Методы регистрации мозгового кровотока. Церебральная оптическая оксиметрия

Обновлено: 14.05.2024

Оценка мозгового кровотока (МК) бывает прямой и косвенной. Кроме того, можно оценивать общий кровоток и локальный. Прямое измерение локального МК производится методом лазерной флуометрии с помощью специального датчика, вводимого в вещество мозга. Принцип метода основан на оценке изменения так называемого «потока эритроцитов». Поток эритроцитов - это производное концентрации красных клеток крови и скорости их перемещения. Метод не является количественным, не дает информации о направлении потока, зависит от артефактов, вызванных механическими перемещениями датчика. В то же время использование специальных ригидных болтов, фиксируемых к кости, позволяет успешно применять методику для оценки влияния лечебных мероприятий на микроциркуляцию в мозге. Ограничением методики лазерной флуометрии является ее инвазивный характер.

Прямое измерение общемозгового МК основано на ингаляции или внутривенном введении Хe 133 или Kr 85 с последующим измерением радиоактивности над мозгом. Применение этого метода в качестве прикроватного мониторинга невозможно из-за необходимости использования изотопов, специального оборудования и его высокой стоимости. В связи с этим представляет интерес использование специального термодилюционного катетера, вводимого ретроградно в луковицу яремной вены для измерения потока крови. Такой катетер отличается от стандартных катетеров Свана-Ганца тем, что у него расстояние между проксимальным и дистальным термисторами значительно меньше. Это техническое решение позволяет повысить точность оценки разницы температур на ограниченном участке кровотока в яремной вене. Насколько достоверны результаты, получаемые при использовании югулярной термодилюции, пока неясно.

Непрямое измерение МК включает транскраниальную допплерографию, а также методы, основанные на принципе Фика. Косвенно судить о величине мозгового кровотока можно на основании мониторинга церебрального перфузионного давления.

При транскраниальной допплерографии оценивают скорость кровотока в крупных церебральных артериях.

Преимуществом метода является его неинвазивность и возможность мониторинга при использовании специальных шлемов, с помощью которых производится фиксация ультразвуковых датчиков в определенном положении. Расчет пульсового индекса, вычисляемого как отношение амплитуды колебаний скорости кровотока к средним величинам последней, позволяет косвенно оценивать ригидность вещества мозга.

Исчезновение диастолической фазы кровотока может свидетельствовать о крайней выраженности процессов отека и дислокации мозга (рис. 4.27). Ограничением метода является определение скоростных показателей кровотока, а не объемных. Одни и те же характеристики допплерографического исследования отражают противоположные процессы - спазм мозговых сосудов с уменьшением церебрального кровотока и увеличение мозгового кровотока, возникшиее спонтанно или индуцированное лечебными мероприятиями. При обоих состояниях отмечается увеличение линейной систолической скорости кровотока при незначительно измененной диастолической составляющей. Попытки дифференцировать эти процессы при помощи параллельной оценки кровотока по внутренней сонной артерии, использовании специальных индексов и функциональных проб пока не могут удовлетворить своей точностью. В связи с этим возможность с помощью метода допплерографии диагностировать сосудистый спазм при травматических повреждениях мозга вызывает серьезные сомнения (А.Р. Шахнович, В.А.Шахнович, 1996).

Основой других непрямых методов является принцип Фика. Принцип Фика описывает взаимоотношения между потреблением мозгом кислорода (cerebral consumption of oxygen - CCO 2 ), мозговым кровотоком (cerebral blood flow - CBF) и артериовенозной разницей в содержании кислорода (arterio-venous difference - АVDO 2 ):
CBF = CCO 2 / АVDO 2

Считая потребление кислорода неизменным в дискретные отрезки времени, можно по изменениям АVDO 2 судить о динамике кровотока. При снижении мозгового кровотока происходит компенсаторное увеличение экстракции кислорода и увеличение АVDO 2 . В связи с этим АVDO 2 можно рассматривать как интегративный показатель, отражающий соответствие доставки и потребления кислорода мозгом. Однако описанные взаимоотношения верны только до определенного предела. Когда экстракция кислорода максимальная, дальнейшее снижение мозгового кровотока приводит к снижению потребления кислорода мозгом.

Так как позиция кривой диссоциации оксигемоглобина существенно не меняется в короткие отрезки времени, можно рассчитать артериовенозную разницу не как различие в содержании кислорода, а как различие в насыщении (сатурации) гемоглобина кислородом. Насыщение гемоглобина кислородом в артериальной крови оценивается либо неинвазивным методом пульсоксиметрии (SpO 2 ) либо путем анализов образцов этой крови в гемоксиметре (SаO 2 ). Насыщение гемоглобина кислородом в венозной крови можно определить или инвазивными способами в яремной вене (SjO 2 ), или при помощи неинвазивной методики церебральной оксиметрии (rSO 2 ).
АVDO 2 = SаO 2 - SjO 2
АVDO 2 = SpO 2 - rSO 2

Норма артериовенозной разницы в содержании кислорода - 4-9 мл, в насыщении гемоглобина кислородом - 30-35 %.

К широко используемым косвенным методам оценки мозгового кровотока относится измерение ЦПД, то есть разницы между средним артериальным и средним внутричерепным давлением. Минимально допустимой величиной ЦПД большинством авторов принято считать 70 мм рт.ст. (K. Chan et al., 1992, 1993; I. Chambers, A. Mendelow, 1994). Максимально допустимая величина ЦПД не определена.

Методы регистрации мозгового кровотока. Церебральная оптическая оксиметрия

Медицинское компьютерное оборудование для диагностики функционального состояния организма у больных, здоровых и спортсменов.

Метод церебральной оксиметрии

Предлагаем вам познакомиться с краткой информацией о методе неинвазивной транскраниальной спектрометрии, который позволяет определять оксигенацию коры головного мозга. Этот метод используется во многих странах мира для диагностики ишемии головного мозга в сердечно-сосудистой хирургии, в практике отделений реанимации и интенсивной терапии, неврологии, общей терапии.

Метод церебральной оксиметрии.

1.2.1. Принцип метода церебральной оксиметрии.

В основе метода церебральной оксиметрии (ЦО) лежит принцип оптической спектроскопии с применением инфракрасного света с диапазоном от 650 до 1100 им. Световой луч этого диапазона с одной стороны проникает через скальп, кости свода черепа и мозговое вещество. С другой стороны этот диапазон света избирательно поглощается специфическими молекулами хромофоров, к которым относятся окси — и дезоксигемоглобина, цитохром-С-оксидаза и некоторые другие. Однако, следует отметить, что содержание окси — и дезокси-гемоглобина в мозговой ткани в десятки раз превосходит содержание всех других хромофоров. Поэтому данный метод позволяет оценивать главным образом кислородный статус гемоглобина находящегося в сосудах исследуемой области головного мозга, что сближает его с методом пульсовой оксиметрии, хорошо знакомым всем анестезиологам и реаниматологам (Edmonds H.L et al. 1994, Yelderman M. 1990). Морфометрические исследования головного мозга показали, что примерно 85 % объема сосудистого русла мозга приходится на венозные сосуды, 10 % — на артерии и около 5 % на капилляры (Mchedlishvili G.I. Mchedlishvili G.I.a 1986). Из этого следует, что метод ЦО позволяет оценивать оксидативиый статус (насыщение гемоглобина кислородом) главным образом в крови церебральных венозных сосудов.

Что же дает определение степени насыщения гемоглобина кислородом в венозной крови для диагностики церебральной ишемии и гипоксии? Снижение объемного кровотока в ткани (ишемия) или пониженное содержание кислорода в притекающей артериальной крови (гипоксия) формируют тканевой дефицит кислорода. Известно, что одним из первых компенсаторных механизмов, направленных на ликвидацию тканевого дефицита 02 является увеличение его экстракции из протекающей крови. Результатом повышенной тканевой экстракции кислорода является неизбежное снижение содержания кислорода в оттекающей венозной крови, и, прежде всего той его фракции, которая связана с гемоглобином. Следовательно, метод ЦО улавливает именно этот процесс и позволяет оценить его количественно — по проценту насыщения гемоглобина кислородом. Результаты исследования на здоровых испытуемых без внутричерепной патологии показали, что нормальные величины этого показателя (гSO2) лежат в пределах 70 — 80 % (McCormick P.W. et al. 1991, 1992, Pollard V. et al. 1994, Gibbs E.L et al 1942).

1.2.2. Аппаратура и использованные в ней технические решения.

Рис.1. Сенсор церебрального оксиметра «Somasensor» фирмы «Somanetics Согр». A — детекторы, Б — источник света.

Применение указанных выше технических решений позволило в настоящее время создать коммерчески доступные приборы — церебральные окснметры — предназначенные для применения в клинических условиях. Это церебральный оксиметр INVOS-3100 выпускаемый фирмой Somanetics Corp. (США), CRITICON Cerebral RedOx Research Monitor 2001, выпускаемый корпорацией Johnson & Johnson и аппарат NIRO-500, выпускаемый японской фирмой Hamaniatsu Photonics К. Все эти приборы созданы на основе микропроцессорной техники, просты и надежны в эксплуатации. Их использование позволяет контролировать значения насыщения гемоглобина кислородом (гSО2), в крови протекающей в сосудах ткани мозга в мониторном режиме в тех его отделах, над которыми расположен сенсор, а также значения некоторых других показателей характеризующих кислородный баланс мозга.

1.2.3. Абсолютные и относительные измерения.

Поскольку измерение концентрации хромофоров с помощью спектроскопии основано на использовании закона Ламберта-Беера. для определения абсолютной концентрации оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина необходимо знать длину пути фотона. Однако, если конечной целью измерения является насыщение кислородом и, предполагают, что длина пути фотона при всех длинах волн одинакова или пропорциональна по всему объекту измерения, то из используемого соотношения можно исключить коэффициент длины пути. Хотя это предположение, в общем, справедливо, получающаяся ошибка при использовании системы только с одним детектором будет достаточно велика. Однако в церебральном оксиметре с пространственным разрешением разница для детектора мелких и глубоких фотонов соответствует изменению оптического сигнала на двух глубинах), есть, отвечает первой производной оптической плотности по глубине проникновения (Рис.2.). Этот способ сводит к минимуму конечную ошибку и вариации между отдельными испытуемыми. Недавно проведенные на людях исследования с использованием прототипа системы NIR, которая может определять длину пути с помощью фазово-модулированного света (Levy WJ et al, 1998) позволили получить результаты, близкие к наблюдаемым с помощью пространственно разделенной системы, используемой сегодня в клинике (Henson LC et al. 1997).

Инъекция красителя в наружную Инъекция красителя во внутреннюю

сонную артерию (скальп). сонную артерию (мозг).

Глубокий сигнал —— Мелкий сигнал.

Рис2. Поскольку показатель rSO2 рассчитывается по разности между мелкими и глу6окими фотонами, изменения проявились только при инъекции поглощающего свет красителя во внутреннюю сонную артерию.

1.2.4. rS02 и насыщение кислородом крови луковицы ВЯВ.

Церебральная оксиметрия количественно определяет долю оксигемоглобина на небольшом участке коры головного мозга. При отсутствии кровоизлияния это значение соответствует алгебраической сумме внутрисосудистого артериального, капиллярного и венозного оксигемоглобина. Поскольку в кортикальном отделе головного мозга большая часть венозной крови - до 80% (McCormick PW Et al.1990, Smith DS,et al 1990), показания церебрального оксиметра представляет собой взвешенное среднее значение, отличающееся от данных измерения с помощью импульсного оксиметра, как для артерии, так и для луковицы яремной вены. Хотя rSO2 и насыщение луковицы яремной вены (SjbO2) часто меняются параллельно, однако, нет никаких оснований, заранее ожидать их полного совпадения. Исследования rSO2 у больных в критическом состоянии показывают, несостоятельность сопоставления этого показателя с jbSO2 (Grubhofer G. et al 1997, Lewis SB. et al 1996), так как он основано на неправильных предположениях. Так, jbSO2 соответствует исключительно венозной крови, собираемой с широкого и четко не ограниченного участка. Данные насыщения кислородом крови луковицы ВЯВ отражают примешивание венозной крови от ипсилатерального полушария, но существенные вариации в анатомии вен головного мозга явно показывают, что это нельзя утверждать с определенностью. Например, Huang YP. et al 1994г. описали 12 наиболее часто наблюдаемых вариантов венозного оттока, но ни один из них не встречается у большинства больных (Durgun B, Ilgit E.T et al. 1993).

В отличие от этого rSO2 регистрируют на небольшом участке коры головного мозга в проекции лобных долей. При этом можно ожидать существенного различия между региональной, корковой, и общей оксигенацией полушария, особенно в нефизиологических условиях, например, при использовании аппарата искусственное сердце-легкие. Это расхождение в результатах измерений было выявлено (Mutch WAC et al. 1997) при оксиметрии луковицы яремной вены и функциональном определении оксигемоглобина и дезоксигемоглобина с помощью ядерного магнитного резонанса (fMRI). При неимпульсной перфузии, на полученном с помощью fMRI изображении, были видны отдельные участки ткани коры с плохой оксигенацией, которые не проявлялись в усредненных значениях SjbO2, получаемых со всего полушария.

В ряде работ (Muellner T,et al 1998, Schwarz G, et al 1996) был поднят вопрос о надежности измерений rSO2, поскольку значения, обычно наблюдающиеся у находящихся в сознании здоровых испытуемых, были также обнаружены для “молчащего” головного мозга и у умерших. Как и в вопросе расхождений между rSO2 и SjbO2, это очевидное затруднение кажется связанным с неправильными предположениями. Маэда с сотр. 1997г. исследовали образцы венозной крови из сосудов головного мозга в 214 случаях аутопсии. Насыщение гемоглобина кислородом менялось в пределах от 0.3 до 95 %. Не удивительно, что авторы пришли к заключению, что получаемые при оксиметрии кривые в своей существенной части отражают специфические условия смерти, а также условия хранения после нее. Поэтому, нет никаких оснований ожидать, что неперфузированные ткани головного мозга всегда имеют насыщение кислородом венозной крови в заданных узких пределах.

Таким образом, на изменения показателя rSO2 влияют как поставка так и потребление кислорода. При нарушении этого баланса или гипоксии возникают снижается или возрастает насыщение кислородом крови, находящейся в коре головного мозга, поэтому изменения rSO2 относительно исходных значений указывают на дисфункцию и развитие патологии головного мозга (McCormick PW et al 1991). Низкие абсолютные значения rSO2 связаны с последующими неблагоприятными неврологическими результатами. Это зависит от многих параметров, включая продолжительность кислородного голодания, температуры мозга (Kurth C.D et al 1994), оптической плотности тканей и длинны фотонов (Kurth C.D et al 1996), и присутствия лекарственных средств нейропротекторного действия (Hoffman W.E et al 1998). Однако, несмотря на все теоретические предпосылки, аномально низкие значения rSO2 всегда были связаны с проявлениями дисфункции головного мозга (BhaskerRao B et al. 1998), и повышением затрат на лечение (Edmonds HL Jr. 1997). Внезапное резкое снижение rSO2 свидетельствует о кислородном голодании, свидетельствующее об изменениях перфузии головного мозга, что было подтверждено транскраниальной допплерографией и требует немедленного вмешательства (Edmonds HL 1999).

Рис. 3. Эпизод гипоксемии во время аппаратно-масочной анестезии фторотаном и закисью азота с кислородом в соотношении 1:1. В результате апноэ SaO2 снизилось до 94% (по данным пульсовой оксиметрии) у ребёнка 10 лет. Маркером на оси X обозначено начало принудительной вентиляции лёгких 100% кислородом.

В заключение хотелось бы представить динамику HHb, O2Hb, tHb и RSAT во время ингаляционной анестезии этраном у ребёнка 9 лет при малотравматичном хирургическом вмешательстве. На рис. 4 треугольным маркером 1 на оси Х отмечен момент наложения маски, 2 — начало операции, 3 — прекращение ингаляции этрана (дыхание 100% кислородом), 4 — начало дыхания атмосферным воздухом, 5 — момент пробуждения. После наложения маски наркозного аппарата, через которую к больному поступал этран (энфлюран) в концентрации 4,0 об% и 100% кислород, отмечается постепенное умеренное нарастание содержания tHb при противоположнонаправленной динамике HHb и O2Hb. Данная картина свидетельствует об умеренном увеличении церебрального кровотока. Изменения со стороны HHb и O2Hb с одной стороны можно расценивать, как снижение метаболических потребностей головного мозга, но нельзя также недооценивать и влияния повышенной кислородной ёмкости крови при дыхании 100% кислородом. RSAT критически снизилось только после начала дыхания атмосферным воздухом. На рис. 5 представлены изменения окислительного статуса цитохромоксидазы у того же ребёнка. Очевидно, что несмотря на дыхание 100% кислородом окисленная фракция цитохромоксидазы снижается в зависимости от концентрации анестетика.

Рис. 4. Динамика фракций гемоглобина и RSAT во время аппаратно-масочной анестезии энфлюраном у ребёнка 9 лет, которому удалялась спица из дистальной фаланги пальца стопы. Треугольный маркер 1 на оси Х отмечает момент наложения маски, 2 — начало операции, 3 — прекращение ингаляции этрана, дыхание 100% кислородом, 4 — начало дыхания атмосферным воздухом, 5 — момент пробуждения.

Рис. 5. Динамика фракций гемоглобина и окислительного статуса цитохромоксидазы во время аппаратно-масочной анестезии этраном. Треугольный маркер 1 на оси Х отмечает момент наложения маски, 2 — начало операции, 3 — прекращение ингаляции этрана, дыхание 100% кислородом, 4 — начало дыхания атмосферным воздухом, 5 — момент пробуждения.

Заключение.

Полученные нами результаты позволяют говорить о высокой информативности метода церебральной оксиметрии при изучении процессов, происходящих в головном мозге во время общей анестезии. Чрезвычайно важными представляются возможности этого метода для диагностики гипоксии головного мозга. Открытым для обсуждения остаётся вопрос о трактовке данных, полученных при помощи БИКС, но как любой методологический вопрос, он будет, очевидно, решаться по мере внедрения данного метода в практику и накопления клинического опыта.
Оценивая возможности метода спектроскопии в близком к инфракрасному спектре, остаётся надеяться, что он найдёт широкое применение в анестезиологии детского возраста. Очевидна целесообразность его использования с целью интраоперационного мониторинга кислородного статуса головного мозга в сердечно-сосудистой хирургии, в нейрохирургии и во всех других случаях, когда риск гипоксического поражения головного мозга или нарушения церебральной перфузии чрезвычайно высок.

Применение церебральной оксиметрии в комплексной оценке состояния пациентов с инфарктом головного мозга в острейшем периоде

Щуковский Н.В., Вартаньян Н.Г., Рыженко А.В., Романтеева Ю.В., Крутцов А.С., Шоломова Е.И., Шляпникова К.Н.

Интенсивная терапия пациентов с инфарктом головного мозга является крайне актуальной проблемой современной неврологии и нейрореаниматологии. Процесс ишемии мозга динамический, и, как правило, потенциально обратимый. Степень ишемического повреждения находится в зависимости от глубины и длительности снижения церебрального кровотока. Церебральная оксиметрия является одним из немногих методов мониторинга, визуализирующих кислородный статус головного мозга, и остается единственным неинвазивным методом оценки тканевого насыщения кислородом. Интерес к церебральной оксиметрии значительно возрос в последние годы благодаря новейшим технологическим решениям, которые сделали этот метод более точным и информативным. Если до недавнего времени метод использовался в основном в кардиохирургии и в хирургии сосудов бассейна внутренней сонной артерии, то в настоящее время показания к его применению значительно расширились.

Цель: определение динамики показателей региональной внутрисосудистой сатурации оксигемоглобина у пациентов с инфарктом головного мозга в острейшем периоде с помощью церебральной оксиметрии на фоне терапии препаратами янтарной кислоты.

Материал и методы. Обследовано 20 человек в возрасте 61 - 70 лет с инфарктом головного мозга в острейшем периоде. Пациенты условно были разделены на две группы. Первая группа (Группа №1) получала стандартную терапию при инфаркте головного мозга. Вторая группа (Группа №2) в дополнении к стандартному лечению получала препарат янтарной кислоты инфузионно (ремаксол). Пациенты поступали в стационар спустя 3-6 часов от начала заболевания.

Критерием включения в исследование служило наличие клинически и инструментально подтвержденного диагноза «впервые развившийся инфаркт головного мозга» в острейшем периоде. Критерием исключения из исследования являлось наличие в анамнезе закрытых и открытых черепно-мозговых травм, онкологической патологии, сахарного диабета.

Для удобства статистической обработки в исследование включались пациенты с однотипной локализацией инфаркта головного мозга (бассейн средней мозговой артерии) и выраженностью неврологического дефицита (от 10 до 15 баллов по шкале NIHSS). Мониторинг церебральной оксиметрии проводили в первые 3 часа с момента поступления в стационар с помощью системы INVOS 5100С (США).

Результаты. При проведении церебральной оксиметрии при поступлении в стационар значения rSO2 в обеих группах существенно не отличались друг от друга и равнялись 47±3%. При повторном измерении церебральной оксиметрии, спустя 1,5 часа в группе №1 показатель rSO2 равнялся 51±2%, спустя 3 часа - 60±2%. В группе №2 показатель rSO2 на фоне введения препарата янтарной кислоты был выше чем в группе №1 и равнялся 56±2% и 67±2% соответственно.

Заключение. Современное состояние технологии делает церебральную оксиметрию перспективным клиническим методом неинвазивного мониторинга и информативным научно-исследовательским методом оценки кислородного статуса головного мозга.

Применение препаратов янтарной кислоты в комплексе лечения инфаркта головного мозга в острейший период способствует более быстрому восстановлению rSO2, что косвенно свидетельствует о восстановлении перфузии головного мозга.

Полученные данные могут быть использованы при разработке новых подходов как при функциональной оценке мозгового кровотока, так и в схеме дифференцированной патогенетической терапии больных с нарушением мозгового кровообращения.

Церебральная оксиметрия в неонатологии

Высокая частота нарушений функционального развития мозга у детей, перенесших внутриутробную гипоксию и асфиксию при рождении, определяет необходимость изыскания объективных методов своевременной диагностики изменений оксигенации ткани мозга и целенаправленного применения адекватной терапии. В последние годы особое внимание исследователей привлекает использование с этой целью у новорожденных детей неинвазивного, безопасного и достаточно информативного метода параинфракрасной спектроскопии. Церебральная оксиметрия успешно применяется для оценки мозгового кровотока и объема крови в сосудах головного мозга в комбинации с постоянным мониторингом артериального давления. В обзоре представлены данные литературы, касающиеся основных принципов использования метода для клинических исследований оксигенации мозга после рождения у здоровых доношенных и недоношенных детей, а также у извлеченных вакуум-экстрактором и операцией кесарева сечения. У родившихся в тяжелой асфиксии и получающих гипотермию он позволяет уже в первые 10 часов жизни прогнозировать неблагоприятный исход или наметить дальнейшую стратегию лечения церебральной ишемии. Изложены результаты использования метода для оптимизации лечения недоношенных детей с дыхательными расстройствами и гемодинамическими нарушениями. Инфракрасная спектроскопия головного мозга помогает определить целевую сатурацию кислорода при интенсивной терапии экстремально недоношенных детей с нарушением ауторегуляции мозгового кровообращения. Указаны перспективы церебральной оксиметрии в неонатологии для разработки новых подходов к ранней диагностике, лечению и профилактике перинатальных поражений ЦНС.

Ключевые слова

Полный текст

Высокая частота нарушений функционального развития мозга у детей, перенесших внутриутробную гипоксию и асфиксию при рождении, определяет необходимость изыскания объективных методов своевременной диагностики изменений оксигенации ткани мозга и целенаправленного применения адекватной терапии. В последние годы особое внимание исследователей и клиницистов привлекает использование с этой целью у новорожденных детей неинвазивного, безопасного и достаточно информативного метода параинфракрасной спектроскопии (NIRS) [1, 18, 19, 29, 42, 44]. Технология метода основана на способности тканей пропускать свет в близком к инфракрасному диапазону (длина волн 700-1000 nm) и его поглощении такими хромофорами, как оксигемоглобин (Hb02), дезоксигемоглобин (HHb), цитохром С оксидаза, для каждого из которых характерен свой спектр поглощаемых волн [14, 35, 52]. Поскольку микроциркуляция обследуемого региона мозга включает артерии, вены и капилляры, то сатурация кислорода в этой зоне (rS02) показывает усредненное значение, 75-85 % которого определяет венозная кровь. Уровень кислородной насыщенности тканей мозга (rS02) — это отношение окисленного гемоглобина к общему гемоглобину, что выводится по формуле rS02 = HbO2 / (Hb02 + HHb). При этом NIRS отражает локальное насыщение кислорода (rS02) как динамический баланс между доставкой и потреблением кислорода мозговой тканью. Для вычисления количества кислорода, захваченного тканью мозга, предложена формула «фракционной тканевой экстракции кислорода»: FTOE = (SO2 - rSO2) / SO2, где SO2 — сатурация кислорода в артериальной крови, одновременно измеряемая с помощью пульсоксиметра [44, 52, 53]. Церебральная оксиметрия используется также для оценки мозгового кровотока [9, 21, 29] и объема крови в сосудах головного мозга в комбинации с постоянным мониторингом артериального давления [30, 57].

Параинфракрасная спектроскопия с целью неинвазивного мониторинга оксигенации мозга у новорожденных детей была впервые использована в 1985 году [7]. В последующие годы этот метод применялся для изучения патофизиологических изменений в тканях при различных формах перинатальной патологии [24, 56, 59], в сердечно-сосудистой хирургии с целью диагностики гипоксических состояний и профилактики послеоперационных осложнений [8, 20, 22, 27]. Поскольку он осуществляется без использования радиоактивных материалов [13] и, в отличие от ультразвуковой допплерометрии церебральных артерий, позволяет непрерывно оценивать изменение насыщения ткани мозга кислородом в процессе лечении патологических состояний, встал вопрос введения церебральной оксиметрии в клиническую практику с диагностической и прогностической целью [19, 26].

Изучение становления оксигенации мозга после рождения у доношенных детей показало, что она достигает 76-83 % уже к 7-й минуте жизни независимо от способа рождения и далее остается на том же уровне или снижается [2, 10, 40, 50, 53]. Выявлена у доношенных детей положительная корреляционная связь между сатурацией кислорода в ткани мозга и показателями пульсоксиметрии [34, 59]. Установлены референтные значения сатурации кислорода в ткани мозга и фракционной его экстракции у здоровых доношенных и недоношенных детей, не нуждающихся в реанимационной поддержке, и составлены центильные таблицы их изменений в первые 15 минут жизни [28, 39]. Подчеркивается, что уже в первые минуты жизни мозг ребенка имеет самый высокий уровень сатурации кислорода, а фракционная экстракция кислорода в ткани практически не меняется после 5-й минуты [51]. У новорожденных, извлеченных вакуум-экстрактором, в первые часы жизни наблюдаются более низкие показатели церебральной оксигенации [25], а более высокие у детей после операции кесарева сечения [46]. В последующие дни жизни церебральная оксигенация существенно не меняется и составляет у доношенных детей после естественных родов 77,9 ± 8,5 % [4]. Чем больше гестационный возраст ребенка, тем ниже показатели оксигенации мозга, но выше фракционная экстракция кислорода, причем онa коррелирует с частотой сердечных сокращений, дыхания и значениями SaO2 [42, 46].

Многочисленные исследования определили большое значение мониторинга церебральной оксигенации у родившихся в асфиксии новорожденных детей при оказании реанимационной помощи в родильном зале и в палате интенсивной терапии [47, 48], при коррекции гемодинамических нарушений, закрытии артериального протока и при других критических состояниях для своевременной коррекции гипо- или гипероксии мозга, а, следовательно, профилактики неблагоприятных последствий [21, 44, 47, 49]. Вместе с тем авторы указывают на значительные не только индивидуальные колебания показателей, но и в процессе мониторинга у каждого ребенка и подчеркивают необходимость проведения церебральной оксиметрии в сочетании с регистрацией ЭЭГ, артериального давления, пульсоксиметрией для выявления механизмов, лежащих в основе этих изменений [33, 52]. Результаты исследований у перенесших асфиксию доношенных детей выявили увеличение объема крови, нарушение ауторегуляции и скорости мозгового кровотока, предшествующее развитию энергетической недостаточности метаболических процессов, что изменяет функциональное состояние мозговых структур [57]. Показано, что мониторинг оксигенации мозга у детей, получающих гипотермию, позволяет уже в первые 10 часов жизни прогнозировать неблагоприятный исход или наметить дальнейшую стратегию лечения церебральной ишемии [32, 36, 55]. Сопоставление результатов мониторинга церебральной сатурации кислорода с клиническим состоянием новорожденных и с последствиями перинатальной патологии указало необходимость его проведения для раннего прогноза и выбора своевременной корригирующей терапии [3, 23, 54]. Метод церебральной оксиметрии также используется для изучения механизмов кортикальной активации и ее роли для развития мозга в период реабилитации [5].

Особое внимание исследователи уделяют оксиметрии мозга у глубоко недоношенных детей, которые могут испытывать церебральную гипоксию или гипероксию в связи с реанимационными мероприятиями и тяжестью дыхательных расстройств, сопровождающихся нестабильностью гемодинамики [12, 33]. Показано, что у детей с очень низкой массой тела уже к 7-й минуте жизни сатурация кислорода в ткани мозга составляет 61-84 % [15]. Метод применяется также для выявления изменений церебральной оксигенации в связи с колебаниями системной гемодинамики у больных недоношенных детей. Так, используя индекс церебральной оксигенации, авторы установили, что при низком артериальном давлении наблюдается нарушение ауторегуляции мозгового кровотока, что привело к развитию кровоизлияний в желудочки мозга у 43 % детей, имевших гестационный возраст менее 30 недель [16]. Другие показали, что у 53 % глубоко недоношенных детей наблюдается пассивная церебральная перфузия, соответствующая изменениям артериального давления, что лежит в основе развития перивентрикулярной лейкомаляции [49]. Изучение влияния различных методов оксигенотерапии на динамику сатурации кислорода в ткани мозга показало, что при уменьшении артериальной сатурации до 70-80 % происходит значительное снижение оксигенации и ишемическое повреждение ткани мозга [37, 58]. Церебральная оксигенация коррелирует со средним артериальным давлением у критически больных недоношенных детей [49], при ее снижении до 50 % у них в последующем наблюдается нарушение психомоторного развития [6]. Изменение оксигенации не выявлено при введении сурфактанта [41], хотя при этом отмечено увеличение объема крови в мозге ребенка [11]. При наличии эпизодов апноэ с брадикардией объем крови в мозге, измеренный с использованием параинфракрасной спектрометрии, значительно снижался [38].

Таким образом, данные литературы указывают на большие перспективы применения метода в неонатологии. Однако, анализируя уже имеющиеся многочисленные результаты его использования, авторы указывают на ряд ограничений для широкого внедрения в практику в связи с отсутствием больших популяционных исследований нормативных показателей [17, 19, 31, 43, 44]. Действительно, опубликованные результаты основаны на обследовании небольших групп новорожденных различного гестационного возраста с использованием разных приборов для проведения параинфракрасной спектроскопии. Необходимы дальнейшие комплексные исследования, включающие одновременную регистрацию показателей гемодинамики, напряжения углекислого газа, кислорода в крови и функционального состояния эритроцитов для выяснения патофизиологических механизмов, лежащих в основе изменений церебральной оксигенации у новорожденных детей, что позволит разработать новые подходы к ранней диагностике, лечению и профилактике перинатальных поражений ЦНС.

Об авторах

Инна Ивановна Евсюкова

д-р мед. наук, профессор, руководитель отделения физиологии и патологии новорожденных

Список литературы

Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Читайте также: