СПОСОБ РАСЧЕТА ИНТРАОПЕРАЦИОННОЙ ДОЗЫ ГЛЮКОЗЫ И ИНСУЛИНА Российский патент 2003 года по МПК G01N33/48 G01N33/497 

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и хирургии, и применяется для профилактики и коррекции острых нарушений гликемии во время хирургических операций.

Как гипергликемические, так и гипогликемические состояния небезопасны для больных. Оба эти состояния могут привести к тяжелой ишемии головного мозга, сопровождающейся порой необратимыми коматозными состояниями. [G. Edward Morgan, Jr. Maged S. Mikhail Clinical Anesthesiology: Second Edition. - Stamford, 1996. - 882 р.].

Следует отметить, что нарушения уровня гликемии встречаются не только у больных сахарным диабетом, но и у обычных пациентов при хирургических операциях. Причем эти нарушения во время и после хирургических операций бывают настолько выражены, что их называют "малым хирургическим диабетом". [Парентеральное питание при тяжелых травмах. / Под ред. P.M. Гланца. - М., 1985. - 128 с.]. У больных сахарным диабетом риск нарушений гликемии, особенно во время хирургических операций, значительно выше.

Поэтому профилактика и физиологически обоснованная коррекция нарушений гликемии во время хирургических операций является, несомненно, актуальной проблемой как у больных с сахарным диабетом, так и без него.

Задача изобретения - профилактика и коррекция острых гипо- и гипергликемических состояний во время хирургических операций.

Известен способ лечения гликемии во время операции у больных сахарным диабетом, основанный на расчете дозы инсулина соответственно уровню гипергликемии. [G. Edward Morgan, Jr. Maged S. Mikhail Clinical Anesthesiology: Second Edition. - Stamford, 1996. - 882 р.].

Суть способа заключается в том, что доза инсулина вычисляется по формуле
инсулин ед/ч=концентрация глюкозы крови (мг%)/150.

Известен способ лечения гликемии у больных сахарным диабетом, основанный на том, что дозу инсулина подбирают в предоперационном периоде соответственно увеличению концентрации глюкозы крови в ответ на стандартный болевой стимул. При этом предварительно выполняют субконъюнктивальную инъекцию [Максимов В. Ю. Прогнозирование и профилактика осложнений при экстракции катаракты у больных с сахарным диабетом: Автореферат дисс... канд. мед. наук. - Куйбышев, 1990. - 23 с.].

К общим недостаткам вышеприведенных способов относятся:
- невозможность физиологического обоснования расчета дозы глюкозы для коррекции гипогликемии, т.к. данное состояние не рассматривается вообще;
- невозможность физиологического обоснования расчета доз инсулина и глюкозы при исходной нормогликемии, т.к. в данных способах при нормогликемии не принимается во внимание вероятность возникновения как гипер- так и гипогликемии;
- отсутствие объективных критериев расчета дозы инсулина при гипергликемии.

Для второго же метода характерны следующие недостатки:
- риск развития грозных осложнений при проведении стандартного болевого стимула в результате спазма артерий под воздействием "болевых гормонов" (острый инфаркт миокарда или нарушение мозгового кровообращения);
- риск возникновения гематогенных инфекций при проведении пробы;
- непредсказуемость гликемического ответа при расчете дозы инсулина на стандартный болевой стимул в предоперационном периоде и во время операции под воздействием наркотических средств.

За прототип выбран способ коррекции уровня гликемии во время операции у больных сахарным диабетом, основанный на расчете интраоперационных доз инсулина и глюкозы соответственно суточным дозам инсулина и глюкозы. [Клиническая эндокринология: Руководство для врачей. / Под ред. Н.Т. Старковой. - М.: Медицина, 1991. - 512 с.]. Способ заключается в том, что суточную дозу инсулина, получаемую больным, и предполагаемую суточную дозу глюкозы (120-150 г) делят на 24 часа, получая при этом дозу инсулина и глюкозы в час.

Помимо общих недостатков, присущих вышеперечисленным способам, для прототипа характерны такие недостатки:
- невозможность расчета дозы инсулина у больных, не получающих ранее инсулин в предоперационном периоде (например, у больных с неинсулинзависимым сахарным диабетом), поскольку расчет дозы инсулина в данном способе проводится с учетом известной суточной дозы инсулина;
- невозможность учета потребления глюкозы для компенсации энергозатрат во время операции, которые существенно отличаются от таковых у пациентов, находящихся в спокойном состоянии.

Цель изобретения: повышение точности расчета дозы инсулина и глюкозы для профилактики и коррекции нарушений гликемии во время хирургических операций.

Цель достигается тем, что во время хирургической операции посредством газоанализатора исследуется выдыхаемый больным воздух и по содержанию в нем процентного содержания углекислого газа проводится физиологически обоснованный расчет доз:
при гипогликемии - глюкозы,
при нормогликемии - инсулина и глюкозы,
при гипергликемии - инсулина.

Способ основан на том, что количество образующегося углекислого газа зависит от количества окисляющейся глюкозы, что видно из следующего уравнения [Физиология человека. / Под ред. Р. Шмидта. - М., 1996, Т.3. - 198 с.]:
(1) С₆Н₁₂О₆ + 6O₂ = 6СО₂ + Н₂O.

Поскольку масса 1 моля глюкозы (С₆Н₁₂О₆) равна 180 г, а объем 6 моль СО₂ равен 134,4 л {22,4 л (число Авогадро) x 6}, то, вычисляя отношение массы 1 моля глюкозы к объему 6 моль углекислого газа, получаем коэффициент К_гл, показывающий количество глюкозы в граммах, окисляющейся на каждый мл выдыхаемого CO₂:
К_гл=180 г/134,4 л=1,34 г/л=1,34•10^-3 г/мл.

Известно, что 1 ед инсулина способствует усвоению в среднем 4 г глюкозы [Потемкин В.В. Эндокринология. - М., 1978. - 408 с.]. Следовательно, коэффициент, показывающий дозу потребляемого инсулина на каждый мл выдыхаемого СО₂ для усвоения окисляющейся глюкозы, вычисляется следующим образом:
К_инс=К_гл/4 ед/г=(1,34•10^-3 г/мл)/4 ед/г=0,33•10^-3 ед/мл.

Определяя концентрацию углекислого газа в об.% в выдыхаемом воздухе при помощи газоанализатора Drager (Areb - 033) наркозного аппарата Sulla 808V (Drager) и умножая ее на минутную вентиляцию легких (МВЛ мл/мин), определяемую при помощи спирометра того же аппарата, получаем объем углекислого газа, выдыхаемый больным за 1 минуту таким образом

Умножая К_гл и К_инс на , получаем дозу глюкозы (С_гл г/мин) в г/мин, необходимой для компенсации энергозатрат, и дозу инсулина (С_инсед/мин) в ед/мин для усвоения глюкозы:

При гипогликемии расчетная доза глюкозы компенсирует энергетические затраты и на этом фоне происходит естественная компенсация гипогликемии глюкозой, образующейся из гликогена. При нормогликемии расчетной дозой инсулина усваивается расчетная доза глюкозы соответственно энергетическим затратам организма во время операции, а принцип обратной связи, лежащий в основе регуляции образования глюкозы из запасов гликогена, обеспечивает профилактику как гипогликемии, так и гипергликемии. При гипергликемии расчетной дозой инсулина происходит усвоение избытка глюкозы, необходимой для компенсации энергетических затрат.

Для оценки эффективности метода обследовано 19 больных с инсулинозависимым сахарным диабетом. В 1-ю группу (9 человек) вошли больные, которым коррекцию уровня гипергликемии осуществляли по предлагаемому способу, при этом отменяли утреннюю дозу инсулина. Во 2-ю группу (10 человек) были включены больные, которым непосредственно перед операцией делали их обычную утреннюю дозу инсулина сразу после завтрака. Больным в исследуемых группах были выполнены схожие операции по поводу диабетической пролиферативной витреоретинопатии, отслойки сетчатки. Операции проводились в условиях тотальной внутривенной анестезии.

В 1-й группе обследованы больные с диагнозом диабетической пролиферативной витреоретинопатией, отслойкой сетчатки.

Минутную вентиляцию легких (МВЛ) и концентрацию углекислого газа в 100 мл выдыхаемого воздуха (СО₂ об.%) измеряли посредством вентилометра и газоанализатора наркозного аппарата Sulla 808V. Объем выдыхаемого углекислого газа за 1 мин рассчитывался как произведение двух предыдущих показателей. Дозу инсулина для лечения гипергликемии рассчитывали по предлагаемой для этой цели формуле

Для оценки эффективности предлагаемого способа концентрацию глюкозы крови (Гл ммоль/л) измеряли непосредственно перед операцией, через 30 и 60 минут после операции, что соответствовало I, II и III этапам исследования.

Концентрация глюкозы непосредственно перед операцией равнялась 11,0±2,0 ммоль/л. При использовании инсулина по предлагаемой формуле через 30 минут концентрация глюкозы была 10,0±2,9 ммоль/л, а через час концентрация глюкозы достоверно снизилась до 7,3±1,4 ммоль/л. Средняя доза инсулина в течение часа равнялась от 0,04±0,01 до 0,07±0,01 ед/мин. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Во 2-й группе обследовано 10 больных с инсулинозависимой формой сахарного диабета. Средняя доза инсулина перед операцией равнялась 18,1±2,5 единицам, что составило более половины суточной дозы (26,9±2,5 единицы).

Критерием оценки эффективности метода коррекции уровня интраоперационной гликемии являлась степень колебаний содержания глюкозы (Гл ммоль/л) в крови перед операцией и через час после нее. Перед операцией у больных отмечалась умеренная гипергликемия - 10,1±1,4 ммоль/л. Через час после операции имела место тенденция роста уровня гликемии, неодинаковая у различных пациентов. Так, у двух из них гликемия достигала значительных цифр - 20,1 и 23,0 ммоль/л, в то время как у остальных она увеличилась на 1,5-2 ммоль/л. Следует отметить, что среднее повышение уровня гликемии достигло 1,3±1,5 ммоль/л.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа, интраоперационного расчета дозы инсулина для коррекции гипергликемии, в 1-й группе больных через час после начала коррекции отмечалась нормогликемия. При использовании обычных методик расчета доз инсулина во 2-й группе больных отмечалась отчетливая тенденция к гипергликемии (таблица 2).

Преимуществами предлагаемого способа являются:
- возможность расчета физиологически обоснованной дозы глюкозы для коррекции гипогликемии;
- возможность расчета физиологически обоснованной дозы инсулина для коррекции гипергликемии;
- возможность расчета дозы инсулина глюкозы при нормогликемии для профилактики гипо- и гипергликемии;
- отсутствие необходимости в проведении стандартного болевого воздействия при расчете доз инсулина и глюкозы;
- неинвазивность и отсутствие риска развития гематогенных инфекций;
- возможность использования способа во время хирургических операций у больных, не получающих инсулин;
- возможность учета потребления глюкозы во время операции.

Примеры расчета дозы глюкозы и инсулина во время операции.

Пример 1.

Больной А., 60 лет, история болезни 59936.

Диагноз: Диабетическая пролиферативная отслойка сетчатки.

Дата операции: 19.07.99.

Операция: cекторальное пломбирование склеры, удаление эпиретинальных мембран и пролифератов, введение перфторорганических соединений с заменой на силикон, криокоагуляция.

Анестезиологическое пособие: эндотрахеальный метод в условиях тотальной внутривенной анестезии.

Длительность операции 90 минут.

Соответственно показаниям газоанализатора Drager (Areb - 033) наркозного аппарата Sulla 808V (Drager) и спирометра этого же аппарата выдыхаемый МВЛ=4200 мл/мин.

2. Расчет количества глюкозы для возмещения энергозатрат:
С_глг/мин=(1,34•10^-3 г/мл)•243,6 мл/мин=0,33 г/мин.

3. Расчет дозы инсулина (ед) в минуту:

Исходный уровень глюкозы крови 7,4 ммоль/л.

Уровень сахара крови в конце операции 5,5 ммоль/л.

Пример 2.

Больная Г., 51 год, история болезни 78856.

Диагноз: Диабетическая витреоретинопатия с тракционной отслойкой сетчатки на левом глазу.

Дата операции: 19.07.99.

Операция: субтотальная витреоэктомия, удаление периретинальных мембран.

Сопутствующий диагноз: сахарный диабет I типа.

Анестезиологическое пособие: эндотрахеальный метод в условиях тотальной внутривенной анестезии.

Длительность операции 90 мин.

Соответственно показаниям газоанализатора Drager (Areb - 033) наркозного аппарата Sulla 808V (Drager) и спирометра этого же аппарата выдыхаемый МВЛ=3400 мл/мин.

2. Расчет количества глюкозы для возмещения энергозатрат:
С_гл г/мин=(1,34•10^-3 г/мл)•159,8 мл/мин=0,21 г/мин.

3. Расчет дозы инсулина (ед) в минуту:

Исходный уровень глюкозы крови 7,3 ммоль/л.

Уровень сахара крови в конце операции 5,7 ммоль/л.

Пример 3.

Больная К., 45 лет, истории болезни 77331.

Операция: витреоэктомия, пломбирование сетчатки.

Анестезиологическое пособие: эндотрахеальный метод в условиях тотальной внутривенной анестезии.

Соответственно показаниям газоанализатора Drager (Areb - 033) наркозного аппарата Sulla 808V (Drager) и спирометра этого же аппарата выдыхаемый МВЛ=4200 мл/мин.

2. Расчет дозы инсулина (ед) в минуту:

Исходный уровень глюкозы крови 11,5 ммоль/л, уровень глюкозы крови в конце операции 9,5 ммоль/л.

Пример 4.

Больная Т., 31 год, история болезни 77928.

Диагноз: Диабетическая отслойка сетчатки, пролиферативная диабетическая витреоретинопатия.

Операция: круговое вдавление склеры.

Анестезиологическое пособие: эндотрахеальный метод в условиях тотальной внутривенной анестезии.

Длительность операции 60 минут.

Соответственно показаниям газоанализатора Drager (Areb - 033) наркозного аппарата Sulla 808V (Drager) и спирометра этого же аппарата выдыхаемый МВЛ=5000 мл/мин.

2. Расчет дозы инсулина (ед) в минуту:

Исходный уровень глюкозы крови 13,0 ммоль/л, уровень глюкозы крови в конце операции 6,1 ммоль/л.

Предлагаемый способ прост, эффективен, неинвазивен, позволяет проводить профилактику и коррекцию уровня гликемии соответственно выдыхаемой концентрации углекислого газа как у больных с сахарным диабетом, так и без него.

Изобретение может быть использовано в медицине, а именно в хирургии. Во время хирургической операции посредством газоанализатора исследуется выдыхаемый больным воздух. По содержанию в нем процентного содержания углекислого газа проводится расчет доз глюкозы и инсулина по математическим формулам. Способ позволяет повысить точность расчета. 2 табл.

Способ расчета интраоперационной дозы глюкозы и инсулина, состоящий в определении дозы глюкозы и инсулина во время операции, отличающийся тем, что дозы глюкозы и инсулина рассчитывают соответственно выдыхаемой концентрации углекислого газа по формулам
для глюкозы:

где С_гл г/мин - доза глюкозы;
К_гл - коэффициент, равный 1,34•10^-3 г/мл, показывающий количество глюкозы в окисляющейся на каждый мл выдыхаемого углекислого газа;
- выдыхаемая концентрация углекислого газа;
для инсулина:

где С_инс ед/мин - доза инсулина;
К_инс - коэффициент, равный 0,33•10^-3 ед/мл, показывающий количество инсулина потребляемого на каждый мл выдыхаемого углекислого газа;
- выдыхаемая концентрация углекислого газа.