сравнение возможностей различных подходов к

СРАВНЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ПОДХОДОВ К
ОЦЕНКЕ НЕЙРОМЫШЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ ПАЦИЕНТОВ В
СВЯЗИ С ПРОВЕДЕНИЕМ АНЕСТЕЗИИ
Ю.М.Брумштейн
Астраханский государственный университет
E-mail: [email protected]
При проведении хирургических операций критическое значение имеет
управление глубиной наркоза, в т.ч. уровнем нейромышечной активности
(НМА). Оценка динамики его изменения в сочетании с интенсивностью ввода миорелаксантов (МР), подавляющих НМА, позволяют выработать рациональную тактику введения МР во время наркоза с учетом необходимости вывода пациентов из него. Мониторинг НМА особенно важен при использовании МР с коротким периодом действия.
Объективная оценка НМА важна также в следующих случаях: при
определении степени постоперационной остаточной нервно-мышечной блокады (НМБ) [2]; при контроле состояния пациентов, находящихся в «искусственной коме» (с «выключением» их собственного дыхания и использованием аппаратов искусственной вентиляции легких); для оценки «глубины
гипнотического состояния». Цель данной статьи - сравнение возможностей
различных подходов/методов для оценки НМА.
Электроэнцефалографические методы (например, [1]) используются
обычно в режиме пассивной регистрации биотоков головного мозга, редко –
в сочетании со стимулирующими воздействиями. Эти методы не позволяют
непосредственно контролировать степень миорелаксации [4], хотя какая-то
корреляция между показателями электроэнцефалограмм и НМА имеет место.
Специально для оценки уровня миорелаксации существуют «мониторы
НМА» [2], однако они достаточно сложны и дороги. Возможно также автономное использование электростимуляторов (ЭС) в сочетании с оценкой
«силы реакции» пациентов на стимулы. Методика оценки НМА обычно основывается на ЭС двигательных нервов и оценке ответной мышечной реакции [3]. Чаще всего ЭС осуществляется через накожные электроды локтевого
нерва («в проекции локтевого нерва в области дистальной части предплечья»
[2]) или путем стимулирования участка кисти между большим и указательным пальцем. Типичные режимы ЭС. (1) Короткие одиночные униполярные
импульсы длительностью 0.2-0.3мс [3]. (2) TOF (Train of four) – пачки из четырех импульсов (длительность импульса порядка 0.2 мс, промежуток между
импульсами в пачке – 0.5с, что соответствует 2 Гц; частота повторения пачек
– автоматического 0.1Гц или вручную [2]. (3) DBS (Double Burst Stimulation).
Типичен вариант DBS 3,3 [2] – в каждой пачке по 3 импульса, сдвинутых
друг относительно друга на 0.2с; вторая пачка сдвинута относительно первой
на 0.75с; следующая «пара пачек» сдвинута относительно предыдущей на
10с. Известно, что мышечная реакция нарастает с увеличением силы стимулирующего тока только до определенного предела [2,3]. Поэтому силу тока
выбирают несколько (на 20-25%) больше этого предела. При подаче импульсов важна стабилизация силы тока, а не напряжения - потому что сопротивление «биообъекта» (кожа, подкожные ткани, нервные структуры) в процессе
наркоза может значительно меняться [2].
В качестве реагирующего на ЭС «объекта» обычно используется большой палец (БП) руки. Основные параметры рефлекторной реакции пациента
в случае одиночного импульса: изменение времени задержки реакции БП по
отношению к началу импульса ЭС; интенсивность реакции (максимальные
ускорение, определяемое крутизной «переднего фронта» графика зависимости отклонения пальца от времени; максимальное перемещение пальца); время окончания реакции на импульс – т.е. возврата пальца в исходное положение. Для «одиночных» импульсов типично [3] использование частоты 0.15 –
0.1 Hz или «задание» их вручную - апериодически.
Для режима TOF (применяется преимущественно в процессе наркоза)
информативны такие параметры. (А) Количество зарегистрированных ответов на импульсы в пачке (максимально – 4, минимально – 0). Уменьшение
количества «ответов» свидетельствует об увеличении МР. (Б) Отношение
амплитуды ответа на 4-ый импульс, по сравнению с амплитудой ответа на 1ый (до начала введения МР это отношение равно «1») [2,3].
Режим DBS чаще всего используется в фазе «пробуждения» пациента
после наркоза [2]. При отсутствии воздействия МР реакция на обе пачки импульсов одинакова; при частичном НМБ ответ на второй стимул – слабее
первого.
Мы будем считать, что по крайней мере одна рука пациента находится
на «подлокотнике» и отодвинута в сторону от тела (или прикреплена к специальной скобе и поднята над телом – для некоторых видов операций).
При использовании ЭС врач-анестезиолог может визуально или тактильно контролировать реакции БП на стимулы. Однако более информативны инструментальные методы. Они позволяют оценить и слабые реакции,
которые визуально или тактильно отследить не удается; сохранять получаемые результаты в электронной форме. Мы рассмотрим методы двух групп.
(1) Контактные методы. 1.1 Палец закрепляется в обойме на ее внутренней части которой расположен чувствительный тензодатчик. Обойма
фиксируется по отношению к операционному столу. В ответ на ЭС БП оказывает на тензодатчик давление, которое регистрируется с достаточно большой частотой дискретизации. При этом можно определить момент макси-
мального нажатия и другие параметры. Недостатки подхода: естественное
движение пальца «блокируется» обоймой; зависимость давления на тензодатчик от силы реакции будет нелинейным при небольших величинах реакции –и из-за значительной эластичности подушечки пальца.
1.2 Применение механических датчиков перемещений может быть эффективным только при достаточно большой амплитуде смещения пальца и
малой собственной инерционности контактного измерительного элемента.
1.3 Регистрация электромиографического сигнала, связанного с сокращением мышц, в принципе возможна. Однако достаточно трудно выделить
из сигнала именно ту составляющую, которая «отвечает» за НМА.
1.4
Размещение
миниатюрного,
чувствительного
датчикаакселерометра на БП не будет существенно менять его инерционные характеристики. Частая дискретизация сигнала по времени и «двойное интегрирование» ускорения позволяют восстановить перемещение пальца во времени.
В существующих мониторах НМА применяются, в основном, датчики
механических перемещений и акселерометрические. По мере развития технологий появляются более миниатюрные и чувствительные датчики. Это
позволяет разрабатывать новые устройства (в том числе и экспериментальные) с лучшими функциональными возможностями, но обычно, не модернизировать уже существующее сертифицированное оборудование.
(2) Бесконтактные методы. 2.1 Использование ультразвукового сигнала
для оценки малых перемещений пальца технически реализовать трудно.
Улучшение отражения сигнала от пальца может быть достигнуто размещением на БП миниатюрного «отражающего зеркала» - например из металлической фольги.
2.2 Применение «оптического автодина» может быть эффективным в
случае особо малых смещений [5], которые может быть сложно зарегистрировать с помощью акселометрических и тензометрических датчиков. Такой
подход может быть оправдан для оценки НМА на стадиях глубокого наркоза.
Для улучшения условий получения отраженного сигнала на БП может быть
укреплен отражающий элемент в виде небольшого кусочка металлической
фольги.
2.3 Еще один вариант оценки очень малых смещений пальца - применение автодина, работающего в радиоволновом диапазоне [6]. В этом случае
также может быть полезным укрепление на БП «отражателя».
Дополнительные возможности. (В1) При доступности кистей обоих
рук, можно поочередно регистрировать реакции на ЭС БП разных рук. (В2)
Для оценки уровня НМА периодически могут выполняться попытки принудительного сгибания БП и оценки рефлекторного противодействия пациента
таким попыткам с использованием тензодатчиков. Это можно рассматривать
как «автоматизированный» вариант действий врача анестезиолога, в распоряжении которого нет ЭС.
Итак, использование бесконтактных методов представляется перспективным прежде всего для оценки очень слабых реакций на ЭС, которые затруднительно определять иными методами.
Библиографический список
1. Брагина Т.А., Сафронов Б.Г., Виноградова Е.А. Электроэнцефалографический мониторинг глубины наркоза в практике врача анестезиолога // Детская хирургия. 2013. № 3.
С. 20-23.
2. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Контроль нейромышечной функции во время наркоза. Электростимулятор «Нейромиотест-ответ – 01».- Самара: ЗАО Инженерномедицинский центр «Новые приборы» - 2001 – 15с.
3. Иорген Виби-Могенсен. Нейро-мышечный мониторинг. [Электронный ре-
сурс]
http://rusanesth.com/speczialistam/rukovodstva/nejro-myishechnyijmonitoring.html
4. Сокольский В.М., Брумштейн Ю.М. Анализ некоторых математических моделей
реализации поликомпонентного внутривенного наркоза //Управление и высокие
технологии.- Астрахань, 2012, №1, с.102-110
5. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Усанова Т.Б., Добдин С.Ю. Новый способ измерения внутриглазного давления //Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине2014 – Матерималы Всерос.школы-семинара – Саратов:Изд-во Саратовский источник,
2014 – с.263-265.
6. Усанов Д.А.., Постельга А.Э,, Дорошенко А.А. Определение параметров сердечной деятельности по форме колебаний плечевой артерии с помощью радиоволнового автодина /Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с
полупроводниковыми микро- и наноструктурами, материалами и биообъектами: материалы Всерос. школы-семинара - под ред. проф. Д.А.Усанова.-Саратов: изд-во Саратовский источник, 2014 – с. 167-169.
==================================
Сведения об авторах
Брумштейн Юрий Моисеевич – к.т.н.., доцент, Астраханский государственный университет, дата рождения: 27.04.1949г