Непрямая калориметрия как неинвазивный метод кардиореспираторного мониторинга в интраоперационном периоде у кардиохирургических больных

Введение. Периоперационные нарушения энергетического обмена у кардиохирургических пациентов существенно влияют на течение послеоперационного периода и клинические исходы. В условиях выраженного хирургического стресса и искусственного кровообращения (ИК) информативность традиционных методов оценки метаболического статуса остается ограниченной.

Цель – оценить динамику кардиореспираторной функции и показателей энергетического обмена у кардиохирургических пациентов с неосложненным течением операций, выполняемых в условиях общей анестезии с использованием ИК.

Материалы и методы. В исследование включены 30 пациентов. Показатели метаболизма и гемодинамики оценивали на четырех этапах: после индукции анестезии, во время стернотомии, перед началом ИК и в раннем постперфузионном периоде. Методом непрямой калориметрии (НК) определяли потребление кислорода (VO₂), продукцию CO₂ (VCO₂), расход энергии в покое (REE) и дыхательный коэффициент (RQ). Центральную гемодинамику оценивали с использованием чреспищеводной эхокардиографии. Дополнительно анализировали показатели газового состава крови, а также уровни лактата и глюкозы.

Результаты. На этапе индукции анестезии регистрировали наименьшие значения VO₂ (106,55 ± 30,69 мл·мин^–¹·м^–²), что соответствовало состоянию фармакологически индуцированного снижения метаболической активности. Начиная с этапа стернотомии формировался стабильно повышенный уровень энергопотребления, сохранявшийся до окончания операции. В раннем постперфузионном периоде значения VO₂I возрастали до 166,59 ± 44,69 мл·мин^–1·м^–2 и превышали расчетные показатели, определенные по методу обратного Фика, на 76%. Прогностические формулы (Харриса – Бенедикта) недооценивали фактические энергетические потребности пациентов в среднем на 29%. Снижение RQ до 0,54–0,59 указывало на преобладание липидного субстрата в энергетическом обмене. После прекращения ИК отмечалось увеличение концентрации лактата крови в 2,5 раза и увеличение уровня гликемии на 36%. Между VO₂ и сердечным выбросом выявлена высокая корреляционная связь (r = 0,63; p = 0,001).

Заключение. Периоперационные изменения энергетического обмена носят этапный и преимущественно адаптационный характер. НК позволяет объективно оценивать метаболический и перфузионный статус на различных этапах кардиохирургического вмешательства.

1. Еременко А. А., Сорокина Л. С., Чарчян Э. Р. и др. Возможности мониторинга кардиореспираторной системы с помощью непрямой калориметрии при проведении периферической вено-артериальной экстракорпоральной мембранной оксигенации у пациента после экстренного кардиохирургического вмешательства // Вестник анестезиологии и реаниматологии. – 2025. – Т. 22, № 4. – С. 86–92. https://doi.org/10.24884/2078-5658-2025-22-4-86-92.

2. Кочоян И. Ш., Обухова А. А., Зарипова З. А. Использование классических параметров кардиореспираторного нагрузочного тестирования с целью выявления пациентов c высоким риском развития осложнений в торакальной хирургии // Вестник анестезиологии и реаниматологии. – 2025. – Т. 22, № 2. – С. 40–46. https://doi.org/10.24884/2078-5658-2025-22-2-40-46.

3. Bolli R. Mechanism of myocardial stunning // Circulation. – 1990. – Vol. 82, № 3. – P. 723–738. https://doi.org/10.1161/01.CIR.82.3.723.

4. Brandi L. S., Bertolini R., Pieri M. et al. Comparison between cardiac output measured by thermodilution technique and calculated by O2 and modified CO2 Fick methods using a new metabolic monitor // Intensive Care Medicine. – 1997. – Vol. 23, № 8. – P. 908–915. https://doi.org/10.1007/s001340050431.

5. Convertino V. A., Lye K. R., Koons N. J. et al. Physiological comparison of hemorrhagic shock and VO2max: a conceptual framework for defining the limitation of oxygen delivery // Experimental Biology and Medicine. – 2019. – Vol. 244, № 8. – P. 690–701. https://doi.org/10.1177/1535370219846425.

6. Cordoza M., Chan L. N., Bridges E. et al. Methods for estimating energy expenditure in critically ill adults // AACN Advanced Critical Care. – 2020. – Vol. 31, № 3. – P. 254–264. https://doi.org/10.4037/aacnacc2020110.

7. Crawford T. C., Magruder J. T., Grimm J. C. et al. Complications after cardiac operations: all are not created equal // Annals of Thoracic Surgery. – 2017. – Vol. 103, № 1. – P. 32–40. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2016.10.022.

8. Czerny M., Baumer H., Kilo J. et al. Inflammatory response and myocardial injury following coronary artery bypass grafting with or without cardiopulmonary bypass // European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. – 2000. – Vol. 17, № 6. – P. 737–742. https://doi.org/10.1016/S1010-7940(00)00420-6.

9. Donaldson L., Dodds S., Walsh T. S. Clinical evaluation of a continuous oxygen consumption monitor in mechanically ventilated patients // Anaesthesia. – 2003. – Vol. 58, № 5. – P. 455–460. https://doi.org/10.1046/j.1365-2044.2003.03123.x.

10. Edwards F. H., Ferraris V. A., Kurlansky P. A. et al. Failure to rescue rates after coronary artery bypass grafting // Annals of Thoracic Surgery. – 2016. – 102, № 2. – P. 458–464. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2016.04.051.

11. Ferrannini E. Theoretical bases of indirect calorimetry // Metabolism. – 1988. – Vol. 37, № 3. – P. 287–301. https://doi.org/10.1016/0026-0495(88)90110-2.

12. Gilbert E. M., Haupt M. T., Mandanas R. Y. et al. The effect of fluid loading, blood transfusion, and catecholamine infusion on oxygen delivery and consumption in patients with sepsis // American Review of Respiratory Disease. – 1986. – Vol. 134, № 5. – P. 873–878. https://doi.org/10.1164/arrd.1986.134.5.873.

13. Inoue S., Kuro M., Furuya H. Hyperlactatemia after cardiac surgery with preserved oxygen delivery // European Journal of Anaesthesiology. – 2001. – Vol. 18, № 9. – P. 576–584. https://doi.org/10.1046/j.1365-2346.2001.00893.x.

14. Jakob S.M., Stanga Z. Perioperative metabolic changes in patients undergoing cardiac surgery // Nutrition. – 2010. – Vol. 26, № 4. – P. 349–353. https://doi.org/10.1016/j.nut.2009.07.014.

15. Jakobsson J., Vadman S., Hagel E. et al. The effects of general anaesthesia on oxygen consumption: a meta-analysis // Acta Anaesthesiologica Scandinavica. – 2019. – Vol. 63, № 2. – P. 144–153. https://doi.org/10.1111/aas.13265

16. Jentzer J. C., Berg D. D., Chonde M. D. et al. Mixed cardiogenic-vasodilatory shock: current insights and future directions // JACC: Advances. – 2025. – Vol. 4, № 1. – 101432. https://doi.org/10.1016/j.jacadv.2024.101432.

17. Koekkoek W. A. C., Guan X., van Dijk D. et al. Resting energy expenditure by indirect calorimetry versus ventilator-derived VCO2 method // Clinical Nutrition ESPEN. – 2020. – Vol. 39. – P. 137–143. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2020.07.005.

18. Levy J. H., Tanaka K. A. Inflammatory response to cardiopulmonary bypass // Annals of Thoracic Surgery. – 2003. – Vol. 75, № 2. – P. 715–720. https://doi.org/10.1016/S0003-4975(02)04650-7.

19. Lopaschuk G. D., Ussher J. R. Evolving concepts of myocardial energy metabolism // Canadian Journal of Cardiology. – 2016. – Vol. 32, № 7. – P. 850–859. https://doi.org/10.1016/j.cjca.2015.12.015.

20. Lopaschuk G. D., Ussher J. R., Folmes C. D. L. et al. Myocardial fatty acid metabolism in health and disease // Physiological Reviews. – 2010. – Vol. 90, № 1. – P. 207–258. https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2009.

21. Maheshwari K. Principles for minimizing oxygen debt // Best Practice & Research Clinical Anaesthesiology. – 2021. – Vol. 35, № 4. – P. 543–549. https://doi.org/10.1016/j.bpa.2020.09.004.

22. Murphy E., Steenbergen C. Mechanisms underlying acute protection from cardiac ischemia-reperfusion injury // Physiological Reviews. – 2008. – Vol. 88, № 2. – P. 581–609. https://doi.org/10.1152/physrev.00024.2007.

23. Oshima T., Berger M. M., De Waele E. et al. Indirect calorimetry in critical care // Journal of Intensive Care. – 2017. – Vol. 5. – P. 27. https://doi.org/10.1186/s40560-017-0222-0.

24. Papagiannakis N., Ragias D., Ntalarizou N. et al. Transitions from aerobic to anaerobic metabolism and oxygen debt during surgery // Biomedicines. – 2024. – Vol. 12, № 8. – P. 1754. https://doi.org/10.3390/biomedicines12081754.

25. Parolari A., Alamanni F., Juliano G. et al. Oxygen metabolism during and after cardiac surgery // Annals of Thoracic Surgery. – 2003. – Vol. 76, № 3. – P. 737–743. https://doi.org/10.1016/S0003-4975(03)00683-0.

26. Rousing M. L., Hahn-Pedersen M. H., Andreassen S. et al. Energy expenditure estimation by indirect calorimetry // Annals of Intensive Care. – 2016. – Vol. 6, № 1. – P. 16. https://doi.org/10.1186/s13613-016-0118-8.

27. Sessler D. I. Perioperative thermoregulation and heat balance // The Lancet. – 2016. – Vol. 387, № 10038. – P. 2655–2664. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(15)00981-2.

28. Shoemaker W. C., Appel P. L., Kram H. B. Oxygen transport measurements to evaluate tissue perfusion // Critical Care Medicine. – 1991. – Vol. 19, № 5. – P. 672–688. https://doi.org/10.1097/00003246-199105000-00014.

29. Singer P., Reintam Blaser A., Berger M. M. et al. ESPEN practical guideline: clinical nutrition in the ICU // Clinical Nutrition. – 2023. – Vol. 42, № 9. – P. 1671–1689. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2023.07.011.

30. Stanley W. C., Chandler M. P. Energy metabolism in the normal and failing heart // Heart Failure Reviews. – 2002. – Vol. 7, № 2. – P. 115–130. https://doi.org/10.1023/A:1015307803864

31. Stock M. C., Ryan M. E. Oxygen consumption calculated from the Fick equation has limited utility // Critical Care Medicine. – 1996. – Vol. 24, № 1. – P. 86–90. https://doi.org/10.1097/00003246-199601000-00015.

32. Teboul J. L., Saugel B., Cecconi M. et al. Less invasive hemodynamic monitoring // Intensive Care Medicine. – 2016. – Vol. 42, № 9. – P. 1350–1359. https://doi.org/10.1007/s00134-016-4375-7.

33. Terao Y., Miura K., Saito M. et al. Sedation and resting energy expenditure // Critical Care Medicine. – 2003. – Vol. 31, № 3. – P. 830–833. https://doi.org/10.1097/01.CCM.0000054868.93459.E1.

34. Uber A., Grossestreuer A. V., Ross C. E. et al. Systemic oxygen consumption after cardiac arrest // Resuscitation. – 2018. – Vol. 127. – P. 89–94. https://doi.org/10.1016/j.resuscitation.2018.04.001.

35. Wan S., LeClerc J. L., Vincent J. L. Inflammatory response to cardiopulmonary bypass // Chest. – 1997. – Vol. 112, № 3. – P. 676–692. https://doi.org/10.1378/chest.112.3.676.

36. Weissman C. The metabolic response to stress: an overview and update // Anesthesiology. – 1990. – Vol. 73, № 2. – P. 308–327. https://doi.org/10.1097/00000542-199008000-00020.

37. Zilla P., Yacoub M., Zühlke L. et al. Global unmet needs in cardiac surgery // Global Heart. – 2018. – Vol. 13, № 4. – P. 293–303. https://doi.org/10.1016/j.gheart.2018.08.002.