Стабильность показателей гемодинамики и адекватная системная перфузия являются приоритетными задачами во время анестезии, независимо от состояния ребенка и особенностей течения заболевания. Течение анестезии зависит не только от используемого препарата, его дозы и темпа введения, но и от афферентной импульсации и индивидуальных особенностей антиноцицептивной системы пациента [1—4].

Исходная вегетативная дисфункция и афферентные влияния из зоны вмешательства особенно характерны для заболеваний органов лимфоглоточного кольца у детей [5—7]. Богатая иннервация миндалин обусловливает разнонаправленное влияние на вегетативный баланс: при аденоидных вегетациях преобладают парасимпатические влияния, при гиперплазии небных миндалин — симпатические [5, 8, 9]. Обструктивные расстройства опосредуют возбуждение подкорковых структур центральной нервной системы и усиление симпатической активности, ремоделирование сердца, нарушение регуляции артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС) и эндотелиальную дисфункцию [7, 10—12]. В свою очередь, фрагментация сна обусловливает колебания тонуса блуждающего нерва [6, 7, 10, 11]. Воспалительный каскад и повреждение эндотелия приводят к активации парасимпатической вегетативной системы [13].

Нейровегетативный гомеостаз во время общей анестезии чрезвычайно уязвим, поэтому обеспечение вегетативного равновесия на фоне хирургической агрессии является крайне актуальной задачей [1, 4]. Средства для анестезии оказывают существенное влияние на сердечно-сосудистую систему, косвенно изменяя активность вегетативной нервной системы (ВНС). Мониторинг вариабельности ритма сердца (ВРС) во время анестезии позволяет не только оценить влияние анестетиков на сердечно-сосудистую и центральную нервную систему, но и контролировать степень гемодинамической стабильности и вегетативной защиты [1—4, 14, 15].

Цель исследования — изучить влияние препаратов для анестезии на вариабельность ритма сердца у детей в зависимости от исходного вегетативного статуса при оториноларингологических операциях в условиях общей анестезии.

Материал и методы

Дизайн исследования: рандомизированное одноцентровое исследование, обследовано 105 детей. Критерии включения: дети в возрасте 3—7 лет; наличие показаний к проведению оториноларингологических операций. Критерии исключения: острые воспалительные заболевания; экстренное вмешательство, длительность операции более одного часа. Общая характеристика пациентов представлена в табл. 1.

Таблица 1. Общая характеристика пациентов

Исследуемые группы

В зависимости от препарата, используемого для анестезии, дети разделены на 3 группы: «Кетамин», «Тиопентал», «Пропофол». В зависимости от значений спектрограммы — отношения «мощность волн низкой частоты (LF) / мощность волн высокой частоты (HF)» (LF/HF), отражающего преобладание симпатических или парасимпатических модуляций, в каждой группе выделены подгруппы пациентов: «Симпатотония» (LF/HF≥0,9) и «Ваготония» (LF/HF<0,9). Продолжительность исследования: с 01.12.17 по 28.10.19.

Описание исследования. Оценивали спектральные характеристики ВРС, среднего АД, ЧСС, перфузионный индекс в покое (PI) и после окклюзионной пробы (PIоккл). Указанные параметры оценивали на следующих этапах исследования: исходное состояние, за 30—90 мин до операции (I этап), индукция анестезии (II этап), период хирургического вмешательства (III этап) и через 2 ч после окончания операции (IV этап).

Проведен сравнительный анализ динамики исследуемых параметров в зависимости от исходного вегетативного статуса и используемого анестетика. Анализ ВРС проводили с помощью аппарата «Полиспектр 8» (ООО «Нейрософт», Россия). Запись кардиоинтервалограммы проводили в течение 2 мин в положении лежа. Исследовали абсолютные и нормализованные значения спектральных составляющих, отношение низко- и высокочастотных спектров [16, 17].

С целью исследования влияния парасимпатического отдела ВНС на сосудистый тонус с помощью аппарата Elera SH-K3 (Promise Technology Co., Ltd., Китай) оценивали PI. Окклюзионную пробу выполняли путем сдавливания предплечья манжетой до прекращения пульсации на лучевой артерии в течение 60 с. Измерение PIоккл проводили через 30 и 60 с после прекращения окклюзии и учитывали среднее значение [12].

Хирургические вмешательства проводили в условиях тотальной внутривенной анестезии и искусственной вентиляции легких. Премедикацию осуществляли 0,1% раствором атропина сульфата в дозе 0,01 мг на 1 кг массы тела внутривенно за 3 мин до индукции. Индукцию анестезии обеспечивали болюсным введением кетамина (2,7 мг на 1 кг массы тела), тиопентала натрия (5,6 мг на 1 кг массы тела), пропофола (2,2 мг на 1 кг массы тела) и фентанила (4,3 мкг на 1 кг массы тела). Миоплегия достигалась введением суксаметония йодида в дозе 2,1 мг на 1 кг массы тела. Поддержание анестезии обеспечивалось повторным введением кетамина (1,0 мг на 1 кг массы тела), тиопентала натрия (5,2 мг на 1 кг массы тела) или постоянной инфузией пропофола в дозе 10,4 мг на 1 кг массы тела в час. При необходимости усиления анальгетического эффекта и миоплегии дополнительно вводили фентанил (3,7 мкг на 1 кг массы тела) и суксаметония йодид (1,2 мг на 1 кг массы тела).

Этическая экспертиза. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «СПб ГПМУ» Минздрава России (протокол №12/4 от 04.12.17).

Статистический анализ. Использовали статистический пакет Statistica 10.0 (StatSoft Inc., США). Количественные показатели представлены в виде медианы и 25—75-го перцентилей, качественные — как абсолютное значение (доля в выборке, %). Для анализа межгрупповых различий применяли непараметрический критерий Краскела—Уоллиса (ANOVA). Для анализа связей между переменными использовали коэффициент корреляции r Спирмена. Различия считались статистически значимыми при p≤0,05.

Результаты

При анализе ВРС до операции установлено, что у детей с симпатотонией общая мощность спектра (TP) была статистически значимо ниже за счет более низких значений HF спектра по сравнению с пациентами с исходной ваготонией (табл. 2).

Таблица 2. Показатели вариабельности ритма и перфузии в зависимости от исходного вегетативного статуса

Примечание. ТР — общая мощность всех волн; LF — мощность волн низкой частоты; VLF — мощность волн очень низкой частоты; HF — мощность волн высокой частоты; PI — перфузионный индекс; PIоккл — перфузионный индекс после окклюзионной пробы; ЧСС — частота сердечных сокращений; АД — артериальное давление.

При индукции анестезии кетамином у детей с ваготонией отмечалось значительное снижение общей мощности всех волн (ТР) (p=0,004) за счет LF и HF, что приводило к увеличению отношения LF/HF почти в 5 раз и свидетельствовало о преобладании симпатотонии (табл. 3). Установлена отрицательная корреляционная зависимость средней силы дозы фентанила с показателями LF (r=–0,8, p=0,001), HF (r=–0,7, p=0,006) и VLF (r=–0,7, p=0,010). Обращает на себя внимание статистически значимое увеличение ЧСС (p<0,001) и снижение PI более чем в 2 раза (p<0,001), при этом показатели среднего АД существенно не менялись.

Таблица 3. Показатели вариабельности ритма сердца и перфузии в зависимости от исходного вегетативного статуса и используемого анестетика

Примечание. * — p<0,05 по сравнению с исходными значениями; ‡ — p<0,05 по сравнению с предыдущим этапом; с — p<0,05 по сравнению с симпатотониками; в — p<0,05 по сравнению с ваготониками; k — p<0,05 по сравнению с кетамином; t — p<0,05 по сравнению с тиопенталом натрия; p — p<0,05 по сравнению с пропофолом. ТР — общая мощность всех волн; LF — мощность волн низкой частоты; VLF — мощность волн очень низкой частоты; HF — мощность волн высокой частоты; PI — перфузионный индекс; PIоккл — перфузионный индекс после окклюзионной пробы; ЧСС — частота сердечных сокращений; АД — артериальное давление.

У детей с симпатотонией также отмечается статистически значимое снижение ТР по сравнению с исходными показателями, при этом нормализованные значения спектра LF увеличились, а спектра HF — уменьшились в 2 раза (табл. 3). Установлена отрицательная корреляционная зависимость между показателями LF, HF, VLF с дозой фентанила и кетамина (r=–0,9, p<0,001; r=–0,8, p<0,001; r=–0,7, p=0,003; r=–0,5, p=0,024; r=–0,85, p=0,038; r=–0,6; p=0,004 соответственно).

Индукция анестезии сопровождалась значительным увеличением ЧСС (p<0,001), повышением среднего АД до 15% от исходного (p=0,014) и снижением PI почти в 3 раза (p<0,001).

При сравнительном анализе показателей ВРС различий между группами не выявлено, однако у детей с исходной симпатотонией отмечалось более выраженное увеличение ЧСС (p=0,017).

Во время хирургического вмешательства (III этап) показатели TP и абсолютных значений спектра у детей с ваготонией не имели статистически значимых отличий от исходного уровня и показателей II этапа. Отношение LF/HF имеет тенденцию к снижению, однако оно превысило исходные значения (p<0,001). Для дозы кетамина характерна отрицательная корреляция со значениями VLF (r=–0,6; p=0,028), что является проявлением его симпатотонического эффекта.

Показатели ЧСС статистически значимо не отличались от показателей II этапа, тогда как среднее АД увеличилось до 24% от исходного (p=0,004). Значения PI имеют тенденцию к увеличению, но ниже исходного уровня, при этом PIоккл не отличается от исходного уровня и статистически значимо превышает PI (p=0,025).

У детей с симпатотонией показатели ВРС остаются на уровне II этапа. Выявлена отрицательная корреляция между дозой фентанила, LF (r=–0,7; p<0,002), HF (r=–0,6; p<0,010) и VLF (r=–0,7; p=0,006).

Отмечалось дальнейшее увеличение ЧСС (p=0,004) по сравнению с предыдущим этапом и среднего АД на 24% от исходного уровня, однако PI оставался на уровне II этапа, а значения PIоккл были в 2 раза ниже исходных, хотя и равны PI.

Установлено, что существенное увеличение ЧСС и среднего АД происходит у пациентов обеих групп, при этом у детей с исходной симпатотонией ЧСС значительно выше.

При использовании тиопентала натрия во время индукции анестезии у детей с ваготонией отмечено снижение абсолютных значений LF и HF, что привело к увеличению отношения LF/HF почти в 10 раз (табл. 3) и явилось признаком симпатотонии. Для спектров LF и VLF, так же как и при использовании кетамина, характерна отрицательная корреляция с дозой введенного фентанила (r=–0,7, p=0,005; r=–0,6; p=0,044 соответственно).

Индукция тиопенталом натрия сопровождалась увеличением ЧСС (p<0,001), в то время как среднее АД и PI не претерпевали изменений. У детей с симпатотонией сразу после введения тиопентала натрия отмечается снижение ТР (p=0,024) за счет абсолютных значений LF и HF. Выявлена отрицательная корреляционная зависимость средней силы между суммарной дозой фентанила и значениями LF (r=–0,6; p=0,004), HF (r=–0,5; p=0,033) и VLF (r=–0,7; p=0,001). Значения спектра VLF положительно коррелировали с дозой тиопентала натрия (r=0,5; p=0,033).

Индукция тиопенталом натрия сопровождалась увеличением ЧСС (p=0,001) и снижением среднего АД до 14% от исходных значений (p=0,003), при этом PI не изменялся (p=0,453).

На III этапе исследования значения ТР и абсолютные значения LF у детей с ваготонией не отличались от исходных значений, тогда как значения спектра HF находились на уровне II этапа (p=0,061), а значения VLF продолжали увеличиваться, хотя статистически значимые различия с исходным уровнем отсутствуют.

Показатели ЧСС не имеют существенных различий по сравнению с предыдущим этапом, тогда как среднее АД увеличивается на 15% от исходного уровня (p=0,001), что приводит к снижению PI почти в 2 раза (p=0,003), при этом PIоккл становится выше значений PI (p<0,001).

У детей с симпатотонией ТР и VLF во время операции остаются на уровне исходных значений. Абсолютные значения мощности спектра HF статистически значимо выше значений II этапа (p<0,001), но ниже исходного уровня. Для LF и HF характерна отрицательная корреляция с дозой фентанила (r=–0,8; p<0,001 и r=–0,9; p<0,001 соответственно). Доза тиопентала натрия имела отрицательную корреляцию со значениями VLF (R=–0,6; p=0,023).

Показатели ЧСС и среднего АД продолжают увеличиваться по сравнению с предыдущим этапом (p=0,024), что сопровождается снижением значений PI почти в 3 раза (p<0,001). Значения PIоккл ниже исходного уровня (p=0,024) и выше значений PI (p=0,034).

У детей, получавших тиопентал натрия, статистически значимых различий показателей ВРС и среднего АД в зависимости от исходного вегетативного статуса не было ни на одном из этапов исследования.

У детей с ваготонией после индукции пропофолом отмечается снижение абсолютных значений спектров LF (p=0,006) и HF (p<0,001). Это привело к увеличению отношения LF/HF почти в 14 раз (p<0,001) и явилось отражением симпатотонии. Установлена положительная корреляция спектра VLF с дозой пропофола (r=0,5; p=0,049).

Индукция анестезии сопровождалась повышением ЧСС (p=0,001), снижением среднего АД до 17% от исходного (p<0,001).

После введения пропофола детям с симпатотонией у них отмечено статистически незначимое снижение значений ТР, увеличение ЧСС (p<0,001), снижение среднего АД до 13% от исходного (p=0,029) и увеличение уровня PI (p=0,001). Установлено, что у детей с исходной симпатотонией показатели ТР и спектральных составляющих VLF и HF были ниже (p<0,026).

На III этапе исследования у детей с ваготонией отмечено снижение ТР более чем в 2 раза (p=0,024) за счет снижения мощности спектра VLF по сравнению с показателями II этапа. ЧСС оставалась на уровне предыдущего этапа, однако статистически значимое увеличение среднего АД на 10% по сравнению с исходными показателями сопровождалось снижением уровня PI более чем в 3 раза (p=0,024).

У пациентов с симпатотонией показатели ВРС во время операции оставались на уровне II этапа. ЧСС продолжала увеличиваться по сравнению с предыдущим этапом (p=0,002), при этом среднее АД увеличивалось на 16% от исходного уровня, что сопровождалось снижением значений PI по сравнению с исходными показателями почти в 3 раза (p=0,001).

Статистически значимых межгрупповых различий в зависимости от исходного вегетативного статуса не было, однако обращало на себя внимание, что у детей с исходной ваготонией уровень PIоккл был статистически значимо выше уровня PI.

Через 2 ч после операции (IV этап исследования) показатели ВРС не имели статистически значимых отличий от исходных показателей, независимо от вегетативного статуса и используемого анестетика.

Обсуждение

У детей с симпатотонией исходные показатели ВРС и мощность спектра HF были значительно ниже, что может свидетельствовать о высокой степени напряженности адаптивных процессов и является прогностически неблагоприятным фактором, особенно если учесть значительные колебания показателей ВРС в течение интраоперационного периода [18, 19].

У всех детей, независимо от исходного вегетативного статуса, на этапе индукции анестезии отмечалось статистически значимое снижение общей мощности всех волн ТР, спектра LF и в большей степени HF, что приводило к увеличению отношения LF/HF и свидетельствовало об усилении симпатической модуляции, однако у детей с ваготонией это выражено в меньшей степени.

Следует отметить, что снижение мощности спектра LF в момент индукции характерно для всех анестетиков, независимо от исходного вегетативного статуса, и обусловлено депрессией центральных структур ВНС на фоне введения средств для анестезии [1, 3, 14, 15, 18, 19].

Снижение значений спектра HF и увеличение отношения LF/HF, вероятнее всего, обусловлено ваголитическим эффектом введенного в процессе премедикации атропина сульфата.

Выявленное наличие отрицательной корреляции с дозой фентанила, независимо от исходного вегетативного статуса, свидетельствует о его симпатолитическом и ваготоническом действии.

Для детей с симпатотонией сразу после индукции анестезии характерны разнонаправленные изменения мощности спектра VLF, что свидетельствует об исходно высоком содержании немедиаторных катехоламинов в крови, напряжении центральных регуляторных механизмов и высокой чувствительности к модулирующим эффектам гипнотиков [16, 17].

Снижение значений PI во время операции, независимо от вегетативного статуса, указывает на существенное увеличение общего периферического сосудистого сопротивления, что, вероятнее всего, связано с симпатической стимуляцией, которая преобладает у детей всех групп сразу после индукции анестезии [15, 18, 20—22]. В то же время показатели PIоккл в момент операционной травмы у детей с ваготонией при использовании пропофола были значительно выше, что, вероятнее всего, связано со снижением чувствительности ГАМКергической системы и большей степенью угнетения парасимпатических влияний [14, 18, 20].

Динамика показателей ВРС, АД и ЧСС у детей с выраженной ваготонией, отмеченная нами на III этапе (во время хирургического вмешательства), сопоставима с результатами других исследований, в то время как у детей с симпатотонией мы наблюдали снижение абсолютных значений LF и повышение среднего АД и ЧСС более существенное, чем это отмечено другими авторами [14, 15, 18, 19].

T. Komatsu и соавт. (2017) описывают возможность парадоксального снижения мощности спектра LF при чрезмерной активации симпатической системы [14]. Напротив, T. Anderson (2017) указывает на отсутствие влияния кетамина на соотношение между LF и HF спектральными составляющими [19]. Мы не наблюдали статистически значимых различий в снижении мощности спектров LF и HF во время индукции анестезии у детей, получавших кетамин. В то же время снижение мощности спектра LF на II этапе у детей со значительной симпатотонией, получавших кетамин, статистически значимо выше по сравнению с пациентами, получавшими тиопентал натрия и пропофол.

Ряд авторов описывают отсутствие снижения среднего АД при индукции тиопенталом натрия с увеличением среднего АД и ЧСС в момент операционной травмы, однако подобную динамику среднего АД и ЧСС при анестезии тиопенталом натрия мы наблюдали только у детей с ваготонией [1, 3, 18].

Применение пропофола во время индукции анестезии у детей приводило к усилению симпатических модуляций, увеличению ЧСС и снижению среднего АД, независимо от исходного статуса. При этом в группе ваготоников прослеживалась тенденция к повышению спектра VLF, а в группе симпатотоников он не менялся. Это объясняется тем, что спектр VLF отражает содержание катехоламинов немедиаторного происхождения [16, 17]. Во время основного этапа операции у всех детей отмечалось значительное снижение PI, однако при ваготонии PIоккл был выше PI, что обусловлено активацией ГАМКергической системы, которая блокирует выделение катехоламинов немедиаторного происхождения.

После индукции анестезии с использованием кетамина отмечалось снижение общей мощности спектра с преобладанием симпатических модуляций, независимо от исходного вегетативного статуса, при этом статистически значимое увеличение среднего АД прослеживалось лишь у детей с симпатотонией. Значительное снижение PIоккл на III этапе исследования у детей с симпатотонией, вероятнее всего, указывает на высокое содержание немедиаторных катехоламинов.

После индукции анестезии с использованием тиопентала натрия, как и при введении кетамина, имело место статистически значимое снижение общей мощности спектра с преобладанием симпатических влияний. У всех детей отмечалось увеличение ЧСС, однако при симпатотонии статистически значимо снижалось среднее АД.

Особо следует отметить максимальное снижение показателей ВРС при использовании кетамина, а также у детей с исходной симпатотонией при введении тиопентала натрия.

Сравнивая эффекты пропофола и тиопентала натрия в момент индукции анестезии и интубации трахеи, И.В. Хмельницкий и В.И. Горбачев (2016) отметили меньшую вегетативную стабильность во время анестезии тиопенталом натрия, наблюдая более выраженное (в 2 раза) снижение мощности спектра LF по сравнению с анестезией пропофолом в ответ на хирургический стимул, что в нашем исследовании прослеживалось лишь у детей с ваготонией [1].

S. Howell и соавт. (1995), напротив, не выявили различий при использовании пропофола и тиопентала натрия в момент индукции анестезии [23], однако в нашем исследовании описанное ими отсутствие различий мощности спектра LF при использовании тиопентала натрия и пропофола было характерно только для детей с симпатотонией.

Как и в случае с кетамином, речь может идти о парадоксальной депрессии спектра LF при чрезмерной активации симпатической системы. В нашем исследовании изменения спектров LF и HF у пациентов групп «Тиопентал» и «Пропофол» на всех этапах исследования имели однонаправленный характер. Так, во время индукции анестезии происходило снижение показателей по сравнению с исходными значениями, а во время хирургического вмешательства у ваготоников показатели LF возвращались к исходным значениям, а у симпатотоников оставались такими же, как и во время индукции. При этом при использовании пропофола на всех этапах исследования отмечались самые низкие значения спектров LF и HF по сравнению с применением тиопентала натрия. В.И. Горбачевым и И.В. Хмельницким (2009) при исследовании ВРС во время анестезии пропофолом, во время индукции анестезии и операции описана динамика показателей спектров LF и HF, которая выявлена нами только у детей с исходной ваготонией [15].

Несмотря на схожие эффекты пропофола и тиопентала натрия на ВРС, динамика среднего АД и PI при введении препаратов различалась. У детей, получавших пропофол, происходило снижение среднего АД и увеличение ЧСС в момент индукции с последующим увеличением среднего АД и ЧСС в момент ноцицепции, независимо от исходного вегетативного статуса. Аналогичную динамику описывают и другие авторы [1, 18, 21, 22]. В отличие от пропофола индукция тиопенталом натрия сопровождалась снижением среднего АД только у детей с исходной симпатотонией.

Особо следует отметить, что интерпретация изменений спектра VLF неоднозначна. Снижение мощности спектра VLF и отрицательная дозозависимая корреляционная связь при использовании кетамина, вероятнее всего, связаны с симпатомиметическими эффектами препарата [16, 17]. В то же время повышение мощности спектра VLF и положительная дозозависимая связь у детей с симпатотонией при назначении тиопентала натрия могут косвенно указывать на симпатолитический эффект препарата. При использовании пропофола у детей с ваготонией тенденция к повышению мощности спектра VLF и положительная дозозависимая корреляция свидетельствуют о ваготоническом эффекте препарата.

Выводы

1. Исходное преобладание парасимпатического влияния обеспечивает более стабильное течение анестезии, что сопровождается незначительными изменениями показателей вариабельности ритма сердца, частоты сердечных сокращений, среднего артериального давления и перфузионного индекса.

2. При анестезии кетамином происходит повышение среднего артериального давления, частоты сердечных сокращений и значений мощности волн низкой частоты в ответ на хирургическую травму, независимо от исходного вегетативного статуса, но при этом у детей с симпатотонией значительно снижаются адаптивные возможности, что подтверждается максимальным снижением общей мощности вариабельности ритма сердца и спектральных составляющих на этапах индукции анестезии и хирургического вмешательства.

3. Пропофол обеспечивает высокий уровень вегетативной защиты, стабильность показателей вариабельности ритма сердца на этапе индукции анестезии и во время операции, независимо от исходного вегетативного статуса.

4. Тиопентал натрия обеспечивает стабильность показателей среднего артериального давления, частоты сердечных сокращений и перфузионного индекса, что определяется меньшей амплитудой их изменений на этапах индукции анестезии и хирургического вмешательства.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.