Objective: To evaluate actual myocardial energy requirements using indirect calorimetry, oxygen delivery (DO2), oxygen extraction ratio (O2ER), cardiac output (CO) and their components, as well as to study the impact of positive inotropic agent (dobutamine) on myocardial metabolism in early postoperative period after cardiac surgery.
Material and methods: We measured the main metabolic parameters using indirect calorimetry in 20 patients after on-pump cardiac surgery with cardioplegia. To evaluate the impact of metabolic load on CO, VO2 and DO2, we administered dobutamine 3 µg/kg/min at the second phase of the study. Basal metabolic parameters were recorded together with CO and arterial and venous blood gas composition.
Results: Under dobutamine infusion, VO2I and VCO2 significantly increased by 10%, DO2I increased by 27%, and O2ER decreased by 10%. Aerobic metabolism increased from 1902.3±380.6 to 2130.9±423.1 kcal/day. The predicted energy expenditure values (Harris-Benedict equation) were significantly lower (1759.7±255.6 kcal/day). Cardiac index increased by 26%, stroke volume - by 10%, heart rate - by 21%. Central venous pressure, left ventricular end-diastolic volume and ejection fraction were the same. VO2I obtained through indirect calorimetry were higher than those measured using the reverse Fick method. At the first phase, these values were 138.6±28.9 and 72.8±27.6 ml/min/m², at the second phase - 155.4±28.2 and 68.1±27.1 ml/min/m², respectively.
Conclusion: Energy expenditure exceeded the predicted values. This was accompanied by elevated VO2 and DO2 with moderate decrease of O2ER in postoperative period. VO2 values assessed by indirect calorimetry and reverse Fick method represent two distinct physiological parameters, and they are not interchangeable. Further studies are required to assess this technology in critically ill patients.
Цель исследования: Оценить динамику реальной энергетической потребности миокарда методом непрямой калориметрии, показателей кислородтранспортной системы доставки (DO2), коэффициента утилизации кислорода (O2ER), сердечного выброса (СВ) и их составляющих, а также изучить влияние на динамику метаболизма миокарда препарата с положительным инотропным действием (добутамин) у пациентов кардиохирургического профиля в раннем послеоперационном периоде.
Материал и методы: У 20 пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства с использованием искусственного кровообращения и защиты ишемии миокарда, методом непрямой калориметрии измеряли основные показатели метаболизма. Для оценки влияния «метаболической нагрузки» на изменения СВ, индекса потребления кислорода VO2 и DO2 применяли препарат добутамин в дозе 3 мкг на 1 кг массы тела в 1 мин (2-й этап исследования). Показатели основного обмена фиксировали одновременно с СВ и данными газового состава артериальной и венозной крови.
Результаты: Отмечено, что на фоне добутамина показатели VO2I и VCO2 возросли на 10%, DO2I увеличился на 27%, а O2ER снизился на 10%, что имело статистически значимые различия. Отмечен рост уровня аэробного обмена (с 1902,3±380,6 до 2130,9±423,1 ккал/сут). Прогнозируемые показатели энергозатрат (по формуле Харриса—Бенедикта) были статистически значимо ниже и составили 1759,7±255,6 ккал/сут. При оценке СВ методом чреспищеводной эхокардиографии определено, что СИ повысился на 26%, при этом ударный объем вырос на 10%, а частота сердечных сокращений — на 21%. Показатели конечного диастолического объема, центрального венозного давления и фракции изгнания оставались неизменными. Величины VO2I, полученные методом непрямой калориметрии, были выше того же показателя, определенного обратным методом Фика. На 1-м этапе данные показатели составили 138,6±28,9 и 72,8±27,6 мл/мин/м2 соответственно, на 2-м этапе — 155,4±28,2 и 68,1±27,1 мл/мин/м2, причем цифры имели разнонаправленный характер.
Заключение: В послеоперационном периоде уровни энергозатрат превышали прогнозируемые, что сопровождалось высокими скоростями потребления VO2, DO2 и умеренным снижением O2ER. Величина VO2, оцениваемая метаболографом и обратным методом Фика — это различные физиологические показатели, они не являются взаимозаменяемыми. Необходимы дальнейшие исследования, направленные на оценку возможностей данной технологии у пациентов, находящихся в критическом состоянии.
Keywords: dobutamine; heart failure; indirect calorimetry; myocardial metabolism; oxygen consumption; reverse Fick method.