Способ диагностики ауторегуляции сосудов головного мозга

Изобретение относится к области медицины, а именно к ультразвуковым методам исследования. Определяют скорость кровотока в средней мозговой артерии и внутренней яремной вене в течение двух минут после прекращения пятиминутной компрессии обеих бедренных артерий. При отсутствии увеличения притока артериальной крови в интервале 60-90 секунд после прекращения компрессии и опережающего увеличения оттока венозной крови из полости черепа в интервале 90-120 секунд после прекращения компрессии диагностируют нарушение ауторегуляции сосудов головного мозга. Способ расширяет арсенал средств для диагностики состояния ауторегуляции сосудов головного мозга. 1 табл., 15 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к клиническим методам исследования с помощью ультразвука, и может быть использовано для диагностики ауторегуляции сосудов головного мозга.

Основная функция сосудистой системы головного мозга заключается в минимизации отклонений его циркуляторного и биохимического гомеостаза при различных физиологических и патофизиологических состояниях. Это предполагает наличие сложной структурно-функциональной организации процесса собственного регулирования мозгового кровообращения.

Ауторегуляция - одно из фундаментальных свойств мозгового кровообращения. Она имеет принципиальное значение для адекватного кровоснабжения головного мозга и характеризуется способностью мозговых сосудов сохранять относительно неизменной объемную скорость мозгового кровотока при изменении перфузионного давления (разницы между системным артериальным и внутричерепным) в широких пределах - от 50 до 170 мм. рт.ст. (Семенютин В.Б., Свистов Д.В. //Методы оценки регуляции мозгового кровотока в нейрохирургии.// Российская нейрохирургия. - 2005. - №1 (14). - С.1-13). При выходе перфузионного давления за эти пределы наступает неизбежный «срыв» ауторегуляции. В этом случае формируется линейная зависимость мозгового кровотока от динамики внутрисосудистого давления. В пределах «диапазона ауторегуляции» мозговой кровоток остается относительно постоянным или изменяется недостоверно (фиг.1). Ширина диапазона давления, в пределах которого кровоток остается стабильным, количественно свидетельствует о состоянии ауторегуляции. При этом изменения мозгового кровотока в пределах этого диапазона характеризует лишь качественные его параметры.

Нарушения системы ауторегуляции сосудов головного мозга могут наблюдаться и при многих патологических состояниях, в частности у нейрохирургических больных, при ишемических и геморрагических нарушениях мозгового кровообращения, черепно-мозговой травме, опухолях мозга и др.

При атеросклерозе как системном сосудистом заболевании может возникать дискоординация тонуса сосудов головного мозга. Это сопровождается изменением параметров ауторегуляции. Последнее проявляется уменьшением ширины диапазона внутрисосудистого давления, безопасного для клеток головного мозга, и смещением его в ту или иную сторону от базисного положения (фиг.2). Оперативные вмешательства, выполняемые у таких больных не только на сосудах головного мозга, но и на артериях других органов (коронарных, почечных, аорте, артериях нижних конечностей), могут приводить к колебаниям перфузионного давления как во время операции, так и в послеоперационном периоде. Это сопровождается нарушениями гемодинамических параметров мозгового кровообращения за счет гипоксии и отека головного мозга.

В связи с этим существует высокая потребность в правильной оценке возможностей ауторегуляции еще в предоперационном периоде, что может позволить вовремя отказаться от хирургического лечения или провести специфическую терапию, направленную на нормализацию реактивности мозгового кровотока.

В настоящее время в клинической практике для оценки реактивности сосудов головного мозга применяются различные методы. Как правило, они основаны на оценке динамики параметров ультразвуковой доплерографии магистральных артерий головного мозга до и после различных химических, фармакологических и физических воздействий.

Так к тестам химической природы относят гиперкапнические (ингаляция 4-8% карбогена, произвольная задержка дыхания, дыхание в замкнутом контуре, индуцированная гиповентиляция, апноэтическая оксигенация) и гикокапнические (спонтанная или индуцированная гипервентиляция). Основным достоинством этих тестов является то, что естественным «информационным переносчиком» в сосудистой системе головного мозга является углекислый газ. Дополнительным достоинством подобных тестов является то, что они кратковременны и, следовательно, насыщение крови углекислым газом наступает сравнительно быстро (Шахнович А.Р. //Оценка регуляции мозгового кровотока методом ТКД в норме и патологии.// В кн.: Ультразвуковая доплеровская диагностика сосудистых заболеваний. Под ред. Никитина Ю.И., Труханова А.И., Москва: ВИДАР. - 1998. - С.218-240).

Однако при использовании этих методов имеются и недостатки. Они заключаются, во-первых, в том, что по достижении состояния гиперкапнии обследуемый пациент начинает испытывать значительное ощущение нехватки воздуха, во-вторых, наступает «прилив» крови к голове, крайне нежелательный у больных с системным заболеванием (атеросклерозом). В-третьих, развиваются т.н. неспецифические реакции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, которые могут искажать или маскировать ожидаемую реакцию.

Этих недостатков лишены т.н. физические тесты для оценки ауторегуляции мозгового кровотока, в частности тест индуцированной нефармакологической гипотензии (Aaslid R., Lindegaard K.F., Sorteberg W., Nornes H. //Cerebral autoregulation dynamics in humans.// Stroke. - 1989. - Jan. - N.1. - Vol.20. - P.45-52).

Данный способ оценки ауторегуляции мозгового кровообращения принят нами за прототип.

Суть этого метода определения ауторегуляции сосудов головного мозга заключается в сравнительном анализе изменений системного артериального давления и линейной скорости кровотока в сосудах головного мозга в ответ на острое снижение артериального давления (на 20-25%) в результате постишемической гиперемии нижних конечностей после компрессии бедер пневматическими манжетами. В процессе мониторинга артериального давления и линейной скорости кровотока определяются относительные изменения этих параметров. При этом разница времени восстановления системного артериального давления и линейной скорости кровотока в сосудах головного мозга указывает на возможности ауторегуляции. При низких функциональных возможностях ауторегуляции тренд линейной скорости кровотока когерентен тренду артериального давления, при достаточной реактивности мозгового кровотока линейная скорость кровотока в сосудах головного мозга восстанавливается значительно быстрее системного артериального давления. На последнем этапе исследования ауторегуляцию мозгового кровотока рассчитывают по формуле:

,

где ΔCVR - относительное изменение цереброваскулярного сопротивления после снижения давления в манжетах;

ΔТ₅₀ - время, в течение которого линейная скорость кровотока после своего максимального снижения во время манжетного теста восстанавливается до 50% от исходного значения;

ΔCPP - относительное изменение перфузионного давления после снижения давления в манжетах.

Однако способ-прототип имеет и ряд существенных недостатков, заключающихся в следующем.

При локальных нарушениях ауторегуляции мозгового кровотока в случае очаговых церебральных поражений регионарный кровоток зависит от разницы внутриартериального и локального тканевого давления. Поскольку это внутриартериальное давление на уровне мелких артерий и артериол и в норме составляет лишь несколько миллиметров ртутного столба, даже небольшое повышение тканевого давления резко уменьшает тканевой кровоток за счет уменьшения перфузионного давления. Неравномерность тканевого давления при очаговых поражениях обусловливает неравномерную перфузию головного мозга, что усугубляет нарушения ауторегуляции и может вызвать гемодинамическое нарушение мозгового кровообращения. В связи с этим исследование динамики лишь системного артериального давления и скорости кровотока по магистральным артериям головного мозга недостаточно, поскольку не отражает динамику тканевого давления. Применяемый же в способе-прототипе мониторинг внутричерепного давления требует сложной специальной диагностической системы и особого программного обеспечения.

Целью изобретения является разработка четких ультразвуковых критериев диагностики функциональных возможностей ауторегуляции сосудов головного мозга.

Поставленная цель достигается тем, что у пациента определяют системное артериальное давление, скорость кровотока по средней мозговой артерии и внутренней яремной вене в состоянии покоя и после кратковременного пережатия бедренных артерий и при изменении этих показателей по сравнению с нормой диагностируют нарушения ауторегуляции сосудов головного мозга.

Новым в изобретении является то, что при помощи ультразвука измеряется скорость кровотока во внутренних яремных венах, отражающих венозный отток, а следовательно, косвенно характеризующих динамику тканевого давления, что позволяет судить об изменении перфузионного давления и функциональных возможностях ауторегуляции сосудов головного мозга.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Для измерения скорости кровотока по средней мозговой артерии использовали транскраниальный датчик с частотой 2 МГц, по внутренней яремной вене - линейный датчик с частотой 6-10 МГц. Исследование проводили на аппарате ″Philips-HDI 5000′′ (США). В состоянии физиологического покоя определялось системное артериальное давление на плечевой артерии, визуализировались средняя мозговая артерия и внутренняя яремная вена, измерялись средние линейные и объемные скорости кровотока. Далее пациенту на 5 минут накладывали пневматические манжеты на обе нижние конечности в верхней трети бедра до полного прекращения кровотока по артериям нижних конечностей ниже места компрессии. По истечении 5-минутного временного интервала одномоментно снимали пневматические манжеты и определение системного артериального давления, а также скоростей кровотока в средней мозговой артерии и внутренней яремной вене повторялось (фиг.3-6). После этого оценивались абсолютные показатели скоростей кровотока, а также процент их изменения после компрессионной пробы. Указанные сосуды были выбраны нами в связи с тем, что средняя мозговая артерия является прямым продолжением внутренней сонной артерии, поставляющей головному мозгу основной объем артериальной крови, а внутренняя яремная вена представляет собой основной сосуд, обеспечивающий отток крови из полости черепа.

В процессе проводимых нами исследований определялся диаметр средней мозговой артерии и внутренней яремной вены как до, так и после компрессионной пробы. Это исследование показало, что диаметр сосудов достоверно не меняется в зависимости от этапов нашего исследования. В связи с этим, учитывая то, что объемная скорость прямо пропорциональна диаметру сосуда и линейной скорости кровотока, мы в наших дальнейших исследованиях упростили методику ультразвуковой диагностики, ориентируясь только на линейную скорость.

Для выявления нормальных показателей ауторегуляции сосудов головного мозга было проведено специальное исследование, в котором указанные параметры определялись у 30 молодых добровольцев (от 22 до 24 лет). Полученные данные представлены в таблице 1 и иллюстрированы фиг.7.

Как видно из представленных данных, после снятия компрессии с бедренных артерий происходит усиление артериального притока к головному мозгу за счет появления в крови недоокисленных продуктов обмена, накапливающихся во время моделированной ишемии нижних конечностей во время компрессии. Это является компенсаторным механизмом, способствующим увеличению перфузионного давления в полости черепа. Максимум увеличения притока артериальной крови приходится на интервал от 60 до 90 с после прекращения компрессионной пробы. В дальнейшем интенсивность артериального кровотока падает.

Следует отметить, что перфузионное давление в тканях головного мозга продолжает оставаться на высоком уровне еще в течение некоторого времени. Это обусловлено опережающим увеличением оттока венозной крови из полости черепа. Максимальное увеличение скорости тока крови по внутренней яремной вене соответствует временному интервалу от 90 до 120 секунд после снятия манжет с бедренных артерий.

Таким образом, в физиологических условиях проведения теста, близких к основному обмену, в течение 2 минут после прекращения 5-минутной компрессии обеих бедренных артерий отмечается рост перфузионного давления в тканях головного мозга. Причинами этого феномена можно считать, во-первых, увеличение притока артериальной крови на первом этапе и, во-вторых, опережающее повышение оттока венозной крови из полости черепа на втором этапе. Оба эти компонента, дополняя друг друга, играют значительную роль в поддержании адекватного кровоснабжения головного мозга. От взаимодействия этих компонентов зависит эффективность ауторегуляции мозгового кровообращения.

Результаты данного исследования позволяют дифференцировать различные стадии и варианты нарушения ауторегуляции сосудов головного мозга. Они были использованы нами для прогнозирования развития осложнений у больных при выполнении им реконструктивных операций на сосудах. Особенно это касалось такого осложнения, как гемодинамическое нарушение мозгового кровообращения у прооперированных больных по поводу облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей.

Так, пациентам с низким функциональным резервом ауторегуляции мозгового кровообращения и соответственно с высоким риском развития подобных послеоперационных осложнений радикальное хирургическое восстановление магистрального артериального русла нижних конечностей не выполнялось. Этой группе больных проводилась лишь консервативная терапия, направленная на восстановление реактивности сосудов головного мозга.

Существо изобретения поясняют следующие клинические примеры.

Пример 1.

Больной М., 49 лет, № ист. бол. 5418, поступил в клинику с направительным диагнозом: облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей, хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей IIБ стадии, артериальная гипертензия. При ангиографическом исследовании выявлена высокая окклюзия инфраренального отдела аорты, 80-процентный стеноз левой почечной артерии (фиг.8).

Больному планировалось оперативное лечение, направленное на восстановление магистрального кровотока по почечной артерии и артериям нижних конечностей. При ультразвуковом исследовании экстракраниальных артерий выявлены гемодинамически незначимые стенозы правой (20%) и левой (30%) внутренних сонных артерий. В связи с предстоящим большим объемом оперативного вмешательства было выполнено исследование ауторегуляции мозгового кровотока по предложенному методу.

Как показали результаты этого исследования, динамика скоростных показателей тока крови по средней мозговой артерии и внутренней яремной вене после 5-минутной компрессии обеих бедренных артерий в целом соответствовала нормальным значениям (фиг.9), что дало основание считать возможности ауторегуляции сосудов головного мозга удовлетворительными.

Пациент оперирован - выполнена прямая эндартерэктомия из левой почечной артерии, аорто-бифеморальное протезирование с полным восстановлением кровотока по почечной артерии и артериям обеих нижних конечностей. Несмотря на значительный объем оперативного вмешательства послеоперационный период протекал гладко, ухудшения кровоснабжения головного мозга, общемозговой или очаговой мозговой симптоматики выявлено не было.

Пример 2.

Больной Б., 69 лет, № ист. бол. 2346, поступил в клинику с направительным диагнозом: облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей, хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей IIБ стадии. При дальнейшем обследовании, включая ангиографию, выявлена мешотчатая аневризма инфраренального отдела аорты, множественные гемодинамически значимые стенозы общих и наружных подвздошных артерий с обеих сторон (фиг.10-11). При ультразвуковом исследовании признаков атеросклеротичсского поражения экстракраниальных артерий не выявлено. Выполнено исследование ауторегуляции мозгового кровотока по предложенному методу.

Как показали результаты этого исследования, у пациента имелось несоответствие гемодинамических параметров нормальным значениям после проведения компрессионной пробы (фиг.12). В частности, было отмечено отсутствие достаточного усиления оттока венозной крови из полости черепа, что косвенно отражало низкие показатели перфузионного давления. Соответственно полученным результатам исследования у данного пациента имелся высокий риск развития в ближайшем послеоперационном периоде гемодинамического нарушения мозгового кровообращения, однако поскольку предложенная нами методика оценки ауторегуляции сосудов головного мозга еще находилась на этапе разработки, по общепринятым законам сосудистой хирургии больной был оперирован. Выполнено аорто-бифеморальное протезирование. Кровопотеря во время операции не превысила 300 мл.

В первые сутки после операции у больного развилось гемодинамичеекое нарушение мозгового кровообращения в бассейне левой средней мозговой артерии с появлением как очаговой (глубокий правосторонний гемипарез), так и общемозговой (оглушение) симптоматики.

Пример 3

Больной Я., 69 лет, № ист. бол. 3781, поступил в клинику с направительным диагнозом: облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей, хроническая артериальная недостаточность левой нижней конечности IIIА стадии. Помимо перемежающейся хромоты, больного беспокоили постоянные боли в покое. При ангиографическом исследовании выявлена высокая окклюзия инфраренального отдела аорты (фиг.13). При ультразвуковом исследовании обнаружены атеросклеротические стенозы обеих внутренних сонных артерий (50% левой и 40% правой). Выполнено исследование ауторегуляции сосудов головного мозга по предложенной нами методике.

Было выявлено отсутствие своевременной реакции кровотока по внутренней яремной вене в ответ на компрессионную пробу (фиг.14). Учитывая высокий риск развития гемодинамического нарушения мозгового кровообращения, была проведена предоперационная подготовка, включающая стандартные дозы приема венотоника (Гинкор) и препарата простагландина Е1 (Вазапростан).

При повторном исследовании ауторегуляции сосудов головного мозга динамика показателей артериального и венозного кровотока после компрессионной пробы приблизилась к нормальным значениям (фиг.15), что позволило выполнить реконструктивную сосудистую операцию. Было выполнено аорто-бифеморальное протезирование с полным восстановлением кровотока по магистральным артериям и регрессом ишемии нижних конечностей.

Послеоперационный период несмотря на большой объем хирургического вмешательства, наличие атеросклеротических стенозов обеих внутренних сонных артерий и развитие реперфузионного синдрома после восстановления кровоснабжения тканей нижних конечностей протекал без осложнений, нарушений мозгового кровообращения выявлено не было.

Данные примеры наглядно иллюстрируют возможности предложенного нами метода диагностики ауторегуляции сосудов головного мозга, в частности у больных облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей, готовящихся к выполнению реконструктивных сосудистых вмешательств.

Неинвазивность и простота выполнения методики позволяет использовать ее у любой категории больных как для прогнозирования развития нарушений мозгового кровообращения, так и для оценки эффективности хирургического или консервативного лечения сосудисто-мозговой недостаточности.

Табл. 1
Нормальные показатели изменения скорости кровотока до и после компрессионной пробы (в %) по средней мозговой артерии и внутренней яремной вене.
	PSV (%)	EDV (%)	ТАР (%)
Средняя мозговая артерия
15 сек	+7,93±1,02	+9,15±1,17	+8,18±0,89
30 сек	+13,72±1,25	+15,32±2,22	+13,30±1,81
45 сек	+20,15±3,15	+23,66±3,73	+19,09±1,44
60 сек	+28,33±4,29	+36,40±5,25	+28,12±3,28
75 сек	+29,84±4,72	+37,64±5,29	+28,93±3,55
90 сек	+30,40±4,89	+38,98±5,92	+30,05±4,88
105 сек	+25,36±3,75	+30,81±4,73	+25,18±3,96
120 сек	+15,71±2,04	+22,10±3,12	+16,05±1,79
180 сек	+5,45±0,62	+7,75±1,01	+4,83±0,35
240 сек	+2,30±0,13	+3,27±0,39	+2,52±0,16
Внутренняя яремная вена
15 сек	+1,51±0,24	+2,41±0,23	+1,91±0,10
30 сек	+4,26±0,36	+6,71±0,79	+4,47±0,35
45 сек	+7,93±0,92	+13,94±1,58	+7,53±0,52
60 сек	+11,43±1,07	+16,10±2,09	+10,90±1,08
75 сек	+19,23±2,81	+24,04±2,77	+18,82±1,75
90 сек	+32,56±3,44	+36,16±5,05	+31,03±4,88
105 сек	+30,32±3,98	+35,64±4,83	+29,75±4,53
120 сек	+31,10±3,80	+37,00±5,23	+30,20±4,84
180 сек	+18,77±2,09	+23,43±2,41	+18,41±2,33
240 сек	+7,50±0,99	+8,22±0,90	+7,10±0,80
Примечание: PSV - максимальная линейная скорость кровотока; EDV - минимальная линейная скорость кровотока; ТАР - средняя линейная скорость кровотока.

Способ диагностики ауторегуляции сосудов головного мозга, включающий определение изменений скорости кровотока в сосудах головного мозга после компрессии бедренных артерий, отличающийся тем, что скорость кровотока определяют в средней мозговой артерии и внутренней яремной вене в течение двух минут после прекращения пятиминутной компрессии обеих бедренных артерий и при отсутствии увеличения притока артериальной крови в интервале 60-90 с после прекращения компрессии и опережающего увеличения оттока венозной крови из полости черепа в интервале 90-120 с после прекращения компрессии диагностируют нарушение ауторегуляции сосудов головного мозга.