Одним из ключевых аспектов лечения повреждений головного мозга является поддержание его оптимальной перфузии и оксигенации [1, 2].
Определение этого оптимума может быть достигнуто различными способами, в том числе при одновременном использовании современных методик оценки церебральной макро- и микроциркуляции (например, с помощью допплеровского исследования: ультразвукового или лазерного, одновременно с перфузионной рентгеновской или магнитно-резонансной томографией) с последующим расчетом производных индексов и величин [3—7].
В результате использования такого подхода становится возможным неинвазивно оценить непосредственное состояние церебрального микроциркуляторного русла [8—10], рассчитать с высокой степенью точности показатели церебральной гемодинамики, в частности церебральное перфузионное давление [11, 12], а также определить «вторичные», производные параметры, отражающие состояние церебрального микроциркуляторного русла.
Одним из таких параметров является сопротивление мозговых сосудов (англ. cerebrovascular resistance — CVR) [13—15].
Показано, что церебральное сосудистое сопротивление (ЦСС) обеспечивает постоянство перфузии мозга при спонтанных или индуцированных изменениях гидростатического и системного артериального давления, а также предупреждает развитие вазогенного отека [16, 17]. Отмечено, что такой эффект церебрального сосудистого сопротивления достигается при среднем артериальном давлении от 40 до 140 мм рт.ст., т. е. в том же интервале, в котором реализуются механизмы ауторегуляции мозгового кровотока. Это свидетельствует о несомненной взаимосвязи между механизмами ауторегуляции мозгового кровотока и поддержания ЦСС [18].
Эффекты ЦСС осуществляются за счет изменения тонуса гладкой мускулатуры всего сосудистого русла. В наибольшей степени в этом процессе участвуют прекапиллярные артериолы и собственно капилляры, на которые приходится более 50% всего сосудистого сопротивления [19, 20].
Таким образом, величина ЦСС отражает состояние всех звеньев сосудистого русла, но в большей степени — пиального ложа, что имеет существенное значение для понимания генеза сосудистых нарушений при повреждениях головного мозга [21, 22].
Более того, нарастание ЦСС считается предвестником развития церебрального вазоспазма и церебральной ишемии [7, 18, 23, 24].
Показано, что церебральная микроциркуляция является особо уязвимой при СЧМТ, а также при изолированном травматическом сдавлении головного мозга [2].
Однако реакции микроциркуляторного русла при СЧМТ на фоне образования внутричерепных гематом остаются малоизученными [15, 16], что и определило актуальность нашей работы.
Цель работы — установление состояния цереброваскулярной резистивности при тяжелой СЧМТ в группах с развитием и без развития оболочечных внутричерепных гематом.
Материал и методы
В ходе исследования были изучены результаты лечения 70 пациентов (42 мужчины, 28 женщин, в возрасте от 15 до 73 лет, в среднем 35,5±14,8 года) с тяжелой СЧМТ, находившихся на лечении в Нижегородской областной больнице им. Н.А. Семашко в 2011—2014 гг.
Все пациенты получали лечение по протоколу Advanced Trauma Life Support.
В зависимости от наличия внутричерепных кровоизлияний все пациенты были разделены на две группы. 1-ю составили 34 пациента с СЧМТ без гематом, 2-ю – 36 пострадавших с СЧМТ и сдавлением мозга внутричерепными гематомами.
Внутричерепные повреждения головного мозга оценивались согласно классификациям А.Н. Коновалова и соавт., А.А. Потапова и соавт. [25].
Группы были сопоставимы по возрасту, тяжести черепно-мозговой травмы и сочетанных повреждений.
В первую группу включены 34 пострадавших с очаговыми ушибами и диффузными повреждениями мозга, у 15 из них имелись сочетанные переломы длинных трубчатых костей и у 6 — переломы костей черепа.
Во 2 группу включены 36 пострадавших с внутричерепными гематомами (эпидуральные — 6, субдуральные — 26, множественные — 4); у 17 из них имелись сочетанные переломы длинных трубчатых костей и у 4 — переломы костей таза.
У подавляющего большинства пострадавших с сочетанной травмой имелись ушибы внутренних органов разной степени.
Тяжесть состояния по шкале Глазго в 1-й группе составила 10,4±2,6, во 2-й — 10,6±2,8 балла.
Все пострадавшие оперированы в течение первых 3 сут. Из них в течение 1-х суток по поводу гематом оперированы 30 (83,3%) пациентов.
Исходы лечения оценивались по шкале исходов Глазго при выписке. Характеристика исходов лечения у больных 1-й и 2-й групп приведена в табл. 1.
Инструментальные исследования
Всем пациентам проводилось однократное перфузионное компьютерно-томографическое исследование головного мозга на 64-срезовом томографе Toshiba Aquilion TSX-101A («Toshiba» Medical systems», Нидерланды).
Перфузионная компьютерная томография (ПКТ) головного мозга была проведена в 1-й группе в сроки от 1 до 14 сут с момента получения травмы (в среднем на 4±3-и сутки), во 2-й группе — в сроки от 2 до 8 сут после удаления гематом (в среднем на 4±2-е сутки). Все пациенты находились на спонтанном дыхании, не требовали седации и катехоламиновой поддержки артериального давления.
Протокол ПКТ включал инициальную неконтрастную КТ головного мозга [4, 5]. Далее проводилось 4 продленных сканирования толщиной 32 мм в течение 55 с на фоне введения контрастного вещества. Контрастное вещество (Ultravist 370, «Shering AG», Германия) вводилось автоматическим шприцем-инъектором (Stellant, One Medrad, Indianola, PA) в периферическую вену через стандартный катетер (20G) со скоростью 5 мл/с в дозе 50 мл на 1 исследование или центральную вену со скоростью 3 мл/с в дозе 35 мл на 1 исследование.
После сканирования объем данных передавался и анализировался в компьютерной программе Vitrea 2 («Vital Imaging Inc.», Ver 4.1.8.0).
«Зоны интереса» устанавливались симметрично субкортикально в височных долях на уровне средней височной извилины, что соответствовало зоне кровоснабжения средней мозговой артерии. В данном исследовании рассчитывались значения региональной объемной скорости мозгового кровотока (rСBF — regional cerebral blood flow).
У пациентов 2-й группы «зона интереса», расположенная на стороне удаленной гематомы, соответствовала перифокальной зоне микроциркуляторных изменений.
Одновременно с ПКТ выполнялась оценка среднего артериального давления (АД) (Кардекс, MAP-03, РФ), а сразу после окончания ПКТ — транскраниальная допплерография обеих средних мозговых артерий (Сономед 300M, «Спектромед», РФ), что обеспечивало однотипные условия исследования мозгового кровотока.
На основании полученных данных рассчитывалось церебральное перфузионное давление по формуле M. Czosnyka [26]:
расчетное ЦПД = срАД × Vd/Vm + 14,
где ЦПД — церебральное перфузионное давление (мм рт.ст.);
срАД — среднее артериальное давление (мм рт.ст.);
Vd — диастолическая линейная скорость кровотока в СМА (см/с);
Vm — систолическая линейная скорость кровотока в СМА (см/с).
Для вычисления ЦСС нами использовалась формула [27]:
ЦСС = ЦПД/ОСК,
где ЦСС — церебральное сосудистое сопротивление (мм рт.ст. × 100 г × мин/мл);
ЦПД — церебральное перфузионное давление (мм рт.ст.);
ОСК — объемная скорость мозгового кровотока (мл/100 г × мин).
Референсный интервал ЦСС (условная норма) оценивался согласно [27] – 1,54±0,24 мм рт.ст. × 100 г × мин/мл.
Статистический анализ
Данные имели нормальное распределение, поэтому были представлены как среднее ± среднее квадратичное отклонение. Сравнения между группами проводились по t-критерию Стьюдента и критерию χ2. Уровень значимости принимался как p<0,05. Для выполнения анализа использовался пакет программ Statistica 7.0.
Результаты
Анализируемые параметры в исследуемых группах приведены в табл. 2.
Средние значения ЦСС в каждой из групп пострадавших с тяжелой СЧМТ (как с гематомами, так и без них) оказались статистически значимо выше средненормативной величины этого показателя (p<0,05).
Межгрупповое сравнение значений ЦСС показало статистически достоверное повышение ее уровня во 2-й группе на стороне удаленной гематомы по сравнению с 1-й группой (р=0,037).
Наибольшие различия выявлены у пациентов 2-й группы: средний показатель ЦСС в перифокальной зоне удаленной оболочечной гематомы оставался значимо выше по сравнению с симметричной зоной противоположного полушария (р=0,0009).
Кроме того, в указанных зонах достоверно отличались между собой диастолическая и средняя скорость кровотока и церебральное перфузионное давление (р=0,005; р=0,001 и р=0,0000001 соответственно).
При исследовании значений ЦСС при различных видах внутричерепных гематом не было выявлено достоверных различий (р>0,05).
Обсуждение
В настоящее время показано, что мозговой кровоток находится в прямой зависимости от ЦПД и в обратной от сопротивления сосудистого русла [22, 28, 29].
Однако динамика ЦСС при патологии головного мозга и, в частности, при тяжелой сочетанной травме до настоящего времени остается недостаточно изученной [2]. В то же время оценка состояния ЦСС является необходимой, так как может служить предиктором развития посттравматического ангиоспазма и ишемического повреждения головного мозга [7].
В нашем исследовании показано, что ЦСС при СЧМТ достоверно увеличивается по сравнению с нормой.
По нашему мнению, причин, объясняющих такую динамику ЦСС, может быть несколько.
Одна из них может быть связана с развитием смешанного (цитотоксического и вазогенного) отека головного мозга [30], вызывающего компрессию пиальных сосудов и приводящего к нарастанию сосудистого сопротивления. Косвенно это подтверждается тем, что признаки отека головного мозга в нашем исследовании по данным компьютерной томографии были выявлены у всех 100% пациентов.
Другой причиной может быть локальный микроваскулярный ангиоспазм сосудов, составляющих микроциркуляторное русло, вследствие образования большого количества вазоактивных продуктов деградации крови, попавшей в субарахноидальные периваскулярные пространства. Этот эффект реализуется за счет окисления оксигемоглобина в метгемоглобин с освобождением ионов железа, которые в свою очередь вызывают образование супероксидных радикалов. Супероксиды, как предполагается, вызывают изменение концентрации оксида азота [23] и перекисного повреждения эндотелия пиальных сосудов [31], что приводит к развитию микроваскулярного вазоспазма [32].
С помощью транскраниальной допплерографии в нашем исследовании не было выявлено признаков ангиоспазма у пострадавших с СЧМТ. Однако необходимо отметить, что ТКД в отличие от лазерной допплеровской флоуметрии не позволяет оценить спазм сосудов, составляющих микроциркуляторное русло, и это явилось одним из ограничений нашей работы.
Также сдавление микроваскулярного русла может развиваться вследствие отека концевых отростков астроцитов, непосредственно примыкающих к капиллярной стенке (astrocytic endfeet swelling). Развивающийся в первые часы после травмы, он может сохраняться далее в течение недели [17, 33].
Наконец, компрессия пиальных сосудов при травме мозга связывается с дисфункцией перицитов – клеток, расположенных в базальной перикапиллярной мембране. Показано, что массовое сужение артериол и капилляров при ЧМТ происходит вследствие нарушения экспрессии эндотелина-1 и перицитарных рецепторов к нему типов A и B, а также миграции из базальной мембраны более чем 40% перицитов [34—38].
Все эти причины, как было показано выше, могут приводить к уменьшению суммарного просвета капиллярного русла и соответственно к увеличению ЦСС [6].
Необходимо отметить, что развитие сдавления головного мозга оболочечными гематомами еще больше изменяет величину ЦСС [39]. Так, нами было показано, что даже после удаления оболочечной гематомы ЦСС в ее перифокальной зоне оставалась значимо выше, чем с противоположной стороны.
Более того, некоторыми исследователями [21] отмечается, что сдавление капиллярной сети в перифокальной к гематоме зоне может достигать величины, при которой в артериолах прекращается кровоток. Такая величина является индивидуальной и называется критическим давлением закрытия (critical closing pressure).
Это приводит к резкому сокращению количества функционирующих капилляров и соответственно к нарастанию ЦСС на стороне сдавления [39].
В подобных условиях для поддержания перфузии в перифокальной зоне происходит открытие временных микроваскулярных шунтов и развитие феноменов надкапиллярного и внутрикапиллярного шунтирования [40].
Возможно, именно развитием синдрома капиллярного шунтирования можно объяснить полученный нами парадоксальный результат, когда расчетная величина ЦПД на стороне удаленной гематомы оказалась выше, чем САД.
Таким образом, результаты нашего исследования позволяют заключить, что в раннем периоде тяжелой СЧМТ наблюдаются выраженные изменения цереброваскулярной резистивности и церебральной микроциркуляции, которые усугубляются при развитии оболочечных гематом.
Выводы
Церебральное сосудистое сопротивление у пациентов с СЧМТ значимо увеличивается по сравнению с нормой.
У пациентов с политравмой после удаления оболочечной гематомы в перифокальной зоне церебральное сосудистое сопротивление остается значимо повышенным по сравнению с симметричной зоной противоположного полушария.
Комментарий
В работе, проведенной на базе Нижегородской областной клинической больницы, затронут один из важных аспектов регуляции мозгового кровотока – церебральное сосудистое сопротивление (ЦСС). Для исследования была выбрана категория пострадавших с сочетанной черепно-мозговой травмой (ЧМТ). По мнению авторов, проблема нарушения ЦСС у данной категории пострадавших мало изучена, а методы неинвазивной оценки мозгового кровотока позволили использовать оригинальный дизайн исследования. На основании однократного измерения мозгового кровотока методом КТ-перфузии и допплерографии проводились сравнения параметров центральной и церебральной гемодинамики в группах пострадавших с сочетанной ЧМТ. Пострадавшие сгруппированы на основании наличия или отсутствия оболочечных гематом.
По нашему мнению, исследование охватывает достаточно разнородные группы пострадавших. Согласно представленным данным, тяжесть состояния пострадавших в сравниваемых группах варьировала от тяжелой до легкой степени. Методология исследования нам кажется весьма оригинальной, с использованием современных методов исследования (КТ-перфузия и допплерография). Однако использование непрямых расчетных параметров, таких как церебральное перфузионное давление и ЦСС, в дискретном варианте исследования ограничивает возможности интерпретации результатов.
Результаты проведенного исследования показали, что ЦСС было увеличено в обеих сравниваемых группах пострадавших, но более выраженные нарушения ЦСС обнаружены в группе с оболочечными гематомами. По предположению авторов, в основе выявленных нарушений ЦСС могут лежать многочисленные причины – от эндотелиальной дисфункции, нейровоспаления, цитотоксического отека, до развития вазоспазма на уровне микроциркуляции. Однако не обсуждаются другие механизмы, такие как нарушение венозного оттока и внутричерепная гипертензия. Но в указанной работе, очевидно, пострадавших с внутричерепной гипертензией не было.
Представленная работа наглядно демонстрирует проблему нарушенной церебральной микроциркуляции и ЦСС в остром периоде травматического повреждения мозга. Мы надеемся, что коллектив авторов продолжит дальнейшие исследования ЦСС при ЧМТ и в последующих своих работах уделит внимание пострадавшим с травматическим отеком головного мозга и внутричерепной гипертензией. Особое внимание, видимо, следует уделить клиническим и прогностическим аспектам оценки ЦСС.
Представленная работа будет интересна широкому кругу специалистов, которые участвуют в лечении данной категории пострадавших: реаниматологам, нейрохирургам, неврологам, травматологам.
А.В. Ошоров (Москва)