客观的。量化程度的等离子体体积膨胀,发生在一个静脉葡萄糖耐量试验(IVGTT)。<我>方法。20个健康志愿者(平均年龄28岁)接受IVGTTs 0.3克/公斤的葡萄糖30%注射丸在1分钟。十二个血液样本收集超过75分钟。血糖和血血红蛋白浓度是用来计算体积分布(<年代vg height="14.375" id="M1" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)和间隙(<年代vg height="10.6125" id="M2" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)的外源性葡萄糖和注入的流体体积。<我>结果。IVGTT引起了几乎即时等离子体体积膨胀了10%。葡萄糖的半衰期平均15分钟和等离子体体积膨胀16分钟。流体动力学模型的修正渗透影响注射后降低<年代vg height="10.6125" id="M3" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
注入体积的85%,这说明了强度分配液回细胞内液的渗透空间。模拟表明,等离子体体积膨胀可以减少到60%通过增加注射时间从1到5分钟,减少葡萄糖负荷从0.3到0.2克/公斤。<我>结论。常规IVGTT诱导急性等离子体体积膨胀,达到10%的峰值,尽管只有50 - 80毫升的液体管理。
1。介绍
静脉葡萄糖耐量试验(IVGTT)是一个工具评估的葡萄糖处理糖尿病研究和临床调查。测试包括丸注入高渗葡萄糖和重复测量的血浆葡萄糖和胰岛素浓度超过3个小时,有时胰岛素后20分钟的管理(1 ,2 ]。几个重要的指标可以来自一个IVGTT,包括胰岛素敏感性和β细胞功能(3 ]。
IVGTTs的一个被忽略的方面是心血管应变引起的渗透易位引起的细胞内液高渗葡萄糖。只有50 - 80毫升的液体管理,但等离子体体积和速度多少变得扩大之前似乎并没有被研究。这是感兴趣的,因为有限的测试可能管理糖尿病患者心血管储备。
数学分析和仿真的方法处置高渗晶体(4 ,5 )和等渗葡萄糖的解决方案(6 ,7 在过去十年中已经开发。在目前的研究中,我们结合这些方法来分析hypervolemic效应的程度和时间进程的IVGTTs 20名健康志愿者。
2。对象和方法
20个志愿者,8女性和12个男性,年龄在18岁到51岁(意思是,28),体重49 - 88公斤(意思是,68)进行了研究。这项研究是区域伦理委员会批准的斯德哥尔摩,并从参与者获得知情同意。平均体重指数23.4 (SD) 2.3公斤/ m<年代up>2的血清浓度的电解质和糖化血红蛋白在所有情况下都是正常的。所有的患者每天使用药物。
2.1。过程
实验进行的内分泌科Sodersjukhuset并在大约8点开始。一夜之后快,每个志愿者被舒适的床上。在每一个主题,一个套管插入到每个手臂的肘前的静脉,一个用于抽样的血液,另一个用于注入液体。监测包括心电图、脉搏血氧仪,无创血压。
30分钟后平衡时期获得血流动力学稳定状态,一个简短的常规IVGTT是由管理0.3克/公斤的葡萄糖30%解决方案在1分钟。血液采样在0、2、4、6、8、10、20、30、40、50、60、75分钟的评估血糖和血液血红蛋白(Hb)浓度。血糖测定的葡萄糖氧化酶法使用的医院的常规实验室和Hb浓度测定比色法(泰克尼康Advia,拜耳,塔里敦,纽约,美国)。
2.2。药物动力学
2.2.1。葡萄糖
血浆浓度<年代vg height="10.75" id="M4" style="vertical-align:-0.15048pt;width:11.9125px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.9125 10.75" width="11.9125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
在时间<年代vg height="9.125" id="M5" style="vertical-align:-0.11285pt;width:5.0124998px;" version="1.1" viewbox="0 0 5.0124998 9.125" width="5.0124998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
当葡萄糖注入率<年代vg height="14.3875" id="M6" style="vertical-align:-3.25793pt;width:17.7875px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.7875 14.3875" width="17.7875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
计算使用以下微分方程:<年代pan class="equation" id="eq1">
−
=
0
−
∗
(
)
−
,
(
1
)
在哪里<年代vg height="14.5875" id="M8" style="vertical-align:-3.2316pt;width:17.362499px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.362499 14.5875" width="17.362499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
基线是葡萄糖,<年代vg height="14.375" id="M9" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
的体积分布,<年代vg height="10.6125" id="M10" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
间隙。因为通过主动转运葡萄糖进入细胞,减少葡萄糖的量<年代vg height="14.375" id="M11" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
对应,在缺乏糖尿,吸收的葡萄糖进入细胞(6 ,7 ]。
半衰期(<年代vg height="14.3875" id="M12" style="vertical-align:-3.25793pt;width:23.325001px;" version="1.1" viewbox="0 0 23.325001 14.3875" width="23.325001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
/
2
)获得外源性葡萄糖负荷的<年代vg height="14.8375" id="M13" style="vertical-align:-3.24037pt;width:82.412498px;" version="1.1" viewbox="0 0 82.412498 14.8375" width="82.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
l
n
2
∗
/
]。
2.2.2。流体
高渗葡萄糖引起的渗透转移了细胞内的水(40%的体重(<年代vg height="10.6375" id="M14" style="vertical-align:-0.13792pt;width:24.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.5625 10.6375" width="24.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
B
W
))细胞外(BW的20%)流体空间。使用基线血清同渗重摩(295 mosmol /公斤),改变体积<年代vg height="14.575" id="M15" style="vertical-align:-3.21404pt;width:12.85px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.85 14.575" width="12.85" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
造成每个注入得到如下(4 ]:<年代pan class="equation" id="eq2">
B
W
∗
2
0
%
⋅
2
9
5
+
我
n
f
u
年代
e
d
o
年代
米
o
l
e
年代
B
W
⋅
2
0
%
+
=
+
我
n
f
u
年代
e
d
v
o
l
u
米
e
B
W
⋅
4
0
%
⋅
2
9
5
B
W
⋅
4
0
%
−
。
(
2
)
动力学模型计算基线的体积分布(<年代vg height="10.575" id="M17" style="vertical-align:-0.20064pt;width:12.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.625 10.575" width="12.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)和间隙(<年代vg height="10.6125" id="M18" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
注入的总和)(<年代vg height="14.3875" id="M19" style="vertical-align:-3.25793pt;width:17.7875px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.7875 14.3875" width="17.7875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
)和转移(<年代vg height="14.575" id="M20" style="vertical-align:-3.21404pt;width:12.85px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.85 14.575" width="12.85" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)流体卷。模型意味着液体添加到动态系统扩展<年代vg height="10.575" id="M21" style="vertical-align:-0.20064pt;width:12.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.625 10.575" width="12.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
来<年代vg height="7.4250002" id="M22" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.0375004 7.4250002" width="8.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,努力回归<年代vg height="10.575" id="M23" style="vertical-align:-0.20064pt;width:12.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.625 10.575" width="12.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
通过两种机制:第一,消除流体速度相差一个常数<年代vg height="10.6125" id="M24" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
稀释的<年代vg height="10.575" id="M25" style="vertical-align:-0.20064pt;width:12.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.625 10.575" width="12.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,第二,一个基准损失(<年代vg height="14.4875" id="M26" style="vertical-align:-3.25793pt;width:27.775px;" version="1.1" viewbox="0 0 27.775 14.4875" width="27.775" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
)固定到0.4毫升/分钟占蒸发和基底利尿4 ]。的体积变化<年代vg height="7.4250002" id="M27" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.0375004 7.4250002" width="8.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
然后表示为<年代pan class="equation" id="eq3">
=
0
+
−
0
−
(
−
)
。
(
3
)
的稀释<年代vg height="7.4250002" id="M29" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.0375004 7.4250002" width="8.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,这是由<年代vg height="13.45" id="M30" style="vertical-align:-2.21957pt;width:61.924999px;" version="1.1" viewbox="0 0 61.924999 13.45" width="61.924999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
−
)
/
,是等于来自血液的血浆稀释Hb浓度基线时间0和时间<年代vg height="9.125" id="M31" style="vertical-align:-0.11285pt;width:5.0124998px;" version="1.1" viewbox="0 0 5.0124998 9.125" width="5.0124998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
。因此,[(Hb<年代ub>0/ Hb (<年代vg height="9.125" id="M32" style="vertical-align:-0.11285pt;width:5.0124998px;" version="1.1" viewbox="0 0 5.0124998 9.125" width="5.0124998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)- 1)/(1 -比容<年代ub>0)。
最优估计未知参数的葡萄糖和流体模型计算为每个单独的20个实验通过非线性最小二乘回归。没有重量。软件使用Matlab 4.2(数学作品Inc .,纳蒂克,质量,美国)。
半衰期(<年代vg height="14.3875" id="M33" style="vertical-align:-3.25793pt;width:23.325001px;" version="1.1" viewbox="0 0 23.325001 14.3875" width="23.325001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
/
2
)注入流体体积得到的<年代vg height="11.05" id="M34" style="vertical-align:-0.20064pt;width:75.3125px;" version="1.1" viewbox="0 0 75.3125 11.05" width="75.3125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
l
n
2
∗
/
]。葡萄糖的动力学分析的结果已经发表在其他地方(8 ]。
2.3。统计数据
结果的平均值和标准偏差(SD),当有一个偏态分布,中位数(25 th - 75范围)。所有报告的相关性是显著的<年代vg height="11.25" id="M35" style="vertical-align:-0.30096pt;width:63.700001px;" version="1.1" viewbox="0 0 63.700001 11.25" width="63.700001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
<
0
。
0
5
。
3所示。结果
基线血糖是4.8(0.5)更易与L,血液和Hb浓度为13.5 (11.7 - -14.0)g / dL。
所有20个实验可以分析提出了血浆葡萄糖和胰岛素的动力学方程。血浆葡萄糖的建模上升8更易与L(图1(一) ),等离子体体积膨胀,血浆稀释,在2分钟(图是9%1 (b) )。仿真表明,峰值将几乎11%的最后1分钟注入(图2(一个) )。
3.1。动力学参数
的<年代vg height="14.375" id="M38" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="10.6125" id="M39" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
服用葡萄糖的14.0 L(6.5)和0.63 (0.26)L / min,分别为(8 ]。
计算产生的渗透液转变注入高渗葡萄糖显示每个更易与外源性葡萄糖转移1.83毫升的液体从细胞外液的内部空间。转移+注入流体体积扩大体液空间大小为3.0 (2.5 - -4.0)L,和<年代vg height="10.6125" id="M40" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
为0.13 (0.04 - -0.44)L / min。外源性葡萄糖和流体体积的半衰期是相似的,15岁(19)分和16(6-44)分钟,分别。然而,学科之间的差异更大的流体成分(cf。数字1(一) 和1 (b) )。
重新计算流体动力学假设1.83毫升的液体被淘汰为每个更易消除葡萄糖产生了几乎相同的大小<年代vg height="10.575" id="M41" style="vertical-align:-0.20064pt;width:12.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.625 10.575" width="12.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
但流体<年代vg height="10.6125" id="M42" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
只有0.02 L / min(中位数),也就是说,几乎所有的失踪的液体可以归因于渗透。
3.2。模拟
计算机模拟进行了基于平均参数的动力学分析得到的葡萄糖和流体动力学。
轻快的峰值的模拟表明,等离子体稀释的注入高渗葡萄糖可以通过降低葡萄糖的剂量减少到60%从0.3到0.2 g / kg和扩展注射的时间从1到5分钟(图2(一个) )。
修改IVGTT也可以证明在临床情况下与葡萄糖动力学改变。模拟使用<年代vg height="14.375" id="M43" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
= 9.1 L和<年代vg height="10.6125" id="M44" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
= 0.21 L / min,源自一项研究腹腔镜胆囊切除术(7 ]表明,常规剂量的IVGTT 0.3克/公斤,在这种临床,提高血浆葡萄糖> 12更易与L在长时间30分钟,在这期间糖尿可能接踵而来。相比之下,低剂量,0.2克/公斤,超过这个极限只在10分钟(图2 (b) )。
4所示。讨论
高渗葡萄糖几乎即时等离子体10%的体积膨胀引起的,这与大约300毫升的志愿者。这本书大部分(75%)从细胞内液分配空间的渗透。等离子体体积正常的回归也由渗透,<年代vg height="10.6125" id="M45" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
的流体动力学模型时几乎成了零纠正水的分配由细胞葡萄糖的吸收。
体积膨胀远远超出预期的假设流体转移通过渗透作用使分布在细胞外液空间。如果一直这样的话,10%的等离子体体积膨胀会代表一个细胞外体积膨胀的1.4 L,这是不合理的考虑到有限的注射葡萄糖osmotically活跃分子。相反,质量平衡计算表明,转移+注入流体体积在300毫升的范围。因此,体液的大小空间扩大了注入体积不能超过等离子体体积。这个发现不是直观的,而是同意先前的动力学研究基于静脉输液等渗葡萄糖的解决方案在健康志愿者(6 ,9 ),在手术7 和糖尿病10 )患者。
等离子体稀释10%的不完全是微不足道的,它对应于测量的45分钟注入12.5毫升/公斤(大约1 L)的葡萄糖与电解质(2.5%9 ]。此外,等离子体体积膨胀在IVGTT发展如此之快,循环系统逐渐不能适应。在我们的研究中,迅速开始甚至难以捕捉了高峰。Hb是采样结束后1分钟的注入,曲线在图1 (b) 表示只有9%的血浆稀释。另一方面,计算机仿真图所示2(一个) 表明,注入的最大稀释最后甚至会高于10%(图2(一个) )。然而,这种价值理论,循环时间大约是1分钟。
爆发的程度和速度等离子体体积膨胀将更戏剧性的减少剂量的高渗葡萄糖从0.3到0.2克/公斤,通过增加注入从1 - 2分钟到5分钟。我们执行基于动力学参数的模拟表明,等离子体体积膨胀将会减半,也发展得更慢。
动力学分析也反对使用传统IVGTT的手术。更小的剂量,0.2克/公斤,将光滑高血糖足以阻止长期糖尿(<我>≈30分钟)在此设置。剂量的葡萄糖的动力学模拟已知是线性的;也就是说,相同的值<年代vg height="14.375" id="M46" style="vertical-align:-3.24037pt;width:16.2125px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.2125 14.375" width="16.2125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="10.6125" id="M47" style="vertical-align:-0.15048pt;width:21.674999px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.674999 10.6125" width="21.674999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
获得当注入剂量和时间改变了6 ]。
本研究的一个限制是,没有侵入性血流动力学监测。然而,人们很难预料的问题在心血管适应快速发病组健康志愿者血浆体积膨胀的用于本研究。血流动力学测量将是更大的兴趣与减少老年人心血管储备,比如糖尿病患者。与肥胖、胰岛素抵抗的人,比如那些可能也会经历更长期的等离子体体积膨胀与血流动力学的风险随之而来的压力。原因是流体间隙几乎完全由细胞吸收葡萄糖的速度,在胰岛素抵抗状态发生得更慢。
总之,等离子体产生的体积膨胀IVGTT大于通常认为(10%),因为注射和osmotically改变流体的体积分布相对应唯一的等离子体体积而不是整个细胞外液空间。小剂量和注射时间较慢,也许适当的如果一个IVGTT操劳过度的或手术患者的应用。
确认
Drs。菲利普拉森和Stefan Ljunggren辅助实验。金融支持是来自斯德哥尔摩郡议会(批准号2009 - 0433年)和Stiftelsen大车Engkvist Byggmastare。
