Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анатомо-физиологические и патофизиологические особенности мозгового кровообращения (обзор литературы) 8 - 37
Глава 2. Клиническая характеристика обследованных больных и методика исследования 38-61
2.1. Клиническая характеристика больных 1 группы 3 8 - 49
2.2. Клиническая характеристика больных 2 группы 40 - 42
2.3. Методика проведения ТКДГ 43 - 60
2.4. Статистическая обработка полученных результатов 60 - 61
Глава 3. Мониторинг мозгового кровотока в условиях комбинированной анестезии и искусственного кровообращения у больных ИБС 62-75
3.1. Дооперационный период 62-63
3.2. Интраоперационный мониторинг 63 - 73
3.3. Послеоперационный период 73 -74
Глава 4. Дифференциальная диагностика газовой и материальной эмболии по данным ТКДГ у больных оперированных в условиях ИК 75-98
Заключение 99- 108
Выводы 109
Практические рекомендации 110
Список литературы 111
- Анатомо-физиологические и патофизиологические особенности мозгового кровообращения (обзор литературы)
- Методика проведения ТКДГ
- Интраоперационный мониторинг
- Дифференциальная диагностика газовой и материальной эмболии по данным ТКДГ у больных оперированных в условиях ИК
Анатомо-физиологические и патофизиологические особенности мозгового кровообращения (обзор литературы)
Состояние мозгового кровотока (МК) определяют несколько факторов центральная гемодинамика, внутричерепное давление (ВЧД), церебральное перфузионное давление (ЦПД), состояние магистральных артерий и вен головы, а также ауторегуляция мозгового кровотока (МК).
Основным источником кровоснабжения головного мозга являются сонные артерии, по которым в мозг поступает 70-90% крови. Внутренняя сонная артерия (ВСА), в отличие от общей сонной артерии (ОСА), относится к артериям мышечно-эластического типа, иннервация которой осуществляется ветвями черепных, шейных и верхних грудных спинномозговых нервов. Её периартериальное сплетение распространяется на интракраниальные сосуды. Таким образом, ВСА является одним из главных компонентов цепи ауторегуляции МК. ВСА делят на экстракраниальный отдел, включающий два отрезка - синус и шейный отрезок, и интракраниальный, который состоит из трёх отрезков - внутрикостного (каменистого), сифона (пещеристого) и мозгового. Синус представляет собой расширенную часть внутренней сонной артерии. Стенка синуса богато иннервирована и содержит большое количество баро- и хеморецепторов, которым и отводится ведущая роль в регуляции кровообращения. Шейный отрезок включает часть артерии от синуса до входа в череп. Внутрикостный отрезок располагается в канале сонной артерии пирамиды височной кости. При выходе из костного канала, уже в полости черепа, артерия проникает в пещеристую венозную пазуху, где делает S-образный изгиб и отдаёт от его выпуклости первую крупную ветвь - глазную артерию (рис.1).
Глазная артерия направляется через зрительный канал в глазницу к медиальному углу. Затем глазная артерия распадается на концевые ветви: надблоковую и дорсальную артерию носа, которые анастомозируют на лице с ветвями наружной сонной артерии, формируя глазной анастомоз. Отрезок ВСА расположенный в пещеристой пазухе (до места отхождения глазной артерии) носит название «сифон». Затем ВСА проходит через твёрдую мозговую оболочку и попадает в субарахноидальное пространство, где начинается последний, самый короткий отрезок ВСА - мозговой, идущий до места деления артерии на переднюю и среднюю мозговые артерии. Отсюда отходят также задняя соединительная артерия (ЗСА), связывающая „а основании мозга системы сонных и позвоночных артерий, и передняя артерия сосудистого сплетения (ворсинчатая), анастомозирующая в области нижнего рога бокового желудочка с задней артерией сосудистого сплетения и формирующая ворсинчатый анастомоз. Перечисленные участки интракраниального отдела ВСА являются весьма важными в функциональном отношении. Внутрикостный отрезок её регулирует путём вазоконстрикция или вазодилатации приток крови к мозгу, а изгибы сифона уменьшают пульсовые колебания артериального давления (АД) [ Gibo Н. С соавт., 1981].
По позвоночным артериям в мозг поступает в среднем 10-15% крови. Позвоночная артерия (ПА) по гистологическому строению относится в экстракраниальном отделе к артериям эластического типа, в интракраниальном - к артериям мышечного типа. В позвоночной артерии принято различать четыре основных сегмента: три на экстракраниальном уровне и один на интракраниальном. Первый сегмент (VI) - от подключичной артерии до входа в костный канал; до отверстия в поперечном отростке второго шейного позвонка - второй сегмент (V2); до входа через большое затылочное отверстие в полость черепа - третий сегмент (V3). В пределах третьего сегмента ПА делает четыре изгиба в разных плоскостях. Подобно сифону ВСА, они уменьшают амплитуду пульсовой волны и тем самым обеспечивают равномерный кровоток. Сходство третьего сегмента позвоночной артерии с сифоном внутренней сонной артерии увеличивается ещё и тем обстоятельством, что на уровне первого шейного позвонка ПА окружена венозным чехлом, аналогичным по строению и функциональному значению кавернозному синусу, в котором располагается сифон ВСА. Эти отрезки магистральных артерий головы, помимо выполнения функции транспортировки крови, согласованно участвуют в регуляции мозгового кровообращения. В интракраниальном отделе (сегмент V4) ПА отдаёт последовательно задние спинномозговые артерии и ветви, образующие переднюю спинномозговую артерию, а также самую крупную ветвь - заднюю нижнюю артерию мозжечка, после чего на уровне заднего края Варолиева моста соединяется с одноимённой артерией противоположной стороны, образуя основную артерию (ОА). На уровне переднего края Варолиева моста основная артерия делится на две задние мозговые артерии, проксимальные отделы которых, включая оральный отдел основной артерии, участвуют в формировании Виллизиева круга.
Виллизиев круг — это система артерий в виде многоугольника, расположенного на основании мозга. Он соединяет систему сонных артерий между собой и каждую из них с системой позвоночных артерий посредством соединительных артерий (передней и задних). В функциональном отношении Виллизиев круг является одним из главных анастомозов между системами сонных и позвоночных артерий, играющим важную роль в прцессе компенсации гемодинамических нарушений, возникающих при патологии магистральных артерий головы.
Одним из основных факторов, определяющих степень ишемии головного мозга при тех или иных патофизиологических состояний, является состояние коллатерального сосудистого русла. Недостаточное его развитие приводит к развитию ишемии мозга [Шмидт Е.В., 1963, 1970]. Так, окклюзия одной или нескольких артерий головного мозга приводит к немедленному включению процессов компенсации кровообращения. Уровень и степень эффективности коллатерального кровообращения зависит от ряда факторов: анатомической ангиоархитектоники головного мозга, состояния центральной гемодинамики, степени стеноза магистрального сосуда и состояния сосудов, которые входят в систему коллатерального кровообращения головного мозга [Клоссовский Б.Н., 1967; Ганнушкина И.В., 1969; Шмидт Е.В., 1970; Брагина Л.К., 1976; Зингерман Л.С., Покровский А.В. с соавт. 1980; Parkinson D., 1964; Strandness D.E., 1969; Harrison M.J.G., 1980,1995].
Потребность в коллатеральном кровообращении головного мозга возникает как в норме, так и при патологии. В норме анастомозы сосудистой системы функционируют с определённой периодичностью, в зависимости от потребностей мозга в конкретный момент. Они используются для обеспечения перетока крови в тот бассейн головного мозга, кровоснабжение которого по каким либо причинам стало недостаточным. Например, при поворотах головы или переразгибании шеи происходит компрессия одной из магистральных артерий головы, что приводит к резкому снижению в ней давления и, вследствие этого, происходит переток крови через коллатеральные пути в сторону пониженного внутриартериального давления.
В соответствии с особенностями строения сосудистой системы головного мозга, различают 4 анатомических уровня коллатерального кровообращения: внечерепной и три внутричерепных [Клоссовский Б.Н., 1967; Шмидт Е.В., 1970].
Внечерепной уровень коллатерального кровообращения реализуется путём анастомозирования внутренней сонной артерии, позвоночной артерии и наружной сонной артерии.
Ведущее значение в системе внутричерепных анастомозов имеют сосуды Виллизиева круга. Это самый мощный и быстрый путь коллатерализации кровотока. Нормальный симметричный и замкнутый Виллизиев круг встречается у 28% людей [Работников В.Ш., 1968], а другие варианты его строения (отсутствие соединительных артерий, «передняя и задняя трифуркация») - в 59% случаев [Покровский А.В., 1979]. Разомкнутость Виллизиева круга возможна как спереди, так и сзади, при этом она может быть полной (при отсутствии соединительных артерий) и неполной (при недоразвитии или сужении) [Fisher СМ., 1965]. Отсутствие передней соединительной артерии (ПСА) встречается редко - в 3-4% случаев, а отсутствие задних соединительных артерий (ЗСА) - гораздо чаще - 6,8-25% [Брагина Л.К., 1976; Шмидт Е.В., 1975]. К другим вариантам разомкнутость Виллизиева круга относятся так называемые трифуркации. Известно, что ЗМА может отходить не от основной артерии (ОА), а от ВСА в месте обычного отхождения ЗСА. Такой анатомический вариант носит название «задней трифуркации ВСА». По данным многих авторов «задняя трифуркация» встречается не более чем в 15% случаев. Но в некоторых работах об этом варианте сообщается чаще - в 42% наблюдений [Беленькая P.M., 1968, 1979].
Методика проведения ТКДГ
Допплерографическое исследование проводили на специализированной ультразвуковой диагностической системе «АНГИОДИН-2К» (БИОСС, Россия) датчиками 2 МГц с программным обеспечением в составе медицинской базы данных WinPatientExpert и системы мониторинга Monitex.
Исследование интракраниальных артерий мозга проводили через основные краниальные «окна»: орбитальные, височные, и «окно» большого затылочного отверстия (рис. 6).
В норме кровоток в интракраниальных артериях характеризуется низким периферическим сопротивлением и сохраняется на протяжении всего сердечного цикла. Состояние кровотока оценивали по качественным и количественным показателям. К качественной оценке относили форму допплерограммы и направление кровотока. Количественную оценку кровотока производили на основании измеряемых параметров скорости кровотока (максимальная систолическая скорость кровотока (Vs), диастолическая скорость кровотока (Vd), средняя скорость кровотока за один сердечный цикл (Vm), а также индексов (индекс периферического сопротивления (RI), индекс резистентности (PI) и коэффициента асимметрии.
Максимальная систолическая скорость кровотока в определенной мере отражает эластичность стенок исследуемого сосуда и зависит от многих переменных (величины артериального давления, вязкости крови, температуры и т.д.). Конечная диастолическая скорость кровотока определяет состояние периферического сосудистого русла. Каждый из перечисленных параметров является уголзависимои величиной и изменяется при увеличении или уменьшении угла инсонации. В 1986 году R. Aaslid определил угол инсонации от 9 до 17 [59].
В практической работе наибольшее распространение получили следующие индексы: индекс периферического сопротивления - RI (индекс Pourcelot). Определяется как отношение разности систолической и диастолическои скоростей к значению систолической скорости, и отражает состояние сопротивления кровотоку дистальнее места измерения.
RI = (S-D)/S, отн. ед. Индекс Стюарта - SD определяется отношением систолической и диастолическои скоростей и характеризует упруго-эластические свойства стенки сосуда и сопротивление кровотоку.
SD = S / D, отн. ед. Индекс пульсации (индекс Goesling) - PI рассчитывается по следующей формуле:
PI = (S-D)/M, отн. ед. где, S - систолическая скорость; D — диастолическая скорость; М - средняя скорость.
Также отражает упруго - эластические свойства стенки сосуда и сопротивление кровотоку.
Для качественной оценки допплерографической кривой была использовна классификация типов кровотока в паренхиматозных органах В.А.Сандрикова и В.И. Садовникова, описанная в 2001 году.
Так, 1-й тип кровотока, характеризуется следующими признаками:
- четко выраженная пульсовая кривая,
- высокая остроконечная вершина,
- хорошо выраженный дикротический зубец, располагающийся не менее /4 пульсовой волны от начала систолы,
- плавный дикротический спуск,
- угол склона диастолической части кривой более 30 градусов (рис. 7). 2-й тип характеризуется:
- умеренно сниженным пульсовым компонентом кровотока,
- сглаженной или плоской вершиной,
- хорошо выраженным дикротическим зубцом,
- плавным дикротическим спуском (Рис.8).
3-й тип кровотока - это кровоток с высоким периферическим сопротивлением, который характеризуется:
- высоким пульсовым компонентом кровотока,
- остроконечной вершиной,
- падением дикротического зубца до уровня базального кровотока,
- крутым дикротическим спуском (форма пульсового кровотока приобретает вид равнобедренного треугольника),
Величина средней скорости кровотока в норме достаточно вариабельна и зависит от состояния акустической среды, акустических «окон», особенностей расположения артерий, возраста и пола пациентов. Поэтому при оценке нормальных показателей мы ориентировались на достаточно большой интервал значений. Нормальные величины скорости кровотока в артериях мозга указаны в таблице 3.
Исследование магистральных артерий головы проводили в положении больного лёжа на спине, без подушки.
Первым этапом исследования являлось определение местоположения акустического «окна». Для надёжного получения артериальных сигналов изначально повышали мощность прибора, впоследствии для оптимальной локации мощность прибора снижали.
Локация в височной области проводили через чешую височной кости. Под височным «окном» понимается ультразвуковое «окно», где есть наибольшее истончение височной кости, которое, как правило, располагается между наружным краем орбиты и ушной раковиной.
Размеры «окна» весьма вариабельны. Для удобства локации различных мозговых артерий «окно» подразделяется на:
Переднее «окно», расположенное над проксимальной частью скуловой дуги.
Заднее «окно», расположенное впереди ушной раковины. В некоторых случаях это окно лежит выше остальных.
Среднее «окно», расположенное между передним и задним (Рис. 10).
Интраоперационный мониторинг
Интраоперационный мониторинг мозгового кровотока проведен во время 36 операций реваскуляризации миокарда в условиях общей комбинированной анестезии и искусственного кровообращения.
Основными критериями оценки состояния кровотока в СМА по данным ТКДГ были исходная линейная скорость кровотока, величины индекса пульсации и индекса периферического сопротивления, конфигурация спектра допплеровского сдвига частот и изменение этих параметров в течение операции.
Мониторинг начинали до вводной анестезии с билатерального измерения допплерографических параметров в СМА. По сравнению с дооперационными показателями отмечалось увеличение средней линейной скорости кровотока на 17%, снижение индекса пульсации на 34%, при этом индекс периферического сопротивления оставался в пределах нормальных значений, что возможно связано с психоэмоциональным напряжением и с предоперационной подготовкой пациентов к операции.
После вводной анестезии средняя линейная скорость кровотока достоверно снизилась на 27%, при этом индекс пульсации и индекс периферического сопротивления достоверно увеличились на 12%, но оставались в пределах нормальных значений.
Средние значения показателей скорости кровотока в средних мозговых артериях до вводной анестезии и после интубации представлены в таблице 5.
При анализе газового состава крови на этих этапах исследования выявлено достоверное увеличение РаС 2 и снижение раСОг после интубации, при этом индекс оксигенации оставался на прежнем уровне. Из этого следует, что полученные результаты связаны с гипервентиляцией больного во время интубации, а также с возможным действием ингаляционных анестетиков на церебральную гемодинамику.
Показатели средних значений газового состава крови на данных этапах исследования представлены в таблице 6.
После выполнения доступа к сердцу и канюляции магистральных сосудов, скорость кровотока в СМА существенно не изменялась, однако индекс периферического сопротивления снизился на 30%. Артериальное давление при этом также не изменялось.
Начало перфузии в 93% случаев сопровождалось уменьшением АД, а в 13% случаях происходило кратковременное снижение давления до 40 мм.рт.ст. Однако это не приводило к значительному снижению скорости кровотока в СМА. Во всех случаях средняя линейная скорость кровотока была больше своего критического значения - 20 см/с, установленного L.G. Jorgensen (1992) [116].
Вероятно, ауторегуляция сосудов головного мозга сохраненяется, но только на начальных этапах перфузии, что позволяет компенсировать кратковременные эпизоды снижение АД, так как до пережатия аорты кровоток имеет «пульсирующий» характер.
С началом ИК конфигурация спектра кровотока менялась. Сначала увеличивалась диастолическая составляющая спектра, а после пережатия аорты кровоток принимал «непульсирующий» характер (рис. 21).
При анализе показателей кровотока и газового состава крови на этапе полного ИК у пациентов, оперированных в режимах нормотермической перфузии (средняя температура - 35,5±2,1С), средняя скорость кровотока составила 49,9±21,6 см/с, раС02 - 40,2±4,0 мм.рт.ст., у пациентов с умеренной гипотермической перфузией (средняя температура - 31,4±2,0С) -51,9±21,8 см/с, раСОг - 41,4±3,6 мм.рт.ст. Средние значения измеряемых показателей на этапе полного ИК представлены в таблице 7.
Таким образом, не получено достоверного различия по средней линейной скорости кровотока на данном этапе у исследуемых групп, возможно это связано с небольшим температурным градиентом. Возрастание кровотока в обеих группах по сравнению с доперфузионными показателями может быть связано с достоверным увеличением раС02 на 21%. При этом нами не выявлена корреляционная связь между скоростью кровотока в СМА и артериальным давлением во время ИК.
На этапе параллельного ИК у пациентов, оперированных в режиме нормотермической перфузии, средняя скорость кровотока составила 61,4±19,5 см/с справа, и 64±22 см/с - слева. При этом ра02 составило 277,4±50,1мм.рт.ст., а раС02 оставалось на прежнем уровне.
У пациентов оперированных в условиях умеренной гипотермии, средняя скорость кровотока составила 75,8± 18,0 см/с - справа и 80,3±17,1 см/с - слева. Ра02 в артериальной крови - 250,4±58,8мм.рт.ст., раС02 - 40,7±5,7 мм.рт.ст.
Таким образом, по сравнению с доперфузионными показателями средняя линейная скорость кровотока достоверно увеличилась, как у пациентов с нормотермической перфузией, так и у пациентов, оперированных в режиме умеренной гипотермии на 35% и 47% соответственно. При этом показатели газового состава крови не изменялись (р 0,05).
Такое увеличение скорости кровотока, по-видимому, связанно как с увеличением перфузионного индекса при согревании больного, так и с дополнительным вкладом собственного выброса сердца больного, а так же с началом восстановления миогенного компонента процессов ауторегуляции сосудов головного мозга в ответ на начало пульсирующего кровотока.
Проведенный корреляционный анализ, выявил положительную связь скорости кровотока в СМА и раС02 (г=0,61;р 0,03) на этапе параллельного ИК.
Адаптация сосудов головного мозга к нефизиологическим условиям кровообращения, в первую очередь, происходит с помощью сохранения на относительно постоянном уровне самого кровотока за счёт поддержания постоянного перфузионного давления и приспособления кровотока к уровню метаболизма. Функциональные нарушения мозгового кровообращения могут зависеть, с одной стороны, от «внешних» причин - изменения уровней общего артериального и венозного давления и, следовательно, от изменений притока крови и/или оттока ее. Так, например, при остановке артериального насоса на одну секунду, при нарушении притока крови по венозной магистрали на допплерографическом спектре кровотока происходит снижение скорости кровотока до 3-5 см/с (рис. 23).
Дифференциальная диагностика газовой и материальной эмболии по данным ТКДГ у больных оперированных в условиях ИК
Для изучения эмболизации сосудов головного мозга во время различных операций на сердце в условиях ИК, а также для определения влияния эмболии на неврологический исход операции было обследовано 41 пациент.
Мониторинг проведён во время операций реваскуляризации миокарда, протезирования клапанов сердца и при реконструктивных операциях на аорте.
Показатели средней продолжительности мониторинга, ИК, времени пережатия аорты и минимальной температуры у обследуемых пациентов указаны в таблице 11.
Из таблицы 11 видно, что максимальное время мониторинга, ИК, пережатия аорты было у больных с аневризмами аорты, вследствие большого объема хирургического вмешательства.
Эпизоды эмболии во время операций были зарегистрированы в 100% случаев.
При использовании программных установок в процессе исследования были выявлены паттерны газовой и материальной эмболии.
На этапе доступа к сердцу эмболические сигналы регистрировались у 1 пациента с ИБС и стенозом правой ВСА и у 2 пациентов с аневризмой аорты. Характеристики эмболических сигналов на данном этапе операции соответствовали материальной эмболии. Так сигналы имели частоту до 600 Гц, превышение порога мощности до 15-25 дБ и продолжительность до 25 мс (рис. 25.).
Важным моментом операции является установка артериальной канюли, поскольку основной риск этой манипуляции - эмболизация артерий головного мозга вследствие засасывания воздуха по ходу тока крови, а также попадание скопившихся воздушных пузырьков на артериальной канюле в кровоток.
Эмболические сигналы при канюляции аорты нами зарегистрированы в 85% случаев (рис. 26). Увеличение продолжительности манипуляций с аортой, в момент установки артериальной магистрали, всегда приводило к возрастанию количества микроэмболий. На этом этапе операции регистрировались и газовые и материальные эмболические сигналы. Мы не получили достоверного различия по количеству эмболических сигналов по правой СМА и левой СМА.
Количество МЭС, зарегистрированных с момента канюляции аорты и до начала РЖ составило в среднем 3,5±1,8 эмб/мин. Мощность ЭС как газовых, так и материальных варьировала от 30 до 50 дБ, продолжительность от 10 до 90 мс. Следует отметить, что при реконструктивных операциях на аорте в 50% случаях канюлировалась бедренная артерия. При этом МЭС не регистрировались.
На этапе начала ИК количество микроэмболических сигналов у исследуемых пациентов существенно различалось - от редких единичных со средней частотой 1 сигнал за 1 минуту (всего 100-150 сигналов за время ИК) до постоянного массивного поступления с частотой до 10 сигналов в секунду (рис. 27.).
Визуальные и мощностью характеристики МЭС во время ИК также существенно различались. Иногда они имели характеристики материальных эмболов и различались по форме («овальные», «круглые», «вытянутые» и т.д.), они всегда находились в центре или у основания огибающей, и никогда не выходили за пределы спектра кровотока (рис. 29.).
Чаще на этом этапе операции регистрировались МЭС характеристики, которых соответствовали газовой эмболии и всегда имели одинаковую форму («вертикальные полоски» с разной длительностью сигнала, соответственно «тонкие» и «толстые»), мощность их варьировала от 7 до 45 дБ (рис.30.), а продолжительность - от 15 до 100 мс. В случае массивного поступления микроэмболических сигналов становились невозможными автоматическая детекция и подсчет общего количества эмболов. Предположительно максимальное их количество составляло несколько десятков тысяч за период ИК. Вероятными причинами такого массивного поступления главным образом газовых МЭС могут быть погрешности заполнения и подготовки к работе системы ИК.
Следует отметить, что наибольшее количество МЭС регистрировалось на первых десяти минутах ИК. Однако в случае поступления большого числа газовых микроэмболов их количество прогрессивно увеличивалось в дальнейшем, что возможно связано с фрагментацией микропузырьков воздуха при прохождении их через капиллярную сеть и повторное попадание в системный кровоток.
При массивной микроэмболии во время ИК отмечалось кратковременное снижение скорости кровотока в СМА, а затем скорость кровотока увеличивалась. Это вероятно связано со спазмом артерий головного мозга в ответ на массивную эмболизацию с последующим гиперперфузионным ответом вследствие развившейся ишемии мозга. Развитие гиперперфузии в этом случае является показателем значимости эмболизации для головного мозга. Исход гиперперфузионного ответа зависит от резервных возможностей церебрального кровообращения в каждом конкретном случае.
