Регуляция мозгового кровообращения. Ауторегуляция мозгового кровообращения

Изобретение относится к медицине, а именно к сосудистой хирургии. Пациенту, страдающему атеросклерозом аорты, артерий таза и нижних конечностей, без поражения брахиоцефальных артерий, в предоперационном периоде проводят ультразвуковое исследование. Оценивают абсолютные показатели скоростей кровотока по средней мозговой артерии и внутренней яремной вене, а также процент их изменения после 5-минутной компрессионной пробы. Проводят 10-дневный курс лечения препаратом «Берлитион». Повторно в динамике оценивают ауторегуляцию мозгового кровотока по приведенному выше протоколу. Способ позволяет оценить эффективность подготовки больных к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательствам. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к сосудистой хирургии, и может быть использовано для коррекции нарушений ауторегуляции мозгового кровотока при атеросклерозе.

Основная функция сосудистой системы головного мозга заключается в минимизации отклонений его циркуляторного и биохимического гомеостаза при различных физиологических и патофизиологических состояниях. Это предполагает наличие сложной структурно-функциональной организации процесса собственного регулирования мозгового кровообращения.

Ауторегуляция - одно из фундаментальных свойств мозгового кровообращения. Она имеет принципиальное значение для адекватного кровоснабжения головного мозга и характеризуется способностью мозговых сосудов сохранять относительно неизменной объемную скорость мозгового кровотока при изменении перфузионного давления (разницы между системным артериальным и внутричерепным) в широких пределах - от 50 до 170 мм рт.ст. При выходе перфузионного давления за эти пределы наступает неизбежный «срыв» ауторегуляции. В этом случае формируется линейная зависимость мозгового кровотока от динамики внутрисосудистого давления.

При атеросклерозе как системном сосудистом заболевании может возникать дискоординация тонуса сосудов головного мозга с неизбежным изменением параметров ауторегуляции. Оперативные вмешательства, выполняемые у таких больных, как на сосудах головного мозга, так и на артериях других органов (коронарных, почечных, аорте, артериях нижних конечностей) могут приводить к колебаниям перфузионного давления не только во время операции, но и в послеоперационном периоде с возможностью возникновения гемодинамического нарушения мозгового кровообращения.

В связи с этим существует высокая потребность в правильной оценке возможностей ауторегуляции еще в предоперационном периоде, что может позволить вовремя отказаться от хирургического лечения или провести специфическую терапию, направленную на нормализацию реактивности мозгового кровотока.

Следует, отметить, что среди многих патофизиологических механизмов ишемического повреждения мозговой ткани при сосудисто-мозговой недостаточности на фоне атеросклероза, который способен инициировать развитие нарушений ауторегуляции сосудов головного мозга, большинство авторов одной из главных составляющих считают оксидантный стресс.

Особая опасность развития оксидантного стресса в ЦНС определяется значительной интенсивностью окислительного метаболизма мозга, утилизирующего до 50% всего потребляемого кислорода. Дополнительными факторами развития оксидантного стресса в ткани мозга являются высокое содержание в ней липидов (около 50% сухого вещества), ненасыщенные связи которых являются субстратом для их перекисного окисления (ПОЛ); аскорбата (в 100 раз больше, чем в периферической крови), участвующего в качестве прооксиданта в неферментативных процессах ПОЛ. С другой стороны, активность ферментативных антиоксидантных систем (каталазы, глутатионпероксидазы) в мозге значительно ниже, чем в других тканях, что еще больше повышает риск развития оксидантного стресса .

В связи с важностью именно оксидантного стресса в патогенезе повреждения мозговой ткани при атеросклерозе многие современные авторы строят концепции лечения сосудисто-мозговой недостаточности и нарушений ауторегуляции мозгового кровотока на основе метода, корригирующего процессы перекисного окисления - антиоксидантной терапии.

В последние годы активно изучается природный антиоксидант - тиоктовая (α-липоевая) кислота. Метаболическая роль и антиоксидантные свойства α-липоевой кислоты позволяют применять ее при лечении и профилактики многих заболеваний.

Одним из препаратов, содержащих α-липоевую кислоту, является берлитион. Доказаны его высокие возможности в ингибировании свободных радикалов, характерно его свойство уменьшать активацию перекисного окисления липидов, нормализовывать синтез оксида азота и повышать активность антиоксидантной системы [Рахимова Г.Н., Джураева А.Ш., Акбаров А.З., Халимова З.Ю. Оценка эффективности применения берлитиона при лечении различных форм диабетической нейропатии // Международный медицинский журнал. 2001 г. №4].

Данный метод лечения сосудисто-мозговой недостаточности принят нами за прототип.

Однако способ-прототип имеет и некоторые существенные недостатки, связанные с тем, что антиоксиданты, в том числе и Берлитион, в основном используются для борьбы с оксидантным стрессом при лечении острой и хронической ишемии нервной ткани, в том числе и головного мозга, в то время как в литературе не встречается информация о возможности их применения для коррекции сосудистой ауторегуляции. Кроме этого, тактика коррекции ауторегуляции мозгового кровотока до последнего времени четко не определена, клиническая эффективность оценивается, как правило, по субъективным ощущениям пациентов или положительной динамике грубой неврологической симптоматики. Восстановление же реактивности мозговых сосудов у больных с системным атеросклерозом может позволить изменить тактику лечения этой группы пациентов, улучшить результаты как консервативной терапии, так и хирургических вмешательств, снизить процент послеоперационных осложнений.

Целью изобретения является разработка эффективного способа коррекции нарушений ауторегуляции мозгового кровотока при атеросклерозе в плане подготовки больных к реконструктивным сосудистым вмешательствам.

Поставленная цель достигается тем, что пациенту, страдающему системным атеросклерозом в предоперационном периоде определяют функциональные возможности ауторегуляции мозгового кровотока, назначают препарат «Берлитион» в дозе 600 мг в сутки, после чего повторно в динамике оценивают ауторегуляцию мозгового кровотока и при достоверном улучшении ее параметров судят об эффективности подготовки больных к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательствам.

Новым в изобретении является то, что «Берлитион» используется для предоперационной подготовки больных атеросклерозом к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательствам, а эффективность этой подготовки определяется посредством объективного инструментального метода - ультразвуковой оценки ауторегуляции мозгового кровотока.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Ультразвуковую оценку ауторегуляции мозгового кровотока выполняли по разработанной в клинике методике на ультразвуковом аппарате "Philips - HDI 5000" (США). Для измерения скорости кровотока по средней мозговой артерии использовали транскраниальный датчик с частотой 2 МГц, по внутренней яремной вене - линейный датчик с частотой 6-10 МГц. В состоянии физиологического покоя определялось системное артериальное давление на плечевой артерии, визуализировались средняя мозговая артерия и внутренняя яремная вена, измерялись средние линейные и объемные скорости кровотока. Далее пациенту на 5 минут накладывали пневматические манжеты на обе нижние конечности в верхней трети бедра до полного прекращения кровотока по артериям нижних конечностей ниже места компрессии. По истечении 5-минутного временного интервала одномоментно снимали пневматические манжеты и определение системного артериального давления, а также скоростей кровотока в средней мозговой артерии и внутренней яремной вене повторялось. После этого оценивались абсолютные показатели скоростей кровотока, а также процент их изменения после компрессионной пробы. Указанные сосуды были выбраны нами в связи с тем, что средняя мозговая артерия является прямым продолжением внутренней сонной артерии, поставляющей головному мозгу основной объем артериальной крови, а внутренняя яремная вена представляет собой основной сосуд, обеспечивающий отток крови из полости черепа.

Далее пациенту внутривенно назначался препарат «Берлитион» по 600 мг в сутки на протяжении 10 дней, после чего в динамике повторялось ультразвуковое определение ауторегуляции мозгового кровотока по приведенному выше протоколу. В случае достоверного улучшения параметров ауторегуляции констатировали факт подготовки пациента к реконструктивному сосудистому хирургическому вмешательству.

Для выявления эффективности предложенного метода в подготовке больных атеросклерозом к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательствам было проведено специальное исследование, в котором приняли участие 67 человек, разбитых на две группы.

Клиническая группа была представлена 32 пациентами (все мужчины), страдающими облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей с различными стадиями хронической артериальной недостаточности. Возраст этих больных был от 46 до 72 лет (средний возраст 57,46±5,15 лет). В эту группу были отобраны пациенты только с преимущественной локализацией атеросклероза в аорте, артериях таза и нижних конечностей без гемодинамических поражений брахиоцефальных артерий. У 21 из них была IIБ стадия ишемии по Фонтейну-Покровскому и у 11 - III стадия.

Контрольную группу составили 35 добровольцев мужского пола в возрасте от 20 до 25 лет.

Как показали результаты нашего исследования, до лечения у пациентов клинической группы имеются достоверные отклонения гемодинамических показателей по сравнению с контрольной группой (см. таблицу, *р<0,05). В первую очередь это касается внутренней яремной вены, отток крови по которой косвенно отражает величину тканевого давления головного мозга. Если в контрольной группе имеется прогрессивное увеличение данного показателя с максимальным значением в диапазоне от 90 до 120 секунды после снятия манжет с бедер, то у пациентов с периферическим атеросклерозом увеличение тока венозной крови носит несущественный характер с коротким пиком максимального значения на 90-й секунде компрессионной пробы. В целом на протяжении всего исследования скоростные характеристики внутренней яремной вены в клинической группе больных были достоверно меньше по сравнению с контрольной группой (р<0,05). Связано это может быть с неадекватным функциональным состоянием сосудов микроциркуляторного русла, развивающегося на фоне атеросклероза, приводящего к увеличению микровязкости клеточных мембран как эндотелия, так и форменных элементов крови [Лопухин Ю.М., Арчаков А.И., Владимиров Ю.А. // Холестериноз. // М. - 1993]. В норме основная роль мелких артериоло-венулярных шунтов заключается в быстром перераспределении артериальной крови в венозное сосудистое русло для подержания адекватного кровоснабжения органа. Физиологическое значение артериоло-венулярных анастомозов заключается в том, что при необходимости разгрузки капиллярного русла и ускорении кровообращения органа включаются пути юкстакапиллярного (шунтирующего) кровотока. Гемодинамическое значение шунтирующего кровотока вытекает из того, что диаметр анастомозов почти в 10 раз больше диаметра капилляров и в перерасчете на единицу длины объем кровотока в анастомозах в 10 тысяч раз превышает его объем в капиллярах. Так, 1 мкл крови у здорового человека проходит через капилляр диаметром 10 мкм в течение 6 часов, в то время как тот же объем крови проходит через артериоло-венулярный анастомоз всего за 2 секунды [Куприянов В.В., Караганов Я.Л., Козлов В.И. Микроциркуляторное русло. М. - Медицина. - 1975.; Rossi M., Carpi A. Skin microcirculation in peripheral arterial obliterative disease // Biomed. Pharmacother. - 2004. - Oct. - Vol.58(8). - P.427-431]. Таким образом, артериоло-венулярные шунты в нормальных условиях служат средством борьбы с сопротивлением току крови на уроне капиллярной сети - при открытии анастомозов увеличивается давление в венозном русле и возрастает ток крови в нем. Без имеющегося биологического механизма быстрого перераспределения крови при увеличении ее притока возникало бы полнокровие органа с развитием интерстициального отека. Для головного мозга, находящегося в закрытой черепной коробке, это грозило бы смертельными осложнениями.

У больных клинической группы на фоне низкого оттока венозной крови по внутренней яремной вене отмечается и неадекватное увеличение притока крови по средней мозговой артерии, достоверно отличающееся от соответствующего показателя контрольной группы (см. таблицу, фиг.1, р<0,05). По-видимому, это связано с компенсаторными механизмами, препятствующими развитию полнокровия головного мозга. В целом же перфузионное давление, представляющее собой разницу между артериальным и тканевым давлением у пациентов с периферическим атеросклерозом, при выполнении компрессионной пробы на протяжении большего времени исследования достоверно ниже контрольной группы. Выполнение таким пациентам объемных реконструктивных операций на аорте и магистральных артериях конечностей со снижением артериального давления во время вмешательства или возникновением синдрома «обкрадывания» чревато развитием гемодинамического нарушения мозгового кровообращения.

После 10-дневного внутривенного курса лечения пациентов препаратом Берлитион в дозе 600 мг в сутки установлено улучшение гемодинамических показателей как по внутренней яремной вене, так и по средней мозговой артерии (см. таблицу, фиг.2). Кривые этих характеристик, хотя полностью и не достигают значений контрольной группы (фиг.2), но уже в большинстве случаев их отличия не носят достоверный характер (см. таблицу, р>0,05). На наш взгляд, это может быть связано с угнетением вследствие приема Берлитиона процессов перекисного окисления липидов, снижением влияния оксидантного стресса на ткани головного мозга, что привело к нормализации тонуса и функции сосудов микроциркуляторного русла и, как следствие, улучшению макрогемодинамики на уровне внутренней сонной артерии и внутренней яремной вены. Подобные положительные изменения в показателях ауторегуляции мозгового кровотока позволяют надеяться на благоприятный исход со стороны головного мозга при возможном выполнении у этих больных объемных реконструктивных сосудистых вмешательств на аорте, магистральных артериях таза и нижних конечностей.

Таким образом, предложенный нами метод коррекции нарушений ауторегуляции мозгового кровотока является высокоэффективным у больных атеросклерозом с хронической артериальной недостаточностью нижних конечностей. Это может быть использовано в предоперационной подготовке таких пациентов к реконструктивным сосудистым вмешательствам для снижения вероятности развития гемодинамического острого нарушения мозгового кровообращения в раннем послеоперационном периоде.

Способ оценки эффективности подготовки больных к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательствам, отличающийся тем, что пациенту, страдающему атеросклерозом аорты, артерий таза и нижних конечностей, без поражения брахиоцефальных артерий, в предоперационном периоде проводят ультразвуковое исследование ауторегуляции мозгового кровотока, оценивают абсолютные показатели скоростей кровотока по средней мозговой артерии и внутренней яремной вене, а также процент их изменения после 5-минутной компрессионной пробы на верхней трети бедер обеих нижних конечностях, проводят 10-дневный курс лечения препаратом «Берлитион» в дозе 600 мг в сутки, внутривенно, после чего повторно в динамике оценивают ауторегуляцию мозгового кровотока по приведенному выше протоколу, и при достоверном улучшении ее параметров судят об эффективности подготовки больных к реконструктивным сосудистым хирургическим вмешательства.

Церебральное перфузионное давление (ЦПД) -

это разница между средним артериальным давле­ нием (АДср) и ВЧД (или церебральным венозным давлением). Если церебральное венозное давление значительно превышает ВЧД, то ЦПД равно раз­ нице между АДср и церебральным венозным давле­ нием. В физиологических условиях ВЧД незначи­тельно отличается от церебрального венозного давления, поэтому принято считать, что ЦПД = = АДср - ВЧД. В норме церебральное перфузион­ное давление составляет 100 мм рт. ст. и зависит главным образом от АДср, потому что ВЧД у здо­рового человека не превышает 10 мм рт. ст.

При выраженной внутричерепной гипертензии (ВЧД > 30 мм рт. ст.) ЦПД и MK могут значитель­но снижаться даже при нормальном АДср. ЦПД < 50 мм рт. ст. проявляется замедлением ритма на ЭЭГ, ЦПД в пределах от 25 до 40 мм рт. ст. - изо­линией на ЭЭГ, а при устойчивом снижении ЦПД менее 25 мм рт. ст. возникает необратимое повреж­дение мозга.

2. Ауторегуляция мозгового кровообращения

В головном мозге, так же как в сердце и почках, даже значительные колебания АД не оказывают существенного влияния на кровоток. Сосуды моз­га быстро реагируют на изменение ЦПД. Сниже­ние ЦПД вызывает вазодилатацию сосудов мозга, увеличение ЦПД - вазоконстрикцию. У здоровых людей MK остается неизменным при колебаниях АДср в пределах от 60 до 160 мм рт. ст. (рис. 25-1). Если АДср выходит за границы этих значений, то ауторегуляция MK нарушается. Увеличение АДср до 160 мм рт. ст. и выше вызывает повреждение ге-матоэнцефалического барьера (см. ниже), чрева­тое отеком мозга и геморрагическим инсультом.

При хронической артериальной гипертонии кривая ауторегуляции мозгового кровообраще­ ния (рис. 25-1) смещается вправо, причем сдвиг затрагивает и нижнюю, и верхнюю границы. При артериальной гипертонии снижение АД до обыч­ных значений (меньше измененной нижней грани­цы) приводит к уменьшению MK, в то время как высокое АД не вызывает повреждения мозга. Дли­тельная гипотензивная терапия может восстано­вить ауторегуляцию мозгового кровообращения в физиологических границах.

Существуют две теории ауторегуляции мозго­вого кровообращения - миогенная и метаболичес­кая. Миогенная теория объясняет механизм ауто­регуляции способностью гладкомышечных клеток церебральных артериол сокращаться и расслаб­ляться в зависимости от АДср. Согласно метаболи­ческой теории, тонус церебральных артериол зави­сит от потребности мозга в энергетических суб­стратах. Когда потребность мозга в энергетических субстратах превышает их доставку, в кровь выде­ляются тканевые метаболиты, которые вызывают церебральную вазодилатацию и увеличение MK. Этот механизм опосредуют ионы водорода (их роль в церебральной вазодилатации описана рань­ше), а также другие вещества - оксид азот (NO), аденозин, простагландины и, возможно, градиенты ионной концентрации.

3. Внешние факторы

Парциальное давление CO 2 и O 2 в крови

Рис. 25-1. Ауторегуляция мозгового кровообращения

Парциальное давление CO 2 в артериальной крови (PaCO 2) - наиболее важный внешний фактор, вли­яющий на MK. MK прямо пропорционален PaCO 2 в пределах от 20 до ЗОммрт. ст. (рис. 25-2). Увели­чение PaCO 2 на 1 мм рт. ст. влечет за собой мгновен-

ное повышение MK на 1-2 мл/100 г/мин, умень­шение PaCO 2 приводит к эквивалентному сниже­нию MK. Этот эффект опосредуется через рН це­реброспинальной жидкости и вещества мозга. Поскольку CO 2 , в отличие от ионов, легко проника­ ет, через гематоэнцефалический барьер, то на MK влияет именно острое изменение PaCO 2 , а не кон­ центрации HCO 3 ". Через 24-48 ч после начала гипо- или гиперкапнии развивается компенсатор­ное изменение концентрации HCO 3 " в спинномоз­говой жидкости. При выраженной гипервентиля­ции (PaCO 2 < 20 мм рт. ст.) даже у здоровых людей на ЭЭГ появляется картина, аналогичная таковой при повреждении головного мозга. Острый мета­болический ацидоз не оказывает значительного влияния на MK, потому что ион водорода (H +) пло­хо проникает через гематоэнцефалический барьер. Что касается PaO 2 , то на MK оказывают воздей­ствие только его значительные изменения. В то вре­мя как гипероксия снижает MK не более чем на 10 %, при тяжелой гипоксии (PaO 2 < 50 мм рт. ст.) MK уве­личивается в гораздо большей степени (рис. 25-2).

Температура тела

Изменение MK составляет 5-7 % на 1 0 C. Гипотер­ мия снижает CMRO 2 и MK, в то время как гипер-термия оказывает обратный эффект. Уже при 20 0 C на ЭЭГ регистрируют изолинию, но дальней­шее уменьшение температуры позволяет еще силь­нее снизить потребление кислорода мозгом. При температуре выше 42 0 C потребление кислорода мозгом также снижается, что, по-видимому, обус­ловлено повреждением нейронов.

Вязкость крови

Рис. 25-2. Влияние PaO 2 и PaCO 2 Ha мозговой кровоток

У здоровых людей вязкость крови не оказывает значительного влияния на MK. Вязкость крови

в наибольшей степени зависит от гематокрита, по­этому снижение гематокрита уменьшает вязкость и увеличивает MK. К сожалению, помимо этого благоприятного эффекта, снижение гематокрита имеет и отрицательную сторону: оно уменьшает кислородную емкость крови и, соответственно, до­ставку кислорода. Высокий гематокрит, например при тяжелой полицитемии, увеличивает вязкость крови и снижает MK. Исследования показали, что для лучшей доставки кислорода к мозгу гемато­крит должен составлять 30-34 %.

Вегетативная нервная система

Внутричерепные сосуды иннервируются симпати­ческими (вазоконстрикторными), парасимпатичес­кими (вазодилатирующими) и нехолинергическими неадренергическими волокнами; нейротрансмитте-ры в последней группе волокон - серотонин и вазо-активный интестинальный пептид. Функция веге­тативных волокон сосудов мозга в физиологических условиях неизвестна, но продемонстрировано их участие при некоторых патологических состояниях. Так, импульсация по симпатическим волокнам pis верхних симпатических ганглиев может значитель­но сузить крупные мозговые сосуды и уменьшить MK. Вегетативная иннервация мозговых сосудов играет важную роль в возникновении церебрально­го вазоспазма после Ч MT и инсульта.

Гематоэнцефалический барьер

Между эндотелиальными клетками мозговых со­судов практически отсутствуют поры. Малочис­ленность пор - основная морфологическая осо­бенность гематоэнцефалического барьера. Липидный барьер проницаем для жирораствори­мых веществ, но значительно ограничивает про­никновение ионизированных частиц и крупных молекул. Таким образом, проницаемость гемато­ энцефалического барьера для молекулы какого-либо вещества зависит от ее размера, заряда, липо- фильности и степени связывания с белками крови. Углекислый газ, кислород и липофильные веще­ства (к которым относят большинство анестети­ков) легко проходят через гематоэнцефалический барьер, в то время как для большинства ионов, бел­ков и крупных молекул (например, маннитола) он практически непроницаем.

Вода свободно проникает через гематоэнцефа­лический барьер по механизму объемного тока, а пе­ремещение даже небольших ионов затруднено (вре­мя полу выравнивания для натрия составляет 2-4 ч). В результате быстрые изменения концентрации электролитов плазмы (а значит, и осмолярности)

вызывают преходящий осмотический градиент между плазмой и мозгом. Остро возникшая гипер-тоничность плазмы приводит к перемещению воды из вещества мозга в кровь. При острой гипотонич-ности плазмы, наоборот, происходит перемещение воды из крови в вещество мозга. Чаще всего равно­весие восстанавливается без особых последствий, но в ряде случаев существует опасность быстро раз­вивающихся массивных перемещений жидкости, чреватых повреждением мозга. Следовательно, зна­чительные нарушения концентрации натрия или глюкозы в плазме нужно устранять медленно (см. гл. 28). Маннитол, осмотически активное вещество, которое в физиологических условиях не пересекает гематоэнцефалический барьер, вызывает устойчи­вое уменьшение содержания воды в мозге и часто используется для уменьшения объема мозга.

Целостность гематоэнцефалического барьера нарушают тяжелая артериальная гипертензия, опухоли мозга, ЧМТ, инсульт, инфекции, выражен­ ная гиперкапния, гипоксия, устойчивая судорож­ная активность. При этих состояниях перемеще­ние жидкости через гематоэнцефалический барьер определяется не осмотическим градиентом, а гид­ростатическими силами.

Цереброспинальная жидкость

Цереброспинальная жидкость находится в желу­дочках и цистернах головного мозга, а также в суб-арахноидальном пространстве ЦНС. Главная функция цереброспинальной жидкости - защита мозга от травмы.

Большая часть цереброспинальной жидкости вырабатывается в сосудистых сплетениях желу­дочков мозга (преимущественно в боковых). Неко­торое количество образуется непосредственно в клетках эпендимы желудочков, а совсем неболь­шая часть - из жидкости, просачивающейся через периваскулярное пространство сосудов мозга (утечка через гематоэнцефалический барьер). У взрослых образуется 500 мл цереброспинальной жидкости в сутки (21 мл/ч), в то время как объем цереброспинальной жидкости составляет только 150 мл. Из боковых желудочков цереброспиналь­ная жидкость через межжелудочковые отверстия (отверстия Монро) проникает в третий желудочек, откуда через водопровод мозга (сильвиев водопро­вод) попадает в четвертый желудочек. Из четвер­того желудочка через срединную апертуру (отверс­тие Мажанди) и боковые апертуры (отверстия Люшка) цереброспинальная жидкость поступает в мозжечково-мозговую (большую) цистерну (рис. 25-3), а оттуда - в субарахноидальное про­странство головного и спинного мозга, где и цир-

кулирует до тех пор, пока не всасывается в грану­ляциях паутинной оболочки больших полушарий. Для образования цереброспинальной жидкости необходима активная секреция натрия в сосудистых сплетениях. Цереброспинальная жидкость изото-нична плазме, несмотря на более низкую концентра­цию калия, бикарбоната и глюкозы. Белок поступает в цереброспинальную жидкость только из перивас-кулярных пространств, поэтому его концентрация очень невелика. Ингибиторы карбоангидразы (аце-тазоламид), кортикостероиды, спиронолактон, фу-росемид, изофлюран и вазоконстрикторы уменьша­ют выработку цереброспинальной жидкости.

Рис. 25-3. Циркуляция цереброспинальной жидкости в центральной нервной системе. (С разрешения. Из: De-GrootJ., ChusidJ. G. Correlative Neuro anatomy , 21st ed. Appleton & Lange, 1991.)

Цереброспинальная жидкость всасывается в гра­нуляциях паутинной оболочки, откуда попадает в венозные синусы. Небольшое количество всасы­вается через лимфатические сосуды мозговых обо­лочек и периневральные муфты. Обнаружено, что всасывание прямо пропорционально ВЧД и обрат­но пропорционально церебральному венозному давлению; механизм этого явления неясен. По­скольку в головном и спинном мозге нет лимфати­ческих сосудов, всасывание цереброспинальной жидкости - основной путь возвращения белка из интерстициальных и периваскулярных про­странств мозга обратно в кровь.

Внутричерепное давление

Череп представляет собой жесткий футляр с нерас­тягивающимися стенками. Объем полости черепа не­изменен, его занимает вещество мозга (80 %), кровь (12 %) и цереброспинальная жидкость (8 %). Увели­ чение объема одного компонента влечет за собой рав­ ное по величине уменьшение остальных, так что ВЧД не повышается. ВЧД измеряют с помощью датчиков, установленных в боковом желудочке или на поверх­ности полушарий головного мозга; в норме его вели­чина не превышает 10 мм рт. ст. Давление церебро­спинальной жидкости, измеренное при люмбальной пункции в положении больного лежа на боку, доста­точно точно соответствует величине ВЧД, получен­ной с помощью внутричерепных датчиков.

Растяжимость внутричерепной системы опреде­ляют, измеряя прирост ВЧД при увеличении внут­ричерепного объема. Вначале увеличение внутриче­репного объема хорошо компенсируется (рис. 25-4), но после достижения определенной точки ВЧД рез­ко возрастает. Основные компенсаторные механиз­мы включают: (1) смещение цереброспинальной жидкости из полости черепа в субарахноидальное пространство спинного мозга; (2) увеличение вса­сывания цереброспинальной жидкости; (3) умень­шение образования цереброспинальной жидкости; (4) уменьшение внутричерепного объема крови (главным образом за счет венозной).

Податливость внутричерепной системы неоди­накова в разных участках мозга, на нее влияют АД и PaCO 2 . При повышении АД механизмы ауторе-гуляции вызывают вазоконстрикцию сосудов моз­га и снижение внутричерепного объема крови. Артериальная гипотония, наоборот, приводит к ва-зодилатации сосудов мозга и увеличению внутри­черепного объема крови. Таким образом, благо­даря ауторегуляции просвета сосудов MK не изменяется при колебаниях АД. При повышении PaCO 2 на 1 мм рт. ст. внутричерепной объем крови увеличивается на 0,04 мл/100 г.

Рис. 25-4. Растяжимость внутричерепной системы в норме

Концепцию растяжимости внутричерепной си­стемы широко используют в клинической практике. Растяжимость измеряют при введении стерильно­го физиологического раствора во внутрижелудоч-ковый катетер. Если после инъекций 1 мл раствора ВЧД увеличивается более чем на 4 мм рт. ст., то растяжимость считают значительно сниженной. Снижение растяжимости свидельствует об исто­щении механизмов компенсации и служит про­гностическим фактором уменьшения MK при дальнейшем прогрессировании внутричерепной гипертензии. Устойчивое повышение ВЧД может вызвать катастрофическую дислокацию и вклине­ние различных участков мозга. Выделяют следую­щие виды повреждений (рис. 25-5): (1) ущемление

Рис. 25-5. Дислокации головного мозга. (С разрешения. Из: Fishman R. A. Brain edema. New England J. Med., 1975; 293:706.)

поясной извилины серпом мозга; (2) ущемление крючка наметом мозжечка; (3) сдавленна продол­говатого мозга при вклинении миндалин мозжечка в большое затылочное отверстие; (4) выпячивание вещества мозга через дефект черепа.

Влияние анестетиков

и вспомогательных средств

наЦНС

Подавляющее большинство общих анестетиков благоприятно воздействует на ЦНС, снижая био­электрическую активность мозга. Катаболизм углеводов уменьшается, в то время как запасы энергии в виде АТФ, АДФ и фосфокреатина воз­растают. Оценить эффект отдельного препарата очень сложно, потому что на него накладывается действие других средств, хирургическая стиму­ляция, растяжимость внутричерепной системы, АД и PaCO 2 . Например, гипокапния и предвари­тельное введение тиопентала предотвращают уве­личение MK и ВЧД при использовании кетамина pi ингаляционных анестетиков. В этом разделе описано действие каждого препарата в отдельнос­ти. Итоговая табл. 25-1 позволяет оценить и срав­нить влияние анестетиков и вспомогательных средств на ЦНС. В разделе также обсуждается роль миорелаксантов и средств, оказывающих воз­действие на сосудистый тонус.

Ингаляционные анестетики

Рассматривая цереброваскулярные заболевания, важно остановиться на основах динамики мозгового кровообращения. Мы используем термин динамика, поскольку прежние представления о кровоснабжении головного мозга несколькими концевыми артериями оказались неверными. Мозговое кровообращение определяют три фактора: строение сосудистой системы, функционирование коллатералей и мозговой кровоток.

Строение сосудистой системы головного мозга

Кровоснабжение головного мозга осуществляется двумя системами: каротидной и вертебробазилярной, соединенными виллизиевым кругом. Следует заметить, что классическое, описанное в учебниках строение виллизиева круга встречается редко, так как у 85% людей имеются варианты развития этого анастомоза. Виллизиев круг может быть незамкнутым, некоторые составляющие его сосуды могут отсутствовать или быть очень тонкими.

Коллатеральный кровоток

Крупные артерии, кровоснабжающие полушария и ствол мозга (передние, средние и задние мозговые артерии соединены множеством коллатеральных сосудов. Уже упомянутый виллизиев круг связывает каротидную и вертебробазилярную системы, другие коллатерали - вне- и внутричерепные сосуды.

Благодаря разветвленной системе коллатералей при окклюзии, например, средней или задней мозговой артерии, большая часть их бассейна продолжает получать кровь. Поэтому большинство инфарктов занимают меньшую площадь, чем бассейн пораженного сосуда. В участках на стыке анастомозов двух сосудистых бассейнов (в зонах смежного кровоснабжения) возможны инфаркты при частичной окклюзии двух мозговых артерий.

Недостаток кровоснабжения из-за окклюзии одной из мозговых артерий может компенсироваться перераспределением кровотока в виллизиевом круге. Например, кровь в переднюю мозговую артерию может поступать с противоположной стороны через переднюю соединительную артерию.

Благодаря коллатералям головной мозг может получать кровь и из внечерепных сосудов. Так, окклюзия внутренней сонной артерии редко приводит к слепоте, поскольку кровь в глазную артерию начинает поступать из наружной сонной артерии. При окклюзии мозговых артерий кровоток в менингеальных, затылочных и сонно-барабанных артериях, щитошейном и реберно-шейном стволах может менять свое направление, а сами эти сосуды - расширяться, компенсируя недостаточный приток крови к головному мозгу.

Разветвленная система коллатералей реагирует на изменение кровотока почти немедленно. Этим и объясняются некоторые кажущиеся странными случаи, когда инсульт не развивается, несмотря на все предпосылки. На эффективность коллатерального кровообращения влияет следующее.

1. Анатомия коллатералей. У некоторых людей коллатерали недоразвиты. Так, агенезия одной из задних соединительных артерий повышает риск ишемического инсульта в затылочной доле на этой стороне при окклюзии в вертебробазилярной системе. Отсутствие задней соединительной артерии не позволяет крови поступать из каротидной системы в вертебробазилярную.
2. Площадь поперечного сечения. Если суммарная площадь поперечного сечения коллатералей равна площади поперечного сечения закупоренной артерии, то кровоснабжение через анастомоз, скорее всего, будет достаточным.
3. Состояние сосудистой системы в целом. Так, резервы коллатерального кровотока снижаются при атеросклерозе.
4. Скорость сужения просвета сосуда. При внезапной окклюзии анастомозы не успевают компенсировать нарушенное кровоснабжение, тогда как постепенное сужение просвета сосуда лучше компенсируется коллатералями, в связи с чем неврологические нарушения минимальны или отсутствуют.

Мозговой кровоток

Регуляция мозгового кровотока имеет свои особенности. Симпатические волокна хотя и присутствуют, их роль невелика: возможно, они участвуют лишь в регуляции АД в крупных сосудах виллизиева круга. Постоянство мозгового кровотока обеспечивается главным образом ауторегуляцией. Последняя представляет собой особый механизм, основанный на изменении диаметра сосудов в ответ на гемодинамические или метаболические сдвиги.

При снижении АД церебральные сосуды расширяются, и мозговой кровоток остается неизменным. При артериальной гипертонии они, наоборот, сужаются. Лишь в крайних случаях ауторегуляция нарушается и мозговой кровоток снижается.

Мозговой кровоток в значительной степени зависит от изменения содержания СО2 в артериальной крови. В головном мозге СО2 - самый сильный сосудорасширяющий фактор. Повышение РаО2 и алкалоз вызывают сужение сосудов, однако они (так же как колебания АД) влияют на мозговой кровоток слабее, чем СО2. Лекарственные средства мало влияют на мозговой кровоток. Роль ВЧД, сна, рН СМЖ и температуры тела также сравнительно невелика.

Циркуляция крови в системе сосудов головного и спинного мозга. В силу высокой интенсивности энергетического обмена в мозговой ткани, обеспечение кровью мозговых структур имеет чрезвычайно важное для жизни значение. Скорость потребления нейронами кислорода и глюкозы из крови в десятки раз превышает этот показатель для клеток других тканей. При этом нервная ткань практически не обладает как субстратом для анаэробных окислительных процессов, так и необходимыми для этого запасами кислорода, а следовательно, для нормального функционирования мозга необходима высокая интенсивность его кровоснабжения. Снижение интенсивности церебральной гемодинамики может привести к развитию дефицита кислорода и глюкозы в ткани мозга, что чревато нарушением его деятельности.

Кровоснабжение головного мозга осуществляется из двух бассейнов - от внутренних сонных артерий и позвоночных артерий, соединенные широким анастомозом в виде виллизиева круга (circulus arteriosus cerebri), от которого отходят артерии кровоснобжающие мозг. Отведение крови от головного мозга осуществляется через две яремные вены. Снабжение кровью спинного мозга обеспечивается передней и парными задними спинальными артериями, а также корешково-спинальными артериями. Венозная кровь отходит от спинного мозга через поверхностные продольные вены и анастомозы между ними по корешковым венам во внутреннее позвоночное венозное сплетение.

Виллизиев круг

Регуляция мозгового кровообращения

Принципиально важной особенностью мозгового кровообращения является его явная автономность, основанная на работе ауторегуляторных механизмов, благодаря которым питание ткани мозга остаётся практически неизменным при снижении системного артериального давления (АД) вплоть до 50 мм рт.ст. Полость черепа, помимо мозгового вещества, содержит цереброспинальную жидкость и кровь; поскольку последние являющиеся слабосжимаемыми жидкостями, то их общий объём почти всегда остаётся постоянным. При избыточном кровоснабжении возможна избыточная гидрата­ция мозговой ткани с последующим развитием отёка мозга и возникновением несовместимых с жизнью повреждений. Основной причиной избыточности кровоснабжения мозга может служить повышение системного АД. Однако, ауторегуляторные реакции сосудов мозга защищают его от избыточного наполнения кровью при повышении АД вплоть до 160-170 мм рт.ст.

Помимо ауторегуляции церебрального кровотока, предо­хранение головного мозга от высокого артериального давления и избыточной пульсации в некоторой степени обеспечивается особенностями строения сосудистой системы мозга. В частности, эту функцию достаточно эффективно выполняют многочисленные изгибы (сифоны) по ходу питающих мозг артерий. Эти изгибы способствуют значительному спаду давления по ходу сосудов и сглаживанию пульсирующего кровотока.

Внутримозговое перераспределение кровотока в пользу активно ра­ботающих участков мозга обеспечивается посредством активных сосудистых реакций, раз­вивающихся в пределах соответствующих сосудистых модулей - структурно-функциональных единиц микрососудистой системы го­ловного мозга. Таким образом, характерной особенностью мозгового кровообра­щения является высокая гетерогенность и изменчивость распределения локального кровотока в микроучастках нервной ткани.

Механизмы, обеспечивающие ауторегуляцию церебрального кровотока, достаточно надёжны. Среди них выделяют:

Нервный механизм передаёт информацию о состоянии объекта регулирования посредством специализированных рецепторов, расположенных в стенках сосудов и в тканях. К ним относятся:

• механорецепторы кровеносных сосудов, сигнализирущие об изменениях внутрисосудистого давления (барорецепторы, прессорецепторы);
• механорецепторы вен и мозговых оболочек, сообщающие о степени их растяжения;
• хеморецепторы каротидного синуса и ткани мозга, информирующие о содержании кислорода, углекислоты, колебаниях рН и других химических сдвигах;
• рецепторы вестибулярного аппарата, аортальной рефлексогенной зоны, синокаротидной зоны, рефлексогенные зоны сердца и коронарных сосудов, ряд проприорецепторов.

Особенно велико для регуляции церебрального кровотока значение синокаротидной зоны, которая оказывает влияние на мозговое кровообращение не только через системное АД, но и непосредственно. Денервация и новокаинизация этой зоны в эксперименте, устраняя сосудосуживающие влияния, приводит к расширению мозговых сосудов, усилению кровоснабжения головного мозга и повышению в нём напряжения кислорода.

Гуморальный механизм заключается в прямом воздействии на стенки сосудов-эффекторов гуморальных факторов (кислорода, углекислого газа, ионов К и др.) путём диффузии физиологически активных веществ в стенку сосудов. Так, мозговое кровообращение усиливается при уменьшении в крови концентрации кислорода, увеличении содержания углекислого газа; напротив, оно ослабевает, когда содержание газов в крови меняется в противоположном направлении.

Миогенный механизм регуляции мозгового кровотока реализуется на уровне сосудов-эффекторов. При растяжении сосудов тонус гладких мышц повышается, а при сокращении - снижается. Миогенные реакции могут способствовать изменениям сосудистого тонуса в определённом направлении.

Различные механизмы регуляции мозгового кровообращения функционируют не изолировано, а в различных сочетаниях друг с другом. Система ауторегуляции поддерживает постоянство объёмного мозгового кровотока в условиях изменения перфузионного давления.

Нарушения мозгового кровообращения

Причиной нарушений мозгового кровообращения чаще всего являются: атеросклероз, гипертоническая болезнь, артериальная гипотония, вазомоторные дистонии, патология сердца, аномалии сердечно-сосудистой системы, патология лёгких, ведущая к лёгочно-сердечной недостаточности с нарушением венозного кровообращения в головном мозге, поражения сосудов головного мозга различного генеза, инфекционные и аллергические васкулиты, остеохондроз позвоночника, болезни крови и эндокринной системы, опухоли головного и спинного мозга. Патологический процесс, вызывающий нарушение мозгового кровообращения, может поражать магистральные и мозговые артерии (аорту, сонные, подключичные, позвоночные и др.), мозговые вены и венозные синусы, яремные вены.

Патология сосудов мозга может иметь различный характер, это может быть: эмболия, тромбоз, сужение просвета сосуда, перегибы и петлеобразование, аневризмы сосудов головного и спинного мозга. Тяжесть и локализация морфологических изменений в ткани мозга у больных с нарушениями мозгового кровообращения определяются различными факторами, как то: основное заболевание, бассейн кровоснабжения поражённого сосуда, механизм развития нарушения кровотока, индивидуальные особенности больного (возраст, состояние сосудов, показатели свёртывания крови и др.).

Морфологические признаки нарушения мозгового кровообращения могут быть очаговыми и диффузными. К очаговым признакам относят: инфаркт мозга, геморрагический инсульт , подоболочечные кровоизлияния; к диффузным - множественные мелкоочаговые изменения вещества мозга (различного характера и давности), мелкие кровоизлияния, небольшие свежие и организующиеся очаги некроза ткани мозга, глиомезодермальные рубцы и мелкие кисты.

Клинически при нарушениях мозгового кровообращения могут отмечаться:

• субъективные ощущения (головная боль , парестезии, головокружение и др.) при отсутствии объективных неврологических симптомов;
• органическая микросимптоматика без чётких симптомов выпадения функции ЦНС;
• очаговые симптомы (двигательные нарушения, расстройства чувствительности, экстрапирамидные расстройства, гиперкинезы, болевые ощущения ;
• нарушения функций органов чувств, очаговые нарушения высших функций коры большого мозга - афазия , аграфия , алексия и др.;
• расстройства памяти, интеллекта, нарушения эмоционально-волевой сферы;
• эпилептические припадки;
• психопатологическая симптоматика.

По характеру нарушений церебрального кровотока различают начальные проявления недостаточности кровоснабжения мозга, острые нарушения мозгового кровообращения, хронические медленно прогрессирующие нарушения церебрального и спинального кровообращения. Клиническими симптомами начальных проявлений недостаточности кровоснабжения мозга являются появляющиеся (особенно после напряжённой умственной и физической работы, пребывания в душном помещении) шум в ушах , головокружение, головная боль, снижение работоспособности, нарушение сна. Очаговая неврологическая симптоматика у таких больных, как правило, отсутствует или представлена рассеянными микросимптомами.

Острые нарушения церебрального кровотока могут возникать в виде преходящих нарушений кровообращения в мозге и в виде инсультов. Преходящие нарушения мозгового кровообращения проявляются очаговыми или общемозговыми симптомами, продолжающимися менее 1 суток. Различают гипертонические церебральные кризы и транзиторные ишемические атаки . Для первых характерно преобладание общемозговых симптомов (тошнота или рвота, головокружение, головная боль) над очаговыми, которые могут вовсе отсутствовать. Транзиторные ишемические атаки, напротив, характеризуются появлением очаговой неврологической симптоматики (нарушение статики, затруднение речи, онемение конечностей, диплопия и т.д.) при слабо выраженных или отсутствующих общемозговых симптомах. Острое нарушение мозгового кровообращения, при котором очаговая неврологическая симптоматика сохраняется более суток, считается инсультом.

Хронические нарушения мозгового кровообращения (дисциркуляторная энцефалопатия и миелопатия) развиваются вследствие прогрессирующей недостаточности кровоснабжения, обусловленной различными сосудистыми заболеваниями. При дисциркуляторной энцефалопатии выявляются рассеянные органические симптомы обычно в сочетании с нарушением памяти, головными болями, отмечается головокружение , раздражительность и др. Выделяют три стадии дисциркуляторной энцефалоапатии:

I стадия . На фоне нерезко выраженных органических симптомов (асимметрия черепной иннервации, неточность координации и др.), характерно наличие синдрома, сходного с астенической формой неврастении (ухудшение памяти и внимания, повышенная утомляемость, нарушения сна, головные боли, подавленное настроение и пр.). Интеллект не страдает.

II стадия . Характерно прогрессирующее ухудшение памяти, существенно снижается работоспособность больного, наблюдаются изменения личности (апатичность, неуживчивость, сужение круга интересов и др.), отмечается снижение интеллекта. Органические симптомы выражены более отчетливо (легкая дизартрия, брадикинезия, тремор и др.).

III стадия . Характерно усиление когнитивных расстройств (вплоть до деменции), а также развитие неврологических синдромов, связанных с поражением определённого участка головного мозга. Развиваются грубые нарушения ходьбы и постурального равновесия, паркинсонизм, недержание мочи. Наблюдается, как правило, сочетание нескольких основных синдромов.

Дисциркуляторная миелопатия имеет прогрессирующее течение, в котором выделяют три стадии:

• I стадия (компенсированная) - появление умеренно выраженной утомляемости мышц конечностей, реже слабостью конечностей;
• II стадия (субкомпенсированная) - слабость в конечностях нарастает, появляются нарушения чувствительности по сегментарному и проводниковому типу, изменения в рефлекторной сфере;
• III стадия (декомпенсированная) - развиваются парезы или параличи, выраженные нарушения чувствительности, расстройства функции тазовых органов.

К хроническим нарушениям венозного кровообращения относят венозный застой, вызывающий венозные энцефалопатию и миелопатию. Венозный застой может возникать в результате сердечной или лёгочно-сердечной недостаточности, сдавления внечерепных вен в области шеи и др. Нарушения венозного оттока из позвоночного канала и полости черепа могут компенсироваться в течение довольно длительного времени; при декомпенсации возможны головные боли, мозжечковые симптомы (атаксия и др.), нарушения функции черепных нервов, судорожные припадки.

Источники:
1. Физиология человека / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько - М.: 2003.
2. Патологическая физиология мозгового кровообращения / Е.В. Леонова – Мн.: БГМУ, 2007.

Среди соматических органов головной мозг особенно чувствителен к гипок­сии и наиболее уязвимый в случае ишемии по нескольким причинам: во-первых, в связи с высокими энергетическими потребностями ткани мозга, во-вторых из-за отсутствия тканевого депо кислорода; в-третьих - в связи с отсутствием ре­зервных капилляров. Если величина мозгового кровотока снижается до 35-40 мл на 100 г вещества мозга в 1 мин, то из-за наступающего дефицита кислорода нару­шается расщепление глюкозы, а это приводит к накоплению молочной кислоты, развитию ацидоза, к гемореологическим и микроциркуляторным нарушениям, возникновению обратимого неврологического дефицита.

Адекватное кровоснабжение головного мозга обеспечивается механиз­мами ауторегуляции. Термин «ауторегуляция мозгового кровообращения» используют для обозначения возможности гомеостатических систем орга­низма поддерживать тканевой мозговой кровоток на постоянном уровне независимо от изменений системного АД, метаболизма, влияния вазоактивных лекарственных средств.

Регуляция мозгового кровообращения обеспечивается комплексом миогенного, метаболического и неврогенного механизмов.

Мишенный механизм заключается в том, что повышение АД приводит к сокращению мышечного слоя сосудов, и наоборот, снижение АД вызывает снижение тонуса мышечных волокон и расширение просвети сосудов (эф­фект Остроумова-Бейлиса). Миогенный механизм может осуществляться во время колебания среднего АД в диапазоне 60-70 и 170 180 мм рт. ст. Если АД снижается до 50 мм рт. ст. или возрастает выше чем до 180 мм рт.ст. появляется пассивная зависимость АД - мозговой кровоток, т. е. возникает срыв реакции ауторегуляции мозгового кровообращения.

Какие же механизмы защищают головной мозг от избыточной перфузии? Оказывается, что такими механизмами являются рефлекторные изменения тонуса внутренних сонных и позвоночных артерий. Они не только регули­руют объем крови, которая поступает в сосуды мозга, но и обеспечивают постоянство ее притока независимо от изменений уровня общего АД. Миогенная ауторегуляция тесно взаимосвязана с уровнем венозного давления и давления спинномозговой жидкости. Миогенный механизм ауторегуляции включается мгновенно, но он непродолжителен - от 1 с до 2 мин, а затем по­давляется изменениями метаболизма.

Метаболический механизм ауторегуляции предусматривает тесную связь кровоснабжения мозга с его метаболизмом. Эту функцию обеспечивают артерии мягкой мозговой оболочки, которые широко разветвляются на по­верхности мозга. Он осуществляется гуморальными факторами и продукта­ми метаболизма ткани мозга. Однако ни миогенный, ни метаболический ме­ханизмы самостоятельно не могут обеспечить сложные процессы регуляции тонуса мозговых сосудов и поддерживать мозговой кровоток на постоянном уровне. По-видимому, механизмы ауторегуляции осуществляются за счет взаимодействия двух факторов: миогенного рефлекса сосудистой стенки в ответ на изменения перфузионного давления и действия таких метаболитов мозговой ткани, как 0 2 и С0 2 , а также ионов калия, кальция, водорода.

В регуляции мозгового кровотока участвует также неврогенный меха­низм, но значение его окончательно не изучено.

Ауторегуляция мозгового кровообращения легко нарушаемый ме­ханизм, который может поражаться в результате гипоксии, гиперкапнии, резкого повышения или снижения АД. Срыв реакции ауторегуляции это состояние, при котором тканевый мозговой кровоток пассивно зависит от системного АД. Это может сопровождаться синдромами избыточной перфу­зии (luxury perfusion syndrome) и реактивной гиперемии.