Wydatek energetyczny a kalorymetria pośrednia u chorego we wstrząsie septycznym

Transkrypt

1 Wydatek energetyczny a kalorymetria pośrednia u chorego we wstrząsie septycznym Robert Włodarski Oddział Kliniczny Anestezjologii i Intensywnej Terapii im. płk prof. dr med. Stanisława Pokrzywnickiego 10 Wojskowy Szpital Kliniczny z Polikliniką Bydgoszcz

2 KALORYMETRIA BEZPOŚREDNIA HUMAN CALORIMETRY August 2, 1934 JOHN E. MURLIN AND ALAN C. BURTON Energię uzyskiwaną ze spalania substancji odżywczych można zmierzyć jako wyprodukowane ciepło w kilokaloriach (kcal) na gram substratu. Wydział Medyczny Uniwersytetu w Atlancie, USA

3 Równanie Harrisa-Benedicta (1918r.) BEE basal energy expenditure Mężczyźni: BEE (kcal/24 godz.) = 66, ,74 W + 5,0 H 6,76 A Kobiety: BEE (kcal/24 godz.) = 655,10 + 9,56 W + 1,85 H 4,68 A przy czym: W masa ciała w kg H wzrost w cm A wiek w latach

4 KALORYMETRIA POŚREDNIA Podczas spalania w bombie kalorymetrycznej podstawowych substancji odżywczych (PSO) ustalono wartość energii (w kcal) pozyskanej podczas ich spalania oraz objętości zużytego tlenu (VO 2 ) i wytwarzanego dwutlenku węgla (VCO 2 ). Ustalono również wartość kaloryczną PSO i tlenu z ich spalenia. Równoważnik kaloryczny tlenu GLUKOZA C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H ,2 kcal 6 moli OGLUKOZA 2 x 22,4l = 134,34 l O 2 673,2/134,34 spalenie = 51g kcal = 4 ze kcal spalenia 1 litra O 2 WSTRZĄS = ograniczony pobór tlenu TŁUSZCZE TŁUSZCZE C 16 H 22 Ospalenie O 2 1 g 16CO2 = 9 kcal + 16H2O kcal kw. palmitynowy 23 mole O BIAŁKO 2 x 22,4l = 515 l O /515 = 4,69 kcal/1 litr O spalenie 1g = 4 kcal 2 BIAŁKA 2CH 2 CH(NH 2 )COOH + 6O 2 alanina CO(NH 2 ) 2 + 5CO 2 + 5H 2 O kcal 6 moli O 2 x 22,4l = 134,4 l O 2 650/134,4 = 4,84 kcal/1 litr O 2

5 oddychanie zewnętrzne (wentylacja i wymiana gazowa między organizmem a jego otoczeniem) KALORYMETRIA POŚREDNIA organizmów żywych 1. wiedza jaka VO 2 jest zużywana 2. jaka VCO 2 jest produkowana 3. można rozpoznać jaki substrat jest utleniamy (RQ) 4. mamy wiedzę ile wynosi równoważnik kaloryczny tlenu oddychanie wewnętrzne (biologiczne utlenianie substancji odżywczych z użyciem O 2 do CO 2, H 2 O i ATP) 5. ale co z aminokwasami?? nie są spalane w ustroju do tlenków azotu, siarki jak w bombie kalorycznej... nie pełna oksydacja iv vivo

6 KALORYMETRIA POŚREDNIA Wydatek energetyczny człowieka ustala się pośrednio, mierząc zużycie tlenu (VO 2 ) i wytwarzanie dwutlenku węgla (VCO 2 ) przez organizm w jednostce czasu podczas oddechu w obiegu zamkniętym. Korektę białkową można pominąć gdyż fizjologicznie nie jest większa u ludzi od 1%. W warunkach głodzenia: do 12,3%. EE [kcal/d] = (3,941 zużycie O 2 [g]) + (1,106 produkcja CO 2 [g]) skrócone równanie Weira (1948r.)

7 KALORYMETRIA POŚREDNIA

8 Spalając poszczególne składniki pokarmowe uzyskuje się różne ilości CO 2 oraz różne jest zużycie tlenu. Stosunek objętości CO 2 do O 2 jest charakterystyczny dla spalania poszczególnych składników pokarmowych. RQ (Respiratory Quotient ) - współczynnik (iloraz) oddechowy stosunek objętości wytworzonego CO 2 do objętości O 2 zużytego w tym samym czasie przy spalaniu substancji organicznej O 2 CO 2 H spalanie 2 O C 6 H 12 O+ O 2 O 2 CO 2 CO + 2 H 2 OH 2 O 6 O 2 CO 2 CO 2 CO 2 H 2 OH 2 OH 2 O O 2 O 2 energia GLUKOZA 6/6 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H ,2 kcal TŁUSZCZE 16/23 C 16 H 22 O O 2 16CO2 + 16H2O kcal kw. palmitynowy BIAŁKA 5/6 2CH 2 CH(NH 2 )COOH + 6O 2 alanina CO(NH 2 ) 2 + 5CO 2 + 5H 2 O kcal

9 KALORYMETRIA POŚREDNIA Pomiar energii z niebiałkowego źródła. Równoważnik kaloryczny na 1 litr tlenu. Średnio: 1 litr O 2 = 4,862 kcal.

10 Energy expenditure (EE) and Respiratory Quotient BEE DEE AEE TEE EE Basal energy expenditure Diet-induced thermogenesis Active energy expenditure Total energy expenditure Fat Carbohydrate RQ Hypoventilation Underfeeding Alkalosis Ketosis Mixed-fuel Hyperventilation Overfeeding Acidosis Physiological range McClave, et al. JPEN. 2003; 27:

11 KALORYMETRIA POŚREDNIA teoretyczna doświadczalna KALORYMETRIA POŚREDNIA oddechowa bomba kalorymetryczna komórka (mitochondrium) RQ współczynnik (iloraz) oddechowy? drogi oddechowe RER (respiratory exchange ratio) Współczynnik wymiany oddechowej W warunkach zachowanej wydolności narządowej, bez zadawanego wysiłku fizycznego i bez wpływu czynników zewnętrznych (dobrostan temperaturowy, psychiczny) oraz u człowieka oddychającego spontanicznie w obiegu zamkniętym współczynniki RQ i RER są równe i tożsame. Osoby wentylowane mechanicznie nie mogą spontanicznie regulować RER.

12 Brak pomiaru RQ (RER). Równoważnik kaloryczny na 1 litr tlenu dla RQ: 0,85. 1 litr O 2 = 4,86 kcal. Błąd pomiaru < 5%. IC jedynie z pomiarem VO 2 (uśrednione RQ)

13 Wartości zużywanego tlenu ustalane u chorych przy pomocy kalorymetrii pośredniej krążeniowej i oddechowej są zbliżone Arq Bras Cardiol, volume 82 (no 1), 77-81, 2003

14 Kalorymetr pośredni o budowie modułowej Moduł M-COVX w systemie monitorującym Kalorymetr gotowy do podłączenia do stanowiska przy chorym.

15

16 Wartość wydatku energetycznego Czynniki wpływające na wartość wydatku energetycznego (tempo przemian metabolicznych) u chorych w OIT: unieruchomienie chorego brak aktywności mięśni poprzecznie prążkowanych (w tym oddechowych) sedacja patofizjologia wstrząsu (zaburzenia na poziomie mikrokrążenia wszystkich narządów doprowadzające do upośledzenia dostawy i ekstrakcji tlenu) niewydolność wielonarządowa (dysfunkcja nerek, wątroby, układu oddechowego i układu krążenia).

17 Pacjent w OIT 10 WSK... 1,410 (???) POMIAR CEE: Podstawowa przemiana materii (zdrowi) czy aktualne tempo przemian metabolicznych? (chorzy)

18 Wartość wydatku energetycznego u krytycznie chorych z powodu niewydolności dwóch lub więcej narządów, wentylowanych mechanicznie i poddanych sedacji jest trudna do szacowania na podstawie klasycznie stosowanych wzorów określających wydatek energetyczny. R. Włodarski, R. Gendek, K. Kusza. The influence of multiple organ dysfunction syndrome (MODS) on the energy expenditure in critically ill ICU patients in septic shock estimated with indirect calorimetry method. Clinical Nutrition, Vol.6, Issue 1, 2011,Peg Praca wyróżniona.

19 Nutr Clin Pract Oct;18(5): Pacjent w OIT wentylowany mechanicznie (wg. literatury żywieniowej ) komu wykonywać pomiar CEE? A. Stan kliniczny sugerujący zmiany w wartości BEE B. Brak reakcji na wsparcie żywieniowe C. Indywidualizacja wsparcia żywieniowego u chorych w stanie krytycznym komu nie wykonywać pomiaru CEE? FiO 2 > 60% (> 85%) PEEP > 12 cm H 2 O (dlaczego??!) wentylacja oscylacyjna istotny przeciek w układzie respiratora (niekiedy np.: ncpap) drenaż czynny jamy opłucnowej z przeciekiem przetoka oskrzelowo-opłucnowa hemodializa przerywana (ale nie CRRT) (? podobnie było z USG płuc...) niemowlęta (przestrzeń martwa łącznika około 9,5 cm 3.

20 Długość pomiaru CEE? 5 minut? 20 minut? 12 godzin? pomiar TEE/dobę czy EE podczas np. obchodu? odsysanie rehabilitacja odwiedziny konsultacja chirurga obchód (wizyta) toaleta włączenie analgosedacji spłycenie sedacji wyłączenie światła na noc gorączka resuscytacja zmiana trybu wentylacji wlew iv noradrenaliny itd...

21 steady state - stan stabilny

22 Co chcemy ustalić? Jeżeli TEE z ostatniej doby zrealizowany przez chorego to tylko pomiar ciągły CEE przez 24 h = wydatek energetyczny chorego z ostatnich 24 godzin! Ustalamy objętość O 2 i CO 2 z całej doby aby ustalić TEE w kcal/dobę oraz zmniejszamy błąd wartości RQ (RER). Najważniejszy czynnik wpływający na wartość wydatku energetycznego u chorych w OIT w stanie krytycznym, który determinuje wartość CEE w tej grupie chorych to dostępności tkanek do tlenu (dostępu strumienia tlenu, który jest niestabilny).

23 Ustalenie wartości VO 2 max maksymalny pobór tlenu, który może być zrealizowany przez badanego. Osiągana jest gdy wartość VO 2, nie wzrasta pomimo zwiększania obciążenia (W).

24

25 Jakie jest VO 2 max chorego w stanie wstrząsu?... maksymalny pobór tlenu może być zbyt mały, żeby przeżyć... VO 2 max jest pułapem tlenowym, który nie wzrasta pomimo zwiększania obciążenia pacjenta. Moment osiągnięcia VO 2max odzwierciedla kwasica mleczanowa obserwowana we wstrząsie. Obciążenie, przy którym rozpoczyna się szybki przyrost mleczanu we krwi, nazywa się progiem mleczanowym (progiem przemian beztlenowych). Termin ten odnosi się do stężenia mleczanu we krwi po osiągnięciu wartości 4 mmol/l i jest osiągany u zdrowych ochotników przy obciążeniu > 80% VO 2 max. Wniosek: pacjent, który przekroczył próg mleczanowy jest w stanie permanentnego realizowania poboru tlenu, który jest równy poziomowi aktualnego VO 2 max. Celem procesu terapeutycznego jest zmiana wartości VO 2 na większą i przywrócenie dostępności tlenu dla tkanek.

26 Tempo przemian metabolicznych w MODS/wstrzasie Rozwój zespołu niewydolności wielonarządowej (MODS) u krytycznie chorych doprowadza do zmniejszenia tempa przemian metabolicznych (DO 2, VO 2 ) pomimo prawdopodobnie dużego zapotrzebowania energetycznego. Tempo przemian metabolicznych u chorych wentylowanych mechanicznie w stanie krytycznym jest uzależniona od kinetyki poboru tlenu (jest wypadkową sprawności wymiany gazowej w płucach, dystrybucji i ekstrakcji tlenu). W warunkach wstrząsu wydatek energetyczny jest determinowany maksymalną zdolnością poboru tlenu (VO 2 max).

27 Wydatek energetyczny jest elementem oceny ciężkości stanu chorego 2200 p < 0, p < 0, CEE 1400 CEE APACHE SOFA... gdyż w warunkach wstrząsu wydatek energetyczny jest determinowany maksymalną zdolnością poboru tlenu (VO 2 max) R. Włodarski, K. Kusza. Influence of septic shock on energy expenditure in critically ill ICU patients, estimated with indirect calorimetry.

28 Stosunek procentowy wartości CEE do wartości BEE u krytycznie chorych (zmarli) i (przeżyli) oraz grupa kontrolna. 10,01% Kolor niebieski - grupa krytycznie chorych (zmarli) Kolor zielony - grupa krytycznie chorych (przeżyli) Kolor żółty - grupa kontrolna Czarna linia - poziom BEE BEE H-B -6,22% 27,95% 11,72% -17,94% Wartość CEE u krytycznie chorych, którzy przeżyli była wyższa od wartości BEE. U krytycznie chorych, którzy zmarli była niższa od wartości BEE. Chorzy we wstrząsie septycznym, APACHE II 25, liczba niewydolnych narządów 2. R. Włodarski, K. Kusza. Influence of septic shock on energy expenditure in critically ill ICU patients, estimated with indirect calorimetry.

29 EE (kcal/d) Dopamina (ug/kg/min) godzina pomiaru

30 EE (kcal/d) Dopamina ug/kg/min EE: EE: godzina pomiaru

31 Cykl Corich (cykl kwasu mlekowego) - ciąg przemian metabolicznych, w którym mleczan, powstały na drodze beztlenowej glikolizy w mięśniach szkieletowych i erytrocytach, jest transportowany poprzez krew, do wątroby i wykorzystywany w procesie glukoneogenezy do syntezy glukozy, która następnie poprzez krew dostaje się do różnych tkanek i jest ponownie wykorzystywana do glikolizy. Nazwę zawdzięcza swoim odkrywcom, Gerty Cori i Carlowi Cori, którzy w 1947 roku otrzymali za to odkrycie nagrodę Nobla. Oczekujemy oddawania długu tlenowego przez pacjenta, u którego przeminął okres wstrząsu. ( EE)

32 Średnia wartość CEE a śmiertelność u krytycznie chorych (wstrząs septyczny) CEE p < 0,05 CEE p<0, zmarli przeżyli śmiertelność Średnia ±Błąd std ±Odch.std 14 zmarli przeżyli śmiertelność Średnia ±Błąd std ±Odch.std R. Włodarski, R. Gendek, K. Kusza. The influence of multiple organ dysfunction syndrome (MODS) on the energy expenditure in critically ill ICU patients in septic shock estimated with indirect calorimetry method. Clinical Nutrition, Vol.6, Issue 1, 2011,Peg Praca wyróżniona.

33 Pułap tlenowy, który okazał się śmiertelny: VO 2 : < 2,9 ml/kg/min.

34 Dziękuję za uwagę Robert Włodarski Oddział Kliniczny Anestezjologii i Intensywnej Terapii im. płk prof. dr med. Stanisława Pokrzywnickiego 10 Wojskowy Szpital Kliniczny z Polikliniką Bydgoszcz