Цель обзора: совершенствование предоперационного обследования состояния больного на основе анализа количественных изменений в органах и тканях.
Использование количественных моделей состава тела позволяет систематизировать уровень и степень морфологических изменений. Последнее приобретает особое значение в анестезиологическом обеспечении детей с гематологическими заболеваниями. В зависимости от целей исследований принято рассматривать двухкомпонентную (жировая масса тела + безжировая масса тела), трехкомпонентную (жировая масса тела + общая вода организма + сухая масса тела без жира), четырех- и многокомпонентные модели состава тела. В клинической практике наиболее распространена многокомпонентная модель, учитывающая уровни организации биологической системы: от химического элемента до организма в целом (табл.).
Таблица
Пятиуровневая многокомпонентная модель состава тела [7]
Диагностические методики оценки элементного состава тела связаны с измерением концентраций химических элементов в образцах биологических жидкостей и тканей [11]. В зависимости от постановленной задачи эталонными методами оценки содержания различных компонентов состава тела на молекулярном уровне могут служить гидростатическая денситометрия, методы разведения, двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия; возможно также сочетание методов [6].
Объективная оценка клеточного строения тела позволяет выявить активную клеточную массу (выполняющую основную метаболическую работу), внеклеточную массу тела (выполняет опорную и транспортную функции), содержание жировой ткани и другие параметры [7]. В специальной литературе метод определения естественной радиоактивности всего тела указывают в качестве эталона для оценки содержания внутриклеточной жидкости. Внеклеточная масса содержит около 2% общего калия и состоит из внеклеточной жидкости и внеклеточных твердых веществ. Основными при оценке массы внеклеточной жидкости являются методы разведения бромида и хлорида натрия [8].
Эталонными методами определения состава тела на тканевом уровне признаны КТ и МРТ, позволяющие получить объемную реконструкцию тела человека. Массу тканей и внутренних органов вычисляют на основе значений их объема.
Для характеристики организма в целом используют антропометрию, подводное взвешивание, волюминометрию, метод воздушной плетизмографии и фотонное сканирование [6, 4, 8]. Однако не все перечисленные методы применимы в рутинной педиатрической практике, тем более у детей с гематологическими заболеваниями.
В биологии измерение электропроводности используют для характеристики физических свойств тканей и изучения изменений, связанных с функционированием тканей и организма в целом. Структура биологической ткани неоднородна, и значительная часть тока проходит по межклеточным пространствам. Размеры клеток разных тканей неодинаковы, кроме того, сечение межклеточных пространств также различно и подвержено изменениям (отекам, набуханию, повреждениям мембран). Изучение поляризационных свойств тканей как характеристик их структурно-функциональных особенностей составляет суть широко распространенного метода биоимпедансометрии. Биоимпедансный анализ позволяет оценивать объем внутри- и внеклеточной жидкости, жировую, безжировую, клеточную и мышечную массу тела и некоторые другие параметры [3, 5, 7, 8].
В зарубежных публикациях начало практического применения биоимпедансометрии для определения состава тела человека принято связывать с работами французского анестезиолога Аугуста Луи Томассета [41]. Он первым использовал данные биоимпедансного анализа для изучения динамики общей и внеклеточной жидкости, а также предложил рассчитывать объем этих жидкостей пропорционально отношению квадрата длины тела пациента к импедансу между тыльными сторонами кисти и диагонально расположенной стопы на частотах 1000 кГц и 5 кГц.
Электрический импеданс Z биологических тканей имеет два компонента: активное (R) и реактивное (XС) сопротивление, — которые связаны соотношением:
Z2 = R2 + XС2.
Субстратом активного сопротивления являются биологические жидкости (вне- и внутриклеточная), обладающие ионным механизмом проводимости. Субстратом реактивного сопротивления выступают клеточные мембраны. Для оценки количества общей воды организма, безжировой и скелетно-мышечной массы тела используют значения активного сопротивления на частоте 50 кГц, а внеклеточной жидкости — на частоте 5 кГц. По величине реактивной составляющей импеданса рассчитывают значения основного обмена и активной клеточной массы [6, 8].
Биоимпедансометрия привлекает неинвазивностью, точностью, мобильностью, возможностью использования в режиме мониторинга, а также низкой стоимостью. Эти характеристики позволяют рассматривать метод в качестве дополнительного направления обследования ребенка с гематологическим заболеванием.
Медицинские технологии, основанные на измерении электрического импеданса тканей пациента
1. Реография (bioimpedance cardiology) — метод исследования сердечной деятельности, основанный на измерении изменений полного электрического сопротивления (импеданса) грудной клетки, связанных с динамикой кровенаполнения сердца и крупных сосудов в течение сердечного цикла. Реографию применяют для изучения гемодинамики в малом круге кровообращения и фазового анализа сердечного цикла.
Центральный объем кровообращения и ударный объем легко измерить и интерпретировать. В ситуациях, связанных с угрозой отека легких, эти показатели позволяют оценить текущее состояние крови и скорость развития опасных тенденций в изменении типа кровообращения [8, 31]. Патологические изменения в системе кроветворения неизбежно сопровождаются гемодинамической компенсацией с возможностью развития как гипердинамического, так и гиподинамического типа кровотока. Результаты ранее проведенных исследований позволяют целенаправленно корректировать АД и гемодинамический статус при гипертонической болезни, выявляя индивидуальные гемодинамические модуляторы [32, 44].
Сочетание реографии с другими методами эффективно при оценке риска неблагоприятных исходов в ургентной кардиологии и онкологической практике, а также при критических ситуациях, обусловленных развитием травматического шока [2, 17, 20, 43]. Метод обеспечивает непрерывный и неинвазивный мониторинг сердечного выброса, не зависящий от личности оператора [32].
2. Импедансная томография (electrical impedance tomography) — техника визуализации пространственного распределения электрических свойств биологической ткани посредством неинвазивного электрического зондирования. Вследствие низкого пространственного разрешения по качеству изображений срезов тела импедансная томография уступает КТ. Преимущества метода: неинвазивность, отсутствие ионизирующего излучения и возможность оценивать поляризационные свойства легочной ткани в режиме мониторинга. Импедансная томография позволила оценить соотношение вентиляция/перфузия у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом [22, 40] и оптимизировать параметры вентиляции легких [28, 30].
3. Анализ состава тела (body composition analyses). Суточные колебания массы тела, ката- или анаболическая направленность обусловлены мышечной деятельностью, калорийностью и качеством пищи, а также индивидуальными особенностями водно-солевого обмена [5, 10, 26]. Оценка нутритивного статуса является наиболее популярной областью применения биоимпедансных исследований. Примерно 80% биоимпедансных приборов используют диетологи, а также косметологи и другие специалисты в сложившейся индустрии коррекции фигуры и массы тела [8].
Биоимпедансные анализаторы состава тела позволяют количественно оценить содержание жировой, тощей, активной клеточной массы в организме, а также внутриклеточной, внеклеточной, интерстициальной и общей жидкости организма с возможностью определения этих параметров раздельно по регионам — в туловище и в каждой конечности.
Активное использование методики помогает в оценке физического развития детей и подростков, а также в подготовке профессиональных спортсменов [29, 33, 34, 37].
В настоящее время ожирение признано одним из самых распространенных хронических заболеваний: по данным ВОЗ, к началу XXI века избыточную массу имели около 30% населения [1]. Отсутствие диетологического контроля и коррекции образа жизни постепенно приводит к развитию метаболического синдрома, манифестации сахарного диабета II типа и сердечно-сосудистым заболеваниям. Методика позволяет выявить скрытые формы ожирения: увеличение жировой массы тела с одновременным снижением безжировой массы без существенных изменений общей массы тела, вследствие чего значение ИМТ при повышенной и даже высокой процентной доле жировой массы остается в пределах половозрастной нормы [9]. При хирургическом лечении ожирения с помощью биоимпеданса определяют эффективность оперативных вмешательств [24, 36, 42].
Сочетание биоимпедансометрии и объемных измерений конечностей применяют для оценки периферического сосудистого кровотока с целью выявления и ранней терапии скрытой ишемии нижних конечностей [23].
4. Биоимпедансная спектрометрия (bioimpedance spectrometry) — неинвазивный способ оценки характеристик поверхностных тканей (на глубину до сантиметра, не только на наружных поверхностях, но и в полостях, в трубчатых органах) по ряду измеренных на различных частотах величин импеданса. Как правило, используют небольшие локальные датчики-электроды, конструкция которых специфична для каждой области исследования.
Как показал анализ опубликованных данных, применение метода обеспечивает мониторинг водных секторов организма при анестезиологическом пособии [27], помогает оптимизировать диализную тактику и прогнозировать летальность у больных с хронической почечной недостаточностью [34, 35]. Возможность выявления локальных изменений в верхних конечностях позволила использовать биоимпедансную спектрометрию для диагностики и терапевтического контроля вторичной лимфедемы: в страдающей руке отмечено повышение содержания жировой ткани, не связанное с общим ожирением [25, 38].
Экспериментальным путем установлена возможность применения биоимпедансометрии для дифференциации здоровой и опухолевой ткани [9]. Оценка импеданса желудка, пораженного злокачественной опухолью, продемонстрировала статистически значимое отличие пораженных тканей от здоровых [12], что определило целесообразность использования данных биоимпедансометрии во время рассечения, определения границ поражения и удаления пораженных тканей. При развитии доброкачественных или злокачественных опухолей в молочной и щитовидной железах удалось выявить статистически значимые изменения показателей [3]. Как самостоятельный метод диагностики рака метод электроимпедансной томографии в настоящее время не применяют, но он пригоден при скрининговом обследовании с целью выявления онкозаболеваний молочных желез [21].
Практическое применение методики у гематологических больных, нуждающихся в трансплантации стволовых клеток, не только позволило оптимизировать диетологическое сопровождение, но и выявило дополнительные критерии, определяющие высокий риск осложнений в раннем посттрансплантационном периоде и риск гипофункции трансплантата [13–16].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прогнозирование риска развития гиповолемии — одна из значимых задач реанимационно-анестезиологического сопровождения [32, 39], столь же актуальная при обеспечении малоинвазивных манипуляций [2, 17].
В сравнении со «взрослой» медициной, лечебно-диагностический процесс в детской онкологии и гематологии предполагает значительно большее участие анестезиолога [18, 19].
Каждое из перечисленных направлений практического применения биоимпедансометрии специализировано для той или иной области клинической медицины. По нашему мнению, очевидна и перспективность использования метода в анестезиологическом предоперационном обследовании детей с гематологическими заболеваниями.
