Changes in Heart Rhythm and Breathing in Acute Systemic Injury Due to Cold

Objective: to reveal the patterns of a change in heart rhythm and breathing in patients with acute systemic injury due to cold in hypothermic and early posthypothermic periods.

Subjects and methods. Thirty patients aged 18 to 60 years (3 groups of 10 patients with mild, moderate, and severe cold injury) were examined in hypothermic and posthypothermic periods. The patient groups did not differ in gender, age, and weight. Within the first 24 hours after admission, all the patients underwent high-resolution Holter electrocardiographic monitoring that recorded cardiac arrhythmias and breathing disorders.

Results. During the therapy performed, as the degree of acute systemic cold injury increased, the patients were found to have a heart rate reduction (from 102 [90; 122] beats/min in Group 1 to 49 [38; 58] beats/min in Group 3) and a circadian index increase (from 105 [88; 125]% in Group 1 to 210 [185; 223]% in Group 3). With increased hypothermia, the victims were detected to have progressive cardiac rhythm and cardiac electrical conduction disturbances, such as supraventricular pacemaker migration, single and paired supraventricular premature beats, paroxysmal atrial tachycardia, atrial fibrillations, and ventricular premature beats. There was decreased heart rhythm variability in all the study groups, to the greatest extent in the patents with severe systemic cold injury. Late ventricular potentials were found in 2 and 7 patients with moderate and severe cold injury, respectively. Breathing disorders were recorded in all the study groups, the greatest increase in the frequency and duration of apnea/hypopnea episodes was noted in the patients with severe hypothermia. A fatal outcome occurred in 4 of the 10 patients with critical hypothermia due to the occurrence of idioventricular rhythm with transition to asystole.

Conclusion. Systemic hypothermia is accompanied by cardiac rhythm and cardiac electrical conduction disturbances and respiratory depression, which progress with the higher degree of acute systemic cold injury and, in case of critical hypothermia, may lead to a fatal outcome.

1. Сизоненко В.А. Холодовая травма. Чита: Экспресс-издательство; 2010: 32—76.

2. Винник Ю.С., Салмина А.Б., Юрьева М.Ю., Теплякова О.В. Локальная холодовая травма: вопросы патогенеза, оценки тяжести и лечения (обзор литературы). Московский хирургич. журн. 2011; 1: 42—48.

3. Сизоненко В.А. Холодовая травма в Забайкалье: актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины. Чита: ИИЦ ЧГМА; 2013: 12—18.

4. Олейник Г.А. Патофизиология холодового шока. Медицина неотложных состояний. 2013; 8 (55): 16—21.

5. Абдуллаев Р.Я., Григорьева Т.Г., Олейник Г.Ф., Ефименко С.Г. Ультразвуковая диагностика состояния коротких трубчатых костей при локальной холодовой травме в определении тактики терапии. Вестн. Харьковского Национального университета им. В.Н. Каразина. Серия: Медицина. 2010; 20 (918): 13—16.

6. Потапов А.Ф., Алексеев Р.З., Евграфов С.Ю. Эфферентная терапия в комплексном лечении холодовой травмы, осложненной синдромом полиорганной недостаточности. Якутский мед. журн. 2012; 2: 114—118.

7. Курбангалеев А.М., Попова О.В., Сорокина В.О. Угрожающие нарушения ритма сердца у больных с термической травмой. СПб.: Медицина; 2011: 21—39.

8. Покровский В.М. (ред.). Сердечно-дыхательный синхронизм в оценке регуляторно-адаптивных возможностей организма. Краснодар: Кубань-Книга; 2010: 222—244.

9. Козинец Г.П., Олейник Г.Ф., Цыганков В.П. Замерзание: патогенез, лечение. Медицина неотложных состояний. 2012; 5 (44): 24—28.

10. Тихоненко В.М. Формирование клинического заключения по данным холтеровского мониторирования ИНКАРТ. СПб.: Медицина; 2010: 8—28.

11. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных: применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: Медиа-Сфера; 2009: 280—312.

12. Востриков В.А., Горбунов Б.Б., Гусев А.Н. Компьютерное моделирование воздействия первых фаз дефибрилляционных импульсов биполярной формы на мембрану кардиомиоцита. Общая реаниматология. 2014; 10 (1): 25—32. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-1-25-32

13. Ломиворотов В.В., Шмырев В.А., Ефремов С.М., Пономарев Д.Н., Мороз Г.Б., Шахин Д.Г., Корнилов И.А., Шилова А.Н., Ломиворотов В.В., Железнев С.И. Нормотермический или гипотермический режимы искусственного кровообращения у пациентов с приобретенными пороками сердца. Общая реаниматология. 2013; 9 (4): 42—49. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-4-42

14. Востриков В.А., Разумов К.В. Эффективность электрической кардиоверсии пароксизмальной фибрилляции предсердий при использовании биполярного квазисинусоидального импульса у больных ишемической болезнью сердца. Общая реаниматология. 2014;

15. (2): 41—49. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-2-41-49.

16. Филатов В.В., Долгих В.Т. Особенности гемодинамики и свертывающей системы крови у больных, оперированных по поводу кровотечений язвенной болезни. Общая реаниматология. 2013; 9 (3): 30—34. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-3-30

17. Лычева Н.А., Киселев В.И., Шахматов И.И., Вдовин В.М. Вклад стрессоров различной природы в формирование ответной гемостатической реакции организма при действии общей гипотермии. Фундаментальные исследования. 2014; 7: 106—110.

18. Гостищев В.К., Липатов К.В., Бородин А.В., Маракуца Е.В., Хо Б.О., Стан Е.А. Лечебная тактика при отморожениях. Хирургия. Журн. им. Н.И. Пирогова. 2010; 6: 10—15. PMID: 20559217

19. Шаповалов К.Г., Сизоненко В.А., Ковалев В.В., Гордиенко С.П., Михайличенко А.В., Коннов В.А. Интенсивная терапия местной холодовой травмы у детей. Детская хирургия. 2009; 1: 36—37.

20. Шаповалов К.Г., Сизоненко В.А. Холодовая травма как причина стойкого изменения состояния микроциркуляторного русла. Хирургия. Журн. им. Н.И. Пирогова. 2009; 2: 28-31. PMID: 19365331

21. Tian Y.F., Cheng J.L., Guo S.Y., Tian Y. Pathomechanisms on cold stress induced acute myocardial infarction. Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi. 2013; 41 (10): 890—892. PMID: 24377899