Способ диагностики нарушения ауторегуляции мозгового кровотока

Способ диагностики нарушения ауторегуляции мозгового кровотока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для неинвазивной диагностики нарушения ауторегуляции мозгового кровотока (АРМК).

Нарушение АРМК имеет место при различных заболеваниях головного мозга, в значительной степени определяя их течение. Своевременная диагностика нарушения АРМК позволяет проводить адекватные лечебно-профилактические мероприятия с целью предупреждения развития неврологических осложнений и улучшения результатов лечения.

Известен способ диагностики нарушения АРМК с помощью радиоизотопного метода регистрации мозгового кровотока при ступенчатом изменении системного артериального давления (САД) или церебрального перфузионного давления посредством фармакологических средств (Арутюнов А.И., Коновалов А.Н., Шахнович А.Р., Дадиани Л.Н., Салалыкин В.И., Федоров С.В., Филатов Ю.М. Саморегуляция мозгового кровотока и ее нарушения после нейрохирургических операций// Вопр. нейрохир. - 1972. - №1. - С.3-6). Однако указанный способ отличается высокой инвазивностью, большой длительностью выполнения, а также требует внешнего воздействия на системную и церебральную гемодинамику.

Известен способ диагностики нарушения АРМК на основе непрерывной регистрации линейной скорости кровотока (ЛСК) в магистральных артериях основания головного мозга методом транскраниальной допплерографии (ТКДГ) с помощью манжетного теста - теста преходящей артериальной гипотензии (Aaslid R., Lindergaard К., Sortberg W., Nomes H. Cerebral autoregulation dynamics in humans // Stroke. - 1989. - Vol.20. - P.45-52). Однако и данный способ имеет ряд недостатков. Для его проведения необходимо длительное пережатие пневматическими манжетами бедренных артерий (на 4 минуты) до полного исчезновения пульсации в нижних конечностях дистальнее пережатия, которое не всегда адекватно переносится испытуемым. В некоторых случаях необходимо несколько раз повторять манжетный тест для получения истинных результатов. Резкое прекращение пережатия бедренных артерий приводит к существенному снижению САД, постишемическому ацидозу, которые далеко не безразличны для всего организма в целом, и для церебральной гемодинамики в частности. Применение манжетного теста небезопасно у больных с окклюзирующими поражениями сосудов нижних конечностей, с тяжелой сердечно-сосудистой патологией, а также при нестабильной системной гемодинамике. Кроме того, указанный способ диагностики нарушения АРМК также требует внешнего воздействия на системную гемодинамику несмотря на то, что оно является более физиологичным, чем при диагностике нарушения АРМК радиоизотопным способом.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ диагностики нарушения АРМК на основе кросспектрального анализа спонтанных изменений (за период от 1 до 180 минут) ЛСК и САД, регистрируемых при длительном мониторинге данных показателей, без каких бы то ни было внешних динамических воздействий на системную гемодинамику (Giller C.A. The frequency-dependent behavior of cerebral autoregulation. // Neurosurgery. - 3990. - Vol.27. - P.362-368), принятый за прототип. Сущность способа заключается в спектральном разложении спонтанных изменений ЛСК и САД на гармонические колебания различных частот указанного временного ряда и последующего расчета коэффициентов корреляции между ЛСК и САД на каждой частоте, но без анализа собственного спектра исследуемых показателей. В качестве коэффициента корреляции используют коэффициент когерентности, как наиболее информативный критерий при проведении кросспектрального анализа, значения которого варьируют от 0 до 1. Степень корреляции находится в прямой пропорциональности от коэффициента когерентности: чем выше коэффициент когерентности, тем выше корреляция между колебаниями одного временного ряда с колебаниями другого временного ряда и наоборот. У больных с внутричерепными аневризмами, обследованных в сроки до трех недель после субарахноидального кровоизлияния, средние значения коэффициента когерентности между колебаниями ЛСК и САД составляют 0.45±0.1, что свидетельствует о высокой корреляции колебаний ЛСК с колебаниями САД и, следовательно, о нарушении АРМК. У пациентов без заболеваний сосудов головного мозга средние значения коэффициента когерентности между колебаниями ЛСК и САД существенно ниже (р<0.01) и составляют 0.21±0.05, что свидетельствует об отсутствии нарушения АРМК.

Недостатками прототипа является то, что для его проведения наряду с неинвазивной оценкой мозгового кровотока с помощью простого и общедоступного метода ТКДГ, обеспечивающего возможность непрерывной регистрации ЛСК, необходима также непрерывная регистрация САД, которая технически не всегда является выполнимой. Кроме того, расчет коэффициента когерентности между колебаниями ЛСК и САД требует проведения дополнительных сложных математических расчетов и сопоставления полученных данных, что может привести к неизбежной погрешности при получении конечных результатов. Вместе с тем, нет конкретных указаний на выбор необходимого временного интервала для анализа и диагностики нарушения АРМК, в представленной работе приводятся усредненные данные кросспектрального анализа различных временных интервалов, варьируемых в широких пределах (от 1 до 180 минут).

Изобретение направлено на создание способа диагностики нарушения АРМК, обеспечивающего повышение точности диагностики нарушения АРМК при одновременном сокращении числа анализируемых показателей и соответствующем уменьшении количества математических расчетов.

Сущность заявляемого способа заключается в количественной оценке спектральной плотности внутричерепных В-волн (период колебаний - 30-120 с) - одного из показателей функционального состояния системы мозгового кровообращения (D.Newell, R.Aaslid, R.Stoose, H.Reulen. The relationship of blood flow velocity fluctuations to intracranial pressure B-waves // J.Neurosurgery. - 1992. - Vol.76. - P.415-421.). Она определяется при спектральном разложении с помощью метода одномерного спектрального анализа Фурье временного ряда, представленного значениями ЛСК в магистральных артериях основания головного мозга. По спектральной плотности внутричерепных В-волн, выраженной в (см/с)²/Гц, диагностируют нарушение АРМК. Повышение спектральной плотности В-волн более 1000 (см/с)²/Гц указывает на нарушение АРМК и на возможность развития неврологической симптоматики при различных неблагоприятных внешних воздействиях и патологических состояниях.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что анализируют временной ряд ЛСК на интервале 240-280 секунд, рассчитывают спектральную плотность внутричерепных В-волн ЛСК в диапазоне частот 0.0083-0.033 Гц и при увеличении спектральной плотности внутричерепных В-волн более 1000 (см/с)²Гц диагностируют нарушение ауторегуляции мозгового кровотока.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью системы Multi Dop X (DWL, Германия) проводят ТКДГ, позволяющую выполнять длительный билатеральный мониторинг ЛСК в магистральных артериях основания мозга. При выполнении мониторинга регистрируемых показателей исследуемый находится в горизонтальном положении с приподнятым на 30° головным концом. Непрерывную регистрацию проводят в течение 10 минут в состоянии покоя при сохранении спонтанного дыхания.

Спектральный анализ выполняют по стандартному алгоритму с помощью пакета программ "Statistica 6.0 for Windows" в модуле "Временные ряды и прогнозирование". Для исследования спектра ЛСК выделяется временной ряд на интервале от 240 до 300 секунд. Выбор для анализа данного интервала времени обусловлен тем, что согласно теореме Котельникова-Шеннона для оценки спектра низкочастотных колебаний необходим анализ временного ряда за период, превышающий максимальный период низкочастотных колебаний (для В-волн - 120 секунд) не менее чем в два раза. Перед проведением спектрального анализа с целью достижения стационарности временного ряда производят вычитание среднего из значений ряда. Для устранения случайных шумов, уменьшения рассеяния временного ряда и выявления частот с большими спектральными плотностями, которые вносят наибольший вклад в периодическое поведение всего ряда, проводят сглаживание значений периодограммы с помощью преобразования взвешенного скользящего среднего в окне Хемминга. Затем рассчитывают спектральную плотность всех колебаний в выделенном интервале времени, в том числе и в диапазоне внутричерепных В-волн (0.0083-0.033 Гц). Увеличение спектральной плотности внутричерепных В-волн более 1000 (см/с)²/Гц свидетельствует о нарушении АРМК.

Заявляемый способ разработан в РНХИ им. проф. А.Л.Поленова и прошел клинические испытания при обследовании 15 здоровых добровольцев (возраст - от 23 до 60 лет, мужчин 10, женщин 5) и 32 нейрохирургических больных (возраст - от 25 до 60 лет, мужчин 20, женщин 12).

У здоровых добровольцев спектральная плотность внутричерепных В-волн ЛСК в средней мозговой артерии (СМА) не превышает 1000 (см/с)²/Гц и составляет 216±35 (см/c)²/Гц - справа, 227±45 (см/с)²/Гц.

Исследования спектральной плотности внутричерепных В-волн ЛСК в СМА, проведенные у 32 пациентов с внутричерепными аневризмами в различные сроки кровоизлияния, подтверждают возможность использования результатов спектрального анализа Фурье в периоперационном периоде для диагностики нарушения АРМК.

Приводим примеры - выписки из историй болезни.

Пример 1. Больной Л., 27 лет, и/б №1337 - 2000. Клинический диагноз: Мешотчатая аневризма крупных размеров развилки левой СМА. Осложненное течение геморрагического периода паренхиматозно-субарахноидального кровоизлияния с развитием признаков умеренно выраженной внутричерепной гипертензии, выраженного сосудистого спазма. Тяжесть состояния по шкале Хант-Гесса - III степени. Исследование выполняли на четвертые сутки после кровоизлияния перед проведением анестезиологического обеспечения и оперативного вмешательства. Согласно заявляемому способу проводили мониторинг ЛСК в левой СМА и диагностику нарушения АРМК с помощью спектрального анализа, при котором отмечалось существенное повышение плотности внутричерепных В-волн до 7200 (см/с)²Гц, что почти в 7 раз превышала верхний предел нормальных значений. Динамика ЛСК в левой СМА и ее спектральная плотность в диапазоне частот от 0.0035 до 0.2 Гц представлены на фиг.1, А, Б.

Пример 2. Больной К., 22 года, и/б №785-2001. Клинический диагноз: Гигантская аневризма кавернозного отдела правой внутренней сонной артерии (ВСА). Отдаленный период кровоизлияния. Неврологическая симптоматика представлена минимальными глазодвигательными нарушениями, не ограничивающими самообслуживание больного. Перед операцией больному проводились компрессионные пробы на шее, при которых установлена низкая функциональная значимость правой ВСА. Это позволило прогнозировать благоприятное послеоперационное течение в случае окклюзии наряду с аневризмой несущего ее сосуда (кавернозного отдела правой ВСА).

Согласно заявляемому способу проводили мониторинг ЛСК в правой СМА и диагностику нарушения АРМК с помощью спектрального анализа ЛСК в диапазоне внутричерепных В-волн.

При обследовании до начала внутрисосудиетой операции показатели гемодинамики в правой СМА (ЛСК - 59 см/с, пульсационный индекс (ПИ) - 0.73) и спектральная плотность внутричерепных В-волн ЛСК находились в пределах нормы (фиг.2, А, Б).

Во время эндоваскулярного вмешательства, проводимого в условиях анальгезии-седации (диприван, дормикум, фентанил - внутривенно, в стандартных дозировках), существенных изменений ЛСК и ПИ в правой СМА не отмечалось (ЛСК - 51 см/с, ПИ - 0.76), имело место снижение спектральной плотности внутричерепных В-волн (фиг.3, А, Б). Манипуляции на ВСА в ходе осуществления доступа к аневризме не сопровождались каким-либо нарастанием неврологической симптоматики. Больному выполнена операция - окклюзия аневризмы баллоном из латекса. Через минуту после окклюзии аневризмы при контрольной ангиографии аневризма не контрастируется, а на уровне ее кавернозной части ВСА выявлен стоп-контраст. На фиг.4 (А, Б) представлены динамика ЛСК и ее спектральная плотность в диапазоне частот от 0.0035 до 0.2 Гц после операции. Отмечается повышение ЛСК и ПИ в правой СМА (ЛСК - 86 см/с, ПИ - 0.90) без существенного изменения спектральной плотности внутричерепных В-волн, что косвенно может свидетельствовать об отсутствии нарушения АРМК несмотря на изменившиеся гемодинамические условия в системе мозгового кровообращения. Ближайший послеоперационный период протекал благоприятно, неврологических осложнений не было.

Пример 3. Больная Ш., 42 года, и/б №2083-2002. Клинический диагноз: Мешотчатая аневризма крупных размеров супраклиноидного отдела левой ВСА. К моменту проведения оперативного вмешательства, спустя месяц после кровоизлияния, объективных признаков внутричерепной гипертензии, сосудистого спазма не отмечено. Имели место незначительно выраженные нарушения психики по лобному типу, двигательных, чувствительных нарушений нет. Больной выполнена эндоваскулярная операция - эмболизация аневризмы левой ВСА механически отделяемой спиралью. Для анестезиологического обеспечения оперативного вмешательства вначале применялась анальгезия-седация в стандартных дозировках.

Согласно заявляемому способу проводили мониторинг ЛСК в левой СМА и диагностику нарушения АРМК с помощью спектрального анализа ЛСК в диапазоне внутричерепных В-волн.

Перед началом операции при относительно нормальных показателях ЛСК и ПИ в левой СМА (ЛСК - 79 см/с, ПИ - 0.70), отмечалось заметное повышение спектральной плотности внутричерепных В-волн до 2218 (см/с)²/Гц (фиг.5, А, Б), что можно расценивать как прогностически неблагоприятный признак, свидетельствующий о нарушении АРМК.

При осуществлении подхода к внутричерепной части левой ВСА у больной возникли головные боли, психомоторное возбуждение, тошнота, рвота. Данные мониторинга в момент времени, непосредственно предшествующий описанному ухудшению, не выявили значительных изменений ЛСК в левой СМА (ЛСК - 71 см/с, ПИ - 0.71), в то же время наблюдалось дальнейшее возрастание спектральной плотности внутричерепных В-волн (фиг.6, А, Б).

В связи с опасностью дальнейшего ухудшения состояния больной, повторного разрыва аневризмы решено было продолжить операцию в условиях тотальной внутривенной анестезии с искусственной вентиляцией легких. Аневризма была полностью выключена из кровообращения. При контрольной каротидной ангиографии слева прослеживается тень спирали в полости аневризмы, которая контрастом не заполняется. Сосудистого спазма нет. После окончания операции больная в течение суток находилась в отделении реанимации, где проводилась интенсивная инфузионная терапия. При неврологическом осмотре отмечалось нарастание нарушений психики по лобному типу (расторможенность, эйфоричность, неадекватность, дезориентация во времени, месте), которые регрессировали в течение недели до дооперационного уровня.

Таким образом, предлагаемый способ диагностики нарушения АРМК по спектральной плотности внутричерепных В-волн ЛСК в магистральных артериях основания головного мозга, которая рассчитывается с помощью метода спектрального анализа Фурье, является безопасным и адекватным способом, позволяющим с высокой степенью вероятности заблаговременно обнаружить нарушение АРМК до развития неврологических осложнений без определенного внешнего воздействия на системное и мозговое кровообращение. Результаты анализа могут быть использованы для коррекции лечебно-профилактических мероприятий с целью предупреждения осложнений, вызванных нарушением АРМК, у больных с нейрохирургической патологией на различных этапах лечения. Преимуществами предлагаемого способа являются его простота, достаточная чувствительность и информативность, а следовательно, более высокая эффективность при ранней диагностике нарушения АРМК.

Способ диагностики нарушения ауторегуляции мозгового кровотока, включающий непрерывную билатеральную регистрацию линейной скорости кровотока в магистральных артериях основания головного мозга, отличающийся тем, что анализируют временной ряд линейной скорости кровотока на интервале 240-280 с, рассчитывают спектральную плотность внутричерепных В-волн линейной скорости кровотока в диапазоне частот 0.0083-0.033 Гц и при увеличении спектральной плотности внутричерепных В-волн более 1000 (см/с)²/Гц диагностируют нарушение ауторегуляции мозгового кровотока.