Методология оценки ауторегуляции мозгового кровотока. Физиологические и патофизиологические паттерны

Феномен АРМК, открытый ещё в 30-х годах прошлого столетия [Fog M. 1937], представляет собой уникальное свойство церебральных артерий обеспечивать относительное постоянство мозгового кровотока (МК) при изменениях церебрального перфузионного давления (ЦПД) в широких пределах – от 50 до 170 мм рт.ст.

В настоящее время можно постулировать, что АРМК, функционирующая благодаря миогенным, метаболическим и нейрогенным механизмам, включает в себя статический и динамический компоненты [Aaslid R. et al., 1989; Strebel S. et al., 1995; Tiecks F. et al., 1995; Newell D. et al., 1994, 1996; Hlatky R. et al., 2002, 2006; Myburgh J. et al., 2004].

Статическая АРМК отражает состояние МК при устойчивых (низких или высоких) значениях ЦПД, которые в эксперименте и в клинике достигались за счет изменения системного артериального давления (САД) путем введения фармакологических (гипотензивных и гипертензивных) средств [Agnoli A. et al., 1968; Ekstrom-Jodal B. et al., 1971; Strandgaard S. et al., 1974; Enevoldsen E. et al.; 1977; Nornes H. et al., 1977; MacKenzie E. et al., 1979; Busija D. et al., 1981; Strebel S. et al., 1995; Tiecks F. et al., 1995]. Исследования статической АРМК с помощью инвазивных методов (Кети–Шмидта с ингаляцией закиси азота; водородного клиренса; внутривенного введения недиффундирующих радионуклидов,

например, Хе133; электромагнитной флоуметрии) регистрации локального и регионарного объемного МК позволили установить верхний и нижний пределы АРМК, влияние на АРМК рСО2, рО2, рН крови и др.

Оценка динамической АРМК стала возможной благодаря внедрению в нейрохирургическую практику безопасного, неинвазивного метода транскраниальной допплерографии (ТКДГ), позволяющего проводить длительный непрерывный мониторинг показателей церебральной гемодинамики [Aaslid R., 1982; Kontos, H., 1989; Newell D. et al., 1990; Giller C., 1991; Larsen F. et al., 1994; Hilz M. J. et al., 2000; Lewis S. et al., 2001; Bellapart J. et al., 2009; Panerai R., 2008; Gong X. et al., 2013]. В отличие от инвазивных методов оценки статической АРМК, методы оценки динамической АРМК на основе применения ТКДГ являются менее трудоемкими и могут осуществляться непосредственно у постели больного.

Термин «динамическая ауторегуляция» был впервые предложен

R. Aaslid et al. (1989). Сущность её заключается в том, что она обеспечивает постоянство МК в ответ на быстрые преходящие изменения САД. С помощью манжетного теста при проведении билатерального мониторинга ЛСК во внутричерепных артериях методом ТКДГ у здоровых добровольцев было показано быстрое восстановление линейной скорости кровотока (ЛСК) до исходного уровня в ответ на преходящее ступенчатое снижение САД. Для характеристики динамической ауторегуляции был предложен показатель скорости АРМК (RoR, выраженная в %/с), которая варьирует от 0 до 100 %/с. В норме скорость АРМК составляет 20–40%/с. Это означает, что восстановление ЛСК до исходного значения после её преходящего снижения происходит в течение 2.5–5 секунд.

На основе значений скорости АРМК, полученных путем расчета изменений цереброваскулярного сопротивления в ответ на ступенчатое снижение САД с помощью манжетного теста F.

Рисунок 1. Динамика изменения САД (ABP) в мм рт.ст. и ЛСК в обеих средних мозговых артериях (MCA R, MCA L) в см/с при проведении манжетного теста у здорового испытуемого (А) и больного с тяжелой ЧМТ (Б), график расчета индекса АРМК (ARI) на основе применения модели F. Tiecks et al., 1995 (B).

С помощью математических функций (дифференциальных уравнений второго порядка), впоследствии автоматизированных, были рассчитаны 10 индексов АРМК (от 0 до 9) в соответствии с 10 моделями кривых ЛСК, отражающих состояние АРМК. Период восстановления САД от начала ступенчатого его снижения до исходных значений в среднем составляет 30±5 сек. При значении индекса АРМК, равного нулю, кривая ЛСК пассивно повторяет изменения САД за указанный период. Индекс, равный 9, с соответствующей гипотетической кривой максимально раннего восстановления ЛСК на фоне ещё сниженного САД, отражают высокую степень ауторегуляторного резерва. Нормальные индексы АРМК варьируют от 5 до 7. При различных патологических состояниях отмечается снижение скорости АРМК вплоть до нуля, что соответствует состоянию срыва АРМК.

По результатам исследований F. Tiecks et al. (1995) проведенных у здоровых добровольцев, нарушения АРМК в первую очередь затрагивают её динамический компонент в виде замедления скорости АРМК, и лишь затем отмечаются нарушения статического компонента. В этой связи, раннее выявление нарушения

динамической АРМК при сохранении нормального функционирования статической АРМК является более важной диагностической и прогностической задачей. Это позволит проводить своевременную коррекцию нарушений МК на этапах обратимых его изменений при таких острых патологических состояниях, как тяжелая черепно-мозговая травма (ЧМТ), нетравматические внутричерепные кровоизлияния, ишемический инсульт, гидроцефалия и др.

Внедрение в практику метода ТКДГ ознаменовалось разработкой целого арсенала способов патогенетически обоснованной оценки динамической АРМК, как фармакологических (нитроглицерина), так и физических (компрессионный, манжетный тесты, проба Вальсальвы, ортостатическая нагрузка), которым в литературе посвящено достаточное количество работ [Гайдар Б.В. и соавт., 1998; Aaslid R. et al., 1989; Tiecks F. et al., 1995; Newell D. et al., 1996; Smielewski P. et al., 1996; Lam J. et al., 2000; Brown C. et al., 2003, Hlatky R. et al., 2006; Mitsis G. et al., 2006]. Среди них наибольшее распространение в силу своей информативности получили компрессионный и манжетный тест, которые использовались при оценке состояния АРМК у больных с церебральными аневризмами, артериовенозными мальформациями (АВМ), ЧМТ, опухолями головного мозга, острым ишемическим инсультом. В то же время они не лишены недостатков. Так, пальцевое пережатие общей сонной артерии на шее очень субъективно, нет визуализации полноты окклюзии артерии и поэтому требует высокой квалификации персонала и четкого соблюдения параметров временной компрессии. Кроме этого, неизбежно привносятся эффекты на блуждающий нерв, яремные вены, а также болевые воздействия, которые могут оказывать дополнительное влияние на регуляцию МК. Компрессионный тест имеет определенные ограничения у больных с патологией магистральных сосудов шеи.

При проведении манжетного теста прекращение кровотока по нижним конечностям далеко не безразлично для больных, имеющих сопутствующую соматическую патологию, либо больных в критическом состоянии, и тем самым надо признать, что данный тест также имеет ряд ограничений. Кроме того, не всегда удается получить достаточное по величине изменение САД из-за

анатомических особенностей нижних конечностей (ожирение, облитерирующий эндоартериит) или выраженных вегетативных реакций, что может потребовать повторения исследования.

Непременным условием, объединяющим все гемодинамические тесты, является необходимость создания значимого возмущения ЦПД (прежде всего, за счет САД), чтобы оценить ответные изменения ЛСК.

В связи с этим все больший интерес вызывает изучение АРМК на основе непрерывного мониторинга ритмических медленных спонтанных колебаний показателей системной и церебральной гемодинамики. Такой подход предполагает отсутствие вообще какого-либо стимулирующего внешнего воздействия на ЦПД/САД, т.е. исследование проводится в условиях, максимально приближенных к физиологическим [Birch A. et al., 1995; Blaber A. et al., 1997; Zhang R. et al., 1998; Diehl R. 2002; Brady K. et al., 2007, Hea van Beek A. et al., 2008; Hu K. et al., 2008, 2009; Katsogridakis E. et al., 2012; Eide et al., 2012; Budohoski К.Р. et al., 2012, 2013; Gong X. et al., 2013].

Анализ медленных спонтанных колебаний физиологических показателей стал возможным благодаря быстрому развитию за последние десятилетия технической базы, компьютеризации вычислительных процессов в медицинских приборах, разработке специальных статистических и математических программ [Birch A. et al., 1995; Czosnyka M. et al., 1996; Blaber A. et al., 1997; Zhang R. et al., 1998; Diehl R., 2002; Kuo T. et al., 2003; Soehle M. et al., 2004; Hea van Beek A. et al., 2008; Panerai R., 2004; Rasulo F.A. et al., 2012 ].

В следующих разделах обобщены современные подходы к изучению АРМК в норме и при различной патологии, существующие спорные вопросы, а также исследованы возможности практического применения методов оценки АРМК на основе анализа медленных спонтанных колебаний показателей системной и церебральной гемодинамики, который проводится в двух режимах: частотном и временном.