ЗОВИТЕ ПРИБУДЕМ ПОКАЖЕМ ПОМОЖЕМ +7 985 411 3301

Мониторинг мозга и внутричерепных процессов

ЦЕРЕБРАЛЬНАЯ ОКСИМЕТРИЯ В АНЕСТЕЗИОЛОГИИ ДЕТСКОГО ВОЗРАСТА

В течение последних десятилетий анестезиология как наука и как клиническая специальность достигла значительных успехов в обеспечении безопасности пациента при выполнении самого широкого спектра хирургических вмешательств. Это явилось результатом с одной стороны углубления наших знаний о физиологии состояния общей анестезии, а с другой - улучшения мониторинга жизненно важных функций организма пациента, находящегося на операционном столе. Одной из важнейших проблем современной анестезиологии является оценка функционального состояния головного мозга и, в частности, его кислородного статуса во время общей анестезии. Различные неврологические расстройства, вплоть до фатальных, занимают одно из лидирующих мест в статистике анестезиологических осложнений. Основными причинами этих осложнений являются гипоксические состояния головного мозга, вызванные либо нарушением церебральной перфузии, либо гипоксемией различного генеза.
В настоящее время используется ряд методик, с помощью которых можно судить об уровне церебрального метаболизма, степени оксигенации и состоянии тканевого дыхания головного мозга. Достаточно распространены неинвазивные электрофизиологические методики, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ) и метод соматосенсорных вызванных потенциалов (ССВП), применение которых в анестезиологии по ряду причин ограничено. Магниторезонансная спектроскопия и позитронно-эмиссионная томография отличаются высокой информативностью, но отсутствует возможность их использования в условиях операционной. Биохимические методы требуют наличия хорошо оснащенной экспресс-лаборатории и не являются мониторными по своей сути. Для определения объёмного кровотока головного мозга широко применяется транскраниальная допплерометрия (6). К оптическим методикам относится фиброоптическая оксигемометрия крови луковицы внутренней ярёмной вены, требующая катетеризации центральной вены ?4?.
Весьма перспективным методом изучения процессов тканевого дыхания головного мозга и непосредственного интраоперационного мониторинга церебральной гипоксии представляется нам метод церебральной оксиметрии или спектроскопии в близком к инфракрасному спектре.
Принципы спектроскопии в близком к инфракрасному спектре (БИКС) как метода мониторинга кислородного и гемодинамического статуса головного мозга были представлены в работах Jobsis в 1977 году (19). В настоящее время появилась возможность технической реализации этого метода и была создана соответствующая клиническим требованиям аппаратура [8]. Суть метода заключается в измерении степени абсорбции света в диапазоне волн от 700 до 1000 нм, проходящего через биологические объекты. В пределах данного диапазона единственными биологическими субстанциями, имеющими кислородозависимые спектры поглощения, являются гемоглобин (как связанный с кислородом, так и дезоксигемоглобин) и цитохромоксидаза (Caa3) [35]. Цитохромоксидаза, являясь конечным ферментом дыхательной цепи, катализирует более 95% утилизации клеточного кислорода [5,23], и её окислительный статус (RedOx-status) непосредственно отражает состояние тканевого дыхания клеток головного мозга. Окисленная форма Caa3 демонстрирует широкую полосу поглощения в диапазоне от 780 до 870 нм [21,23], с максимумом в области 840 нм [5,21]. В восстановленном состоянии, т.е. при дефиците кислорода в клетке эта полоса исчезает [21,23]. Пик поглощения дезоксигемоглобина (HHb) приходится на 780 нм, и по мере его перехода в окисленную форму, т.е. оксигемоглобин (O2Hb), возникает широкая полоса поглощения в области 900 нм [20,23]. Кости свода черепа и другие ткани достаточно проницаемы для электромагнитного излучения в названном спектре, что позволяет применять БИКС для оценки кислородного статуса головного мозга.
В клинике церебральная оксиметрия применяется с конца 80-х годов, но уже накоплен значительный опыт использования этого метода для диагностики церебральной ишемии и оценки перфузии головного мозга [7,12,17,24,33,34]. Следует отметить, что первый опыт применения данного метода был получен именно в педиатрической практике, в частности в неонатологии [10,11,13,15,16,36]. Это связано с тем, что малые размеры головы и толщина кожи и костей свода черепа у новорождённых детей позволяли проводить спектроскопию в проходящем свете. Однако, данная методика не могла быть реализована у взрослых, что привело к появлению методики спектроскопии в отраженном свете [1,24]. Основная техническая проблема получения данных непосредственно от тканей головного мозга у взрослых заключалась в исключении погрешностей, обусловленных прохождением света через значительную толщу поверхностных тканей - кожу, кости свода черепа, ликворное пространство и оболочки головного мозга [32]. Эта задача была решена путём изменения конструкции датчика. Было предложено использовать не один световоспринимающий детектор, а два, один из которых воспринимал свет, отраженный только от поверхностных слоёв. Посредством исключения экстрацеребральных данных из данных, полученных после прохождения света через всю толщу тканей, удалось отдифференцировать показатели, относящиеся непосредственно к головному мозгу. Реализация изложенных выше технических решений позволила создать приемлемые для клинической практики приборы. В настоящее время в мире производится несколько отвечающих клиническим требованиям церебральных мониторов, в которых использован принцип БИКС. Церебральный оксиметр INVOS-3100, выпускаемый фирмой "Somanetics Corp" (США) достаточно известен в нашей стране. Значительный опыт его клинического использования получен в НИИ нейрохирургии им. акад. Н. Н. Бурденко РАМН [1-3]. CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Research Monitor 2001, фирмы "Johnson & Johnson" (Великобритания) прошел клинические испытания в Российском научно-исследовательском нейрохирургическом институте им. проф. А. Л. Поленова МЗ РФ. Его следующая модель CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Monitor 2020 широко используется в Детской городской клинической больнице №13 им. Н. Ф. Филатова (г. Москва). Аналогами этих приборов являются аппараты NIRO-500 ("Hamamatsu Photonics KK", Япония) и церебральный оксиметр, производимый фирмой "Radiometer" (Дания). Все эти устройства предназначены для измерения содержания оксигемоглобина и дезоксигемоглобина в ткани головного мозга. Кроме этих показателей можно оценивать два производных параметра: общее содержание гемоглобина (tHb), то есть сумма O2Hb и HHb, и локальное тканевое насыщение гемоглобина кислородом (RSAT), которое является отношением O2Hb к tHb. Нужно заметить, что понятие "локальное тканевое насыщение" означает степень насыщения всего гемоглобина, находящегося в определённом объёме ткани, и не тождественно по содержанию понятию "артериальное насыщение гемоглобина (SaO2)", характеризующему степень насыщения гемоглобина в артериальном русле (измеряемого методом пульсовой оксиметрии). CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Monitor 2020 и NIRO-500, кроме упомянутых фракций гемоглобина, позволяют определять степень окисления цитохромоксидазы в клетках головного мозга. В настоящее время разработан математический аппарат, основанный на принципе Feck'а и законе Beer-Lambert'а, позволяющий рассчитывать абсолютные величины концентрации гемоглобина в головном мозге и общего церебрального кровенаполнения [37].
В хирургической клинике, расположенной на базе ДГКБ №13 им. Н.Ф. Филатова накоплен некоторый опыт работы с прибором CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Monitor 2020. Данный монитор использовался во время проведения общей анестезии у 128 детей в возрасте от 7 месяцев до 14 лет при выполнении различных хирургических вмешательств и диагностических манипуляций.
CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Monitor 2020 содержит в себе излучающий блок, который включает 4 полупроводниковых лазерных диода, вычислительный блок, служащий для математической обработки поступающей информации и цветного дисплея, на котором представлены полученные данные. На дисплее одновременно, в режиме реального времени отображаются четыре кривые: O2Hb, HHb, tHb и Caa3. Пользователь, по своему желанию, вместо кривой Caa3 может выбрать для отображения кривую локальной церебральной сатурации (RSAT). Данные представлены как в виде графиков, так и в цифровой форме. Предусмотрена возможность представить данные в виде трендов длительностью от 30 минут до 48 часов. На дисплее также отображается панель управления монитором. Управление осуществляется с помощью единственной вращающейся кнопки, расположенной на передней панели монитора. Посредством электрооптического кабеля к монитору присоединяется датчик, называемый оптодом, на котором располагаются излучающее окно (эмиттер) и несколько детекторов. Монитор оснащен двумя датчиками: для новорождённых (neonatal) и для взрослых (adult). Их форма конфигурирована по различной кривизне головы у детей и у взрослых. Датчик для взрослых имеет два детекторных канала с расстоянием между эмиттером и детекторами 13 мм и 45 мм. Расстояние между эмиттером и детекторами в неонатальном датчике составляет соответственно 10 мм и 35 мм. Четыре лазерных диода излучают монохроматический свет с длинами волн 776,5 нм, 819,0 нм, 871,4 нм и 908,7 нм. Частота индивидуальной пульсации лазеров составляет около 2240 кГц. Отраженный тканями свет попадает на силиконовые фотодиоды, где сигнал конвертируется в электрический и затем поступает в вычислительный блок. После математической обработки данные отображаются на дисплее, где обновляются каждую секунду. CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Monitor 2020 поддерживается программным обеспечением "Data Logger 2.27", посредством которого можно экспортировать данные на IBM-совместимый компьютер в формате CSV (comma separated values) и подвергать последующей статистической обработке.
Данный прибор относится к лазерному оборудованию класса I и удовлетворяет требованиям стандартов безопасности Великобритании. При правильном использовании этого оборудования оно совершенно безвредно как для пациента, так и для обслуживающего персонала. CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Research Monitor 2001 в 1996 году прошел клинические испытания в РНХИ им. проф. А. Л. Поленова, где были подтверждены безопасность и информативность данного прибора.
К недостаткам метода следует отнести высокую чувствительность датчиков к механическому и электромагнитному воздействию. При смещении датчика от места первоначальной фиксации отмечаются значительные колебания измеряемых параметров, что выглядит на дисплее как хаотичная и кратковременная дестабилизация кривых и расценивается как артефакт. Сильные электромагнитные поля, как в случаях применения диатермокоагуляции, прерывают поток данных, который возобновляется после прекращения их действия. Подобные нарушения характерны и для ЭКГ-мониторинга.
В большом количестве исследований проводится сравнительный анализ данных, полученных с помощью церебральной оксиметрии и других методов исследования [9,18,22,25-28,30]. Mason с соавт. (1994) в своей работе сообщают о высокой степени корреляции с данными, полученными при транскраниальной допплерометрии [22]. Skov с соавт. (1991) измеряли объём мозгового кровотока у новорождённых методом церебральной оксиметрии и по клиренсу 133Xe и пришли к заключению, что полученные результаты практически идентичны [30].
Несмотря на большое число публикаций, посвящённых использованию БИКС в анестезиологии, сообщения о применении этого метода именно в педиатрической анестезиологии на данный момент единичны. Большинство опубликованных работ посвящено мониторингу церебральной перфузии и оксигенации при кардиохирургических вмешательствах с использованием искусственного кровообращения [14,29]. Гораздо большее количество исследований у детей проводилось в области интенсивной терапии, где изучалось состояние головного мозга при коматозных состояниях и у больных, находящихся на длительной искусственной вентиляции [7,15,27]. Такое положение может быть объяснено тем, что сам метод церебральной оксиметрии является достаточно новым, а оборудование, которое было бы удобно использовать в условиях операционной, появилось только в начале 90-х годов. Так CRITIKON(tm) Cerebral RedOx Research Monitor 2001 вошел в клиническую практику в 1994 году, а модель 2020 - в 1996 году.
Рассматривая возможности метода БИКС необходимо отметить, что он может быть использован не только для диагностики ишемии головного мозга, но и для изучения влияния лекарственных препаратов на церебральную перфузию и тканевое дыхание. В частности, малоизученными остаются вопросы о влиянии общих анестетиков на процессы, происходящие в головном мозге на этапе индукции и во время общей анестезии. Наблюдения, сделанные в нашей клинике, позволяют предположить, что данный метод найдёт широкое клиническое применение и в анестезиологической практике детского возраста, и в исследовательской деятельности.

wpe3.jpg (47166 bytes)

Рис. 1. Динамика содержания оксигемоглобина (O2Hb), дезоксигемоглобина (HHb), содержания общего гемоглобина (tHb), а также локального насыщения гемоглобина в ткани головного мозга (RSAT) во время внутривенной индукции кетамином (2 мг/кг) у ребёнка 12 лет с закрытым переломом лучевой кости. Треугольным маркером на оси X отмечен момент введения кетамина.

На рис. 1 представлено изменение содержания оксигемоглобина, дезоксигемоглобина, общего гемоглобина и локальной церебральной сатурации во время внутривенной индукции кетамином. Ребёнок 12 лет с закрытым переломом лучевой кости поступил в травматологическое отделение для выполнения закрытой репозиции перелома. Через 30 минут после стандартной премедикации (атропин 0,02 мг/кг, диазепам 0,2 мг/кг внутримышечно) ребёнок поступил в репозиционную. Состояние ребёнка было удовлетворительным, в анамнезе травм и заболеваний не было, на диспансерном учёте не состоял. После пункции периферической вены ребёнку внутривенно струйно был введён кетамин в дозе 2 мг/кг. Момент введения кетамина отмечен на оси Х треугольным маркером. Наблюдая за динамикой исследуемых параметров, отмечается некоторое снижение содержания tHb в первые 40-50 секунд после введения препарата, что, очевидно, связано с умеренным ангиоспазмом, с последующим резким увеличением содержания tHb за счёт обеих фракций гемоглобина. Полученная картина отражает значительное увеличение кровенаполнения головного мозга в ответ на введение кетамина. Одновременно возрастает содержание и дезоксигемоглобина, что, по-видимому, обусловлено повышением потребления кислорода клетками головного мозга, то есть усилением их метаболизма. Данное наблюдение вполне соответствует классическим представлениям о влиянии кетамина на состояние головного мозга.

wpe4.jpg (46670 bytes)

Рис. 2. Ребёнку 11 лет с обширной укушенной раной волосистой части головы проводилась эндотрахеальная анестезия с целью выполнения первичной хирургической обработки раны. Первый треугольный маркер на оси Х соответствует внутривенному введению дипривана в дозе 2 мг/кг, второй - введению ардуана и фентанила, третий маркер отражает момент интубации.

На рис. 2 продемонстрирована динамика исследуемых параметров в ответ на внутривенное введение дипривана. Ребёнок 11 лет с обширной укушенной раной волосистой части головы и умеренной кровопотерей поступил в операционное отделение для выполнения первичной хирургической обработки раны. Через 30 минут после стандартной премедикации (см. выше), на фоне инфузии солевых растворов была проведена индукция внутривенным введением дипривана в дозе 2 мг/кг. Спустя 4 минуты после индукции внутривенно струйно были введены ардуан (80 мкг/кг) и фентанил (5 мкг/кг), после чего выполнена интубация трахеи и больной переведён на ИВЛ. Интубация проведена на фоне хорошей релаксации мышц с первой попытки без технических трудностей. На представленном графике отмечается выраженное снижение содержания дезоксигемоглобина спустя 1,5 минуты после введения дипривана, сопровождающееся равнозначным увеличением содержания оксигемоглобина. На динамике tHb эти изменения никак не отразились, что можно трактовать как снижение метаболических потребностей головного мозга при неизменном уровне церебрального кровенаполнения. После интубации трахеи отмечается небольшое увеличение содержания tHb, которое, очевидно, связано с усилением мозгового кровотока в ответ на интубацию.
Для демонстрации диагностической ценности церебральной оксиметрии как метода непрерывного мониторинга оксигенации головного мозга представлен эпизод гипоксемии, вызванной кратковременным угнетением дыхания. У ребёнка 10 лет во время аппаратно-масочной индукции ингаляционными анестетиками (фторотан 2.5 об%, кислород и закись азота в соотношении 1:1) развилось апноэ. По показаниям пульсовой оксиметрии SaO2 снизилась до 94%. Была начата принудительная вентиляция лёгких 100% кислородом через маску наркозного аппарата. Через одну минуту после начала вентиляции SaO2 соответствовало 98%. Как видно из рис. 3, одновременно со снижением содержания оксигемоглобина отмечается повышение содержания дезоксигемоглобина. Это, очевидно, объясняется компенсаторным увеличением экстракции кислорода, связанного с гемоглобином, клетками головного мозга в ответ на гипоксемию. Минимальная величина локальной церебральной сатурации составила 70%. Следует отметить, что снижение RSAT предшествовало падению SaO2 по показаниям пульсовой оксиметрии.

wpe5.jpg (46717 bytes)

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 - 5
wpe6.jpg (47759 bytes)

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.


wpe8.jpg (62041 bytes)

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.

Система СИМОНА 111

Система СИМОНА 111
  • Гемодинамика
  • Транспорт O2
  • Дыхание
  • Температура
  • Активность мозга
  • Метаболизм

СИМОНА делает мониторинг полным, простым, безопасным и эффективным!

Узнайте больше о возможностях медицинского мониторинга!

Рекламные материалы
Система интегрального мониторинга СИМОНА 111

Обзор шестилетнего опыта применения технологии безнагрузочной диагностики функционального состояния организма в различных сборных и клубных командах Москвы и РФ.

04.04.2016

Диагностика функционального состояния биатлонистов.

25.07.2015
Страницы:  1  2 3 4 5