Robert Włodarski

Oddział Kliniczny Anestezjologii i Intensywnej Terapii im. płk prof. dr med. Stanisława Pokrzywnickiego

10 Wojskowy Szpital Kliniczny z Polikliniką Bydgoszcz

02

KALORYMETRIA

POŚREDNIA w Oddziale Intensywnej Terapii

wydatek energetyczny u ciężko

chorych leczonych w OIT

Realizowanie takiej techniki postępowania

medycznego, w której niezbędna jest nam

wiedza dotycząca pewnych parametrów

dynamiki układu krążenia, jak również

wartości parametrów laboratoryjnych,

które można uzyskać tylko dzięki

zastosowaniu narzędzi służących do oceny

dynamiki krążenia

03

(EARLY) GOAL

DIRECTED THERAPY

04

Uzyskana wiedza na temat wartości tych

parametrów pozwala na optymalizację

strumienia tlenu, który jest zaburzony w

wyniku upośledzenia perfuzji narządowej oraz

z powodu zaburzonego stosunku pomiędzy

dostawą O2 a jego ekstrakcją

przywracając równowagę pomiędzy

dostarczaniem i zapotrzebowaniem na tlen

(EARLY) GOAL

DIRECTED THERAPY

cel nadrzędny:

zmniejszenie chorobowości

i śmiertelności

(EARLY) GOAL

DIRECTED THERAPY

05

„Goal Directed

Nutrition Therapy” terapia żywieniowa w oparciu o wydatek energetyczny

06

Liczne badania dowodzą, iż szacunkowa

ocena zapotrzebowania energetycznego dla

krytycznie chorych obarczona jest bardzo

dużym błędem przeszacowania i wymaga

indywidualnej oceny najlepiej

z zastosowaniem kalorymetrii pośredniej.

Maria Auxiliadora Martins, Mayra Gonçalves Meneguet. Energy expenditure in critically ill surgical patients. Comparative analysis of predictive equation and indirect calorimetry.

Acta Cirúrgica Brasileira - Vol. 26 (Suppl. 2) 2011 - 51

POMIAR WYDATKU ENERGETYCZNEGO

• Kalorymetria bezpośrednia

• Kalorymetria pośrednia

• Równania i formuły wyprowadzone

na podstawie tych metod

07

• obecnie klinicznie bez zastosowania

• mierzy utratę ciepła

• wymaga specjalnych komór

• dużych nakładów finansowych

• uciążliwa dla pacjenta i dla lekarza

• musi brać pod uwagę każdy wzrost temperatury

KALORYMETRIA

BEZPOŚREDNIA

08

JOHN E. MURLIN AND ALAN C. BURTON

9

HUMAN CALORIMETRY

August 2, 1934

1980r., kalorymetr „całego ciała” Wydział Medyczny Uniwersytetu w Atlancie, USA

Ocena zapotrzebowania energetycznego pacjentów z chorobą nowotworową.

Ograniczenia: brak miejsca na ruch

10

11

Pokój kalorymetryczny: rozszerzenie badań o pomiar

zapotrzebowania podczas pracy, spożywania posiłków itp.

FORMUŁA

HARRISA-BENEDICTA

ocenia podstawowy wydatek

energetyczny

12

Mężczyźni: BEE (kcal/24 godz.) = 66,47 + 13,74∙W + 5,0∙H – 6,76∙A

OCENA WYDATKU ENERGETYCZNEGO

Podstawowy Wydatek Energetyczny BEE – basal energy expenditure

13

Równanie Harrisa-Benedicta (1918r.)

W – masa ciała w kg, H – wzrost w cm, A – wiek w latach

Kobiety: BEE (kcal/24 godz.) = 655,10 + 9,56∙W + 1,85∙H – 4,68∙A

15

WARUNKI BADANIA:

• 136 mężczyzn, 103 kobiety, 94 noworodki

• zdrowi fizycznie ochotnicy

• chwilę po przebudzeniu się

• całkowity spoczynek fizyczny i psychiczny

• od 12 do 14 godzin po ostatnim posiłku

• temperatura otoczenia: +20 stop. C

• prawidłowa temperatura ciała

FORMUŁA

HARRISA-BENEDICTA

...jak się ma ta grupa zdrowych ochotników do chorych w OIT...?

PRZY CZYM

AKTYWNOŚĆ:

1,0-leży; 1,1- chodzi przy łóżku;1,2- pełna aktywność

STAN CHOREGO:

1,0-norma; 1,1-średnio ciężki; 1,2-bardzo ciężki

TEMPERATURA:

1-37st.C; 1,1-38st.C; 1,2-39st.C; 1,3-40st.C

FORMUŁA HARRISA-BENEDICTA

W MODYFIKACJI LONGA

uwzględnia aktywność chorego,

ciężkość jego stanu i temperaturę ciała

wynik równania Harrisa-Benedicta x A x S x T

A

S

T

16

IDEALNY BILANS

ENERGETYCZNY

01

7

ujemny bilans energetyczny

chorego w stanie krytycznym

energy expenditure critically ill

EEOIT = ? analgo-

sedacja

18

CHORY W OIT: • analgosedacja

• brak aktywności mięśni

• sztucznie wentylowany

• różnie odżywiany (wcale, dojelitowo, dożylnie)

• różny stan odżywienia przed chorobą

• uogólniony odczyn zapalny

(SIRS = ↑zapotrzebowania na O2 )

• zaburzenia perfuzji tkankowej i depresja krążenia (↓DO2)

• upośledzenie wydalania

• dysfunkcja wątroby

19

CZY MOŻNA SZACOWAĆ WYDATEK ENERGETYCZNY

KRYTYCZNIE CHOREGO W OIT ?

20

ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE (wentylacja i wymiana gazowa między

organizmem a jego otoczeniem)

Oddychanie WEWNĘTRZNE (biologiczne utlenianie subst. odżywczych

z użyciem O2 do CO2, H2O i ATP)

KALORYMETRIA

POŚREDNIA

(O2 krew tętnicza - O2 żylna krew

mieszana)

Energy Metabolism, John M. Kinney,

Raven Press, 1991, New York

Kalorymetria pośrednia oddechowa

Analiza różnicy objętość CO2 i

O2 w wydechowej i wdechowej

mieszaninie gazów

VO2

VCO2

Równanie Ficka: (kalorymetria pośrednia krążeniowa)

(CO2 żylna krew mieszana - CO2

krew tętnicza )

VCO2 = CO x

VO2 = CO x

21

równanie Weira (1948r.)

KALORYMETRIA

POŚREDNIA ODDECHOWA

Wydatek energetyczny człowieka ustala się pośrednio, mierząc zużycie tlenu (VO2) i wytwarzanie dwutlenku węgla (VCO2) przez organizm w jednostce czasu podczas oddechu w obiegu zamkniętym.

EE [kcal/d] = (3,941 · zużycie O2[g]) + (1,106 · produkcja CO2[g])

22

Spalając poszczególne składniki pokarmowe uzyskuje się różne ilości CO2

oraz różne jest zużycie tlenu. Stosunek objętości CO2 do O2 jest

charakterystyczny dla spalania poszczególnych składników pokarmowych.

C6H12O6 O2

CO2 H2O O2 O2

O2 O2

O2 spalanie

energia CO2 CO2

CO2 CO2

CO2

H2O H2O

H2O H2O

H2O

+ +

1. węglowodany RQ =

2. tłuszcze RQ = 0,7

3. białka RQ = 0,8

6 moli CO2

6 moli O2

= 1

RQ – współczynnik (iloraz) oddechowy

stosunek objętości wytworzonego CO2 do objętości O2 zużytego

w badanym czasie przy spalaniu substancji organicznej

23

Standardowy system monitorujący tzw.

panel metaboliczny wykonuje pomiary

spirometryczne poszerzone o analizę:

• VO2- zużycie tlenu

• VCO2- wydalanie dwutlenku węgla

• EE- wydatek energetyczny

• RQ - wskaźnik oddechowy

24

Kalorymetr gotowy do podłączenia do stanowiska przy chorym

KALORYMETR POŚREDNI

O BUDOWIE MODUŁOWEJ

moduł M-COVX w systemie monitorującym

25

Kalorymetr na stanowisku przy chorym

(miejsce podłączenia analizatora) 26

Kalorymetr na stanowisku przy chorym

(widok na monitor)

27

28

KALORYMETRIA

POŚREDNIA

O2, VO2

CO2, VCO2

• źródłem jest jedynie otaczające nas powietrze

(mieszanina gazów wentylujących płuca chorego)

• powstaje w drodze metabolizmu tlenowego i różnych

przemian metabolicznych

• jest wydalany nie tylko przez płuca (skóra, wydzieliny)

• jest buforowany przez osocze

• duża różnica w czasie między ↓ lub ↑ stężenia CO2

w komórkach a odzwierciedleniem w osoczu i VCO2

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 29

• wzrost strumienia tlenu w grupie krytycznie

chorych zmniejsza ryzyko śmierci

z 33% do 4%

• ta grupa chorych, która nie potrafi

„zwiększyć” w odpowiedzi na „stres”

dostawy tlenu jest dotknięta jego deficytem

pomimo tego, że fizjologicznie

DO2 jest 4x większe od VO2

1992 SHOEMAKER

30

A dlaczego…

… gdyż fundamentalne procesy

przebiegają w mikrokrążeniu

i wewnątrzkomórkowo!

31

Czynniki wpływające na wartość wydatku energetycznego w tej grupy chorych:

• unieruchomienie chorego

• brak aktywności mięśni poprzecznie prążkowanych (w tym oddechowych)

• sedacja

• patofizjologia ciężkiej sepsy i wstrząsu (zaburzenia na poziomie mikrokrążenia wszystkich narządów doprowadzające do upośledzenia dostawy i ekstrakcji tlenu)

• niewydolność wielonarządowa (dysfunkcja nerek, wątroby, układu oddechowego i układu krążenia)

32

p < 0,05

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

APACHE

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

CE

E

p < 0,05

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

SOFA

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

CE

E

WYDATEK ENERGETYCZNY JEST ELEMENTEM

OCENY CIĘŻKOŚCI STANU CHOREGO

R. Włodarski, K. Kusza. Influence of septic shock on energy expenditure in critically ill

ICU patients, estimated with indirect calorimetry.

33

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.124-125. Praca wyróżniona.

p < 0,05

Średnia

±Błąd std

±Odch.std zmarli przeżyli

śmiertelność

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

CE

E

p<0,05

Średnia

±Błąd std

±Odch.std zmarli przeżyli

śmiertelność

14

16

18

20

22

24

26

28

CE

E

Wydatek energetyczny przeżyli zmarli *p

CEE (kcal/d) 1647,50 1325,86 < 0,05

CEE/kg m.c. (kcal/kg/d) 22,59 18,54 < 0,05

34

ŚREDNIA WARTOŚĆ CEE A ŚMIERTELNOŚĆ

U KRYTYCZNIE CHORYCH (WSTRZĄS SEPTYCZNY)

Rozwój zespołu niewydolności

wielonarządowej (MODS) u krytycznie

chorych doprowadza do zmniejszenia tempa

przemian metabolicznych

DO2↓, VO2↓

pomimo prawdopodobnie dużego

zapotrzebowania energetycznego.

stopień ciężkości stanu chorego we wstrząsie

może być wyrażany poprzez

wydatek energetyczny chorego, a nie poprzez

jego zapotrzebowanie energetyczne.

Wsparcie żywieniowe krytycznie chorych

kontrolowane przy pomocy kalorymetrii

pośredniej może przyczynić się

do obniżenia śmiertelności.

36

Kristinsson B, Sigvaldason K, Kárason S. Laeknabladid. Energy expenditure and nutritional support in intensive care patients.

2009 Jul-Aug;95(7-8):487.

D Frankenfield, JS Smith and RN Cooney. Validation of 2 approaches to predicting resting metabolic rate in critically ill patients.

JPEN. Journal of parenteral and enteral nutrition. 2004 Jul-Aug;28(4):259-64.

Reid CL. Poor agreement between continuous measurements of energy expenditure and routinely used prediction equations in

intensive care unit patients. Clinical nutrition. 2007 Oct;26(5):649-57. Epub 2007 Apr 6.

Brak aktywności mięśni oddechowych,

a także sedacja powodują niewątpliwie

obniżenie poziomu metabolizmu

poniżej wartości podstawowej

przemiany materii, tak jak ją rozumieli

Hariss i Benedict.

37

Boullata J, Williams J, Cottrell F, Hudson L Compher C. Accurate Determination of Energy Needs in

Hospitalized Patients. Journal of the American Dietetic Association. 2007; 107: 393-401.

Optimal caloric intake for critically ill patients: First, do no harm R N Dickerson.

Nutrition in Clinical Practice (2011) 26 (1): 48-54 38

Szacowanie wydatku

energetycznego w grupie krytycznie

chorych przy pomocy równań

może prowadzić do

niedopuszczalnie dużego błędu

natomiast kalorymetria pośrednia

zapewnia dokładną ocenę

wydatku energetycznego w grupie

krytycznie chorych

39 ...może prowadzić do niedopuszczalnie dużego błędu...

1. pomiar możliwy przy FiO2 max.: 0.8 (0.85)

2. i przy max. częstość oddechów 35/min

3. układ respiratora musi być szczelny (nCPAP?)

4. długość pomiaru zalecany przez producentów jako

dwugodzinny jest niewystarczający w warunkach OIT

5. zwiększa się przestrzeń martwa o 9,5 cm3

6. wentylacja „zakłócona” przez niewspółpracującego pacjenta jest źródłem błędów - chory musi współpracować... (intubacja, tracheostomia)

7. brak możliwości pomiaru przy zastosowaniu niektórych trybów wentylacji (np. HFV, niekiedy BiLEVEL, BiPAP)

WADY i OGRANICZENIA

40

Dziękuję za uwagę

Oddział Kliniczny Anestezjologii i Intensywnej Terapii im. płk prof. dr med. Stanisława Pokrzywnickiego

10 Wojskowy Szpital Kliniczny z Polikliniką Bydgoszcz