ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ МОЗГОВОГО

НЕЙРОХИРУРГИЯ, № 1, 2008
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2008
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ
С ПОМОЩЬЮ КРОСС-СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СПОНТАННЫХ
КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМНОЙ И ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ
В.Б. Семенютин, В.А. Алиев, В.П. Берснев, А. Патцак*, А.В. Козлов, В.А. Пак
1
2
Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А. Л. Поленова, СанктПетербург
Институт физиологии, Университетская клиника Шарите Берлинского Университета им. Гумбольдта,
Германия
Статья посвящена исследованию состояния системы мозгового кровообращения с помощью неинвазивного метода кросс-спектрального анализа спонтанных колебаний линейной скорости кровотока в
магистральных артериях головного мозга и системного артериального давления в диапазоне системных волн Майера и внутричерепных В-волн у здоровых испытуемых и нейрохирургических больных.
Разработан алгоритм проведения кросспектрального анализа спонтанных колебаний и установлены
прогностические и диагностические критерии нарушений церебральной гемодинамики у больных с различной нейрохирургической патологией. Установлено, что снижение фазового сдвига между линейной
скоростью кровотока и системным артериальным давлением в диапазоне волн Майера менее 0.75 рад,
и повышение спектральной плотности внутричерепных В-волн линейной скорости кровотока более
1000 (см/с)2/Гц свидетельствуют о нарушении механизмов регуляции мозгового кровообращения.
Ключевые слова: кросс-спектральный анализ, система мозгового кровообращения, ауторегуляция мозгового кровотока, внутричерепные В-волны, волны Майера, церебральные аневризмы, артериовенозные
мальформации.
The article is devoted to research of brain circulation systems statue by means of a nonivasive method with
crosspectral analysis of spontaneous fluctuations of blood flow velocity of basal cerebral arteries and systemic
arterial blood pressure within the range of Mayer waves and intracranial B-waves of blood flow velocity in
healthy volunteers and neurosurgical patients. An algorithm of carrying out the crosspectral analysis of spontaneous fluctuations was developed. Prognostication and diagnostic criteria of cerebral hemodynamics’ impairments
in patients with various neurosurgical pathology were established. A phase shift between blood flow velocity
and blood pressure within the range of Mayer waves less than 0.75 rad, and increase of spectral density of
intracranial B-waves of blood flow velocity more than 1000 (cm/s)2/Hz testify to impairments in regulative
mechanisms of cerebral circulation.
Key words: crosspectral analysis, brain circulation, cerebral autoregulation, intracranial B-waves, Mayer waves,
cerebral aneurysms, arteriovenous malformations.
До недавнего времени оценку состояния системы мозгового кровообращения (СМК) проводили с помощью инвазивных методов измерения
объемного кровотока при ступенеобразных изменениях системного артериального давления (САД),
достигаемых
посредством
фармакологических
средств [1, 3, 20]. С внедрением в клиническую
практику метода транскраниальной допплерографии (ТКДГ) и разработкой на ее основе различных высокоинформативных функциональных тестов: компрессионный и манжетный тесты, проба
с ацетазоламидом и др. стала возможной неинвазивная количественная оценка состояния регуляторных механизмов церебральной гемодинамики
[2, 4, 8, 9, 25].
В то же время эти тесты сопровождаются воздействием извне, как на организм обследуемого
в целом, так и на СМК в частности, что неизбежно приводит к некоторым искажениям реакций, которые в естественном состоянии могут
протекать по-иному. Это обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования методов неинвазивной оценки состояния СМК, ос1
Россия, 191104, Санкт-Петербург, ул. Маяковского, 12
48
новным отличием которых является проведение
мультиканального мониторинга линейной скорости кровотока (ЛСК) в магистральных мозговых
сосудах и САД, позволяющее выявить медленные
их колебания и на основе расчета коэффициентов когерентности определять степень их подобия. Являясь неинвазивным, этот метод позволяет, без внешних воздействий на церебральную
и системную гемодинамику, оценивать состояние
СМК in situ, что и определяет его ценность для
клиники.
Анализ медленноволновых процессов неразрывно связан с проведением спектрального анализа Фурье. Эта сложная математическая задача, решение которой стало возможным благодаря компьютеризации многих вычислительных
процессов в медицинских приборах, разработке
специальных статистических и математических
программ.
Установлено, что спонтанные колебания САД,
ЛСК включают четыре относительно устойчивых
спектра, отражающих следующие волновые процессы:
ДИСКУССИЯ
1) сердечные сокращения (0.5—1.6 Гц);
2) дыхательные экскурсии (0.15—0.65 Гц);
3) волны Майера (0.08—0.12 Гц);
4) В-волны (0.008—0.05 Гц) [6, 7, 13, 15, 16].
Для изучения состояния СМК наибольший
интерес представляют системные волны Майера
(М-волны) и внутричерепные В-волны.
Ауторегуляция мозгового кровотока (АРМК) —
многокомпонентный механизм, обеспечивающий
постоянство мозгового кровотока не только при
ступенеобразных изменениях, но и при спонтанных колебаниях САД в среднечастотном диапазоне М-волн [10—12, 14]. С этих позиций АРМК
рассматривается как система фильтра, пропускающая в норме лишь высокочастотные (0.15—
0.5 Гц) колебания САД. В то же время данная
система демпфирует колебания САД в диапазоне
М-волн, что проявляется низкой когерентностью
и большим фазовым сдвигом между САД и ЛСК.
Полученные данные свидетельствуют о частотной
зависимости системы АРМК, которая, таким образом, является более эффективной в среднечастотном диапазоне, чем высокочастотном [24,
27]. Нарушения АРМК приводят к повышению
пропускной способности фильтра, и, как следствие, к повышению когерентности и уменьшению
фазового сдвига между М-волнами САД и ЛСК.
Ценность такого подхода в изучении АРМК заключается в том, что с помощью метода кроссспектрального анализа медленных спонтанных
колебаний САД и ЛСК стала возможной оценка
состояния СМК в условиях, наиболее приближенных к физиологичным.
Впервые В-волны были обнаружены N. Lundberg
[17] в спектре внутричерепного давления (ВЧД).
Повышение ВЧД у нейрохирургических больных
сопровождалось повышением амплитуды В-волн.
У больных с церебральными аневризмами в остром периоде кровоизлияния это повышение коррелировало с тяжестью состояния больных (по
WFNS), выраженностью внутричерепной гипертензии, вазоспазма [26]. Позже, при обследовании больных с тяжелой черепно-мозговой травмой была установлена высокая корреляция между B-волнами ЛСК в базальных артериях мозга и
B-волнами ВЧД [19]. Авторами был сделан вывод,
что В-волны первично возникают в ЛСК. Однако
причина возникновения В-волн остается до конца неясной. Наиболее вероятно, что внутричерепные В-волны возникают вследствие циклической
вазодилатации и вазоконстрикции сосудов микроциркуляторного русла. К настоящему времени
существуют две основные концепции, объясняющие природу возникновения вазомоторных колебаний с частотой 8—50 мГц. Сторонники одной из них предполагают, что изменения ЛСК в
диапазоне В-волн, также как и изменения ЛСК в
диапазоне М-волн, отражают состояние миогенных (ауторегуляторных) механизмов регуляции
мозгового кровотока за счет гладкомышечных
клеток мозговых сосудов. Другие рассматривают В-волны ЛСК как процесс, характеризующий
нейрогенный механизм регуляции мозгового кровотока за счет стволовых водителей ритма [18],
изменяющих мозговой кровоток с определенной
ритмичностью посредством изменения активности
вазомоторных нейронов, по аналогии с нисходящим влиянием ствола головного мозга на частоту
дыхания, сердечных сокращений и других физиологических параметров [5].
Таким образом, кросс-спектральный анализ
спонтанных колебаний ЛСК и САД позволяет
выявить и количественно оценить медленноволновые процессы, характеризующие регуляторные
механизмы мозгового кровотока.
Если в мировой литературе сложилось единое
мнение о возможности и необходимости применения спектрального анализа для оценки состоянии СМК, то в методологическом плане существует ряд противоречий. В литературе отсутствуют
сведения о продолжительности исследования, оптимальной для проведения кросс-спектрального
анализа. Это является крайне важным для клинической практики, так как наряду с информативностью и неинвазивностью метода, неотъемлемым условием его эффективности является и
своевременность получения необходимых данных
о состоянии СМК. Кроме того, применение спектрального анализа еще не нашло столь широкого применения в рутинной диагностике, как
манжетный, компрессионный тесты и осуществляется преимущественно в клиниках с исследовательскими центрами, непосредственно занимающимися проблемой изучения церебральной
гемодинамики с фундаментальных позиций [21,
22, 27]. С нашей точки зрения, одной из причин, препятствующих более широкому внедрению данного метода в клиническую медицину,
является то, что, несмотря на наличие современного технического оснащения, к настоящему
времени отсутствует доступная, простая в обращении, общепринятая программа обработки данных, позволяющая рассчитывать фазовый сдвиг,
когерентность, амплитуду медленно-волновых
колебаний.
Целью настоящей работы явилась разработка
системы неинвазивной оценки состояния церебральной гемодинамики у нейрохирургических
больных с помощью кросспектрального анализа
спонтанных колебаний САД и ЛСК в базальных
артериях головного мозга.
Материалы и методы
Обследовано 20 здоровых добровольцев и 49 пациентов с различной цереброваскулярной патологией. Возраст добровольцев варьировал от 18 до
42 лет. Все добровольцы имели нормальные артериальное давление и частоту сердечных сокращений, были практически здоровыми и не имели в
анамнезе хронической или острой сердечной или
церебральной патологии.
Возраст больных варьировал от 18 до 64 лет.
Церебральные аневризмы были у 39 больных,
артериовенозные мальформации головного мозга
(АВМ) — у 10 больных. Исследования проводили
как в острой стадии манифестации заболевания,
49
НЕЙРОХИРУРГИЯ, № 1, 2008
так и в отдаленном периоде. Всем больным были
выполнены оперативные вмешательства. 29 больным с церебральными аневризмами — внутричерепные операции — костно-пластическая трепанация черепа, клипирование шейки аневризмы — по стандартной технологии. Остальным
20 больным — эндоваскулярные операции по
стандартной методике доступом через правую
бедренную артерию. АВМ были эмболизированы
через афферентные сосуды гистоакрилом, аневризмы — спиралью. Исследования выполняли до
проведения анестезии.
Мониторинг ЛСК в средней мозговой артерии
(СМА) проводили с помощью системы Multi Dop X
(DWL, Германия). САД регистрировали неинвазивным способом чрескожной фотоплетизмографии на пальце руки прибором Finapres-2300
(Ohmeda, США). После преобразования сигналы
САД подавали на дополнительный аналоговый
вход системы Multi Dop X. Обследуемый находился в горизонтальном положении с приподнятым
на 30@o головным концом в состоянии покоя
при сохранении спонтанного дыхания, которое
соответствовало режиму нормовентиляции.
Оценку АРМК проводили с помощью манжетного теста (R. Aaslid с соавт, [4]). Рассчитывали
скорость АРМК (RоR), которая в норме составляет 20±3%/с и зависит от напряжения СО2, снижаясь при гиперкапнии и возрастая при гипокапнии.
Кросс-спектральный анализ выполняли по
программе «Statistica 6.0 for Windows» в модуле
«Временные ряды и прогнозирование».
При проведении спектрального анализа мы
исходили из возможностей цифровой обработки
данных системой Multi Dop X (DWL, Germany), которая позволяет представить развертку записи продолжительностью 20, 40, 80, 140, 280 с, 10, 20 мин
на 512 точек. Это наиболее часто используемое количество точек для большинства допплерографических приборов, и лишь у некоторых моделей оно
представлено 256 либо 1024 точками. Для исследования спектров ЛСК и САД выделяли временнˆ ой ряд
на интервале 280 с. Выбор для анализа данного
интервала времени был осуществлен не случайно.
Согласно теореме Котельникова—Шеннона, для
оценки спектра низкочастотных колебаний необходим анализ временнˆ ого ряда за период, превышающий максимальный период низкочастотных
колебаний (для В-волн — 120 с) не менее чем в
два раза. При анализе временнˆ ого ряда продолжительностью 140 с и меньше выявляются изменения преимущественно в диапазоне высоких
частот, а диапазон В-волн представлен лишь небольшим количеством гармоник и не полностью
(до периода 75 с вместо 120 с). При анализе же
временнˆ ого ряда продолжительностью 10 мин и
более можно обнаружить изменения в диапазоне
низких и ультранизких частот, а средне- и высокочастотные колебания будут нивелироваться за
счет автоматического включения высокочастотного фильтра допплерографического прибора при
сжатии тренда, в силу того, что количество точек
ограничено. Временной ряд продолжительностью
50
280 c является наиболее оптимальным, так как
диапазон М- и В-волн представлен достаточным
количеством гармоник, что позволяет провести
детальный спектральный анализ одновременно в
обоих диапазонах.
Статистический анализ проводили стандартными методами (Statistica for Windows) обработки научных исследований. Использовали параметрические (Стьюдента t) и непараметрические
(Колмогорова—Смирнова) критерии. Отличие
считали достоверными при р < 0.05.
Протокол проведения исследования у добровольцев и пациентов был одобрен Этическим комитетом РНХИ. Исследование выполняли после
получения письменного согласия пациента.
Результаты
Нормальные показатели. На рис. 1 представлены результаты обследования здорового добровольца.
При нормальных значениях ЛСК от 46 до
64 см/с и САД от 86 до 98 мм рт. ст. RоR составила 30 %/с, фазовый сдвиг между ЛСК и САД в
диапазоне М-волн варьировал от 1.2 до 1.7 рад,
СП В-волн ЛСК — от 80 до 280 (см/с)2/Гц.
В группе добровольцев с нормальными показателями САД (90 ± 3 мм рт. ст.), ЛСК (68 ± 3 см/с)
и RоR (34 ± 5%/с) среднее значение фазового
сдвига между ЛСК и САД в диапазоне М-волн
составило 1.0 ± 0.1 рад, спектральной плотности
В-волн ЛСК — 560 ± 70 (см/с)2/Гц).
Церебральные аневризмы. На рис. 2 представлены результаты дооперационного обследования
пациентки с аневризмой угла правой передней
мозговой артерии (ПМА) в отдаленном периоде
кровоизлияния.
При отсутствии вазоспазма по данным церебральной ангиографии и ТКДГ, признаков внутричерепной гипертензии, с минимальной неврологической симптоматикой, нормальных значениях
ЛСК в правой ПМА от 46 до 69 см/с и левой
СМА от 56 до 82 см/с, САД от 73 до 93 мм рт. ст.,
RоR соответствовала нормальным значениям и
составила 20 %/с с обеих сторон. Фазовый сдвиг
между ЛСК в правой ПМА и САД в диапазоне
М-волн варьировал от 0.8 до 1.2 рад, между ЛСК
в левой СМА и САД — от 0.7 до 1.3 рад. СП Вволн ЛСК в правой ПМА находилась в пределах
от 50 до 650 (см/с)2/Гц, в левой СМА — от 115 до
610 (см/с)2/Гц.
В группе больных с церебральными аневризмами в отдаленном периоде кровоизлияния среднее
значение САД составило 89 ± 3 мм рт. ст., ЛСК на
стороне патологии — 62 ± 3 см/с, RоR — 20 ± 1%/с,
фазового сдвига между САД и ЛСК в диапазоне М-волн 0.6 ± 0.1 рад, плотности В-волн ЛСК
520 ± 30 (см/с)2/Гц. На контралатеральной стороне ЛСК существенно не отличалась, RоR составила 23 ± 2 %/с, фазовый сдвиг 0.9 ± 0.1 рад, СП
В-волн ЛСК 560 ± 40 (см/с)2/Гц.
На рис. 3 представлены результаты дооперационного обследования больной в геморрагическом
ДИСКУССИЯ
а
в
б
г
Рис. 1. Результаты обследования здорового добровольца 27 лет.
а — тренд ЛСК в СМА и САД в течение 280 с; б — результаты манжетного теста; в — СП САД и ЛСК в диапазоне средних
и низких частот; г — фазовый сдвиг между ЛСК в СМА и САД в диапазоне М-волн.
периоде (5-е сутки после разрыва аневризмы развилки левой СМА).
У больной в геморрагическом периоде кровоизлияния, фазу наиболее выраженных нарушений
в системе мозгового кровообращения, с III степенью тяжести состояния по шкале WFNS при нормальных показателях САД (от 83 до 105 мм рт. ст.)
были признаки выраженного вазоспазма в бассейне, соответствующем локализации аневризмы
(ЛСК в левой СМА от 175 до 203 см/с) и умеренного вазоспазма на контралатеральной стороне
(ЛСК в правой СМА от 96 до 127 см/с). RоR слева
составила 5%/с, справа — 20%/с. Вместе с тем отмечается снижение фазового сдвига между САД и
ЛСК в левой СМА в диапазоне М-волн (от 0.1 до
1.0 рад), тогда как в контралатеральном бассейне
он был существенно выше (от 0.6 до 1.6 рад). СП
В-волн ЛСК в левой СМА (от 50 до 3450 (см/с)2/
Гц) была существенно выше по максимальному
значению, чем СП В-волн ЛСК в правой СМА
(от 60 до 970 (см/с)2/Гц).
В группе пациентов с церебральными аневризмами (включая больных без вазоспазма и больных
с различной степенью выраженности вазоспаз-
ма) в геморрагическом периоде среднее значение
САД составило 94 ± 3 мм рт. ст. На стороне патологии ЛСК составила 120 ± 17 см/с, RоR 13 ± 1%/
с, на контралатеральной стороне — 85 ± 14 см/с
и 16 ± 2 %/с, соответственно. Значения фазового
сдвига между ЛСК на стороне патологии и САД в
диапазоне М-волн (0.4 ± 0.1 рад) были достоверно ниже (p < 0.05), чем в норме и на контралатеральной стороне (0.6 ± 0.1 рад). СП В-волн ЛСК
была существенно выше (на стороне патологии
она составила 2360 ± 830 (см/с)2/Гц, на контралатеральной стороне — 1850 ± 620 (см/с)2/Гц), чем у
больных в отдаленном периоде кровоизлияния и
здоровых добровольцев (p < 0.05).
Артериовенозные мальформации. На рис. 4
представлены результаты дооперационного обследования больной с АВМ правой височной доли.
У больной с АВМ правой височной доли без
грубой неврологической симптоматики, при нормальных показателях САД (от 85 до 100 мм рт. ст.),
ЛСК в правой СМА, на стороне АВМ, характеризовалась наличием выраженного шунта (от 150
до 165 см/с) и снижением RоR до 5%/с. ЛСК в
левой СМА без признаков шунтирующего про51
НЕЙРОХИРУРГИЯ, № 1, 2008
цесса (от 58 до 70 см/с), RоR составила 30 %/с.
Фазовый сдвиг между ЛСК в правой СМА и САД
в диапазоне М-волн от 0.02 до 0.14 рад на стороне
был существенно ниже, чем фазовый сдвиг между ЛСК в левой СМА и САД — от 0.7 до 1.3 рад.
Значения СП В-волн ЛСК составили справа от 10
до 60 (см/с)2/Гц, слева от 40 до 190 (см/с)2/Гц.
В группе больных с АВМ среднее значение
САД составило 89 ± 3 мм рт. ст., ЛСК на стороне
АВМ — 131 ± 9 см/с, на противоположной стороне — 67 ± 6 см/с, RоR — 8 ± 1%/c и 21 ± 1%/с, со-
ответственно. Среднее значение фазового сдвига
между ЛСК на стороне АВМ и САД в диапазоне М-волн составило 0.5 ± 0.1 рад, на контралатеральной стороне — 0.9 ± 0.1 рад. Значения
СП В-волн ЛСК с обеих сторон не превышали
1000 (см/с)2/Гц: 429 ± 103 (см/с)2/Гц на стороне
патологии, 413 ± 118 (см/с)2/Гц на контралатеральной стороне.
На рис. 5 представлены средние значения фазового сдвига между ЛСК и САД в диапазоне М-волн
и СП В-волн ЛСК у здоровых добровольцев и у
а
б
г
в
д
Рис. 2. Результаты обследования больной 26 лет с церебральной аневризмой правой ПМА.
а — церебральная ангиография справа и ТКДГ в правой ПМА, б — мониторинг САД и ЛСК в правой ПМА и левой СМА;
в — манжетный тест; г — СП САД и ЛСК в диапазоне средних и низких частот; д — фазовый сдвиг между ЛСК и САД
в диапазоне М-волн.
52
ДИСКУССИЯ
больных с различной нейрохирургической патологией.
Результаты кросспектрального анализа у нейрохирургических больных, представленные на
рис. 5, характеризуют состояние кровотока в сосудистом бассейне, соответствующем локализации аневризмы или АВМ, которая, как правило,
совпадала со стороной пораженного полушария
головного мозга. У больных с церебральными
аневризмами в отдаленном периоде кровоизлияния преобладают изменения фазового сдвига,
в геморрагическом периоде выявляются сущес-
твенные изменения СП В-волн ЛСК. У больных
с АВМ отмечаются существенные отличия фазового сдвига на стороне АВМ.
Анализ результатов обследованных больных
в геморрагическом периоде кровоизлияния выявил существенные различия СП В-волн ЛСК,
фазового сдвига между ЛСК и САД в диапазоне
М-волн и RоR в зависимости от выраженности
вазоспазма. У больных в геморрагическом периоде кровоизлияния без вазоспазма или умеренным
вазоспазмом СП В-волн ЛСК на стороне патологии была достоверно ниже 610 ± 250 (см/с)2/Гц),
а
б
г
в
д
Рис. 3. Результаты обследования больной 33 лет с церебральной аневризмой развилки левой СМА.
а — церебральная ангиография слева, ТКДГ в левой СМА и компьютерная томограмма головного мозга; б — мониторинг
САД и ЛСК в левой СМА; в — манжетный тест; г — СП САД и ЛСК в диапазоне средних и низких частот; д — фазовый
сдвиг между ЛСК и САД в диапазоне М-волн.
53
НЕЙРОХИРУРГИЯ, № 1, 2008
а
б
г
в
д
Рис. 4. Результаты обследования больной 54 лет с артериовенозной мальформацией правой височной доли.
а — церебральная ангиография справа и ТКДГ в правой СМА, б — мониторинг САД и ЛСК в правой СМА; в — манжетный тест; г — СП САД и ЛСК в диапазоне средних и низких частот; д — фазовый сдвиг между ЛСК и САД в диапазоне
М-волн.
а значения фазового сдвига и RоR (0.5 ± 0.1 рад
и 14 ± 1%/с) достоверно выше (p < 0.05), чем у
больных с выраженным и критическим вазоспазмом 4880 ± 1600 (см/с)2/Гц, 0.2 ± 0.1 рад и 9 ± 3%/с,
соответственно.
Выраженный и критический вазоспазм является одним из наиболее серьезных осложнений
разрыва церебральных аневризм и в значительной степени определяет течение раннего послеоперационного периода после внутричерепных
операций. Ретроспективный анализ данных пред54
операционного мониторинга ЛСК показал достоверные различия значений СП В-волн ЛСК
у 7 больных с выраженным и критическим вазоспазмом в зависимости от течения раннего
послеоперационного периода (рис. 6). У 3 из
них с развитием ранних послеоперационных
неврологических осложнений СП В-волн ЛСК
на стороне вазоспазма (7090 ± 2240 (см/с)2/Гц)
была существенно (p < 0.05) выше, чем у 4 больных без послеоперационных
осложнений
(1920 ± 440 (см/с)2/Гц).
ДИСКУССИЯ
Рис. 5. Средние значения фазового сдвига между ЛСК и
САД в диапазоне М-волн и СП В-волн ЛСК у здоровых
добровольцев и у больных с различной нейрохирургической
патологией.
Рис. 6. Средние значения ЛСК (А) и СП В-волн ЛСК (Б) у
больных с выраженным и критическим сосудистым спазмом
в зависимости от исходов оперативного вмешательства.
Обсуждение результатов
Полученные данные спектрального анализа
ЛСК и САД, а также данные, приводимые в мировой литературе, подчеркивают приоритетные
направления в области изучения СМК на основе
оценки количественных характеристик волновых
процессов средне- и низкочастотного диапазона.
Кроме того, они подтверждают возможность их
применения как альтернативного способа оценки
состояния СМК, отличающегося большей физиологичностью, безопасностью и меньшим дискомфортом для обследуемого по сравнению с другими способами.
Нисколько не умаляя высокого качества и
преимуществ других статистических программ,
нам представляется, что статистический пакет
«Statistica for Windows» мог бы послужить прототипом подобной единой программы благодаря
своей всеобщей доступности, адаптации к среде
Windows, относительной простоте в применении
и, в то же время, возможности анализа достаточ-
но большого массива качественных и количественных параметров. Полученные нами данные
являются тому ярким подтверждением.
На основе проведения кросспектрального
анализа ЛСК и САД с помощью программного
пакета «Statistica for Windows» получены средние значения СП и амплитуды В-волн, фазового
сдвига между М-волнами ЛСК и САД у здоровых добровольцев, аналогичные результатам, полученным другими авторами с использованием
иных статистических программ [6, 7, 13—15, 21,
27]. Значения фазового сдвига коррелировали со
скоростью АРМК по данным манжетного теста.
Значения СП В-волн менее 1000 (см/с)2/Гц, установленные путем построения классификационных деревьев, свидетельствуют о нормальном
состоянии стволовых структур головного мозга,
обеспечивающих адекватное функционирование
СМК. Снижение фазового сдвига между ЛСК и
САД в диапазоне М-волн менее 0.75 рад характеризуют нарушения АРМК. Вышеописанные преимущества спектрального анализа обусловливают
его предпочтительность при исследовании СМК
не только у добровольцев, но также и у больных
с различной нейрохирургической патологией.
Так, у больных с церебральными аневризмами, подвергнутых открытым оперативным вмешательствам, выявлены межгрупповые и внутригрупповые отличия СП В-волн, фазового сдвига между М-волнами ЛСК и САД, из которых
особого внимания заслуживает зависимость СП
В-волн ЛСК от выраженности сосудистого спазма. Известно, что при определении показаний к
внутричерепным операциям у больных в геморрагическом периоде кровоизлияния, учитываются тяжесть состояния по шкале WFNS, наличие
и выраженность вазоспазма, диагностируемого
по данным церебральной ангиографии и ТКДГ.
Данные ТКДГ порой имеют решающее значение,
так как операции у больных с дооперационным
выраженным или критическим вазоспазмом чаще
сопровождаются ранними послеоперационными
неврологическими осложнениями, чем операции
у больных без вазоспазма или с легким вазоспазмом. Для уточнения показаний к операции
могут быть использованы результаты оценки СП
В-волн ЛСК, которая оказалась существенно выше
у больных с развитием послеоперационных неврологических осложнений, чем у больных без осложнений. При этом достоверных различий ЛСК,
фазового сдвига между М-волнами ЛСК и САД,
скорости АРМК на стороне локализации вазоспазма не выявлено. Таким образом, значения СП
внутричерепных В-волн могут быть использованы как дополнительный критерий при выборе
тактики лечения: проведения экстренного оперативного вмешательства с целью предупреждения
повторного кровоизлияния или консервативной
интенсивной терапии до уменьшения СП внутричерепных В-волн с целью улучшения исходного предоперационного состояния больного.
Существенное повышение СП внутричерепных
В-волн и прогностическое значение полученных
данных ранее показано при развитии интра- и
55
НЕЙРОХИРУРГИЯ, № 1, 2008
послеоперационных неврологических осложнений у больных, подвергнутых внутрисосудистым
оперативным вмешательствам в отдаленном периоде кровоизлияния [23].
У больных с АВМ головного мозга низкие
значения фазового сдвига между САД и ЛСК в
диапазоне М-волн на стороне патологии, по-видимому, определяются степенью выраженности
шунтирующего процесса и участием афферентного сосуда в кровоснабжении прилежащих к
АВМ здоровых зон головного мозга.
Исследование ЛСК на стороне АВМ мы проводили в артерии, непосредственным продолжением которой являлся афферентный сосуд либо
в самом афферентном сосуде, если это было технически возможным. Можно предположить, что
скорость АРМК в сосудистом бассейне, участвующем в кровоснабжении АВМ, изначально снижена за счет отсутствия АРМК в сосудах самой
АВМ. Сосуды микроциркуляторного русла смежных с АВМ зон головного мозга реагируют на
снижение церебрального перфузионного давления (за счет шунтирования) длительной компенсаторной вазодилатацией, что впоследствии приводит к снижению скорости АРМК в этих зонах.
Чем более выражен шунтирующий процесс, тем
более выраженной может быть компенсаторная
вазодилатация и тем большим снижение скорости АРМК вплоть до полного ее отсутствия. При
избирательной эмболизации сосудов АВМ следует ожидать нормализации церебрального перфузионного давления и улучшения АРМК в сосудистом бассейне, участвующем в кровоснабжении
как АВМ, так и смежных зон головного мозга
за счет перераспределения кровотока в сторону
последних. Исходя из вышеизложенного, пациентов с артериовенозными мальформациями можно
рассматривать как контрольную группу больных,
у которых имеют место различной степени нарушения АРМК на стороне патологии, тогда как
здоровые добровольцы представляют контрольную группу с интактной АРМК.
Выводы
1. Кросспектральный анализ медленно-волновых процессов ЛСК и САД является адекватным
неинвазивным методом количественной оценки
состояния церебральной гемодинамики.
2. Повышение СП внутричерепных В-волн
ЛСК в магистральных артериях основания мозга
свидетельствует о нарушениях в СМК и может
служить информативным критерием в системе
определения показаний к хирургическому лечению и прогнозирования исходов оперативного
вмешательства у больных с церебральными аневризмами в геморрагическом периоде кровоизлияния, осложненного развитием вазоспазма.
3. Фазовый сдвиг между ЛСК и САД в диапазоне М-волн характеризует состояние АРМК
и может быть использован для диагностики ее
нарушений в периоперационном периоде у нейрохирургических больных.
56
4. Кросспектральный анализ, включающий
последовательное определение СП внутричерепных В-волн, фазового сдвига между ЛСК и САД
в диапазоне М-волн, с помощью программного
пакета «Statistica for Windows» может быть использован в качестве стандарта для оценки состояния
СМК у нейрохирургических больных.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Арутюнов А.И., Коновалов А.Н., Шахнович А.Р. и др.
Саморегуляция мозгового кровотока и ее нарушения
после нейрохирургических операций. // Вопр. нейрохир. — 1972. — № 1. — C. 3—6.
2. Гайдар Б.В., Парфенов В.Е., Свистов Д.В. Допплерографическая оценка ауторегуляции кровоснабжения головного мозга при нейрохирургической патологии. //
Нейрохирургия. — 1998. — № 3. — С. 31—36.
3. Демченко И.Т. Методы изучения мозгового кровообращения. // Методы исследования кровообращения. — Л.:
Наука, 1976. — С. 104—124.
4. Aaslid R., Lindegaard K.F., Sorteberg W., Nornes H. Cerebral
autoregulation dynamics in humans // Stroke. — 1989. —
Vol. 20. — № 1. — P. 45—52.
5. Auer L., Sayama I. Intracranial pressure oscillations (B-waves)
caused by oscillations in cerebrovascular volume. — Acta
Neurochirurgica — 1983 — Vol. 68. — P. 93—100.
6. Birch A.A., Dirnhuber M.J., Hartley-Davies R. et al. Assessment
of autoregulation by means of periodic changes in blood pressure. // Stroke — 1995. — Vol. 26. — P. 834—837.
7. Blaber A.P., Bondar R.L., Stein F. et al. Transfer function
analysis of cerebral autoregulation dynamics in autonomic
failure patients — Stroke — 1997. — Vol. 28 — P. 1668—
1692.
8. Czosnyka M., Pickard J., Whitehouse H., Piechnik S. The hyperaemic response to a transient reduction in cerebral perfusion pressure: a modeling study. // Acta Neurochirurgica. —
1992. — Vol. 115. — P. 90—97.
9. Demolis P., Florence G, Thomas L. et al. Is the acetazolamide test valid for quantitative assessment of cerebral autoregulatory vasodilation? // Stroke. — 2000. — Vol. 31. —
P. 508—515.
10. Diehl R.R. Cerebral autoregulation studies in clinical practice. Review. // Eur J Ultrasound. — 2002. — Vol. 16. —
P. 31—36.
11. Diehl R.R., Henkes H., Nahser H.C., et al. Blood flow velocity and vasomotor reactivity in patients with arteriovenous
malformations. A transcranial Doppler study. // Stroke —
1994. — Vol. 25. — P. 1574—1580.
12. Diehl R.R, Linden D., Lucke D., Berlit P. Phase relationship between cerebral blood flow velocity and blood pressure. A clinical test of autoregulation. // Stroke. — 1995. —
Vol. 26. — P. 1801—1804.
13. Giller C.A. The frequency-dependent behavior of cerebral
autoregulation. // Neurosurgery — 1990. Vol. 27. — P. 362—
368.
14. Haubrich C. Wendt A., Diehl R.R., Klцtzsch C. Dynamic
Autoregulation Testing in the Posterior Cerebral Artery //
Stroke. — 2004. — Vol. 35. — P. 848.
15. Kuo T.B., Chern C.M., Sheng W.Y. et al. Frequency domain
analysis of cerebral blood flow velocity and its correlation
with arterial blood pressure. // J Cereb Blood Flow. —
1998. — Vol. 18. — P. 311—318.
16. Lang E.W., Diehl R.R., Mehdorn H.M. Cerebral autoregulation
testing after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: the phase
relationship between arterial blood pressure and cerebral
blood flow velocity. // Crit Care Med — 2001. — Vol. 29. —
P. 158—163.
17. Lundberg N. Continious recording and control of ventricular
fluid pressure in neurosurgical practice. Acta Psychiat and
Neurolog. Scand. 1960. — Vol. 149. — P. 1—193.
18. Maeda M., Takahashi K., Miyazaki M. The role of the central monoamine system and the cholinoceptive pontine area
on the oscillations of ICP «pressure waves» in Miller J.D.,
Teasdale G.M., Rowan J.O. — Intracranial pressure VI —
Berlin: Springer-Verlag. — 1986. — P. 151—155.
ДИСКУССИЯ
19. Newell D., Aaslid R., Stooss R., Reulen H. The relationship
of blood flow velocity fluctuations to intracranial pressure
B waves. // J. Neurosurg. — 1992 — Vol. 76. — P. 415—421.
20. Nornes H., Knutzen H., Wikeby P. Cerebral artery blood flow
and aneurysm surgery: Part 2. Induced hypotension and autoregulatory capacity. // J. Neurosurg. — 1977. — Vol. 47. —
P. 819—827.
21. Panerai R.B.,
Rennie J.M.,
Kelsall A.W.,
Evans D.H.
Frequency-domain analysis of cerebral autoregulation from
spontaneous fluctuations in arterial blood pressure. // Med
Biol Eng Comput — 1998. — Vol. 36. — P. 315—322.
22. Reinhard M., Roth M., Muller T. et al. Cerebral autoregulation
in carotid artery occlusive disease assessed from spontaneous blood pressure fluctuations by the correlation coefficient
index. // Stroke. — 2003. — Vol. 34. — P. 2138—2144.
23. Semenyutin V.B., Aliev V.A., Nikitin P.I., Kozlov A.V. The intracranial B-waves’ amplitude as prognostication criterion of neu-
24.
25.
26.
27.
rological complications in neuroendovascular interventions. //
Acta Neurochirurgica-2005 — Suppl. 94. — P. 53—58.
Steinmeier R., Bauhuf C., Hubner U., et al. // Slow Rhythmic
Oscillations of Blood Pressure, Intracranial Pressure,
Microcirculation, and Cerebral Oxygenation. Dynamic
Interrelation and Time Course in Humans. // Stroke. —
1996. — Vol. 27. — P. 2236—2243.
Tiecks F.P., Lam A.M., Matta B.F., et al. Effects of the valsalva maneuver on cerebral circulation in healthy adults. A
transcranial Doppler Study. // Stroke — 1995. — Vol. 26. —
P. 1386—1392.
Voldby B., Enevoldsen E., Jensen F.B. Cerebrovascular reactivity in patients with ruptured intracranial aneurysms. // J.
Neurosurg. — 1985. — Vol. 62. — P. 59—64.
Zhang R., Zuckerman J.H., Giller C.A., Levine B.D. Transfer
function analysis of dynamic cerebral autoregulation in humans. // Am J Physiol. — 1998 — Vol. 274 — H233—H241.
Комментарий к статье «Оценка состояния системы мозгового кровообращения
с помощью кросс-спектрального анализа спонтанных колебаний системной
и церебральной гемодинамики»
До недавнего времени для оценки мозгового
кровотока использовались преимущественно параметры, определяемые в короткий промежуток
времени (минимальная, средняя, максимальная
линейная скорость, а также различные межскоростные коэффициенты). В последние годы были
описаны и более «тонкие» показатели мозгового
кровотока, связанные с с колебанием указанных
показателей в более длительные временные промежутки. Описаны спонтанные колебания скоростных характеристик с периодом 8—13 с (волны
Майера), 0,5—2 мин (В-волны).
Авторами предложен новый метод оценки регуляции мозгового кровотока, основанный на
сопоставлении спонтанных колебаний линейной скорости кровотока в интракраниальных
артериях и системного артериального давления
у больных с аневризмами и артериовенозными
мальформацями головного мозга. Разработан алгоритм проведения кросс-спектрального анализа,
что позволило установить диагностические критерии нарушений цереброваскулярной ауторегуляции. Особую ценность в исследовании имеет
методологический подход к оценке медленноволновых колебаний: оптимальный выбор длны и плотности временных интервалов. Можно
надеяться, что после создания диагностического
комплекса, в котором реализован кросс-спектральный анализ, данная методика несомненно
может быть использована в комплексной оценке ауторегуляции мозгового кровотока, изучения
прогностических критериев для хирургических
вмешательств в остром периоде кровоизлияния.
Ассистент кафедры нейрохирургии
МГМСУ, к.м.н. Левченко О.В.
57