Πρωτοποριακή κλινική μελέτη με ελληνική υπογραφή ανοίγει νέους ορίζοντες στην ιατρική που φτάνει μέχρι το… διάστημα!
Θα μπορούσαν οι ασθενείς στο χειρουργείο ή στη Μονάδα εντατικής θεραπείας να καταφέρουν να θεραπευθούν ή να επιβιώσουν χωρίς να τους χορηγούνται μεγάλες ποσότητες φαρμάκων ή υγρών; Θα μπορούσαν μελλοντικά οι αστροναύτες που βρίσκονται σε ένα διαστημικό σταθμό με χαμηλό οξυγόνο, να μην απειληθούν άμεσα και να κερδίσουν χρόνο ώστε να προλάβουν να φτιάξουν τη βλάβη; Ναι, λένε τώρα οι δυο Έλληνες επιστήμονες, που ανακάλυψαν το «κλειδί» που ανοίγει την πύλη σε νέους δρόμους έρευνας, που σχετίζονται με την σωστή ρύθμιση της κυκλοφορίας του αίματος στα όργανα μας, μέσω μιας παραμελημένης έως τώρα αιμοδυναμικής παραμέτρου που ονομάζεται Μέση Συστηματική Πίεση Πλήρωσης (Pmca).
Μάλιστα η κλινική μελέτη, που πραγματοποίησαν ο Επίκουρος Καθηγητής Αναισθησιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, κ. Αθανάσιος Χαλκιάς, βραβευμένος από την Ευρωπαϊκή Εταιρία Αναισθησιολογίας και Εντατικής Θεραπείας και ο Αναπληρωτής Καθηγητής στον Τομέα Εφαρμοσμένων και Υπολογιστικών Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, κ. Μιχάλης Ξένος, δημοσιεύτηκε στο Journal of Clinical Medicine. Η μελέτη αυτή έκτος από το μεγάλο διεθνές επιστημονικό ενδιαφέρον, έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον και από ξένες αεροδιαστημικές υπηρεσίες!
Ο τίτλος της μελέτης ( https://www.mdpi.com/2077-0383/11/16/4885 ) που δημοσιεύτηκε στο διεθνές έγκυρο επιστημονικό περιοδικό είναι: “Relationship of EffectiveCirculating Volume withSublingual Red BloodCellVelocity and Microvessel Pressure Difference: A Clinical Investigation and ComputationalFluid Dynamics Modeling” (Σχέση του αποτελεσματικού κυκλοφορούντος όγκου με την υπογλώσσια ταχύτητα ερυθρών αιμοσφαιρίων και τη μικροκυκλοφοριακή διαφορά πίεσης: Κλινική διερεύνηση και υπολογιστική ρευστοδυναμική).
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι δύο Έλληνες επιστήμονες, που παραμένουν πεισματικά στη χώρα μας και παράγουν αξιόλογο έργο, ένωσαν τις εξειδικευμένες γνώσεις τους από διαφορετικούς επιστημονικούς τομείς, την ιατρική και τα μαθηματικά και διεξήγαγαν μια απίστευτα σημαντική κλινική/πειραματική μελέτη που αναλύει εις βάθος την αιμοδυναμική συνοχή, δηλαδή τη συσχέτιση μεταξύ αιμοδυναμικών παραμέτρων που είναι ειδικές για τη μακροκυκλοφορία (μεγάλα αγγεία) και τη μικροκυκλοφορία (μικρά αγγεία).
Ο Καθηγητής Αναισθησιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, κ. Αθανάσιος Χαλκιάς
Η μελέτη
Μέχρι σήμερα υπήρχε έλλειψη πειραματικών και ερευνητικών τεχνικών για τη μελέτη της αιμοδυναμικής συνοχής. Οι συγγραφείς για πρώτη φορά στην ιστορία της ιατρικής παρουσιάζουν έναν εξαιρετικά πολύπλοκο μα συνάμα εύκολο στη χρήση τρόπο να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα και να ανοίγουν νέους δρόμους έρευνας σε αυτό το πεδίο.
Χρησιμοποιώντας κλινικά δεδομένα από ασθενείς σε αναισθησία, οι συγγραφείς μελέτησαν συγκεκριμένες αιμοδυναμικές παραμέτρους από μεγάλα και μικρά αγγεία και χρησιμοποίησαν αυτά τα δεδομένα για να δημιουργήσουν μοντέλα μηχανικής ρευστών και υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, βασισμένα σε μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων και σε συστήματα προηγμένων μαθηματικών διαφορικών εξισώσεων, που αναπαράγουν μικρά αγγεία από κλινικές καταγραφές της μικροκυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο, για να μελετήσουν πεδία πίεσης και ταχύτητες των ερυθρών αιμοσφαιρίων σε συνάρτηση με άλλες παραμέτρους.
Με απλά λόγια, εξέτασαν πως και πότε διατηρούνται φυσιολογικές οι ροές του αίματος στα μεγάλα και τα μικρά αγγεία του οργανισμού μας, έτσι ώστε να υπάρχει αποτελεσματική μεταφορά οξυγόνου στους ιστούς. Από αυτά τα αγγεία το οξυγονωμένο αίμα περνάει στα όργανα του σώματός μας. Σημαντικός παράγοντας για την ρύθμιση της φυσιολογικής πίεσης και ροής του αίματος, δηλαδή τη φυσιολογική και επαρκή κυκλοφορία του αίματος στον οργανισμό μας, είναι η μέση συστηματική πίεση πλήρωσης (Pmcf), μια σχετικά άγνωστη/ξεχασμένη παράμετρος στους περισσότερους. Με βάση τα ευρήματα, η μεταφορά του οξυγόνου στους ιστούς είναι επαρκής όταν το ανάλογο της Pmcf, το Pmca, διατηρείται 14 mmHg. Και επαρκή μεταφορά αίματος και οξυγόνου στους ιστούς και τα όργανα σημαίνει καλύτερη οξυγόνωση των κυττάρων μας, άρα… ζωή!
Με ένα μόνιτορ μπορείς να μετρήσεις την καρδιακή παροχή, την μέση αρτηριακή πίεση και την κεντρική φλεβική πίεση και έτσι να υπολογιστεί η Pmca από τον τύπο που περιγράφεται στο άρθρο των καθηγητών.
Ο Καθηγητής στον Τομέα Εφαρμοσμένων και Υπολογιστικών Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, κ. Μιχάλης Ξένος
Συμπερασματικά εάν υπολογιστεί η Pmca,η χρήση μικροσκοπίων ή εξειδικευμένων οργάνων για να δούμε αν το οξυγόνο φτάνει στα κύτταρα ίσως είναι περιττή και έτσι θα γνωρίζουν οι γιατροί πότε η θεραπεία είναι αποτελεσματική χωρίς να χρησιμοποιούνται πολλά υγρά και φάρμακα, που έχουν και παρενέργειες.
Τι κατάφεραν οι ειδικοί
Χρησιμοποιώντας αυτές τις εξαιρετικά πρωτοπόρες και προηγμένες επιστημονικές τεχνικές, κατάφεραν για πρώτη φορά διεθνώς να αποδείξουν συσχετίσεις μεταξύ των ροών αίματος, στα μεγάλα και μικρά αγγεία και της οξυγόνωσης των ιστών, που καθορίζουν πότε είναι φυσιολογική και πότε διαταράσσεται η αιμοδυναμική συνοχή! Διαταραγμένη αιμοδυναμική συνοχή σημαίνει πτωχή αιμάτωση και οξυγόνωση των ιστών και των κυττάρων και άρα βλάβη στα όργανα του σώματος.
Αυτά τα εξαιρετικά σημαντικά ευρήματα θα αλλάξουν την κλινική πρακτική και έρευνα όχι μόνο στην αναισθησιολογία και στην εντατική θεραπεία, αλλά σε όλες τις πτυχές της ιατρικής και της ζωής. Επίσης, έχουν άμεση εφαρμογή στις διαστημικές πτήσεις και στη φυσιολογία του ανθρώπου στο διάστημα, αλλά και στις υποβρύχιες δραστηριότητες. Ήδη υπάρχει τεράστιο διεθνές ενδιαφέρον για αυτή τη μελέτη και ενδιαφέρονται επίσης και αεροδιαστημικές υπηρεσίες από όλο τον κόσμο.
Ο Καθηγητής Αναισθησιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, κ. Αθανάσιος Χαλκιάς και ο Καθηγητής στον Τομέα Εφαρμοσμένων και Υπολογιστικών Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, κ. Μιχάλης Ξένος είπαν στο ygeia50plus.gr:
1.Που θα βοηθήσουν τα νέα δεδομένα που ανακαλύψατε;
«Αρχικά στην κλινική πρακτική. Όλοι πασχίζουν να διατηρούν φυσιολογική αρτηριακή πίεση στους ασθενείς, πχ πίεση πάνω από ~100/60 mmHg ή μέση αρτηριακή πίεση πάνω από 65 mmHg, ειδικά στους βαρέως πάσχοντες, όπως αυτοί με σηπτική καταπληξία. Το να διατηρείς όμως μια «φυσιολογική αρτηριακή πίεση» δεν εξασφαλίζει ότι η ροή στη μικροκυκλοφορία και η οξυγόνωση των ιστών είναι επαρκείς. Και αυτό είναι από τα μεγαλύτερα προβλήματα διεθνώς. Πλέον με τα νέα δεδομένα ξέρουμε πότε η μικροκυκλοφοριακή ροή είναι αποτελεσματική τουλάχιστον σε φυσιολογικές συνθήκες. Έτσι, όταν η Pmca είναι 14 mmHg φαίνεται να είναι φυσιολογική και η οξυγόνωση των ιστών και των οργάνων. Περαιτέρω έρευνα θα δείξει τα κατάλληλα όρια για κάθε κατηγορία ασθενών, π.χ. βαρέως πάσχοντες. Και όλα αυτά μπορούν να γίνουν χωρίς ειδικά μόνιτορ που αναλύουν τη ροή στα μικρά αγγεία. Ως εκ τούτου, θα είναι δυνατή η διατήρηση της οξυγόνωσης του κυττάρου και των οργάνων χωρίς να χορηγούνται μεγάλες ποσότητες υγρών και φαρμάκων όπως γινόταν μέχρι σήμερα, τα οποία προκαλούν συχνά ανεπιθύμητες ενέργειες. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα οι ασθενείς, ιδίως αυτοί που υποβάλλονται σε γενική αναισθησία ή αυτοί στη μονάδα εντατικής θεραπείας, να μπορούν να θεραπευτούν με μεγαλύτερη ασφάλεια και γρηγορότερα.
Επίσης, τα νέα δεδομένα μπορούν να βοηθήσουν σε καταστάσεις χαμηλού οξυγόνου. Π.χ. σε παραμονή ή μακρινά ταξίδια στο διάστημα, σε μεγάλο υψόμετρο ή σε υποβρύχιες δραστηριότητες (κατάδυση) τα δεδομένα ανοίγουν το δρόμο να διαπιστωθεί πως μπορούν οι άνθρωποι να διατηρήσουν την οξυγόνωση των ιστών ακόμη και όταν το οξυγόνο στον αέρα είναι λιγότερο του φυσιολογικού ή η πίεση τους χαμηλότερη του φυσιολογικού».
2.Τα μοντέλα μηχανικής ρευστών και υπολογιστικής ρευστοδυναμικής που μπορούν να αναπτυχθούν από τα νέα δεδομένα της έρευνας σας, σε ποιους τομείς και πως μπορούν να κατευθύνουν τους ειδικούς ώστε να βοηθήσουν τους ασθενείς;
«Στο να μελετήσουν τη ροή του αίματος και την πίεση μέσα στα μικρά αγγεία σε συνάρτηση με τις συνήθεις μετρήσεις που γίνονται καθημερινά (πχ πίεση, σφίξεις, καρδιακή παροχή κ.α.) αλλά και με την ταχύτητα των ερυθρών στα μικρά αγγεία. Με άλλα λόγια μπορούμε πλέον να μελετήσουμε συνθήκες και καταστάσεις που μέχρι τώρα δεν ήταν δυνατόν. Πρακτικά, μπορεί να βοηθηθούν όλοι οι ασθενείς ανεξάρτητα από τη βαρύτητα και τον αριθμό των προβλημάτων ή συννοσηροτήτων που έχουν. Κυρίως όμως θα βοηθηθούν οι ασθενείς που υποβάλλονται σε αναισθησία, πχ για χειρουργείο ή οι βαρέως πάσχοντες ασθενείς στις μονάδες εντατικής θεραπείας».
3.Γιατί είναι σημαντικό να γνωρίζουν σε πραγματικό χρόνο οι γιατροί τη μέση συστηματική πίεση πλήρωσης των ασθενών;
«Η μέση συστηματική πίεση πλήρωσης και το ανάλογό της(Pmca) είναι δύο σχετικά άγνωστες/ξεχασμένες βασικές αιμοδυναμικές παράμετροι. ΤοPmca είναι ένας ποσοτικός δείκτης του ενδοαγγειακού όγκου και μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα με τον αγγειακό τόνο. Επίσης, το Pmca, το οποίο ισούται με τη συνολική ενδοαγγειακή πίεση υπό συνθήκες μηδενικής ροής, είναι μια από τις παραμέτρους που ρυθμίζουν τη φλεβική επιστροφή.
Με βάση τα ευρήματα, η μεταφορά του οξυγόνου στους ιστούς είναι επαρκής όταν το Pmca διατηρείται 14 mmHg. Με ένα μόνιτορ μπορείς να μετρήσεις την καρδιακή παροχή, τη μέση αρτηριακή πίεση και την κεντρική φλεβική πίεση και έτσι να υπολογιστεί το Pmca από τον τύπο που περιγράφεται στο άρθρο. Με αυτόν τον τρόπο δεν θα απαιτούνται άλλα μικροσκόπια ή εξειδικευμένα όργανα για να αξιολογηθεί η ροή στη μικροκυκλοφορία και έτσι θα γνωρίζουν οι γιατροί ποτέ η θεραπεία είναι αποτελεσματική χωρίς να χρησιμοποιούνται πολλά υγρά και φάρμακα. Φυσικά θα χρειαστούν κι άλλες μελέτες, αλλά το πρώτο βήμα έγινε και πλέον είναι θέμα χρόνου».
4.Δώστε μας κάποια παραδείγματα για την εφαρμογή των αποτελεσμάτων της μελέτης σας στον τομέα της διαστημικής.
-Ένας αστροναύτης έχει χαμηλή καρδιακή παροχή ή αρτηριακή πίεση? Πιθανότατα δεν είναι πρόβλημα (μέχρι ενός ορίου) αν η Pmca του διατηρείται 14 mmHg.
-Σε ένα διαστημικό σταθμό το οξυγόνο είναι χαμηλό? Η τροποποίηση της ροής/ταχύτητας των ερυθρών αιμοσφαιρίων στη μικροκυκλοφορία θα διατηρήσει την οξυγόνωση του κυττάρου και τουλάχιστον θα κερδηθεί πολύτιμος χρόνος.
–Στην κρυογονική: Στο μέλλον οι αστροναύτες θα κοιμούνται και η θερμοκρασία του σώματος θα διατηρείται χαμηλήμέχρι να φτάσουν στον προορισμό τους που θα βρίσκεται σε πολύ μακρινές αποστάσεις. Η διατήρηση της κατάλληληςPmca θα συμβάλλει στη διατήρηση της κατάλληλης ταχύτητας της ροής των ερυθρών αιμοσφαιρίων στη μικροκυκλοφορία με αποτέλεσμα επαρκή οξυγόνωση κατά τη διάρκεια του ταξιδιού!
