Мониторинг температуры

Температура тела неоднородна: обычно температура в глубине грудной и брюшной полостей, а также в центральной нервной системе (т.н. центральная температура) на 2-4°С градуса выше температуры конечностей; а температура большей части поверхности кожи еще холодней. В отличие от центральной температуры, постоянство которой строго поддерживается, температура кожи значительно меняется при изменениях окружающей среды; температура же периферических тканей (в основном речь идет о конечностях) зависит и от температуры окружающей среды в данный конкретный момент и в предшествующий период, и от величины центральной температуры, и от терморегуляторных сосудо-двигательных реакций. Центральная температура, хотя и не может ни в коей мере являться всеобъемлющей характеристикой содержания и распределения тепла в организме, является оптимальным индикатором температурного статуса человеческого организма.

Мониторинг центральной температуры (а именно, температуры в барабанной перепонке, легочной артерии, дистальном отделе пищевода или в носоглотке) используется для контроля интраоперационной гипотермии, предотвращения перегревания и способствует выявлению злокачественной гипертермии. Поскольку измерение температуры в вышеперечисленных местах не всегда доступно и удобно, в клинической практике также используют ряд других «околоцентральных» мест. К подобным «околоцентральным» местам относятся полость рта, подмышечная область, мочевой пузырь, прямая кишка и поверхность кожи. Каждый из этих вариантов имеет свои ограничения, но может быть использован в клинике при соответствующих обстоятельствах.

До сих пор точно не установлено, какая степень точности измерения температуры необходима в клинической деятельности. Хорошая практическая рекомендация, подтвердившая свою эффективность при проведении многих исследований, предлагает считать допустимой суммарную погрешность измерения (погрешность термометра + погрешность «околоцентральности» места измерения) не более 0,5°С. Одной из основ данной рекомендации являются данные, указывающие, что именно 0,5°С - это то минимально значимое изменение температуры, которое может приводить к осложнениям, связанным с гипотермией⁶.

Температуры мышц и поверхности кожи могут быть использованы для оценки сосудодвигательных реакций⁷ и убеждают в ценности периферического нейро-мышечного мониторинга⁴. Температура мышц также используется для определения температуры периферических отделов и регионального распределения тепла тела^8-10. Для оценки влияния различных анестетиков на механизмы терморегуляции¹¹ и оценки средней температуры тела (СТТ)¹² необходимо производить измерение величин, как центральной температуры тела, так и средней температуры поверхности кожи.

Термометры

Ртутно-стеклянные термометры очень медленны и громоздки; кроме того, пролившаяся ртуть токсична; поэтому они практически исчезли из клинической практики, хотя остаются весьма полезными для лабораторной калибровки других типов термометров. Наиболее распространенными видами электронных термометров являются термисторы и термопары. Термисторы – это чувствительные к изменениям температуры полупроводники; работа термопар основана на возникновении очень слабого электрического тока между двумя разными соединенными металлами. Оба типа устройств достаточно точны для целей клинической практики и достаточно дешевы, чтобы их использовать как одноразовые. Однако, сигналы, получаемые от этих типов термометров, по своей сути нелинейные и поэтому их необходимо линеаризовать при помощи калиброванных компенсирующих устройств.

Другим популярным типом термометров в последние 10 лет стали инфракрасные датчики. Их принцип работы заключается в регистрации инфракрасного излучения, испускаемого всеми поверхностями, имеющими температуру выше абсолютного нуля. Соответственно, при использовании данного типа датчика нет необходимости прикасаться к поверхности исследуемого места (что весьма ценно, например, при измерении температуры расплавленной лавы и металлов). Эти термометры точны и относительно недороги. Модели, используемые в клинической практике, позволяют измерять температуру поверхности кожи с точностью до десятой доли градуса. Если же регистрировать инфракрасное излучение, излучаемое барабанной перепонкой, то результаты этого измерения являются фактически значением центральной температурой^13,14. Однако, все доступные на практике датчики слишком велики для того, чтобы их можно было продвинуть больше чем на несколько миллиметров вглубь ушного канала и реально не «видят » достаточно близко к барабанной перепонке. При стандартном использовании, т.е. при ориентации на ушной канал¹⁵ или височную артерию¹⁶, инфракрасные системы недостаточно точны для нужд клинической практики (рис.1). С учетом описанных недостатков, нельзя признать удачной завоеванную ими популярность.

Рис.1. Различия между температурой барабанной перепонки, измеренной при помощи термопары (Mon-a-therm, Сент-Луис, штат Миссури) и температурой в ушном канале, измеренной при помощи инфракрасного термометра Quickthermo (Mie. Япония). Средняя разница между значением центральной температуры и показаниями инфракрасного датчика составила 1,1°С. В этом исследовании также проверялась достоверность измерений, производимых тремя другими вариантами инфракрасных термометров; во всех случаях измерения оказались недостаточно точными для нужд клинической практики. Данные Immamura et al.15; публикуется с разрешения Wiley - Blackwell Publishing Ltd. средняя температура, среднее, среднее + 2 SD , среднее -2 SD ( SD - среднеквадратическое отклонение)

Очень интересным методом измерения центральной температуры с поверхности кожи представляется использование системы, предложенной Fox et al .^17,18 и усовершенствованной Togawa et al .¹⁹ Суть методики состоит в соединении нагревателя и термального потокового датчика (что фактически можно представить как два термометра, разделенные известным термоизолятором). Нагреватель при помощи сервопривода доводится до состояния, когда поток становится нулевым. В этот момент, тепло тепла и температура кожи должны быть равны по определению, иначе был бы поток тепла наружу. Сообразно этой же логике в этот момент отсутствует поток тепла и с поверхности кожи в более глубоко лежащие ткани; иначе тепло бы аккумулировалось, что противоречит второму закону термодинамики. На самом деле эта логика не совсем точна, так как игнорируются связанные с током крови поперечные потоки тепла. На практике такие термометры с достаточной точностью определяют температуру тканей, залегающих примерно на глубине 1 см от поверхности кожи. Во многих частях тела, в частности в области груди и лба, сантиметр является достаточной глубиной для измерения ориентировочной центральной температуры (рис.2). К несчастью, эти во всех остальных отношениях замечательные термометры пока не доступны ни Европе, ни в Соединенных Штатах.

Рис.2. Сравнение Bland и Altman температуры дистального отдела пищевода и «глубокой стернальной» темрературы. По вертикальной оси – разница между пищеводной и глубокой стернальной температурами. Средняя температура по горизонтальной оси соответствует среднему значению между пищеводной и глубокой стернальной температурами в каждый момент измерения. Среднее отклонение составило 0,1°С, среднеквадратическое отклонение – 0,3°С. Данные Matsukawa et al.20, публикуется с разрешения. средняя температура, среднее, среднее + 2 SD , среднее -2 SD ( SD - среднеквадратическое отклонение)

Когда необходим мониторинг температуры?

Мониторинг центральной температуры рационален в процессе большинства общих анестезий, как для выявления злокачественной гипертермии, так и для количественной оценки гипертермии и гипотермии. Злокачественная гипертермия лучше всего выявляется по тахикардии и увеличению парциального давления углекислого газа в конечном выдыхаемом объеме, несоразмерному минутной вентиляции²¹. Хотя увеличение центральной температуры и не является первым признаком острой злокачественной гирертермии; тем не менее, это безусловно помогает подтвердить диагноз. Более распространенной, чем злокачественная гипертермия, является интраоперационная гипертермия другой этиологии, включая чрезмерное согревание, инфекционную лихорадку, попадание крови в IV мозговой желудочек и переливание несовместимой крови. Так как причины гипертермии очень серьезны, любая периоперационная гипертермия требует диагностического внимания,

Несомненно, наиболее известным видом нарушения температуры в периоперационном периоде является непредумышленная гипотермия (по «невнимательности (небрежности)»). Проспективные рандомизированные исследования показали, что даже незначительная гипотермия приводит к многочисленным неблагоприятным последствиям у различных групп пациентов. Среди осложнений, обусловленных гипотермией, необходимо отметить: патологические изменения миокарда²² за счет активации симпатической нервной системы²³, инфекцию операционной раны^24,25, коагулопатию^{6, 26-33}, рост аллогенных трансфузий^{6,24,26,27,31,33-37}, отрицательный азотный баланс³⁸, медленное заживление раны²⁴, замедленное восстановление после наркоза³⁹, увеличение сроков госпитализации²⁴, дрожь⁴⁰ и субъективно ощущаемый дискомфорт пациента⁴¹.

Главной причиной развития гипотермии у большинства пациентов при проведении общей анестезии является внутреннее перераспределение тепла между центральными и периферическими отделами тела, что обычно приводит к снижению центральной температуры на 0,5-1,5°С в течение первых 30 минут от начала общей анестезии. Гипотермия развивается вследствие внутреннего перераспределения тепла и действия целого ряда других факторов, значимость которых у каждого конкретного пациента трудно предсказать⁹. При этом нарушения центральной температуры в первые 30 минут наркоза трудно интерпретировать, и ее измерение, как правило, не требуется. Однако, необходимо следить за температурой тела у большинства пациентов при длительности общей анестезии более 30 минут, и у всех пациентов при продолжительности операции более 1 часа. Измерение температуры тела (и поддержание нормотермии) сейчас фактически является стандартом при длительной общей анестезии, особенно при больших операциях, когда риск гипотермии реален.

Гипотермия, происходящая главным образом вследствие перераспределения тепла между центром и периферией, часто встречается и при эпидуральной и спинальной анестезии, и может быть не менее серьезной⁴². Так как при нейроаксиальной анестезии нарушаются поведенческие терморегуляторные реакции (а именно, чувство холода у пациента),⁴³ и пациенты, и врачи зачастую не замечают развившуюся гипотермию (рис.3)⁴². Поэтому следует измерять центральную температуру во время регионарной анестезии у пациентов с высокой вероятностью развития гипотермии, включая тех, кому выполняются полостные операции, – хотя пока мониторинг температуры при нейроаксиальной анестезии как правило не проводится^44,45.

Рис.3. Все пациенты были разделены на группы на основании «впечатления» анестезиолога об их термальном статусе. По «впечатлению» анестезиолога количество гипотермичных (<36°С)пациентов и пациентов с нормальной температурой (вероятность=0,36) было примерно равным. На самом деле такого рода оценка не является достоверной. Данные Arkilic et al.42, публикуется с разрешения.

Где осуществлять мониторинг?

Центральный температурный «отсек» представлен тканями с высокой перфузией, в которых температура очень однородна и достаточно высока по сравнению с другими частями тела. Измерение центральной температуры можно произвести в легочной артерии, дистальном отделе пищевода, барабанной перепонке и носоглотке^46,47. Даже во время быстрых нарушений температуры (например, сердечно-легочное шунтирование) эти участки тела остаются надежными зонами мониторинга температуры – хотя и могут возникать временные различия между ними.

Температурные датчики, встроенные в пищеводные стетоскопы, для достижения должной точности необходимо располагать в зонах наибольшей слышимости сердечных шумов, или даже еще более дистально⁴⁸. Современные термопары для барабанной перепонки очень мягкие и податливые. Поэтому шансы перфорации перепонки если и есть, то минимальные, хотя возможно протолкнуть кусочек ушной серы к барабанной перепонке. Введение барабанных датчиков совсем не так элементарно, как кажется на первый взгляд, особенно у пациентов, находящихся в сознании; так как ушной канал непрямой и протяженный (длина его составляет несколько сантиметров). Сложность состоит в том, что тот, кто вводит датчик, может принять очередной изгиб ушного канала за барабанную перепонку, и, соответственно, расположить датчик в неправильном месте. Если датчик расположен правильно, полезно закрыть вход в ушной канал ватой для исключения охлаждения термопары потоками воздуха. Носоглоточные датчики для измерения центральной температуры нужно вводить как минимум на несколько сантиметров дальше, чем ноздри; показания носоглоточных датчиков, скорее всего, доказательны только у пациентов, у которых нет носового дыхания.

Центральную температуру можно с приемлемой точностью измерить и на основании значения температуры в ротовой полости, в подмышечной области и в мочевом пузыре; за исключением случаев чрезвычайных отклонений температуры^46,47. Каждая из этих локализаций может быть подвержена помехам, поэтому клиницистам следует быть рациональным в выборе конкретного места измерения и типа термометра у каждого отдельного пациента. Например, температура ротовой полости может быть некорректной у пациентов, которые дышат через рот или недавно принимали внутрь горячие или холодные жидкости. Подмышечная температура в принципе может быть достаточно точна⁴⁹, но предпочтительно, чтобы датчик был установлен точно над подмышечной артерией, а рука пациента прижата к боковой поверхности тела. Разница в технике измерения может объяснять разницу в точности⁵⁰.

Температура поверхности кожи значительно ниже центральной температуры⁵¹; температура кожи лба, например, обычно на 2°С холоднее центральной. Это может показаться удивительным, но даже интенсивная вазодилятация при потоотделении и интенсивная вазоконстрикция при дрожи очень мало влияют на лобно-центральный градиент температуры (рис.4)⁵².

Рис.4. Разница между температурой барабанной перепонки (=центральной) и температурой поверхности кожи лба в течение термонейтрального периода составила 0,1°С +-0,3°С. Эта разница осталась без существенных изменений при вазодилятации, связанной с потоотделением, и вазоконстрикции, связанной с дрожью. Результаты представлены в виде «среднее значение плюс-минус среднеквадратическое отклонение». Данные Ikeda et al.52; публикуется с разрешения. По горизонтальной оси слева направо: контрольная группа, потение дрожь. По вертикальной оси : центральная-лобная

Температура кожи определяется соотношением между продукцией тепла, подкожными тканями и потерей тепла в окружающую среду. Отдача тепла с поверхности кожи, происходящая в основном за счет радиации и конвекции, зависит от температуры окружающей среды. Несмотря на то, что различные виды отдачи тепла кожей описываются при помощи разных уравнений, причем в большинстве случаев эти зависимости носят совсем нелинейный характер, в целом потеря тепла кожей в пределах незначительных колебаний температуры окружающей среды приблизительно может быть описана как линейный процесс. Колебания температуры окружающей среды в 1-2°С, с которыми обычно приходится иметь дело в операционной, таким образом, мало влияют на лобно-центральный градиент (рис.5)⁵². Следовательно, температура кожи лба может быть на удивление точным источником измерения центральной температуры с учетом поправки в +2°С.

Рис.5. Разница между температурой барабанной перепонки (центральной) и температурой поверхности кожи лба (?Т) при темпретуре окружающей среды (Tambient) от 18 до 26°С. Температура кожи увеличивалась с интервалом в 2°С. Полученные данные соответствовали регрессии второго порядка: ?Т = -0,58 + 0,29х(Tambient) - 0,01х(Tambient) 2 , r2=0,999. Таким образом, изменение температуры воздуха на 1°С, начиная с 22°С, приводило к изменению температуры кожи примерно на 0,16°С. Результаты представлены в виде «среднее значение плюс-минус среднеквадратическое отклонение». Горизонтальные строки ошибки (колебания температуры окружающей среды) не нанесены, так как величина колебаний была меньше, чем размеры разметки. Данные Ikeda et al.52, публикуется с разрешения. центральная-лобная, температура окружающей среды.

Необычным вариантом контроля кожной температуры являются термометры для височных артерий. Это инфракрасные термометры для поверхности кожи, которые измеряют температуру с частотой приблизительно 10 Гц и определяют наивысшую температуру по мере сканирования кожи лба с захватом области височных артерий. Идея состоит в том, что температура крови в височных артериях это практически и есть центральная температура; и, поэтому, соответствующая температура кожи тоже приближается к центральной температуре. Хотя эта теория звучит очень привлекательно, эти устройства слишком неточны для клинической практики^16,53.

Явным недостатком идеи измерения температуры кожи является ее неспособность достоверно подтверждать клинические признаки злокачественной гипертермии (тахикардию и гиперкапнию), что подтверждено при проведении исследования на свиньях (рис.6)⁵⁴; исследования же такого рода на человеке не проводились. Ректальная температура обычно достаточно хорошо коррелирует с центральной^46,47, но не возрастает ожидаемым образом при злокачественных гипертермических кризисах⁵⁴ и при других документировано подтвержденных ситуациях, включая тепловой удар^55,56. Следовательно, ректальная и кожная температуры должны использоваться со значительной осторожностью.

Рис.6. При опытах по изучению злокачественной гипертермии у свиней аксиальная и пищеводная температуры коррелировали хорошо; между лобной и шейной температурами убедительной корреляции не было. Ректальная температура также оказалась ненадежной в своевременном определении начала злокачественной гипертермии. Нулевая отметка времени установлена на момент, когда парциальное давление кислорода в выдыхаемом воздухе составляло 70 мм рт.ст. Данные указывают, что температура кожи лба и шеи не может служить достоверным подтверждением других клинических признаков злокачественной гипертермии. Подходящими местами измерения центральной температуры являются: дистальный отдел пищевода, легочная артерия, носоглотка и барабанная перепонка. За исключением случаев легочно-сердечного шунтирования, приемлемыми местами измерения температуры тела также можно считать: полость рта, подмышечную область и мочевой пузырь. Результаты представлены в виде «среднее значение плюс-минус среднеквадратическое отклонение». Данные Iaizzo et al.54; публикуется с разрешения с изменениями. По горизонтальной оси: продолжительность, По вертикальной: температура, сверху вниз: пищеводная, подмышечная, ректальная, лобная, шейная

Четыре области мониторирования центральной температуры (а именно барабанная перепонка, носоглотка, легочная артерия и пищевод) остаются информативными даже при сердечно-легочном шунтировании крови. В отличие от этого, ректальная температура запаздывает относительно температур измеренных в центральных зонах. Вследствие этого, ректальную температуру считают «промежуточной» температурой у пациентов с управляемой гипотермией. Температура мочевого пузыря во время операций на сердце может быть такой же, как ректальная (т.е. «промежуточной»), если темп диуреза низкий, а может быть равной температуре в легочной артерии (т.е. центральной), если темп диуреза высокий⁶⁷. Адекватность согревания лучше всего оценивать как с учетом центральной, так и «промежуточной» температур.

Средняя температура кожи . Средняя температура кожи – это взвешенная по площади средняя температура поверхности кожи. Несмотря на то, что средняя температура кожи и не является столь же важным показателем, как центральная температура, она может быть ценной по крайней мере по трем причинам: (1) отдача тепла кожей зависит от средней температуры кожи и от температуры окружающей среды; (2) работа центрального механизма терморегуляции определяется совокупностью центральной и средней кожной температур; (3) совокупность центральной и средней кожной температур может быть использована для оценки СТТ и, соответственно, количества тепла в организме пациента.

Неудивительно, что точность измерения средней температуры кожи растет с увеличением количества участков измерения. Поэтому, при исследованиях терморегуляции стараются производить измерения в 15, или даже больше, участках. Так, более чем в 100 исследованиях использовались следующие участки и области регионарного «взвешивания»; голова – 6%, плечи – 9%, предплечья – 6%, руки – 2,5%, пальцы рук – 2%, спина – 19%, грудь – 9,5%, живот – 9,5%, медиальная сторона бедер – 6%, латеральная сторона бедер – 6%, задняя поверхность бедер – 7%, голени спереди – 7,5%, голени сзади – 4%, стопы – 4%, пальцы ног – 2% 58 . Столь значительное количество областей измерения обеспечивает высокую точность результата даже в условиях регионарных термальных манипуляций (активное согревание или охлаждение) и при различной термоизоляции в разных участках.

Когда действия, направленные на коррекцию температьуры (изоляция, согревание или охлаждение), в разной степени затрагивают разные участки тела, можно пользоваться упрощенными формулами без существенной потери точности. Формула с использованием всего четырех компонентов была предложена Ramanathan⁵⁹ в 1964 году и используется до сих пор: средняя температура кожи (СТТ) = 0,3(грудь + плечи) + 0,2(бедро + голень).

Средняя температура тела . Изменения средней температуры тела в динамике по времени определяются путем интеграции разницы между метаболической продукцией тепла (потребление кислорода) и отдачей тепла кожей (измеряемой датчиками теплового потока). СТТ может быть также приблизительно определена как взвешенная по массе сумма регионального распределения температуры, что в свою очередь может быть определено путем интеграции радиального распределения температуры⁶⁰. Однако, методика этого исследования инвазивна, а подсчеты трудоемки. Поэтому, ее использование ограничивается контролируемыми лабораторными исследованиями, выполняющимися при наличии соответствующего оборудования⁶¹.

В 1935 году, Burton⁶² очень находчиво предложил рассчитывать СТТ по формуле: СТТ = α x Т центр + (1-α) x Т кожи . Общий вид уравнения основан на идее о том, что все центральные участки относительно гомогенны, тогда как температура периферийных участков уменьшается по параболе по мере перехода от центральной температуры к температуре кожи. Численное значение специального коэффициента α, описывающего вклад центральной температуры в среднюю температуру тела, было в последствии выведено путем одновременного измерения количества тепла тела калориметром, центральной температуры и средней температуры кожи. Коэффициент ? получился равным 0,64, а формула приняла вид: СТТ=0,64 х Т центр + 0,36 х Т кожи.

Аналогичным подходом воспользовались и другие исследователи включая Hardy и Dubois⁶³, предложивших коэффициент α равный 0,7 для нейтральной температуры окружающей среды; Stolwijk и Hardy⁶⁴, предложившие коэффициент, равный 0,7 для высокой температуре окружающей среды и Snellen⁶⁵, описавший коэффициент равный 0,8 для интенсивной мышечной работы при высокой температуре воздуха. Впоследствии, Colin et al.⁶⁶ продемонстрировали в весьма изящном исследовании, что коэффициент, предложенный Burton , действительно «работает» при нейтральной температуре воздуха, а при чрезмерно высоких температурах воздуха должен быть увеличен до 0,79.

Принимая во внимание все данные о распределении тепла в теле, которые необходимо учесть для расчета СТТ на основе центральной и кожной температур, было бы удивительным предположить, что этот расчет можно произвести, воспользовавшись простой формулой. Но, тем не менее, это так. Даже во время сердечно-легочного шунтирования, формула Colin et al.⁶⁶ позволяет оценивать СТТ достаточно хорошо (рис.7).

Рис.7. Линейная регрессия, полученная при анализе 913 пар измерений, выполненных у 44 человек, участвовавших в 4 исследованиях теплового баланса. Средняя температура тела (СТТ) рассчитывалась из центральной температуры и средней температуры кожи и сравнивалась с цифрами, полученными путем опытного измерения. Выявлена убедительная связь между практически измеренной и рассчитанной СТТ: СТТ рассчитанная =0,94хСТТ измеренная +2,15, r2=0,98. Данные Lenhardt и Sessler12; публикуется с разрешения. По вертикальный оси – измеренная Т тела, по горизонтальной – ожидаемая средняя температура тела.