритма практически отсутствует. При выходе из наркоза и в раннем послеоперационном периоде (1−3 сутки) после аортокоронарного шунтирования, происходит увеличение очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца человека и появляется вариабельность ритма сердца.

3. Расширение очага первоначального возбуждения в синоатриальной области кардиохирургического больного, появление вариабельности сердечного ритма, сопровождается включением надсегментарных структур центральной нервной системы — мозгового уровня иерархической системы ритмогенеза.

4. Динамика восстановления функционально-адаптивных возможностей больного при выходе из наркоза (оцениваемая по клинической картине, бальной шкале психических нарушений, вариабельности сердечного ритма), в сопоставлении с динамикой ширины очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца человека, позволяет оценить восстановление иерархической системы ритмогенеза в целостном организме. Параметры вариабельности сердечного ритма, свидетельствующие о влияния надсегментарных структур нервной регуляции, связаны с возрастанием функционального состояния нервной системы.

5. Синхронная регистрация очага инициации возбуждения в синоатриальном узле и вариабельности сердечного ритма свидетельствуют о более полном выключении мозгового уровня иерархической системы ритмогенеза в формировании ритма сердца у кардиохирургических больных с отсутствием нарушений психического состояния по сравнению с пациентами с умеренными и легкими нарушениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

У кардиохирургических больных в раннем послеоперационном периоде после аортокоронарного шунтирования, вследствие травматичности операции, требуется постоянный контроль за состоянием пациентов, в том числе и оценка их функционально-адаптивных возможностей. Такой контроль ведется в реанимационных отделениях на специальных мониторах ритма сердца, артериального давления, дыхания, газового состава крови. Однако мониторинг жизненно важных функций порой недостаточен, так как он не позволяет судить о восстановлении центральной нервной системы в тот период, когда у больных вследствие перехода во время операции на искусственное кровообращение, в раннем послеоперационном периоде имеются психические нарушения.

Одним из подходов в решении этой проблемы может явиться изучение восстановление мозгового уровня иерархической системы ритмогенеза сердца (V.M. Pokrovskii, 2006).

Существует несколько критериев диагностики восстановления мозгового уровня иерархической системы ритмогенеза сердца:

Во-первых — регистрация расширения очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца больного.

Во-вторых — увеличение вариабельности ритма сердца и, в частности, ее надсегментарных структур.

При этом регистрацию этих процессов необходимо делать синхронно, непрерывно. В связи с этим нами был применен разработанный в нашей лаборатории метод длительного непрерывного мониторирования синоатриального узла сердца человека с одновременной регистрацией кардиоинтервалограммы с последующей оценкой вариабельности ритма сердца.

Данный метод позволил впервые у кардиохирургических больных в раннем послеоперационном периоде произвести сопоставление функционально-адаптивных возможностей больного с динамикой очага первоначального возбуждения в синоатриалыюй области сердца и вариабельностью сердечного ритма.

В литературе, кроме единичных работ, нет сведений об очаге первоначального возбуждения в синоатриалыюй области сердца в хроническом наблюдении. В то же время имеется много публикаций при его картировании в условиях наркоза с «точечной» величиной очага. В наших наблюдениях на кардиохирургических больных сразу после операции, когда больной находился еще в условиях наркоза, очаг первоначального возбуждения располагался под одним из электродов зонда. При этом вариабельности ритма сердца практически не было. Функционально-адаптивные возможности были минимальны.

В раннем послеоперационном периоде после аортокоронарного шунтирования мы наблюдали следующие явления.

Во-первых, по мере отдаления срока операции, функционально-адаптивные возможности наших пациентов возрастали, о чем свидетельствовали данные стандартного мониторирования жизненно важных функций, приведенных в главе 2. Это восстановление происходило неодинаково. Психическое состояние больных на третьи сутки после операции аортокоронарного шунтирования, оцениваемое при помощи опросника MMSE, показало, что у больных полная ориентация восстановилась только на 3 сутки после операции. Психические нарушения отсутствовали у 7 человек, у 7 они были легкой степени и у 6 — умеренной. Имеющиеся у больных психические нарушения были связаны с переходом во время операции на искусственное кровообращение.

Во-вторых, очаг первоначального возбуждения в синоатриалыюй области сердца кардиохирургического больного увеличивался.

Естественно возникает вопрос: почему так происходит? Почему в условиях наркоза очаг первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургического больного точечный, располагается под одним электродом, а при выходе из наркоза происходит расширение очага?

Следует отметить, что ряд авторов, которые в хронических опытах на животных при картировании синоатриального узла сердца наблюдали широкий очаг первоначального возбуждения, пытались ответить на этот вопрос.

Так, Harriman, Hoffman, Naylor (1980) наблюдаемое в хронических опытах на собаках увеличение очага первоначального возбуждения при их выздоровлении пытались объяснить за счет электротонического взаимодействия между группами пейсмекерных клеток и соседними участками. В соответствии с этим механизмом, более быстрые автоматические клетки могут ускорять деятельность более медленных, и наоборот.

Почему во время наркоза не происходит такого взаимодействия? Ведь в литературе нет сведений о том, что наркоз может нарушать электротоническое взаимодействие между клетками синоатриального узла. Более того, наркоз не препятствует возникновению широкого очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца теплокровных животных при усвоении сердцем ритма залпов электрических импульсов, наносимых на периферический конец перерезанного блуждающего нерва. Об этом свидетельствуют опыты на кошках (В.М. Покровский с соавт., 1995, 2000) и на собаках (В.М. Покровский с соавт., 2004).

Неубедительной явилась и попытка объяснить расширение очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца собаки в условиях хронического эксперимента за счет взаимодействия между автоматическими группами и тканью предсердия.

По мнению Harriman, Hoffman, Naylor (1980), деполяризация предсердной массы могла бы вызвать сильный деполяризующийся поток, который приводил к деполяризации всех автоматогенных групп в синоатриальном узле. Однако такая интерпретация фактов не давала ответа, почему без наркоза величина очага первоначального возбуждения большая, а в условиях наркоза — маленькая.

Вся беда такого рода попыток объяснить широкий очаг первоначального возбуждения у бодрствующего животного или человека состоит в том, что они исходят с позиций «классических» представлений о формировании ритма сердца, согласно которому ритм сердца зарождается в самом сердце, а экстракардиальная нервная система оказывает на него лишь корригирующее влияния. Оно проявляется в замедлении или ускорении фазы медленной диастолической деполяризации клеток водителей ритма (Н.Н. Алипов, 1993). В то же время хорошо известно, что наркоз подавляет деятельность центральной нервной системы. Кроме того, у наших больных была гипоксия мозга, обусловленная временной остановкой кровообращения мозга при переходе на искусственное кровообращение во время операции аортокоронарного шунтирования.

На сегодняшний день, наряду с традиционными представлениями об инициации ритма сердца только в синоатриальном узле самого сердца, имеются факты, указывающие на существование иерархической системы ритмогенеза сердца в целостном организме, включающей мозговой и внутрисердечный уровни (V.M. Pokrovskii, 2005, В. М. Покровский, 2006).

В.М. Покровским (2006) были созданы представления, согласно которым имеет место существование генератора ритма сердца в центральной нервной системе. Он работает наряду с генератором ритма в самом сердце. Внутрисердечный генератор является жизнеобеспечивающим фактором, который поддерживает насосную функцию сердца тогда, когда центральная нервная система находится в состоянии глубокого торможения.

Центральный генератор обеспечивает адаптивные реакции сердца в естественных условиях. Генерируемый ритм сердца в головном мозге, в форме залпов нервных импульсов, по блуждающим нервам достигает синоатриального узла и при взаимодействии с пейсмекером формируется ритм сердца. Возможность сердца воспроизводить центральный ритм основывается на специфичности электрофизиологических процессов во внутрисердечном пейсмекере. Интеграция системы иерархических уровней ритмогенеза обеспечивает надежность и функциональное совершенство системы генерации ритма сердца в целостном организме.

В свете развития созданных представлений об иерархической системе формирования ритма сердца становится понятным расширение очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца кардиохирургического больного по мере пробуждения и ликвидации последствий гипоксии мозга. Когда картирование проводилось в условиях гипоксии и наркоза, которые в той или иной степени подавляли деятельность мозгового генератора ритма сердца, оставался только внутрисердечный генератор сердечного ритма, и очаг первоначального возбуждения был точечным. Вне наркоза и гипоксии сердечный ритм формировался посредством взаимодействия центрального и периферического генераторов, и величина очага первоначального возбуждения была большой.

С целью более объективной оценки фукционально-адаптивного состояния организма кардиохирургического больного в раннем послеоперационном периоде, нами была использована методика синхронной регистрации кардиоинтервалограммы с компьютерным картированием очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца с последующей оценкой вариабельности сердечного ритма.

По мере выхода пациента из наркоза наблюдалось становление вариабельности ритма сердца и, в частности, начинало проявляться действие надсегментарных структур центральной нервной системы.

Объяснить это явление с традиционных позиций также нельзя. Однако в литературе имеется интерпретация компонентов вариабельности сердечного ритма только с «классических» позиций влияния на ритм сердца вегетативной нервной системы. Поэтому интерпретацию полученных фактов следует вести с позиций иерархической системы генерации ритма сердца с привлечением имеющейся интерпретации параметров вариабельности ритма сердца.

У кардиохирургических больных при наркозе вариабельность сердечного ритма практически отсутствовала. На это указывают: одинаковость длительности R-R интерваловотсутствие различий м^жду модой R-R интервалов и средней арифметической R-R интервалов- 100% амплитудой моды R-R интерваловпочти нулевой дисперсией (вариационным размахом) R-R интервалов и почти нулевым средним квадратичным отклонением продолжительности R-R интерваловвысоким индексом напряжения регуляторных систем.

При спектральном анализе между очень низкочастотной составляющей VLF (Very Low Frequency), низкочастотной составляющей LF (Low Frequency) и высокочастотной составляющей HF (High Frequency) отмечалось соотношение: LF> VLF < HF. Отношение HF/LF было низким.

Высокая амплитуда моды R-R интервалов, низкий вариационный размах) R-R интервалов и высокое значение индекса напряжения регуляторных систем указывает на выраженную симпатикотонию и уменьшение парасимпатического влияния (P.M. Баевский с соавт., 1984; A.M. Вейн, 2000).

Поскольку кардиоинтервалограмму с последующей оценкой вариабельности ритма сердца мы регистрировали синхронно с очагом первоначального возбуждения, то точечный очаг свидетельствует, что такие параметры вариабельности ритма сердца имели место только при внутрисердечном уровне иерархической системы ритмогенеза.

При выходе кардиохирургических больных из наркоза появляется вариабельность сердечного ритма. Она становится большей от первых суток после операции к третьим суткам. Так, длительность R-R интервалов становится неодинаковой. Появляется различие между модой R-R интервалов и средней арифметической R-R интервалов. При этом мода R-R интервалов становится больше средней арифметической R-R интервалов. Это, по P.M. Баевскому с соавторами (1984) и A.M. Вейну (2000), свидетельствует о ваготонии.

Действительно, у наших больных от наркоза к 3 суткам после операции происходило уменьшение частоты сердечных сокращений. Амплитуда моды R-R интервалов снижалась, что указывает на уменьшение мобилизирующего влияния симпатического отдела. О выраженной ваготонии свидетельствует и имевшее место резкое снижение индекса напряжения регуляторных систем.

Дисперсия (вариационный размах) R-R интервалов и среднее квадратичное отклонение продолжительности R-R интервалов увеличиваются. Поскольку эти показатели отражают степень вариабельности, а основной разброс привносит дыхательная аритмия, связанная с влиянием блуждающих нервов, то можно считать, что возрастало надсегментарное влияние.

При спектральном анализе отмечался рост HF спектра, было уменьшение LF спектра, что также свидетельствует о возрастании парасимпатического влияния и уменьшения симпатического (A.M. Вейн, 2000). Увеличение VLF спектра указывает на преобладание церебральных влияний над сегментарными (A.M. Вейн, 2000).

При сопоставлении этих фактов с динамикой увеличения очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца человека от первых суток после операции к третьим суткам, получается, что при выходе больного из наркоза включаются надсегментарные структуры центральной нервной системы — мозговой уровень иерархической системы ритмогенеза. Это подтверждают и наши наблюдения, проведенные у кардиохирургических больных на 3 сутки после операции, с разным уровнем психических нарушений.

Так, у кардиохирургических больных с умеренной степенью нарушения психического состояния, среднее арифметическое количество электродов зонда, под которыми находился очаг первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца, на 59,7% было меньше, а у больных с легкой тяжестью — на 35,7% меньше, чем у больных без нарушения психического состояния.

Поскольку величина очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца является маркером мозгового уровня иерархической системы ритмогенеза, то можно считать, что чем больше было нарушено психическое состояние больного, обусловленное нарушением кровоснабжения мозга при переходах на искусственное кровообращение, то тем больше был нарушен мозговой уровень ритмогенеза.

Синхронно с очагом зарегистрированная вариабельность сердечного ритма свидетельствуют о большем влиянии надсегментарной (центральной) нервной регуляции у кардиохирургических больных с отсутствием нарушений психического состояния по сравнению с пациентами с умеренными и легкими нарушениями.

Итак, величина очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца — маркер степени включения мозгового уровня ритмогенеза сердца. Параметры вариабельности сердечного ритма, свидетельствующие о влияния надсегментарных структур нервной регуляции, отражают тяжесть нарушения психического состояния кардиохирургических больных. Это открывает путь к выяснению природы вариабельности ритма сердца и ее параметров. С другой стороны, это еще одно из доказательств мозгового уровня генерации ритма сердца.

Таким образом, длительное непрерывное мониторирование синоатриального узла сердца кардиохирургического больного в ранний послеоперационный период одновременно с кардиоинтервалограммой с последующей оценкой вариабельности сердечного ритма позволяет оценивать мозговой уровень ритмогенеза, т. е. функционирование центральной нервной системы, и, тем самым, являться дополнительным методом оценки функционально-адаптивного состояния таких больных.