На правах рукописи - Российский научный центр хирургии им
реклама
На правах рукописи Алиев Самир Мубариз оглы МОЗГОВОЙ КРОВОТОК В РАННЕМ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ У БОЛЬНЫХ, ОПЕРИРОВАННЫХ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ 14.01.13. – лучевая диагностика, лучевая терапия 14.01.20. – анестезиология и реаниматология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва - 2010 -2- Работа выполнена в Учреждении РАМН Российском научном центре хирургии им. академика Б.В. Петровского РАМН и на кафедре функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО 1 МГМУ им.И.М.Сеченова НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор Валерий Александрович Сандриков доктор медицинских наук, профессор Александр Анатольевич Еременко ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор медицинских наук, профессор Александр Васильевич Зубарев член-корреспондент РАМН доктор медицинских наук, профессор Борис Романович Гельфанд Ведущее учреждение: ФГУ «Институт хирургии имени А.В. Вишневского» Минздравсоцразвития Защита диссертации состоится «18» январь 2011 г. в 15 часов на заседании Диссертационного Совета (Д.001.027.02) Учреждение РАМН Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского РАМН Адрес: 119991, Москва, Абрикосовский пер., д. 2 с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦХ им. академика Б.В. Петровского РАМН Автореферат разослан « 13 » декабря 2010 года Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор медицинских наук Э.А. Годжелло -3- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы Впервые признаки церебральных осложнений после операций на сердце в условиях ИК были описаны ещѐ в 1952 году [Smith P.L.C., 1995]. В дальнейшем Fox H.M. и соавт. (1954) и Priest W.S. с соавт. (1957) доказали, что при операциях на сердце в условиях ИК возможны осложнения со стороны ЦНС. За последние десятилетия существенно снизилось количество церебральных осложнений при операциях на сердце в условиях ИК, тем не менее, степень нарушений когнитивных функций головного мозга остаѐтся высокой. Причинами этого, по мнению большинства авторов, являются эмболизация, гипоперфузия и неадекватная защита головного мозга. [Шевченко Ю.Л. с соавт., 1996, 1997; Федулова С.В., 2007; Сандриков В.А. с соавт., 2008; Дементьева И.И. с соавт.,2009]. На сегодняшний день нет единого мнения в выборе средств фармакологической защиты головного мозга от ишемических и реперфузионных повреждений. Продолжаются дискуссии о температурных режимах проведения ИК, выборе основных и вспомогательных компонентов анестезиологического обеспечения, методах мониторинга состояния головного мозга [Бунятян А.А., Селезнѐв М.Н., 1993; Banoub M., 1994, Миербеков Э.М., 1997; Локшин Л.С.; 1998; Arrowsmith J.A., Newman M.F. 2000;]. Вместе с тем, рассматривая проблему оценки степени нарушения мозгового кровообращения в раннем послеоперационном периоде, возникают вопросы, связанные с выявлением предикторов церебральных осложнений. В последнее время транскраниальная допплерография (ТКДГ) заняла особое место в диагностике эмболических поражений головного мозга, поскольку она является практически единственным методом, позволяющим осуществить прямую детекцию церебральной эмболии. ТКДГ мониторинг мозгового кровотока, в первую очередь, предназначен для длительного -4- наблюдения за кровотоком с оценкой допплерографических показателей и для фиксирования эпизодов эмболий. Однако возможность допплеровской дифференцировки газовой и материальной эмболии на сегодняшний день является предметом дискуссии и научно-технического поиска. Также остаѐтся открытым вопрос распознавания микроэмболических сигналов по их морфологическому составу и размерам эмболов. Несмотря на все достижения, методика интраоперационного и послеоперационного мониторинга мозгового кровотока при операциях на сердце во время ИК до конца не разработана. Также не разработан и не внедрен в практику протокол послеоперационного обследования больных, включающий оценку гемодинамического церебрального резерва, выявления ишемических повреждений головного мозга с помощью методик УЗДГ, ТКДГ, дуплексного сканирования. На сегодняшний день не определены предикторы неврологических осложнений, критерии адекватности церебральной перфузии. До настоящего времени в доступной литературе практически нет исследований, посвященных мониторированию микроэмболических сигналов после реконструктивных операций, не определены оптимальные сроки и продолжительность исследования, не определена степень микроэмболии в зависимости от реологического статуса и не доказаны критерии эффективности патогенетического лечения микроэмболического синдрома. Цель исследования: разработать методику и диагностические критерии нарушения мозгового кровотока в раннем послеоперационном периоде у больных, кровообращения. оперированных в условиях искусственного -5- Задачи исследования: Оценить состояние головного мозга в зависимости от объема 1. микроэмболии сосудов головного мозга в операционном и раннем послеоперационном периодах. Оценить динамику мозгового кровотока в послеоперационном периоде 2. у больных, оперированных на сердце в условиях искусственного кровообращения. Определить степень эмболии сосудов головного мозга в зависимости от 3. показателей реологических свойств крови. Научная новизна исследования В результате проведенного исследования впервые разработана и внедрена в клиническую практику комплексная оценка мозгового кровотока в раннем послеоперационном периоде, основанная на регистрации потоков крови в сосудах головного мозга. Доказано, что количество микроэмболических сигналов и их состав зависит от длительности и температурного режима искусственного кровообращения. На основании результатов мониторирования показателей кровотока в средних мозговых артериях, проведена оценка изменений гемодинамики в исследуемых артериях в зависимости от температурного режима перфузии на различных этапах хирургического вмешательства. Впервые проведена дифференциальная диагностика эмболических сигналов, разделенная на газовые и материальные, с определением их влияния на состояние кровообращения в раннем послеоперационном периоде. Практическая значимость работы Внедрение в клиническую практику оценки материальной и газовой эмболии во время искусственного кровообращения дает возможность заблаговременно применить охранительное торможение и применять методы лечения, направленные на улучшение кровообращения головного мозга с прогнозированием исхода нарушения мозгового кровообращения. -6- Детекция и подразделение эмболии на газовую и материальную, а также косвенное определение размеров эмболов, существенно повышает диагностику мозговых осложнений. Основные положения, выносимые на защиту 1. При операциях на сердце и крупных сосудах (аорта) целесообразно проводить мониторинг скорости кровотока в сосудах головного мозга с целью предупреждения и выявления ранних мозговых осложнений, которые связаны с воздушной и материальной микроэмболией. 2. Своевременная диагностика микроэмболий головного мозга обеспечивает адекватную профилактическую терапию, как во время операции, так и в раннем послеоперационном периоде. 3. Количество микроэмболов в раннем послеоперационном периоде во многом определяется реологией крови. Концентрация глюкозы в крови свыше 9.0 ммоль/л является достоверным предиктором гиперагрегации эритроцитов. Внедрение в практику Основные положения работы нашли применение в клинической практике отдела сердечно-сосудистой хирургии, кардиореанимации и отдела инструментальной диагностики РНЦХ им. акад. Б.В.Петровского РАМН. Апробация работы Материалы и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской конференции молодых учѐных (2005); симпозиуме с международным участием «52-й Ежегодный конгресс анестезиологов» (2005); V Съезде Российской ассоциации специалистов ультразвуковой диагностики в медицине (2007); заседании допплеровского клуба (2007). Апробация диссертации состоялась на объединенной научной конференции кафедры функциональной и ультразвуковой диагностики ФППОВ ГОУ ВПО 1 МГМУ имени И.М.Сеченова, отдела инструментальной диагностики, отдела кардиохирургии и отдела анестезиологии и -7- реаниматологии РНЦХ имени академика Б.В. Петровского РАМН 23 июня 2010 года. Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы, одна из которых в центральном журнале. Структура и объѐм диссертации Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, включая 18 - таблиц и 27 - иллюстраций, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, включающего 75 отечественных и 136 иностранных источников. Содержание работы Работа основана на анализе результатов клинических исследований у 50 больных, которым были выполнены операции на сердце в условиях искусственного кровообращения в отделе хирургии сердца РНЦХ им. Б.В. Петровского РАМН. У всех пациентов исследовался мозговой кровоток с последующим анализом клинического течения заболевания в послеоперационном периоде. Материал и методы исследования Интраоперационно и в раннем послеоперационном периодах обследовано 50 пациентов. Средний возраст пациентов составил 58±6 лет. На первом этапе мониторинг мозгового кровотока и эмболодетекция выполнялись в условиях операционной у 27 (54%) пациентов с ишемической болезнью сердца и у 23 (46%) с аневризмой восходящей аорты, которым в условиях искусственного кровообращения произведены реконструктивные операции. На втором этапе в отделении реанимации и интенсивной терапии у этих же пациентов выполнялась оценка мозгового кровотока с регистрацией потоков крови вплоть до экстубации. По данным дуплексного сканирования сопутствующие атеросклеротические поражения брахиоцефальных артерий -8- (БЦА) выявлены у 22 (59,5%) пациентов с ишемической болезнью сердца. Гемодинамически незначимые поражения БЦА выявлены у 14 (37,9%) пациентов с ишемической болезнью сердца и у 12 (92%) пациентов с аневризмой восходящей аорты. Гемодинамически значимые поражения БЦА - у 5 (13,5%) пациентов ИБС: из них у 1 - изгиб ВСА слева, у 1 - окклюзия ВСА слева, у 3 - стенозы ВСА и у 4 (31%) пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты. Сопутствующие заболевания у пациентов обоих групп представлены в таблице 1. Таблица 1 Сопутствующие заболевания у пациентов у пациентов ИБС и аневризмой восходящей дуги аорты Сопутствующие заболевания ИБС При аневризмах аорты Кол-во Частота больных % Кол-во Частота больных % Артериальная гипертония 25 92,6 13 56,5 Нарушение ритма сердца ХСН (по классификации NYHA) ХОБЛ Сахарный диабет 5 18 5 4 18,5 5 18,5 3 18,5 18 14,8 3 21,7 13,0 78,3 13,0 27 пациентам шунтирования ИБС в была условиях выполнена операция искусственного аортокоронарного кровообращения и нормотермической перфузии (с ректальной температурой 34,5°) в 80,7% случаях. В 14,8% случаев в условиях умеренной гипотермии с ректальной температурой 30-32° . В 1 случае выполнена операция маммарнокоронарного и аортокоронарного шунтирования на работающем сердце. Пациентам с аневризмой восходящей аорты в условиях глубокой гипотермии и ректальной температурой 25° были выполнены операции протезирования восходящей аорты (Табл.2). В 20% случаев оперативное вмешательство дополнялась аортокоронарным шунтированием. У 50% пациентов было выполнено протезирование или пластика аортального -9- клапана и в 30% случаев реконструкциями брахиоцефального ствола или сонных артерий. Таблица 2. Типы реконструктивных операций на восходящем отделе аорты. Тип операции на аорте % Количество больных Протезирование восходящей аорты и аортального 5 21,8 Протезирование восходящей аорты и дуги аорты 14 60,9 Протезирование 2 8,7 1 4,3 1 4,3 клапана по методу Бенталла Де Боно восходящей аортального клапана и дуги аорты, пластика аорты, реплантация подключичной артерии в общую сонную артерию Протезирование восходящей аорты и аортального клапана по методу Бенталла Де Боно+АКШ Интимсохраняющее экзопротезирование восходящей аорты Интраоперационный мониторинг проводили на специализированной ультразвуковой диагностической системе «АНГИОДИН-2К» (БИОСС, Россия) датчиками 2 МГц с программным обеспечением в составе медицинской базы данных WinPatientExpert® и системы мониторинга Monitex®. Исследование интракраниальных артерий мозга выполняли через основные краниальные «окна»: орбитальные, височные и «окно» большого затылочного отверстия с регистрацией скоростей кровотока в средней мозговой артерии (рис.1). Обязательным условием подготовки пациента к интраоперационному мониторингу является определение прозрачности и - 10 - расположения ультразвукового окна, исходных значений кровотока и реактивности сосудов головного мозга. Рис.1 Транскраниальная допплерография сосудов головного мозга. В норме кровоток в интракраниальных артериях характеризуется низким периферическим сопротивлением и сохраняется на протяжении всего сердечного цикла. Состояние кровотока оценивали по качественным и количественным показателям. К качественной оценке относили форму допплерограммы и направление кровотока. Количественную оценку кровотока производили на основании измеряемых параметров скорости кровотока: (максимальной систолической скорости кровотока (Vs), диастолической скорости кровотока (Vd), средней скорости кровотока за один сердечный цикл (Vm), а также индексов - индекс периферического сопротивления (RI), индекс резистентности (PI) и коэффициента асимметрии. Максимальная систолическая скорость кровотока в определенной мере отражает эластичность стенок исследуемого сосуда и зависит от многих переменных, (величины артериального давления, вязкости крови, температуры). Конечная диастолическая скорость кровотока определяет состояние периферического сосудистого русла. В практической работе определялся индекс резистивности как отношение разности систолической и диастолической скоростей к значению - 11 - систолической скорости, который отражает состояние сопротивления кровотоку дистальнее места измерения. Установка шлема, а затем датчиков являлась наиболее важной процедурой. В целях предотвращения смещения датчиков шлем окончательно фиксировался после интубации больного и выполнения анестезиологом всех необходимых манипуляций. После фиксации шлема на поверхность датчиков наносили ультразвуковой гель и выполняли билатеральную инсонацию средних мозговых артерий. После достижения наилучшего соотношения «сигнал - шум» при локации средней мозговой артерии (СМА) измерения считались правильными. Локация сегмента СМА проводили на глубине 55-58 мм. До запуска программы мониторинга проводили обязательные приборные настройки. Так, согласно международным требованиям безопасного применения ультразвуковой диагностической аппаратуры, значение транскраниального термального индекса (TIC) не должно превышать 1, так как превышение этого значения может приводить к нагреванию ткани в области локации. Требуемое значение TIC достигали установкой приборных настроек мощности и усиления ультразвукового сигнала в минимальные значения. При этом соблюдали условие четкой визуализации спектрограммы. В режиме мониторинга выполнялась регистрация и запись на диск полученной информации (тренды параметров кровотока (Vs, Vd, Vm, PI, RI,) аудиосигналы в стерео - формате и спектрограммы по каждому каналу). пациентов обеих групп подсчѐт У микроэмболов и оценку мозгового кровотока производили в течение каждого часа от момента окончания операции до момента просыпания и экстубации пациента. В отделении реанимации параллельно с мониторингом мозгового кровотока осуществляли мониторинг: среднего артериального давления, частоты сердечных сокращений, центрального венозного давления и температуры. Для режима послеоперационного мониторинга и постобработки полученных результатов система автоматически формирует диаграмму распределения мощности зарегистрированных МЭС по каждому каналу, отображающую количество - 12 - микроэмболов и их мощность в децибелах по отношению к мощности фонового кровотока. Для повышения корректности полученной статистики в системе были реализованы режимы: удаления пользователем псевдоэмбола с тренда, установки пользователем метки по результатам прослушивания аудио-сигнала и просмотра спектрограммы микроэмболического сигнала. У кровотока в зоне пациентов обеих групп наряду с количественной оценкой параметров кровотока исследовали кислотноосновное состояние (КОС) и газовый состав артериальной крови. Для оценки агрегации эритроцитов использовали артериальную кровь и кровь, полученную из правой и левой луковицы внутренних яремных вен. Процесс агрегации (% и скорость агрегации, %/мин) изучали на приборе «Solar-2110» («Солар», Беларусь) по оригинальной методике. Полученные результаты обработаны статистически. Результаты исследования. В результате клинических исследований решена проблема идентификации микроэмболических сигналов на газовые и материальные. Так, если частота отраженного ультразвукового сигнала от материальных эмболов лежит преимущественно в диапазоне от 150 до 600 Гц, то для воздушных МЭС она, как правило, составляет 800-1200 Гц. Выбор указанного критерия обеспечивает наилучшие показатели сепарации эмболии на воздушную и материальную, однако не является единственным. Как по ультразвуковым допплерографическим параметрам, так и по клиническим проявлениям, микроэмболы (МЭС) довольно часто встречаются не только в интраоперационном периоде во время искусственного кровообращения, но и в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных. В таблице 3 представлены дифференциальные критерии газовых и материальных МЭС. Достаточно важно выполнять их дифференциальную диагностику с оценкой количественного их значения. - 13 - Таблица 3. Дифференциальные критерии газовых и материальных микроэмболических сигналов. Критерии Газовые МЭС Материальные МЭС ГЭС МЭСБ МЭСК Частота Гц 800-1200 >400 <400 мощность Дб 7-45 >30 <30 длительность мc 15 - 100 10 - 50 аудиосигнал звонкий, высокий глухой, низкий спектрограммы Выходит за в пределы 20 - 80 глухой, низкий пределах в огибающей пределах огибающей огибающей При допплеровской идентификации микроэмболических сигналов мы пользовались базовыми критериями, принятые Consensus Committee of the Ninth International Cerebral Hemodynamic Symposium (1995). Газовые и материальные микроэмболы обладают разным акустическим импедансом. Импеданс газовых микроэмболов значительно отличается от импеданса форменных элементов крови, а импеданс материальных микроэмболов близок к импедансу окружающей их крови. В связи с этим газовые и материальные микроэмболы продуцируют допплеровские сигналы с различными характеристиками (табл.3). В первую очередь, это касается интенсивности сигналов. При выполнении мониторинга в послеоперационном периоде выполнялась автоматическая эмболодетекция. Для достоверности исследования и во избежание дискредитации метода использовались технические параметры, влияющие на детектабельность ЭС. При проведении исследований было доказано, что у пациентов, имеющих стеноокклюзирующие поражения брахиоцефальных артерий, при операциях с искусственным кровообращением, были установлены частотные значения для эмболических сигналов материального и воздушного происхождения - 14 - (Федулова С.В.,2007). В постпроцессорной обработке материала при автоматической эмболодетекции определяющим является наличие опции детализации эмбола. Она включает в себя график аудиосигнала, мощность и порог автодетекции с уровнем мощности фонового кровотока, с записью спектра кровотока и возможностью воспроизведения в аудио-формате. Данный режим позволяет более достоверно определять качественную характеристику эмболов и производить их дифференцировку на газовые и материальные, а также исключать артефактные высокоинтенсивные транзиторные сигналы (рис.2). Рис. 2. Газовые эмболы в сосуды головного мозга. После окончания мониторинга всегда производилась визуальная оценка допплерограммы и оценка аудиосигнала эмболов. Газовые микроэмболы отражают ультразвуковые сигналы с большей интенсивностью. Такие сигналы всегда имеют одинаковую форму («вертикальные полоски» с разной длительностью сигнала, соответственно «тонкие» и «толстые»), мощность их варьирует от 7 до 45 дБ, с продолжительностью от 15 до 100 млс и частотой сигнала более 700 Гц. В случае массивного поступления большого числа газовых микроэмболов их количество прогрессивно увеличивается в дальнейшем, что возможно связано с фрагментацией микропузырьков воздуха. Материальные микроэмболы имеют другие визуальные и мощностные характеристики (Рис.3). - 15 - Рис.3 Материальные эмболы Такие сигналы отличаются по форме («овальные», «круглые», «вытянутые» и т.д.), они всегда находятся в центре или у основания огибающей, и никогда не выходят за пределы спектра кровотока. Мощность таких сигналов составляет от 10 до 30 дБ, частота до 600 Гц, а продолжительность от 10 до 80 млс. Состав материальных эмболов может быть весьма разнообразен: агрегаты тромбоцитов, фрагменты тромбов и вегетаций, жир, кальцинаты, агрегаты эритроцитов. Считается, что большинство материальных микроэмболических сигналов – это агрегаты тромбоцитов. Детализация микроэмболов по их морфологическому составу в клинических условиях крайне затруднительна, а во многих случаях и невозможна. И только одномоментная регистрация допплерографических сигналов с анализом физико-химических свойств и гомеостаза крови позволяет с определенной степенью достоверности предполагать структуру микроэмболов. P.D. Hayes и соавт. (2001) показали, что наиболее значимый фактор риска кровообращения гиперфункция функциональный развития - не послеоперационных технические ошибки тромбоцитов. статус Многие нарушений во время исследователи тромбоцитов является мозгового операции, а считают, что предиктором послеоперационных тромбозов мозговых сосудов. Гиперкатехоламинемия, существующая всегда в раннем послеоперационном периоде, способствует - 16 - дальнейшему развитию гиперагрегации тромбоцитов и эритроцитов. (P.D. Hayes и соавт., 2001; Ройтман Е.В. и соавт., 2004). Большинство авторов считают, что если назначение антитромбоцитарных средств вызывает их редукцию, следовательно, это агрегаты тромбоцитов (или так называемые «белые» тромбы). Если происходит процесс усиления активности агрегации эритроцитов – это так называемые «красные» тромбы. При постпроцессорной обработке данных мониторинга, используя соответствующие опции прибора по детализации эмболических сигналов, нами было выявлено, что микроэмбол может иметь сложное строение, и состоять либо из множества слипшихся материальных частиц (сладжей), либо из материальных и газовых одновременно. Такие микроэмболические сигналы хорошо локализуются в спектре кровотока, ядро сигнала имеет четкий контур и вытянутую неправильную форму. Они имеют небольшое превышение мощности и распределение частотной характеристики от 190 до 600 Гц. Кривые аудиосигнала и мощности могут состоять из двух и более частей, при прослушивании сигнал нечеткий, напоминающий мягкий «дующий» шум. Максимальная длительность таких микроэмболических сигналов составляет 100 млс. Регистрация таких сигналов характерна для, так называемых, «свежих эмболов». Регистрация характеристики микроэмболических которых соответствовали сигналов, «твердым» качественные материальным частицам с продолжительностью сигналов от 15 до 35 млс и мощностью до 35-40 дБ соответствовали микрокальцинатам. При детализации таких микроэмболов было определено, что ядро эмболического сигнала хорошо локализуется в спектре кровотока, имеет четкий контур, выраженное превышение мощности сигнала, частотная характеристика распределяется от 200 до 650 Гц, а при прослушивании имеет четкий невысокого тона, напоминающий «хлопок» аудиосигнал. При ретроспективном анализе фазовой структуры кровотока нами отмечено, что местоположение МЭС несет полезную информацию. Нами - 17 - выявлено, что чем дальше от систолической волны регистрируется МЭС, тем больше вероятность того, что по своей морфологической структуре микроэмбол состоит из нитей фибрина и тромбоцитов. С физической точки зрения рассеяние упругой акустической волны в жидкой среде обуславливается неоднородностью этой среды. Рассеяние ультразвуковых волн, проявляющееся в виде спонтанного эхоконтраста, имеет место вследствие появление в кровотоке микроагрегатов, размеры которых соизмеримы с длиной акустической волны. Образование в кровотоке микроагрегатов такого размера, в принципе, может вызываться как агрегацией клеточных компонентов крови (прежде всего тромбоцитов и эритроцитов), так и формированием супрамолекулярных фибриновых сетей. Вероятность, как первого, так и второго тем выше, чем выше гиперкоагуляционный статус крови. Регистрация МЭС в систолическую фазу кровотока с большей вероятностью можно отнести к твердым микроэмболам. Микрокальцинаты или твердые эмболы регистрируются в одном сердечном цикле как множественные микроэмболические сигналы в различные фазы сердечного цикла. Для дифференциации необходимо обращать пристальное внимание на мощностные характеристики ультразвуковых осцилляций. Известно, что основными факторами операций с ИК, влияющими на систему гемостаза, являются длительность и температурный режим перфузии, степень гемодилюции. Продолжительность перфузии влияет не только на генерацию тромбина, но и на всю реологию крови. По данным ТКДГ эпизоды эмболии во время операций были зарегистрированы во всех случаях у пациентов с искусственным кровообращением. В процессе исследования были выявлены паттерны как газовой, так и искусственного регистрировалось происхождения. материальной кровообращения эмболии: и микроэмболических чем больше гипотермия, сигналов длительность тем больше материального - 18 - Другой причиной возникновения микроэмболов может быть изменение эритроцитарной агрегации с формированием сладжей, способствующих возникновению нарушений микроциркуляции. В своей работе мы изучили роль агрегации эритроцитов в формировании микроэмболов в сосудах головного мозга при операциях на аорте в условиях глубокой гипотермии и циркуляторного арреста с использованием антеградной бигемисферальной перфузии (АПМ) головного мозга. Для оценки эритроцитарной агрегации использовали артериальную кровь и кровь, полученную из правой и левой луковицы внутренних яремных вен. Исследование степени и скорости эритроцитарной агрегации в крови, оттекающей от головного мозга и количество микроэмболических сигналов, показало, что во время ИК наблюдается определенная стадийность в их изменениях на разных этапах хирургического вмешательства. Хирургический стресс, сопровождаемый гиперкатехоламинемией, способствует росту эритроцитарной агрегации в артериальной крови, что отражается в нарастании микроэмболических сигналов уже до начала 35 300 30 250 25 200 20 150 15 100 10 5 0 исход гепарин ик апм конец 40 350 35 300 30 250 25 200 20 150 15 100 10 50 5 0 0 количество МЭС в мин 350 степень агрегации, % 40 количество МЭС в мин степень агрегации, % искусственного кровообращения. 50 0 исход гепарин ик апм конец этапы этапы артерия % артерия скорость артерия % артерия скорость материал левый материал правый материал левый материал правый Рис.4. Изменение степени и скорости агрегации эритроцитов и количество МЭС в крови, притекающей к головному мозгу. При переходе на искусственное кровообращение регистрируется повышение качественных и количественных характеристик эритроцитарной агрегации в оттекающей от головного мозга крови на фоне снижения этих - 19 - параметров в артериальном русле. На этом этапе регистрируется дальнейшее увеличение количества микроэмболических сигналов (рис.4). В переход окончания искусственного кровообращения и при переходе на естественное кровообращение степень эритроцитарной агрегации в артериальной и венозной неизменной высокой крови скорости уменьшается при сохраняющейся агрегатообразования. Количество регистрируемых микроэмболических сигналов при этом остается высоким. Нами не получены достоверные различия по количеству МЭС зарегистрированных в правой и левой СМА у всех обследованных пациентов. Так, количество сигналов детектированных при операциях реваскуляризации миокарда справа составило 238±112, слева - 260±123 (Р>0,05), а при реконструктивных операциях на аорте - 920±670 и 832±520 (Р>0,05). Измерение скорости кровотока показало, что у пациентов, оперированных в условиях умеренной гипотермии, скорость кровотока в постперфузионном периоде достоверно (р < 0,05) выше, чем у пациентов с нормотермической перфузией (рис.5). В дальнейшем тенденция к увеличению кровотока у пациентов с умеренной гипотермией сохранялась. Так максимальная систолическая скорость кровотока в конце операции составила 106,1±25,7 см/с, диастолическая скорость кровотока – 47,2±10,8 см/с, средняя скорость кровотока – 70,5±16,3 см/с. Индекс пульсативности не изменялся. При этом у пациентов с нормотермической перфузией к концу операции кровоток оставался на прежнем уровне. В ближайшем послеоперационном периоде в отделении реанимации непрерывно в течение 5 часов проводился мониторинг мозгового кровообращения с регистрацией микроэмболических сигналов с помощью ультразвуковой транскраниальной допплерогрфии. Выявлено, что у больных, оперированных в условиях умеренной гипотермии, линейная скорость кровотока снизилась на 20%, а индекс пульсативности (IP) оставался достоверно выше, чем у пациентов, оперированных при нормотермии. Показатели кровотока у пациентов с - 20 - нормотермической перфузией в раннем послеоперационном периоде не изменялись. Достоверной разницы средней линейной скорости кровотока в мозговых артериях между больными с разными температурными режимами перфузии мы не получили. Следует отметить, что снижение средней линейной скорости кровотока наблюдалось у всех пациентов в пределах 1012%, а показатели резистентности церебральных сосудов и качественные характеристики кровотока не изменялись по сравнению с интраоперационными показателями. динамика средней скорости кровотока в п/о периоде при ИБС динамика средней скорости кровотока в п/о периоде при операциях на аорте 52 50 50 48 46 Vm слева 40 Vm справа 30 44 Vm слева 20 42 Vm справа 10 40 0 38 1час 2час 3час 1час 2час Vm слева 4час 5час А 3час Vm справа Vm слева 4час 5час Б Рис.5. Сравнительная характеристика средней линейной скорости кровотока у пациентов, оперированных в условиях нормотермии (А) и гипотермии (Б). При сравнении кровотоков в бассейнах левой и правой СМА у пациентов ИБС после реваскуляризации миокарда в первые часы отмечалось снижение средней линейной скорости в правой СМА. Эта асимметрия в кровотоке объясняется тем, что у 21.7% пациентов ИБС наблюдалось атеросклеротическое поражение внутренних сонных артерий. По всем другим параметрам линейной скорости кровотока достоверных изменений не отмечалось. Таким образом, мониторинг мозгового кровотока показал, что гипоперфузия головного мозга в условиях искусственного кровообращения не является ведущим фактором в неврологических осложнениях. - 21 - Мониторинг за кровотоком в бассейнах СМА показал, что в раннем послеоперационном периоде у всех пациентов регистрируются МЭС газового и материального происхождения. Однако количество и состав зарегистрированных МЭС в этих группах различный. Так, количество МЭС у пациентов с реконструктивными операциями на аорте более, чем в 3 раза превышал над МЭС у пациентов ИБС. Причем количество МЭС газового происхождения у этих пациентов практически в 5 раз было больше, чем у пациентов ИБС. Микроэмболии играют доминирующую роль в развитии послеоперационных неврологических осложнений. Одним из факторов возникновения микроэмболов является изменение эритроцитарной агрегации (Дементьева И.И. с соавт.,2009). В реанимации наибольшее количество МЭС в бассейнах СМА у пациентов ИБС после реваскуляризации миокарда и у больных после реконструктивных операциях на аорте зарегистрировано в 1 час наблюдения. количество микроэмболических сигналов в раннем п/о периоде при операциях на аорте количество микроэмболических сигналов в раннем п/о периоде при операциях у больных ИБС 160 300 140 120 250 200 100 80 60 40 20 0 ГЭС 150 ГЭС МЭСБ 100 МЭСБ МЭСК МЭСК и/о 1час 2час 3час 4час 5час ГЭС А МЭСК 50 МЭСК 0 и/о 1час 2час 3час 4час 5час ГЭС Б Рис 6. Динамика МЭС газового и материального происхождения у больных ИБС после реконструктивных операциях на аорте в раннем послеоперационном периоде. Однако соотношение МЭС газового и материального происхождения в этих группах пациентов существенно различалось (рис.6). Так, у пациентов ИБС количество МЭС материального происхождения в 5 раз превышало - 22 - количество МЭС газового происхождения, в то время как у пациентов после реконструктивных операциях на аорте количество МЭС газового происхождения практически равнялось количеству МЭС материального происхождения. Это объясняется тем обстоятельством, что у пациентов ИБС реваскуляризация миокарда проводилась без вскрытия полостей сердца, время искусственного кровообращения было в 2 раза короче, и искусственное кровообращение проводилось в условиях нормотермии. Всего за весь период наблюдения в течение 5 часов у пациентов ИБС зарегистрировано 284,3±17,6 МЭС, что практически в 2 раза меньше, чем у пациентов при реконструктивных операциях на аорте. При этом у пациентов ИБС МЭС материального происхождения зарегистрировано в среднем 264,3±27,1 против 149,2±12,6, что 1,5 раза больше, чем у пациентов при реконструктивных операциях на аорте. Таким образом, отличительной особенностью при регистрации МЭС у пациентов этих 2-х групп является: МЭС газового происхождения регистрируются существенно больше (в 16 раз) у пациентов при реконструктивных операциях на аорте, а их исчезновение наступает значительно позже, чем у пациентов ИБС. У пациентов ИБС количество МЭС материального происхождения к концу 5 часа уменьшаются до 0,88±0,06 эмболов в 1 минуту и регистрируются лишь в 4,3% случаев, в то время как у пациентов при реконструктивных операциях на аорте их значительно больше (1,1±0,2) и регистрируются они у 40% пациентов. Интраоперационный и послеоперационный мониторинг кровотока в бассейнах СМА неврологических показал, что осложнений доминирующая принадлежит, в роль в развитии большей степени, микроэмболическому синдрому. Становится очевидным, что различные патогенетические механизмы включаются Поэтому, в каждой конкретной в формирование микроэмбола. клинической ситуации необходимо рассматривать и проводить многофакторный анализ для оценки их морфологической структуры. После искусственного кровообращения - 23 - эмболический материал может состоять из “красных”, богатых эритроцитами тромбов, “белых” или агрегатов тромбоцитов и смешанных “твердых” эмболов, состоящих из кальцификатов. Гетерогенность эмболического материала обусловлена разнообразием механизмов его формирования во время и после искусственного кровообращения. Активация коагуляционных каскадов с нарушениями агрегационных свойств эритроцитов и нарушением функции тромбоцитов создают объективные предпосылки для формирования микроэмболов различных по их морфологической структуре. При реконструктивных операциях на аорте в условиях гипотермии в условиях искусственного кровообращения само оперативное вмешательство оказывает в целом отрицательное воздействие на гемореологические свойства крови, вызывая повышение вязкости, усиление агрегационной активности ее форменных элементов, снижение деформируемости эритроцитов. Наряду с хорошо изученными причинами образования тромба биохимическим дисбалансом в системе свертывания и – нарушения регуляторных механизмов этого процесса, существует ряд гемодинамических условий, способствующих тромбообразованию. У пациентов при операциях на аорте в силу специфических особенностей хирургического вмешательства, скорость тока крови в реконструируемых зонах изменяется в зависимости от особенностей и конфигурации реконструированного кровеносного сосуда, а распределение форменных элементов в сосудах меняется в зависимости как от величины и формы, так и от конфигурации и целостности стенки сосудов. В связи с этим гемокоагуляционные изменения нельзя рассматривать в отрыве от состояния сосудистой стенки и гемодинамических условий, при которых появляются турбулентные потоки крови. Высокие скорости сдвига повреждают эритроциты и тромбоциты, а пристеночное напряжение стимулирует агрегацию тромбоцитов. Следовательно, местные условия потока крови участвуют и формируют состав материального тромба. - 24 - Выводы 1. С целью профилактики неврологических осложнений в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных мониторинг мозгового кровотока с автоматической эмболодетекцией необходимо проводить в комплексе с оценкой реологических свойств крови. 2.Количество микроэмболических сигналов и их состав во многом определяется длительностью операции и температурного режима искусственного кровообращения. 3.Дифференцированная диагностика микроэмболов по их происхождению с подразделением на газовые и материальные крайне важна для определения тактики лечения и защиты головного мозга в интраоперационном и раннем послеоперационном периодах. Микроэмболы газового происхождения регистрируются в течение 2 часов, в то время как материальные эмболы - до 4 часов послеоперационного периода. 4.Регистрация микроэмболов в раннем послеоперационном периоде сопряжена с состоянием гомеостаза и сопровождается снижением скорости агрегации эритроцитов. Концентрация глюкозы в крови свыше 10,0 ммоль/л является достоверным предиктором гиперагрегации эритроцитов. Практические рекомендации 1. Операции с искусственным кровообращением в раннем послеоперационном периоде всегда сопровождаются микроэмболическим синдромом сосудов головного мозга, что диктует необходимость бережного отношения и контроля за реологическим статусом крови с целью профилактики и предупреждения неврологических осложнений. 2. Во избежание массивной газовой микроэмболии сосудов головного мозга согревание больных, оперированных в условиях глубокой и умеренной гипотермии должно быть медленным. - 25 - 3.Нормотермическое искусственное кровообращение, независимо от его длительности, сопровождается повышением агрегации эритроцитов, что, в свою очередь, является потенциальным источником развития микроэмболического синдрома сосудов головного мозга. 4. Объективным предиктором нарушений агрегационных свойств крови является высокое содержание глюкозы крови. При концентрации глюкозы в крови более 10 ммоль/л угроза появления микроэмболических сигналов материального происхождения существенно возрастает. Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. «Автоматическая детекция эмболии при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения». Бюллетень НЦССХ им А.Н.Бакулева РАМН //Сердечно-сосудистые заболевания ХII. Москва. 18-20 мая 2008г. Том 9 №3 стр.225. (соавторы Федулова С.В., Лебедева Е.Ю.) 2. «Возможности транскраниальной допплерографии в ранней диагностике неврологических осложнений после операций с искусственным кровообращением». НИИ нейрохирургии им. Бурденко Н.Н. Российский допплеровский клуб. Москва. 23-25 ХI 2009 г. стр.2. (соавторы Сандриков А.А., Федулова С.В., Дутикова Е.Ф., Кулагина Т.Ю.) 3. «Современный способ детекции эмболии, основанный на транскраниальной допплерографии». Cerrahiyye (Хирургия, Азербайджан), 2010г. №4 стр.5-7. (соавторы Сандриков В.А., Садовников В.И., Федулова С.В., Дутикова Е.Ф.) 4. «Мониторинг микроэмболических сигналов в сосудах головного мозга в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных». Ультразвуковая и функциональная диагностика. 2010г. №5 54-63. (соавторы Сандриков В.А., Садовников В.И., Федулова С.В.)
