Анатомо-физиологические особенности организма ребенка с точки зрения анестезиолога

Анатомо-физиологические отличия детей разного возраста от взрослых и между собой составляют особенность детской анестезиологии и только их твердое усвоение может придать анестезиологу уверенность в собственных силах при работе с педиатрическим контингентом

Физическое развитие

Нормальной массой тела при рождении доношенного ребенка считается 2700-4000 г. В первые 3-4 дня после рождения наблюдается физиологическая потеря массы тела, составляющая в норме до 8 %, связанная с перераспределением воды по водным секторам организма новорожденного и с уменьшением общего количества воды организма. Через 2 недели масса тела достигает массы при рождении, а затем постоянно увеличивается по мере роста и развития ребенка. Для правильного дозирования препаратов необходимо точно знать массу тела ребенка.

Приблизительно вес грудного ребенка можно рассчитать по формуле: в первом полугодии жизни:

Мт(при рождении)+800г×n,

где n-число месяцев жизни (от 1 до 6), а 800 г – средняя ежемесячная прибавка массы тела в этом возрасте.

Для второго полугодия жизни масса тела равна:

Мт(при рождении)+800×6+400×(n-6),

где n-возраст в месяцах, а 400 г – средняя ежемесячная прибавка массы тела во втором полугодии жизни.

Средняя масса тела годовалого ребенка составляет 10-10,5 кг. До 5 летнего возраста ребенок в среднем прибавляет по 2 кг в год, таким образом, в 5 лет масса тела составляет 20 кг. В дальнейшем, на каждый год жизни прибавляется по 3 кг. И в 10 лет ребенок в среднем весит 32 кг.

Поверхность тела у новорожденного в среднем равна 0,25 м², у ребенка 2 лет – 0,5 м², 9 лет – 1 м², у взрослого – 1,75 м².

Система дыхания

К моменту рождения система дыхания является самой несовершенной в организме ребенка. Полного развития она достигает лишь к возрасту 15-17 лет.

ОСТРАЯ ИЛИ ДЕКОМПЕНСИРОВАННАЯ ХРОНИЧЕСКАЯ РЕСПИРАТОРНАЯ ПАТОЛОГИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ОСНОВНОЙ (ПОСЛЕ ТРАВМ И НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ) ПРИЧИНОЙ СМЕРТИ В ПЕДИАТРИЧЕСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ!

У новорожденного ребенка альвеол в 3 раза меньше и они в 3 раза мельче альвеол взрослого человека

К моменту рождения не развита система коллатеральной вентиляции (поры Кона и каналы Ламберта)

Система дыхания – анатомические особенности

• Узкие и короткие носовые ходы, трахея, бронхи, что приводит к высокому аэродинамическому сопротивлению ДП, большой работе дыхания. У новорожденных аэродинамическое сопротивление составляет 20-40 см вод ст/(л × с), у взрослых 1-2 см вод ст/(л × с).

• Помимо обильной секреции слизи, узости хоан, у детей нередко наблюдаются аденоиды и гипертрофированные миндалины.

• Большой язык, занимающий значительно большую часть полости рта по сравнению со взрослыми, в сочетании с высоко стоящим надгортанником, создает трудности для проведения масочной вентиляции.

• Голосовые связки у новорожденных расположены на уровне III-IV шейного позвонка и только к 4 годам занимают положение соответственно V-VI шейному позвонку.

• Маленький, мягкий надгортанник отходит по отношению к передней стенке глотки под углом 45°, в то время как у взрослых он тесно примыкает к основанию языка, что создает трудности при использования изогнутого клинка ларингоскопа.

• «Экспираторное» строение грудной клетки (ребра расположены почти под прямым углом к позвоночнику), что ограничивает возможности увеличения ДО при спонтанном дыхании.

• Меньшее количество эластической ткани в легких и стенках бронхов, недоразвитие хрящей в дыхательных путях, что ведет к большой склонности к ателектазам, воздушным ловушкам, обструкции ДП.

• Большое количество слизистых желез в верхних ДП, более интенсивное кровоснабжение, рыхлость клетчатки подсвязочного аппарата гортани. Богатая васкуляризация слизистой оболочки бронхов являются причиной большой склонности к отеку ДП, с быстрым сужением их просвета.

Система дыхания - физиологические особенности

• Недостаточное развитие дыхательной мускулатуры, быстрое возникновение ее истощаемости и слабости.

• Низкая растяжимость легких, а следовательно – большая работа дыхания. У здорового новорожденного растяжимость легких составляет 3-6 мл/см вод. ст., у взрослых – 50-80 мл/см вод. ст. Отношение растяжимости грудной клетки к растяжимости легких составляет у доношенных новорожденных 4:1, у взрослых 1:1. Со временем это соотношение выравнивается, в основном, за счет повышения растяжимости легких.

• Более низкие абсолютные и относительные величины ДО: ДО у новорожденных 20-30% от ЖЕЛ (у взрослых 10%), отсюда невозможность углубить дыхание, снижение ДО при любом тахипноэ.

• Потребление О2 в 2-3 раза выше, чем у взрослых (соответственно 10 и 4 мл/кг/Мт/мин), что обеспечивается в 2 раза большей альвеолярной вентиляцией, и является одной из причин быстрого развития ДН при болезнях органов дыхания. У новорожденного МОВ составляет около 200-300 мл/кг/мин, а величина альвеолярной вентиляции 110-160 мл/кг/мин.

• Несовершенство регуляции дыхания, более низкая возбудимость хеморецепторов при гипоксемии, гиперкапнии, ацидозе.

• Высокая реактивность сосудов малого круга кровообращения, а следовательно, склонность к развитию персистирующей легочной гипертензии.

• Высокая частота открытого артериального протока у недоношенных детей с предрасположенностью к отеку легких.

Сердечно-сосудистая система

К моменту рождения сердечно-сосудистая система является наиболее развитой и обладает относительно большими компенсаторными возможностями. Пренатально у ребенка три круга кровообращения (большой, малый и плацентарный) после рождения сердце ребенка «избавляется» от плацентарного круга кровообращения.

Закрытие фетальных коммуникаций, резкое снижение ЛСС приводят к уменьшению нагрузки на сердце.

Немаловажную роль играет отсутствие у ребенка возрастных изменений миокарда и коронарных сосудов.

Сердечно-сосудистая система – анатомические особенности

• Сердце у новорожденного занимает относительно большую часть грудной клетки, чем у взрослого. На 1 кг веса тела у новорожденного приходится 5,5 г сердечной мышцы, к 13—16 годам — 4,5 г, а у взрослого — только 4 г. При рождении левый и правый желудочки развиты одинаково; характерен правый тип электрокардиограммы. Постепенно левый желудочек начинает преобладать, но окончательное формирование соотношений между желудочками наступает в постпубертатном периоде.

• Для детей характерна «централизация» кровообращения — крупные сосуды развиты лучше артериол и капилляров, однако капилляры образуют многочисленные анастомозы, обеспечивающие эффективный газообмен в тканях в нормальных условиях.

• Суммарно ширина артериальной сети обратно пропорциональна возрасту, в то же время просвет вен у маленьких детей примерно равен (у взрослых он в 2 раза больше) просвету артерий.

ИЗ КАПЕЛЬНИЦЫ И ИНФУЗИОННОЙ ЛИНИИ НЕОБХОДИМО ТЩАТЕЛЬНО УДАЛЯТЬ ВСЕ ПУЗЫРЬКИ ВОЗДУХА, ПОСКОЛЬКУ ВЫСОКАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ НЕЗАРАЩЕНИЯ ОВАЛЬНОГО ОТВЕРСТИЯ УВЕЛИЧИВАЕТ РИСК ПАРАДОКСАЛЬНОЙ ВОЗДУШНОЙ ЭМБОЛИИ!

Сердечно-сосудистая система – физиологические особенности

• Развитие нервной регуляции сердца и сосудов у ребенка не закончено. Некоторое преобладание симпатической нервной системы обусловливает тенденцию к тахикардии.

• Для детей характерна синусовая аритмия, связанная с дыханием, но до 2 лет она маскируется частым ритмом сердечных сокращений, а у детей более старшего возраста — тахикардией, возникающей при плаче, крике, волнении.

• Артериальное давление у детей ниже, чем у взрослых, что обусловлено большей шириной сосудов; характерны значительные колебания давления вследствие повышенной рефлекторной возбудимости

• У детей раннего возраста сердечный выброс выше чем у взрослых и составляет 200 мл/кг/мин у новорожденного (у взрослого человека – в среднем 100 мл/кг/мин)

• Возможность более быстрого кровотока при относительно большем объеме крови обеспечивается у детей большей емкостью и меньшим периферическим сопротивлением артериального русла.

• У новорожденных и детей младшего возраста сердечный выброс зависит от ЧСС, потому что ударный объем практически неизменен из-за низкой растяжимости левого желудочка.

• Незрелость вегетативной нервной системы приводит к опасности чрезмерной брадикардии и асистолии в ответ на боль, гипоксию, раздражение рефлексогенных зон ДП, передозировку анестетиков.

• Способность сосудов отвечать на гиповолемию вазоконстрикцией ограничена. Ключевым симптомом гиповолемии у новорожденных и детей младшего возраста является артериальная гипотония, часто не сопровождающаяся тахикардией. Учитывая это, мониторинг АД даже у новорожденных детей является одним из ключевых моментов ИТ

Нормальные показатели ЧД, АД и ЧСС у детей разного возраста

• В любом возрасте (до 15 лет) нормальное систолическое АД можно рассчитать по формуле:

АДs=90+2n,

где n – это возраст в годах

• Диастолическое АД по формуле:

АДd=60+n,

где n – это возраст в годах

Нормальные показатели у детей разного возраста

Система терморегуляции

• Поверхность тела у маленького ребенка относительно больше объема тканей, обеспечивающих теплопродукцию;

• Теплопроводность тканей у них значительно выше, в основном за счет плохого развития подкожной клетчатки;

• Слабое развитие мускулатуры, особенно у недоношенных и истощенных детей, ограничивает возможность теплопродукции при снижении окружающей температуры за счет озноба.

• У новорожденных имеется особый механизм увеличения теплопродукции при помощи так называемой бурой жировой ткани.

Бурая жировая ткань способна продуцировать больше тепла, чем печень, почки и скелетная мускулатура. Под воздействием холода возбуждается симпатическая нервная система и усиливается выделение норадреналина в симпатических нервах, обильно иннервирующих эту ткань. Норадреналин активирует тканевую липазу, вследствие чего усиливается гидролиз и ресинтез триглицерина — цикл с высоким экзотермическим потенциалом.

Этот процесс требует большого количества жирных кислот, глюкозы и кислорода. Поэтому теплопродукция, обеспечиваемая коричневой жировой тканью у новорожденного, в нормальных условиях используется как «стратегический резерв» для сохранения температуры жизненно важных органов. В патологических условиях поддержание центральной температуры тела за счет этого механизма может быть очень непродолжительным и связано с расходом большого количества энергии.

Несовершенство механизмов терморегуляции у детей обусловливает высокий риск как переохлаждения, так и перегревания.

Нервная система

Развитие нервной системы ребенка при рождении не закончено, как анатомически, так и физиологически.

• Извилины коры головного мозга только намечены; количество клеток коры головного мозга и число межнейронных связей очень мало, клетки недифференцированы.

• Чувствительные волокна спинномозговых нервов миелинезированы, двигательные – еще лишены миелиновой оболочки.

• Регулирующее влияние коры головного мозга на таламопаллидарную систему – не полноценно. Поэтому движения, в том числе в ответ на ноцицептивные раздражения, носят импульсивный, рефлекторно-стереотипный и атетозоподобный характер. Рефлексы, контролируемые подкоркрвыми отделами – повышены.

• У новорожденных и детей грудного возраста отмечается склонность к судорогам, что объясняется незрелостью тормозных систем, а так же повышенной гидрофильностью и большим содержанием воды в ткани головного мозга.

• Вегетативная нервная система у новорожденных развита более полно, чем ЦНС. При этом регуляция сердечно-сосудистой системы осуществляется лучше, чем системы дыхания. Симпатическая нервная система более совершенна к моменту рождения, чем парасимпатическая.

• Спинной мозг новорожденного достигает III поясничного позвонка и только к возрасту 1 года достигает постоянного уровня I поясничного позвонка.

Однако, не смотря на это, бытующее в среде «взрослых» анестезиологов и хирургов мнение, что новорожденные дети не чувствуют боли в корне ошибочно!

Некупированный болевой синдром у новорожденного ребенка способен значительно усугубить патологическое состояние, за счет неконтролируемого стресс -ответа привести к развитию синдрома системного воспаления и ПОН. Дети, пережившие интенсивную боль в раннем постнатальном периоде, отстают в нервно-психическом развитии, у них складываются патологические сценарии формирования личности!

Особенности физиологии водно-солевого обмена

• Содержание общей воды тела (ОВТ) относительно его массы у детей уменьшается с увеличением возраста. У новорожденных величина ОВТ составляет приблизительно 80% от массы тела (у недоношенных — 90%), к шести месяцам она достигает 70%, а, начиная с 12 месяцев и до периода полового созревания, колеблется в среднем около 60% массы тела.

• Разграничительная функция клеточных мембран определяет в организме два основных водных сектора: внеклеточный (ЭЦЖ) и внутриклеточный (ИЦЖ). Соотношение этих секторов с возрастом приобретает обратную направленность. Так у детей раннего возраста ЭЦЖ составляет 55% от ОВТ и ИЦЖ — 45%, в то время как у детей среднего и старшего возраста эти показатели соответствуют взрослым ЭЦЖ — 40% и ИЦЖ — 60%.

• Составляющими внеклеточного пространства являются: внутрисосудистая жидкость (часть крови) — 4—5% массы тела, межклеточная жидкость (интерстициальная) — 10—16% и трансцеллюлярная жидкость (вода в составе секретов желудочно-кишечного тракта, пищеварительных и других желез, мочи, ликвора). В практической деятельности трансцеллюлярная вода учитывается в общей массе ЭЦЖ.

• Основной объем жидкости выводится из организма через почки. Клинически этот процесс оценивается по величине почасового диуреза. Необходимо помнить, что у новорожденных в первые трое суток жизни возможно состояние так называемой "физиологической олигоурии". Затем компенсаторно может развиваться "физиологическая полиурия", когда диурез составляет 2,5—3 мл/кг/час. Нормальный почасовой диурез на седьмые сутки жизни — 2 мл/кг/час; в 6 месяцев — 1 —1,5 мл/кг/час; в возрасте 1 —14 лет — 1,0 мл/кг/час.

• Следующий по величине путь выведения жидкости — перспирационные потери воды, обусловленные испарением со слизистой дыхательных путей и с поверхности кожи с потом.

• У новорожденных объем перспирации колеблется от 1,15 до 2 мл/кг/час, в 1 год — 0,8—1,2 мл/кг/час, в возрасте 1 —14 лет — 0,45—1 мл/кг/час. На величину перспирации существенно влияют температура и влажность окружающей среды, что необходимо учитывать при нахождении новорожденных (особенно недоношенных) в кувезах и под источниками лучистого тепла.

• Потребность в основных ионах относительно массы тела с увеличением возраста несколько уменьшается. Так, физиологическая потребность новорожденного в натрии составляет 3—5 ммоль/кг/сут, к 5—10 годам она постепенно понижается до 2—3 ммоль/кг/сут, а у более старших детей становится такой же, как у взрослых — 1—2 ммоль/кг/сут. Потребность в калии у новорожденных — 2—3 ммоль/кг/сут, с 6 месяцев — 2 ммоль/кг/сут. Потребности в хлоре удовлетворяются парапллельно с потребностями в калии и натрии.

Система пищеварения

• Риск дегидратации у детей выше, чем у взрослых, поэтому режим ограничения жидкости у них должен быть менее жестким.

• У многих детей перед плановым оперативным вмешательством относительно высок остаточный объем содержимого желудка, а рН < 3,5 т. е. риск аспирации у них достаточно высок.

• Питье прозрачных напитков за несколько часов до индукции анестезии уменьшает остаточный объем и повышает рН желудочного содержимого у детей.

• Согласно современным рекомендациям ребенка прекращают кормить твердой пищей и питательными смесями за 6-8 часов до индукции анестезии, поить прозрачными напитками за 2-3 часа. Эти рекомендации касаются только здоровых детей с нормальной моторикой ЖКТ и отсутствии дополнительных факторов риска аспирации.