Автореферат и диссертация по медицине (14.00.06) на тему:Комплексная инструментальная оценка церебрососудистой реактивности у больных с каротидным и коронарным атеросклерозом и математическое моделирование гемодинамической эффективности реваскуляризации головного мозга

На правах рукописи

. и.ссса

ШАРОВА ИРИНА МИХАЙЛОВНА

КОМПЛЕКСНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЦЕРЕБРОСОСУДИСТОЙ РЕАКТИВНОСТИ У БОЛЬНЫХ С КАРОТИДНЫМ И КОРОНАРНЫМ АТЕРОСКЛЕРОЗОМ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕВАСКУЛЯРИЗАЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

14.00.06 - кардиология 14.00.19.- лучевая диагностика, лучевая терапия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

__

003070536

Томск-2007

003070536

Работа выполнена в Государственном учреждении НИИ кардиологии Томского научного центра Сибирского отделения РАМН

Научный руководитель

доктор медицинских наук, профессор Ворожцова Ирина Николаевна

Официальные оппоненты

доктор медицинских наук, Мордовии Виктор Федорович доктор медицинских наук Ефимова Ирина Юрьевна

профессор

Ведущая организация

ГОУ ВПО Новосибирский государственный медицинский университет Росздрава

Защита диссертации состоится

мая 2007 года в

У

часов на

заседании диссертационного совета Д 001 036 01 при ГУ НИИ кардиологии Томского научного центра СО РАМН по адресу 634012 г Томск, ул Киевская 111а

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГУ НИИ кардиологии Томского научного центра Сибирского отделения РАМН

Автореферат разослан

апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

Ворожцова И Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

За последние 15 лет в России смертность от сердечно-сосудистых заболеваний увеличилась в 1,5 раза (Р Оганов, актуальные проблемы кардиологии, Москва, 2005г) Разработка наиболее эффективных методов предупреждения, диагностики и лечения цереброваскулярных заболеваний в последние годы становится важнейшей медико-социальной проблемой

Атеросклероз как системное заболевание сосудов редко избирательно поражает какой-либо один из отделов артериального русла человеческого организма (Верещагин Н В , 2001) На основании клинических исследований доказано, что стенозирующий процесс не носит изолированного характера с поражением одной артерии в одном анатомо-функциональном сосудистом бассейне (Дудко В АП, Карпов Р С, 2002) Поскольку имеется тесная корреляция между степенью выраженности атеросклероза мозговых и коронарных сосудов, широкий размах приобретают исследования, касающиеся функционального и патофизиологического взаимоотношения патологии коронарного и мозгового кровообращения (Гераскина Л А , 2003) Согласно клиническим наблюдениям в 80% патология сердца сопутствует стенозирующему атеросклерозу и тромбозу брахиоцефапьных артерий, что является прогностически наиболее неблагоприятным, и определяет сложную категорию пациентов относительно выбора адекватного хирургического или консервативного лечения, результатов лечебной тактики (Джибладзе Д Н , Верещагин Н В , 2004) Прогноз у больных с поражением коронарных и церебральных артерий зависит также от локализации сужений, суммарной степени стеноза, функции венозных шунтов и скорости прогрессирования атеросклероза Особенно остро стоит вопрос оценки показаний к оперативному вмешательству, остающемуся, по существу, единственно реальным средством, как устранения, так и снижения риска ишемического инсульта Тяжесть состояния пациента определяет прежде всего то, как справляются с условиями патологии резервные механизмы организма (Лелюк С Э, Лелюк В Г , 1997), необходимость правильной оценки которых весьма актуальна Кроме того, актуален вопрос о прогнозе исхода операции и разработке критериев оценки церебральной сосудистой реактивности и ее зависимости от системных гемодинамических сдвигов

В литературе хорошо отображено влияние гипоксического стимула на центральную гемодинамику, но мало изучено его влияние на гемодинамику головного мозга (Меерсон Ф 3 , 1993, Цветкова А М , 2005) В связи с этим интересной представляется реакция церебрального кровотока на гипоксию, механизмы приспособления к нарастающей гипоксии по мере роста атероматозных отложений в брахиоцефальных артериях В литературных источниках отсутствуют данные о курсовом тренировочном воздействии дыхательных стимулов на реактивность церебральных сосудов как о

возможном методе консервативного лечения в случае противопоказаний к операции КЭ или способе подготовки пациентов к хирургическому вмешательству

На сегодняшний день в диагностике атеросклероза широкое применение нашли ультразвуковые, радионуклидные и рентгеноконтрастные методы исследования Однако абсолютные значения мозгового кровотока в состоянии покоя не всегда могут служить прогностическим критерием при цереброваскулярной патологии, и в этих случаях информативными являются показатели реактивности сосудов головного мозга, те их способность реагировать на изменяющиеся условия функционирования системы кровообращения

Совокупность приведенных аргументов свидетельствует о практической важности изучения процессов регуляции и компенсации системной и регионарной гемодинамики для разработки эффективных критериев ранней диагностики нарушений мозгового кровообращения при обследовании и лечении больных атеросклерозом Поэтому актуальной проблемой является разработка нетравматичных, неинвазивных и безопасных для больного нагрузочных тестов и оценка резерва церебрального кровообращения, а также выявление прогностических критериев, определяющих гемодинамическую эффективность операций реваскуляризации каротидного бассейна

Цель исследования

Изучить гемодинамический резерв головного мозга у больных атеросклерозом каротидных и коронарных артерий, артериальной гипертонией, а также у здоровых лиц при нагрузочном тестировании, разработать на этой основе подходы к совершенствованию методов оценки регионарной сосудистой реактивности и методами математического моделирования определить прогноз гемодинамической эффективности реконструктивных операций на магистральных артериях головы

Задачи исследования

1 С помощью лучевых методов исследования разработать эффективный способ оценки мозговой сосудистой реактивности для диагностики нарушений цереброваскулярного резерва у больных атеросклерозом и артериальной гипертонией

2 Исследовать реакцию венозного звена мозговой гемодинамики в условиях модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы у здоровых лиц

3 Изучить состояние цереброваскулярной реактивности до и после реконструктивных операций сосудов головного мозга

4 Разработать прогностическую математическую модель для оценки гемодинамической эффективности реконструктивных операций сосудов головного мозга

5 Изучить влияние курса дозированных гиперкапнических гипоксических тренировок на состояние цереброваскулярного резерва

Научная новизна

Впервые по данным нагрузочного тестирования с использованием гиперкапнического гипоксического стимула определена динамика цереброваскулярного и миокардиапьного резервов у больных каротидным и коронарным атеросклерозом при реконструктивных сосудистых операциях Показано, что реконструктивные операции на сосудах головного мозга способствуют увеличению дилатационного компонента

цереброваскулярного резерва как на стороне оперативного вмешательства, так и на контрлатеральной стороне

Впервые у здоровых лиц в условиях использования гиперкапнического гипоксического стимула исследован резерв венозного звена церебрального кровообращения

На основании результатов математической модели с использованием дискриминантного анализа и метода логистической регрессии разработаны критерии прогноза гемодинамической эффективности операции реваскуляризации головного мозга

Впервые исследована роль гиперкапнической гипоксии в повышении толерантности головного мозга к ишемии

Практическое значение исследования

Проба с гиперкапнической гипоксией в сочетании с транскраниальной допплерографией и эхокардиографическим исследованием может служить способом динамической оценки реактивности церебральных артерий и миокардиапьного резерва у больных со стенозами магистральных артерий головы в условиях реваскуляризации головного мозга

На основе использования гиперкапнического гипоксического стимула разработана математическая модель для прогноза гемодинамической адекватности реконструктивных операций мозговых сосудов

Для повышения резистентности головного мозга к гипоксии разработан способ гиперкапнических гипоксических тренировок у больных каротидным атеросклерозом

Положения, выносимые на защиту

] Гиперкапнический гипоксический тест с дыханием через дополнительное мертвое пространство в комплексе с транскраниальной допплерографией и эхокардиографическим исследованием позволяет контролировать динамику

цереброваскулярного и миокардиального резервов у больных со стенозами магистральных артерий головы при реконструктивных операциях мозговых сосудов

2 Курсовое тренирующее воздействие гиперкапнического гипоксического стимула обеспечивает увеличение цереброваскулярной реактивности и насосной функции сердца у больных с каротидными стенозами

3 Математическое моделирование параметров мозговой и сердечной гемодинамики в условиях гиперкапнической гипоксической пробы позволяет прогнозировать гемодинамическую эффективность каротидной эндартерэктомии

Внедрение в практику

Разработан способ оценки церебрососудистого резерва с помощью гиперкапнического гипоксического стресс-теста по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство с мониторным определением динамики кровотока в средних мозговых артериях (Патент на изобретение № 2194986 от 20 12.2002 г )

Результаты исследования внедрены в практическую деятельность неврологического отделения на базе ТБ ФГУ «СОМЦ Росздрава РФ» Метод применяется для лечения больных с хронической ишемией головного мозга и реабилитации больных перенесших острое нарушение мозгового кровообращения

Апробация работы

Основные положения диссертации представлены на "Сибирском симпозиуме по электрокардиостимуляции и хирургическому лечению аритмий и сердечной недостаточности" (Томск, 1996), на международном симпозиуме "Ишемия мозга" (С-Петербург, 1997), на 1-ом конгрессе Ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997), на научно-практической конференции "Современная ультразвуковая диагностика в клинической практике" (Томск, 1998), на международном научно-практическом семинаре "Новые технологии в кардиохирургии" (Томск, 1999, на "7-th Mediterranean Congress of Angiology and Vascular Surgery", Limassol, 1996), на европейском конгрессе по ангиологии "Eurochap-97" (Rome, 1997), на 17-th International Cardiovascular surgical symposium (Zurs am Arlberg, Austria, 1999), на научно-практической конференции "Артериальная гипертония органные поражения и сопутствующая патология Современное состояние проблемы" (Томск,

2006), Межрегиональной науч -практ конф с международным участием «Актуальные проблемы сердечно-сосудистой патологии» »(Кемерово, 2006)

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 4 глав результатов собственных исследований, выводов и практических рекомендаций, содержит 30 таблиц и 10 рисунков Список литературы включает 161 отечественных и 70 зарубежных источников

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На базе НИИ кардиологии (директор - академик РАМН Р С Карпов) ТНЦ СО РАМН в отделении функциональных методов исследования (рук отд - проф А А Соколов), обследовано 149 пациентов, в возрасте от 36 до 64 лет (средний возраст 52±3 3 года), с различными локализациями атеросклеротического процесса и его клиническими проявлениями

На основании комплексного клинико-инструментального обследования все пациенты разделены на четыре клинические группы В первую группу (79 человек) включены больные церебральным атеросклерозом (ЦА) с хронической цереброваскулярной недостаточностью (ХЦВН) П-1У стадии по классификации А В Покровского (1979), с ангиографически верифицированным приемущественно монолатеральным стенозом ВСА Вторую группу (14 человек) составили больные ИБС со стенокардией напряжения Н-Ш функционального класса В третью группу (14 человека) включены больные, страдающие артериальной гипертонией 2-3 степени по классификации ВОЗ Четвертую группу составили 42 человека сопоставимого возраста с исключенной органической патологией сердечнососудистой системы

Дыхательные пробы. Основная цель стресс-теста заключается в остром увеличении рабочей нагрузки на определенные элементы сердечнососудистой системы, повышающей их метаболические запросы В условиях патологии это приводит к возникновению дисбаланса между реальным режимом кровоснабжения и потребностью тканей в кислороде

Гиперкапническую гипоксическую пробу (ГГП) проводили по методу возвратного дыхания Для проведения этого исследования нами был разработан замкнутый контур объемом 75 литров, в котором пациент, резервуар и газоспироанализатор соеденены последовательно посредством системы шлангов и клапанов Для расчета объема резервуара использовали формулу

У= Ш/(к-к,),

где V - объем резервуара (л), а - среднее потребление кислорода организмом (л/мин), ( - время (мин), к - содержание кислорода в атмосферном воздухе (%), А; - желаемый уровень понижения кислорода во вдыхаемом воздухе (%) Вычисленный таким образом замкнутый

дыхательный объем позволял за 20-30 мин достичь снижения уровня кислорода до 14-15% при повышении содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе до 3-4% Следует отметить, что такие уровни гипоксии и гиперкапнии достигались постепенно, и практически все больные хорошо адаптировались к изменению газового состава во вдыхаемом воздухе В исходном состоянии и на пике пробы забирали образцы артериализированной капиллярной крови, в которой с помощью микрометода Аструпа (анализатор BMS-3, Дания) определяли напряжение кислорода (р02) и углекислого газа (рС02) артериализированной капиллярной крови В процессе теста в мониторном режиме контролировали показатели центральной и церебральной гемодинамики Продолжительность теста составляла 20-30 мин Пробу прекращали при снижениии содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 14%, достижении минутного объема дыхания 40-45% от его должной максимальной величины и, в единичных случаях, при отказе обследуемого от выполнения пробы Примечательно, что при использовании этой пробы у всех больных обследуемых групп и 42 здоровых лиц ни в одном случае не зарегистрировано приступа стенокардии либо изменений ЭКГ "ишемического" типа

Модифицированную гиперкапническую-гипоксическую пробу (м-ГГП) проводили по методу дыхания с увеличением мертвого пространства Известно, что у человека нормальный объем мертвого пространства (носоглотки, гортани, трахеи, бронхов и бронхиол) равен 130-160 мл Искусственное увеличение объема мертвого пространства затрудняет аэрацию альвеол, при этом во вдыхаемом и альвеолярном воздухе парциальное давление СОг возрастает, а парциальное давление Ог падает

В наше исследовании для проведения гиперкапнической-гипоксической пробы дополнительное мертвое пространство создавалось путем дыхания с помощью загубника через эластичную горизонтально расположенную трубку (шланг то газоспироанализатора) диаметром 30 мм и длиной 145 см (объемом около 1000мл) Продолжительность теста составляла 3 мин, инструментальные методы контроля и критерии прекращения пробы были те же, что и при пробе с возвратным дыханием

Пробу с ингаляцией С02 (ГП-С02) проводили с помощью отечественного наркозного аппарата РО-6Р в двух вариантах, в первом случае создавая газовую смесь, состоящую из атмосферного воздуха содержащего 20% кислорода с добавлением 7% С02 продолжительность пробы составляла 3 мин, во втором - ступенеобразно увеличивая содержание углекислого газа до 2%,4%, и 6%, по 2 минуты на каждую ступень нагрузки Ингаляцию смеси осуществляли в постоянном режиме, с помощью маски, инструментальные методы контроля и критерии оценки были аналогичны вышеописанным пробам

Гипоксическую изокапническую пробу (ГП) проводили с помощью серийного аппарата гипоксикатора ГП 10-04 фирмы "Hypoxia Medical" (Россия-Швейцария), позволяющего получать дыхательные газовые смеси с заданным содержанием кислорода При проведении этой пробы в наших

исследованиях создавали дыхательную газовую смесь кислорода с азотом (10% кислорода и 90% азота), выдыхаемый воздух отводился посредством специального клапана в окружающую среду Продолжительность пробы составляла 10 мин, инструментальные методы контроля и критерии оценки были аналогичны вышеописанным пробам В процессе гипоксического теста сатурацию гемоглобина кислородом оценивали постоянно при помощи мониторной системы "Hypoxia Medical".

Всем больным ультразвуковое исследование магистральных артерий головы проводили с использованием аппаратов1 "SSD-280" (фирма "Aloka", Япония) датчиком 7 5 мГц, "SIM-5000" (фирма "Biomedica", Италия/Россия) датчиком 5 мГц, "HDI 5000 SonoCT" (ATL, США) с линейным датчиком 7,5 MHz, и "ULTRAMARK-9 HDI" (фирма "ATL",CUIA) линейным датчиком 2 5 мГц Для оценки мозговой гемодинамики применяли дуплексное сканирование внутренних сонных и позвоночных артерий, дуплексное сканирование внутренних яремных вен, ультразвуковую допплерографию позвоночных артерий, транскраниальную допплерографию средне-мозговых артерий с цветным картированием

Эхокардиографическое исследование проводили с целью оценки внутрисердечной и центральной гемодинамики во время гипоксических проб Регистрацию показателей производили по общепринятым методикам на УЗ-аппаратах "SIM-5000" (фирма "Biomedica", Италия/Россия), "ULTRAMARK-9 HDI" (фирма "ATL", США) с использованием датчика 3 5 МГц

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография мозга с "тТс-ГМПАО. ОЭКТ с "тТс-ГМПАО у каждого пациента проводилась дважды в покое и на фоне нагрузочной м-ГГП Исследования проводились на гамма-камере Omega-500, (Technicare), с компьютерной системой «Сцинтитрон MX» («matrix Computer AG», Швейцария) Асимметрия кровотока коры головного мозга количественно оценивалась в покое и на фоне м-ГГП как индекс асимметрии накопления "тТс-ГМПАО (AI) -межполушарное отношение среднего счета поглощения "шТс-ГМПАО в бассейнах кровоснабжения средней мозговой артерии пораженного (стеноз-зависимого) и интактного полушарий

Динамическую оценку центральной гемодинамики во время дыхательных проб проводили с помощью тетраполярной грудной реографии (ТГР)(Ю Т Пушкарь 1983) Регистрацию кривых осуществляли с использованием полифизиографа "BIOSET-6000" (Германия), оснащенного встроенным тетраполярным реоплетизмографом, с помощью ленточных электродов, выполненных из посеребренной латуни Одновременно регистрировали реоэнцефалограмму(РЭГ), определяли объемную скорость церебрального кровотока и ее соотношения с минутным объемом сердца разработан (H Р Палеевым, И M Каевицер, 1980)

Для косвенной оценки перфузионного давления в конечных разветвлениях внутренних сонных артерий (ВСА) в ходе проведения

нагрузочных проб использовали метод вазотонометрии в передних цилилрпых артериях (ПЦА)

Для оценки газового состава крови в покое и на высоте дыхательных проб использовали образцы артериапизированной капиллярной крови, отражающей свойства артериальной Применяли метод Аструпа, анализатор BMS-3 (Дания) Определяли показатели Ра02 - напряжение кислорода, РаС02 - напряжение углекислого газа

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием стандартных методов вариационной статистики на ПК оснащенным пакетом прикладных статистических программ "STAT1STICA", "SPSS 11 5" Статистически значимым считали уровень р<0,05 Для разработки прогностической вероятностной модели применяли дискриминаитный анализ и метод логистической регрессии Данные представлялись в виде среднее ± ошибка среднего Апробацию математических моделей провели на независимой группе пациентов с определением чувствительности, специфичности и диагностической точности

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С целью оптимизации методических подходов определения резервных возможностей системы кровообращения и степени несостоятельности механизмов, регулирующих величину кровотока в исследуемом регионе, нами изучались ответные реакции сердечно-сосудистой системы на пробы с дозированным гипоксическим и гиперкапническим воздействием Реакция системы кровообращения на эти воздействия оценивалась путем изучения направленности и выраженности изменений параметров, характеризующих функцию сердца, системный кровоток, церебральную гемодинамику

Целью первого этапа нашей работы было сравнительное изучение воздействия гипоксических проб на сердечно-сосудистую систему и выявление наиболее эффективной в отношении изменения церебрального кровотока

В ходе сравнительного реографического анализа' на первом этапе исследования пробы с ингаляцией С02 (ГП-С02), гиперкапнической гипоксической пробы по методу возвратного дыхания (ГГП) и гипоксической изокапнической пробы (ГП) в группе здоровых лиц удалось выявить наиболее значимое влияние на мозговой кровоток гиперкапнической гипоксической пробы по методу возвратного дыхания (ГГП) Вероятнее всего этот феномен является следствием сочетанного влияния гиперкапнического и гипоксического стимулов (рис 1 )

ОСМК МФ мок чсс

Рис 1 Изменение показателей мозговой и сердечной гемодинамики (ИР) на пике дыхатечьных проб в группе здоровых лиц (р- достоверность межгрупповых различий)

ОСМК на пике пробы ГГП повышалась на 59%, ГП на ] 1%, ГП-С02 на 37%, МОК на пике ГТП повышаясь на 45%, ГП на 20%, ГП-С02 на 11%, ЧСС на пике ГГП повышалась на 41%, на 24%, на 34% соответственно Интересна динамика показателя МФ - если на пике ГП прирост составил 4%, на пике ГП-С02 - 9%, то на пике ГТП - 13%, что подтверждает мнение о потенцирующем действии гиперкапнических и гипоксических факторов на дилатационную составляющую цереброваскулярного артериального резерва

Следующим шагом было сравнение пробы с ингаляцией С02 с гиперкапнической гипоксической пробой по методу возвратного дыхания (ГГП) и гиперкапнической гипоксической пробой по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство (м-ГГП) при помощи метода транскраниальной допплерографии Представленные тесты сопоставимы по степени вазодилатационного воздействия, поскольку отсутствуют статистически значимые отличия между индексами реактивности (PV, MV, Pi и Ri) на пике действия проб (рис 2 )

Рис 2 Изменение показателей церебральной гемодинамики на пике дыхательных проб в группе здоровых лиц (нд- достоверность межгрупповых различий отсутствовала)

Следовательно, можно утверждать, что диагностическая эффективность дыхательных тестов равнозначна по степени выявления дилатационного компонента цереброваскулярной реактивности С учетом простоты выполнения гиперкапнической гипоксической пробы по методу возвратного дыхания (ГГП) и гиперкапнической гипоксической пробы по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство (м-ГГП), и отсутствия побочных эффектов в дальнейшей работе нами были использованы данные тесты в качестве функциональных нагрузочных стимулов для оценки дилатации мозговых сосудов Реакция мозговых сосудов наиболее ярко проявляла себя при концентрации СОг во вдыхаемом воздухе 3-4%, что достигалось при применении метода возвратного дыхания через 20-30 мин, а модофицированного гиперкапнического гипоксического теста по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство (м-ГГП) через 3-4 мин от начала пробы, в связи с чем, можно считать целесообразным использование последнего в качестве наиболее адекватного нагрузочного теста Для более полной оценки цереброваскулярного резерва целесообразно использовать методы транскраниальной допплерографии и реографии в комплексе, определяя как интегральные реографические показатели, так и локальные допплерографические как проявление и отражение интегральных цереброваскулярных реакций

С точки зрения получения целостной картины гемодинамических реакций со стороны сосудов головного мозга в условиях воздействия комбинированных физиологических стимулов оценка изучения артериального звена должна быть дополнена исследованием венозной системы мозга Интерес к изучению венозных мозговых сосудов обусловлен тем, что длительное время венозной составляющей МК отводилась несущественная роль в патогенезе сосудистых заболеваний Между тем с внедрением в практику современных методов визуализации мозга, позволяющих исследовать морфологию венозного русла (MPT, КТ) была обнаружена высокая частота встречаемости патологии венозных синусов, что безусловно требует разработки и функциональной компоненты венозного русла В связи с этим нами была предпринята попытка оценки венозной реактивности у здоровых лиц в условиях воздействия гиперкапнического гипоксического стимула (м-ГГП) (рис 3 ) Было обнаружено статистически достоверное увеличение площади поперечного сечения по внутренним яремным венам на 15%, и статистически не значимое изменение пиковой и объемной скростей кровотока Известно, что для венозной системы головного мозга характерны большая емкость по сравнению с артериальной, выраженность анастомозов, позволяющих крови оттекать в направлении как глубоких, так и поверхностных коллекторов, многочисленность путей оттока из черепа Эти особенности рассматриваются как приспособительные, что было расценено нами как реакции, направленная на увеличение перфузии артериального русла, в условиях снижения напряжения 02

ИР

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Рис 3 Изменение показателей РУ, МУ, 8 , УВР (ИР) внутренней яремной вены у здоровых лиц на пике гиперкапнической гипоксической пробы (м-ГГП)

В процессе исследования воздействия гиперкапнического гипоксического стимула на сосуды головного мозга у больных ИБС, церебральным атеросклерозом и артериальной гипертонией были получены результаты, свидетельствующие о том, что сосудистое русло в условиях патологии оказалось более чувствительно к влиянию комбинированного стимула Было отмечено статистически более значимое увеличение мозговой фракции и объемной скорости мозгового кровотока на пике гиперкапнического гипоксического воздействия ГГП, по сравнению с изменением соответствующих параметров при гипоксическом воздействии (ГП), у больных всех клинических групп (рис 4)

Рис 4 Изменение ОСМК(%) и МФ(%) на пике дыхательных проб у больных ИБС церебральным атеросклерозом и здоровых лиц на пике гиперкапнической гипоксической пробы

Было убедительно показано, что степень прироста показателей церебральной гемодинамики у лиц с цереброваскулярной патологией была значительно ниже по сравнению со здоровыми, что свидетельствует о снижении чувствительности к гиперкапническому гипоксическому стимулу у больных с поражением баро- и хеморецепторного аппарата синокаротидной зоны, а также о снижении способности к расширению утративших эластичность артериальных сосудов при атеросклерозе и АГ

Разработанный нагрузочный тест с гиперкапнической гипоксией позволил обеспечить контроль цереброваскулярной реактивности у больных

со стенозами магистральных артерий головы до и после реконструктивных сосудистых операций Изменение показателей реактивности может служить как диагностическим признаком, так и характеризовать функциональное состояние мозгового кровообращения Использование гиперкапнической гипоксической нагрузки позволяет оценить состояние системы мозгового кровообращения, что нередко является наиболее важным фактором при определении показаний к хирургическому вмешательству при сосудистых заболеваниях мозга

Перед операцией КЭ в состоянии покоя скоростные показатели на стороне стеноза были ниже соответствующих показателей на контралатеральной стороне При этом коэффициенты асимметрии пиковой скорости кровотока по СМА составил 26% исходно и 44% на высоте модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы, что подтверждалось данными ОЭКТ с "Тс-ГМПАО Исходно наблюдали практически симметричное межполушарное распределение мозгового кровотока, так, что индекс асимметрии составил А1 - 0,98 ± 0,02 Гиперкапнический гипоксический тест вызывал значительную асимметрию поглощения "Тс-ГМПАО (А! = 0,92±0,03, р<0,05), за счет снижения на стороне стеноз - зависимого полушария относительно нормальной стороны Если исходно корреляционная связь между асимметрией перфузии Тс-ГМПАО и показателем коэффициента асимметрии кровотока (Кап,,,,*) по внутренним сонным артериям была статистически не значимой (г=-0,67, р<0,05), то на пике гиперкапнической гипоксической пробы выявлена тесная корреляционная связь (г= -0,74, р<0,05)

После операции КЭ степень асимметрии линейной скорости кровотока в СМА уже в исходном состоянии снизилась до 12%, а на пике гиперкапнической гипоксической пробы составила 16% (рис 5.) Обращает на себя внимание асимметрия показателей скоростей кровотока по вертебральным артериям (рис 6) Характерно, что пиковая и объемная скорости кровотока преобладали на стороне стеноза ВСА, (КАруу = 31 %, КАувгу - 52 %) что, вероятно, является проявлением компенсаторной реакции, направленной на восстановление кровотока к зонах пониженного кровоснабжения в бассейне стенозированной сонной артерии.

Таким образом, применение дыхательных нагрузочных проб (ГГП и м-ГГП) позволили оценить цереброваскулярный резерв на уровне ВСА и СМА как на ипси-, так и контралатеральной стенотическому процессу стороне Снижение локальной сосудистой реактивности на уровне СМА при м-ГГП и на уровне ВСА при ГГП на стороне стеноза ВСА частично компенсировалось перераспределением кровотока в системе вертебральных артерий

Увеличение объемной и линейной скоростей кровотока, по крупным артериальным стволам на стороне операции реваскуляризации, очевидно, способствовало перераспределению кровотока по вертебральным артериям с уменьшением асимметрии объемной скорости кровотока с 52,4% до операции до 15,7% после нее (АКАувр» = -72,9, р < 0,01)

ШЯ?

исход

м-ГГП

|Ш сторона интактной ВСА В сторона стеноза ВСА |

до операции КЭ

после операции КЭ

исход

мГГП

Рис 5 Изменение показателя Р\'(см/сек) по СМА у больных каротидным атеросклерозом исходно на пике гиперкапнической гипоксической пробы до и послеоперации КЭ

Итак, операция каротидной эндартерэктомии по данным допплерографии ВСА и транкраниальной допплерографии СМА значительно повышает дилатационный резерв сосудистого бассейна, восстанавливая адекватное распределение потока крови по магистральным артериям головы, не вызывает при этом существенных изменений миокардиальной реактивности в условиях воздействия гиперкапнического гипоксического стимула

РУ

см/сек

Рис 6 Показатели пиковых скоростей по ВСА, СМА и ПА (см/сек) до операции КЭ

На протяжении последних десятилетий ишемические поражения мозга занимают ведущее место в структуре цереброваскулярных заболеваний по показаниям заболеваемости и смертности Причиной ишемического инсульта в 30-40% случаев является атеросклеротический стеноз и окклюзия магистральных артерий головы Серьезные последствия острых нарушений мозгового кровообращения, наличие послеоперационных осложнений, а также противопоказаний к хирургической коррекции побуждают к поиску эффективных методов лечения больных с атеросклерозом и их адаптации к гипоксии

В организме нет такой функции, которая бы не реагировала на дефицит кислорода В первую очередь в борьбу за кислород включаются дыхание, кровь и система кровообращения, перестраиваются нервные и метаболические процессы Характер этих изменений зависит от скорости нарастания и длительности действия гипоксического стимула

В практике лечения ряда заболеваний используются тренировки к высокогорной и барокамерной гипоксии Однако более физиологичным, технически и экономически доступным является метод создания гипоксии в организме человека при дыхании газовыми смесями с пониженным содержанием 02 при нормальном атмосферном давлении

В связи с достоверными данными (Сверчкова ВС , 1985, Ван-Лир Э, Стикней К, 1967) о более благоприятном тренирующем действии сочетанного влияния гипоксии и гиперкапнии по сравнению с гипоксическими тренировками, на сегодняшний день делаются вполне обоснованные попытки внедрения сочетанного действия гипоксии и гиперкапнии (СДГГ) в практику предупреждения и лечения некоторых заболеваний и их осложнений Отмечена эффективность влияния тренировок СДГТ на кровоснабжение и метаболизм головного мозга и миокарда, длительность сохранения повышенных функциональных возможностей после тренировок

Курсовое двухнедельное воздействие гиперкапнической гипоксии у больных церебральным атеросклерозом и сопутствующей ИБС оказалось эффективным в отношении вазодилатационного церебрального компонента (рис 7) до тренировок - ИРруп, на стороне стеноза=135, р<0,05, после тренировок ИРрут на стороне стеноза = 1 75, р< 0,05 Что касается миокардиального резерва, то эффект тренировочного воздействия был очевиден - до тренировок - ИРМок = 1 20, р< 0,05, после тренировок ИРмок = 1.31, р< 0,05 Следствием адаптации к гипоксии является увеличение реактивности систем организма, вероятно за счет тренирующего фактора на церебральные и коронарные сосуды, а также за счет воздействия на звенья регуляции системы кровообращения

исход м-ГГП исход м-ГГП

Д° 1 после

тренировок тренировок

Рис 7 Изменение показателя пиковой скорости по СМА (см/сек) исходно и на пике м-ГГП до и после курса тренировок ГГП у больных со стенозами ВСА

Прогнозирование гемодинамической эффективности операции каротидной эндартерэктомии у больных стенозирующим атеросклерозом сонных артерий проводилось по результатам дыхательных проб методами дискрименентного анализа и логистической регрессии Изучение состояния церебральной гемодинамики с помощью современных методов обследования и тщательная оценка эффективности реконструктивной сосудистой операции предполагает возможность анализа и уточнения объективных показаний к хирургическому лечению с оценкой прогноза исхода операции с точки зрения улучшения гемодинамических параметров и субъективных ощущений пациента Наличие более 30% прироста объемной скорости кровотока в ВСА на высоте модифицтрованной гиперкапнической гипоксической пробы на стороне реваскуляризации, определяли как гемодинамически эффективный результат Была поставлена задача на основе данных, полученных в результате проведения гиперкапнических гипоксических проб по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство (м-ГГП) у пациентов со стенозирующим атеросклерозом ВСА до и после операции каротидной эндартерэктомии провести прогнозирование гемодинамической эффективности операции

Результаты параметров для определения гемодинамической эффективности операции каротидной эндартерэктомии, рассчитанные методами математического моделирования, свидетельствовали о значимости не только мозговой, но и сердечной гемодинамики в благоприятном послеоперационном прогнозе

Модель, построенная нами с помощью дискриминантного анализа обладает следующими операционными характеристиками 8е (чувствительность модели) = 78%, Бр (специфичность модели) = 85%, диагностическая точность модели 80%

Коэффициенты и константы разделяющей дискриминантной функции

Показатель Коэф Гр 1 Коэф Гр 2

УВЕ(1)пик стеноз 45 046 41 337

УВР(1)пик интактн -27 476 -24 499

РУ(|)пик стеноз 1 470 1 199

ЕЫО(|)фон стеноз 12 824 11470

ЕЫО(1)фон интактн -5 995 -5 245

Я|(1)фон стеноз 827 210 761 124

Ш(1)пик интактн 634 504 559 804

Р1(0фон стеноз 140 812 123 213

Р1(1)пик интактн -167 611 -146 420

Кас(РУ(1)) стеноз 12 070 10 658

РУ(т)пик стеноз 6 330 5 108

РУ(т)гтик интактн 4 432 4 278

УВР(\')пик стеноз 32 110 31 210

УВР(у)пик интактн 22 170 21 402

РУ(у)пик интактн 2 270 2 221

ЕЫО(у)пик стеноз 10 143 10 070

ФВ фон 22 608 21900

ФВ пик 15310 12 350

Константа -710 214 583 596

Fl = 45 046*VBF(t)nuKстеноз - 27 476*VBF(i)nuK иитактн + 1 470* Р V(i)nuK интактн + -710 214,

F2 = 41 337*VBF(i)nuK стеноз - 24 499*VBF(i)nux интактн + 1 199* Р V(i)nuK интактн + +583 596

(при F(1)<F(2) — благоприятный прогноз КЭ, при F(1)>F(2) — неблагоприятный прогноз КЭ)

Модель, построенная нами с помощью анализа логистической регрессии Р= ег/(1+еу),

где р - вероятность принадлежности к группе с благоприятным и неблагоприятным исходам гемодинамической эффективности операции каротидной эндартерэктимии, е - основание натурального логарифма (е=2,718),

У=61,45 - 0,538 VBF(i)nuK стеноз - 2,639 РУ(т)пик стеноз + 42,063 Kac(PV(i)) +192,746 X

обладает следующими операционными характеристиками Se (чувствительность модели) = 92%; Sp (специфичность модели) = 86%, диагностическая точность модели 90%

Коэффициенты регрессионной функции

Показатель Коэффициент Стандартная ошибка Р

УВР(|)пик -0,538 0,213 0,047

РУ(т)пик -2,639 0,994 0,034

Кас(РУ(1)) 42,063 19,627 0,041

Холестерин 192,746 45,127 0,032

Константа 61,45 32,801 0,031

При значении р<0,5 прогнозируют, что исход операции каротидной эндартерэктчмии у пациента благоприятный, а при значении р > 0,5 -неблагоприятный

Таким образом, вероятность ошибки распознавания при применении анализа логистической регрессии меньше, чем при использовании дискриминантного анализа

Учитывая результаты нашей работы можно предложить следующий алгоритм оценки цереброваскулярного резерва и прогнозирования исхода операции каротидной эндартерэктомии с помощью дыхательных тестов и методов математического моделирования (рис 8 )

Обследование больных каротидным и коронарным атеросклерозом, проведенное без оценки функционального состояния системы мозгового кровообращения, не может считаться сегодня полноценным

1

Рис 8 Алгоритм диагностики и коррекции цереброваскулярного резерва

ВЫВОДЫ

1 Модифицированная гиперкапническая гипоксическая проба по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство по эффективности воздействия на дилатационный компонент цереброваскулярного резерва сопоставима с классической гиперкапнической пробой, при этом отличается простотой и доступностью

2 Наиболее значимым критерием адекватности артериального церебрального резерва при воздействии модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы является увеличение линейной скорости мозгового кровотока по данным транскраниальной допплерографии в 2 раза

3 Исследование мозговой сосудистой реактивности позволило выявить снижение цереброваскулярного резерва в бассейне внутренних сонных артерий с обеих сторон у больных артериальной гипертонией и на стороне поражения у пациентов со стенозами каротидных артерий

4 В целях комплексной оценки цереброваскулярного резерва и выявления венозной дисфункции системы церебрального кровообращения целесообразно использовать гиперкапническую гипоксическую пробу через дополнительное мертвое пространство

5 С помощью гиперкапнической гипоксической пробы в сочететании с транскраниальной допплерографией и эхокардиографической оценкой функции миокарда левого желудочка установлено, что каротидная эндартерэктомия обеспечивает повышение реактивности церебральных сосудов не только на стороне оперативного вмешательства, но и интактной, не влияя на миокардиальный резерв

6 Тренирующее воздействие гиперкапнического гипоксического стимула способствует увеличению дилатационногго компонента цереброваскулярного резерва и насосной функции сердца у больных со стенозами магистральных артерий головы

7 Математическая модель (чувствительность - 92% /специфичность -86%) гемодинамической адекватности КЭ в условиях гипоксических проб, полученная способом логистической регрессии, обеспечивает прогнозирование эффективности операций каротидной эндартерэктомии

Практические рекомендации

Для уточнения состояния дилатационного компонента цереброваскулярного резерва всем больным каротидным, коронарным атеросклерозом и гипертонической болезнью необходимо проведение модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы с определением линейной скорости кровотока, индекса реактивности и коэффициента асимметрии по средним мозговым артериям по данным транскраниальной допплерографии.

Для определения прогноза гемодинамической эффективности операции реваскуляризации головного мозга у больных со стенозами брахиоцефальных артерий рекомендовано использовать разработанную математическую модель

Рекомендовано применять на практике гиперкапнические гипоксические тренировки у больных каротидным атеросклерозом с целью повышения толерантности головного мозга к гипоксии

Список публикаций

1 Adenosine and hypoxic tests in assessment of cerebral blood flow reserves in patients with carotid stenosis// 2-nd International Congress Advances in Brain Revascularization-Jerusalem, Israel, 1996-Abstr N 124-P 9 (соавт Ussov V , Vorozchova I, Kulemsin A , Dudko V )

2 Use of adenosine as agent for testing cerebral blood flow reserve in carotid disease relation of "Tc-HMPAO SPECT data to anatomic asymmetry of stenosis//TaM же - Abstr N 6 (соавт Ussov V, Vorozchova I, Yaroshevsky S , Plotnikov M , Shipulin V )

3 Стресс-тесты в оценке сердечной и мозговой гемодинамики у кардиохирургических больных// Тез докл Сибирского симпозиума по электростимуляции и хирургическому лечению аритмий и сердечной недостаточности - Томск, 1996- С 144-145 (соавт Ворожцова ИН, Буховец И Л , Дудко В А , Шипулин В М )

4 Проба с гиперкапнической гипоксией в оценке церебрососудистого резерва// Тез докл 2-ая Международная Конференция «Гипоксия в медицине» - Москва 1996 - С 25-26 (соавт Ворожцова И Н , Усов В Ю , Плотников МП)

5 Стресс-тесты с гиперкапнией и гипоксией в оценке гемодинамического мозгового резерва у больных со стенозами внутренних сонных артерий// Тез докл Международного Симпозиума «Ишемия мозга» -С-Петербург, 1997- С 131-132 (соавт Ворожцова ИН, Дудко В А, Шипулин В М , Плотников МП)

6 Нагрузочные тесты в оценке гемодинамического резерва сердца и мозга у больных атеросклерозом// Тез докл I конгр Ассоциации кардиологов стран СНГ Москва, 1997- С 91 (соавт Ворожцова ИН , Дудко В А , Буховец ИЛ)

7 Значение нагрузочного тестирования в определении гемодинамических резервов// Тез докл конф «Актуальные проблемы кардиологии» -Томск, 1997 -С 155 (соавт Ворожцова И Н , Буховец ИЛ)

8 Сравнительная оценка методов исследования церебрососудистой реактивности здоровых лиц// Там же - С 152 (соавт Ворожцова И Н , Астанина И А , Дудко В А )

9 Стресс-тесты с гипоксией и гиперкапнией в оценке церебрососудистого резерва у больных с атеросклерозом внутренних сонных артерий// Там же - С 172-173

10 Results of acute and serial hypercapnic hypoxia patients with internal carotid artery stenosis// European Congress of Angiology - Rome, 1997 «Eurochap 97» - Vol 16 (Suppl 1, issue 3) -P 140 (соавт Vorozchova IN , Shipuhn VM)

11 Использование допплерографии в оценке цереброваскулярного резерва у больных со стенозами сонных артерий// Тез докл науч -практ конф «Современная ультразвуковая диагностика в клинической практике» -

Томск, 1998 - С 39 (соавт Ворожцова И Н )

12 Частота атеросклеротического поражения каротидных артерий у больных ишемической болезнью сердца и артериальной гипертонией// Тез докл 2-й ежегодной науч Сессии «Актуальные проблемы сердечно-сосудистой хирургии»- Кемерово, 1998- С 3-4 (соавт Ворожцова И Н , Астанина И А , Соколов А А , Дудко В А )

13 The assessment of cerebrovascular reserve in patients operated on of asymptomatic atherosclerotic stenosts of carotid arteries// Abstr Of the 17th lnternat Cardiovasc Surgical Symp Zurs um Arlberg- Austria, 1999.-P 30 (соавт Vorozchova IN , Shipuhn V M , Plotnikov M P , Shvera 1 Yu)

14 Моделированные гипоксические воздействия при обследовании и лечении больных ишемической болезнью сердца// Тез Докл Межрегиональной науч -практ конф «Современные технологии в медицине» - Томск, 1999 - С 81-84 (соавт Дудко В А , Соколов А А , Ворожцова И Н , Тарасов М Г, Астанина И А )

15 Функциональная оценка венозного церебрального оттока у больных с коронарным и церебральным атеросклерозом Материалы конференции «Артериальная гипертония органные поражения и сопутствующая патология Современное состояние проблемы» - Томск, 19-20 апреля 2006 года - С 30 (соавт Ворожцова И Н , Астанина И А , Гуляев П С , Астанин В В , Дькова М J1, Тепляков AT)

16 Частота и особенности атеросклеротического поражения сонных и бедренных артерий у больных ишемической болезнью сердца и артериальной гипертонией// «Сибирский медицинский журнал» - 2006, № 3- С 15 (соавт Ворожцова ИН, Астанина И А, Астанин ВВ, Дудко В А )

17 Асимптомное атеросклеротическое поражение сонных артерий клинические и диагноситческие аспекты// «Сибирский медицинский

журнал» 2006, № 4 - С 20 (соавт Ворожцова И Н , Астанина И А , Лукьяненок П И , Астанин В В , Дудко В А )

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

А Г - артериальная гипертония

АД - артериальное давление

БА - брахиоцефальная артерия

ВСА - внутренняя сонная артерия

ГП - гипоксическая изокапническая проба

ГП-С02 - гиперкапническая проба с ингаляцией углекислого газа

ГГП - гиперкапническая гипоксическая проба

ДАД - диастолическое артериальное давление

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ИР - индекс реактивности

ИС - исход

КА - коэффициент асимметрии

КДО - конечно-диастолический объем ЛЖ

КСО - конечно-систолический объем

КЭ - каротидная эндартерэктомия

ЛЖ - левый желудочек

ЛСК - линейная скорость кровотока

МАГ - магистральные артерии головы

МК - мозговой кровоток

м-ГГП - модифицированная гиперкапническая гипоксическая проба

МОК - минутный объем кровообращения

ОПС - общее периферическое сопротивление

ОСК - объемная скорость кровотока

ОСМК - объемная скорость мозгового кровотока

ПИКС - постинфарктный кардиосклероз

ПЦА - передняя цилиарная артерия

РЭГ - реоэнцефалография

СА - сонная артерия

САД - систолическое артериальное давление

СК - суммарный кровоток

СМА - средняя мозговая артерия

ТГР - тетраполярная грудная реография

ТКДГ - транскраниальная допплерография

У О - ударный объем

ФВ - фракция выброса

ХЦВН - хроническая цереброваскулярная недостаточность

ЦА - церебральный атеросклероз

ЦВР - цереброваскулярный резерв

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЭКГ ЕЭУ МУ рН

электрокардиография конечно-диастолическая скорость средняя линейная скорость

отрицательный логарифм концентрации ионов водорода напряжение кислорода в артериальной крови напряжение углекислого газа в артериальной крови пиковая систолическая скорость объемная скорость кровотока

Ра О

'2

Ра С02

РУ

УВР

Автор выражает искреннюю признательность академику Р С Карпову, благодарит профессоров В М Шипулина, Ю Б Лишманова, А А Соколова, В Ю Усова, а также М П Плотникова, И А Астанину, И Л Буховец за помощь в работе

Отдельную особую благодарность выражаю моему учителю профессору Дудко Виктору Александровичу

Тираж 100 Заказ 553 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г Томск, пр Ленина, 40

Актуальность проблемы

По данным ВОЗ в 2000 году в структуре общей смертности доля смертей от сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний составила 52% (The World Health report, Geneva, 2001г.). За последние 15 лет в России смертность от сердечно-сосудистых заболеваний увеличилась в 1,5 раза (Р.Оганов, актуальные проблемы кардиологии, Москва, 2005г.). Разработка наиболее эффективных методов предупреждения, диагностики и лечения цереброваскулярных заболеваний в последние годы становится и о ** о важнейшей медико-социальнои проблемой.

Атеросклероз как системное заболевание сосудов редко избирательно поражает какой-либо один из отделов артериального русла человеческого организма [2, 8, 60, 63, 89, 93, 94, 134, 136, 153, 172, 181]. На основании клинических исследований доказано, что стенозирующий процесс не носит изолированного характера с поражением одной артерии в одном анатомо-функциональном сосудистом бассейне [2, 9, 17, 26, 42, 45, 86]. Поскольку имеется тесная корреляция между степенью выраженности атеросклероза мозговых и коронарных сосудов, широкий размах приобретают исследования, касающиеся функционального и патофизиологического взаимоотношения патологии коронарного и мозгового кровообращения [12, 15, 28, 57, 64]. Согласно клиническим наблюдениям в 80% патология сердца сопутствует стенозирующему атеросклерозу и тромбозу брахиоцефальных артерий, что является прогностически наиболее неблагоприятным, и определяет сложную категорию пациентов относительно выбора адекватного хирургического или консервативного лечения, результатов лечебной тактики [17, 20, 45, 67, 98, 160, 161, 179]. Прогноз у больных с поражением коронарных и церебральных артерий зависит также от локализации сужений, суммарной степени стеноза, функции венозных шунтов и скорости прогрессировалия атеросклероза [29, 77, 142]. Особенно остро стоит вопрос оценки показаний к оперативному вмешательству, остающемуся, по существу, единственно реальным средством, как устранения, так и снижения риска ишемического инсульта [36, 58, 67, 72, 95]. Тяжесть состояния пациента определяет прежде всего то, как справляются с условиями патологии резервные механизмы организма [30, 33, 78, 82, 141, 144, 231], необходимость правильной оценки которых, на наш взгляд, более чем актуальна. Актуален вопрос о прогнозе исхода операции и разработке критериев оценки церебральной сосудистой реактивности, а также зависимости от системных гемодинамических сдвигов.

Артериальная гипертония занимает одно из главных мест среди причин церебральных сосудистых нарушений, благоприятствуя ' развитию церебрального и коронарного атеросклероза [9, 27, 31, 53, 57, 103, 124, 156, 211, 215]. Патологические изменения церебрального сосудистого звена при артериальной гипертонии характеризуются утолщением стенок сосудов с последующей облитерацией части артериол и нарушением микроциркуляции [117], что сопровождается комплексом функциональных расстройств, проявляющихся нарушением системы ауторегуляции мозгового кровотока. Однако возможности ауторегуляции мозгового кровотока определяет индивидуальная реактивность церебральных сосудов [41, 81, 89, 101, 134, 143, 150]. Существующие представления о цереброваскулярной патологии при АГ подтверждают целесообразность дальнейшего изучения состояния мозгового кровотока. В частности, использование современных неинвазивных технологий позволяет определить критерии гемодинамического резерва в рамках функционирования ауторегуляторных механизмов [8, 15, 21, 51, 62, 63, 135, 138, 177].

Ведущей причиной неполноценности мозгового кровообращения является поражение магистральных артерий головы [1, 2, 13, 26, 46, 181]. Нарушение их проходимости обусловлено атеросклерозом, патологической извитостью, врожденными аномалиями развития или экстравазальной компрессией, которые и приводят к недостаточности мозгового кровообращения и необходимости соответствующей медикаментозной или хирургической коррекцией [4, 40, 64, 93, 97, 157, 222]. Но при этом практически не обсуждается роль венозной патологии в патогенезе хронических форм цереброваскулярных заболеваний. Есть отдельные работы, посвященные патоморфологии венозной системы [10, 70, 71, 114, 115, 148, 152, 167], но не существует работ по оценке венозной церебральной реактивности.

В литературе хорошо отображено влияние гипоксического стимула на центральную гемодинамику, однако мало изучено его влияние на гемодинамику головного мозга [11, 18, 24, 43, 90, 129, 146]. В связи с этим, интересна реакция церебрального кровотока на гипоксию и механизмы приспособления к нарастающей гипоксии по мере роста атероматозных отложений в брахиоцефальных артериях. Нет в литературе данных и о тренировке церебральных сосудов как о возможном методе консервативного лечения в случае противопоказаний к операции КЭ или методе подготовки пациентов к хирургическому вмешательству.

На сегодняшний день в диагностике атеросклероза широкое применение нашли ультразвуковые, радионуклидные и рентгеноконтрастные методы исследования [29, 35, 79, 96, 107, 139, 176, 178, 188]. Однако, абсолютные значения мозгового кровотока в состоянии покоя не всегда могут служить прогностическим критерием при цереброваскулярной патологии, и для этой цели информативными являются показатели реактивности сосудов головного мозга, т.е. их способность реагировать на изменяющиеся условия функционирования системы кровообращения.

Совокупность приведенных аргументов свидетельствует о практической важности изучения процессов регуляции и компенсации системной и регионарной гемодинамики для разработки эффективных критериев ранней диагностики нарушений мозгового кровообращения при обследовании и лечении больных атеросклерозом.

Поэтому актуальной проблемой является разработка нетравматичных, неинвазивных и безопасных для больного нагрузочных тестов и оценка параметров резерва церебрального кровообращения, а также выявление прогностических критериев, определяющих гемодинамическую эффективность операций реваскуляризации каротидного бассейна.

Цель исследования

Изучить гемодинамический резерв головного мозга у больных с атеросклерозом каротидных и коронарных артерий, артериальной гипертонией, а также у здоровых лиц при нагрузочном тестировании, разработать на этой основе подходы к совершенствованию методов оценки регионарной сосудистой реактивности и методами математического моделирования определить прогноз гемодинамической эффективности реконструктивных операций на магистральных артериях головы.

Задачи исследования

1. С помощью лучевых методов исследования разработать эффективный способ оценки мозговой сосудистой реактивности для диагностики нарушений цереброваскулярного резерва у больных атеросклерозом и артериальной гипертонией.

2. Исследовать реакцию венозного звена мозговой гемодинамики в условиях модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы у здоровых лиц.

3. Изучить состояние цереброваскулярной реактивности до и после реконструктивных операций сосудов головного мозга.

4. Разработать прогностическую математическую модель для оценки гемодинамической эффективности реконструктивных операций сосудов головного мозга.

5. Изучить влияние курса дозированных . гиперкапнических гипоксических тренировок на состояние цереброваскулярного резерва.

Научная новизна

Впервые по данным нагрузочного тестирования с использованием гиперкапнического гипоксического стимула определена динамика цереброваскулярного и миокардиального резервов у больных каротидным и коронарным атеросклерозом при реконструктивных сосудистых операциях. Показано, что реконструктивные операции на сосудах головного мозга способствуют увеличению дилатационного компонента цереброваскулярного резерва как на стороне оперативного вмешательства, так и на контралатеральной стороне.

Впервые у здоровых лиц в условиях использования гиперкапнического гипоксического стимула исследован резерв венозного звена церебрального кровообращения.

На основании результатов математической модели с использованием дискриминантного анализа и метода логистической регрессии разработаны критерии прогноза гемодинамической эффективности операции реваскуляризации головного мозга.

Впервые исследована роль гиперкапнической гипоксии в повышении толерантности головного мозга к ишемии.

Практическое значение исследования

Проба с гиперкапнической гипоксией в сочетании с транскраниальной допплерографией и эхокардиографическим исследованием может служить способом динамической оценки реактивности церебральных артерий и миокардиального резерва у больных со стенозами магистральных артерий головы в условиях реваскуляризации головного мозга.

На основе использования гиперкапнического гипоксического стимула разработана математическая модель для прогноза гемодинамической эффективности реконструктивных операций мозговых сосудов.

Для повышения резистентности головного мозга к гипоксии разработан способ гиперкапнических гипоксических тренировок у больных каротидным атеросклерозом.

Положения, выносимые на защиту

1. Гиперкапнический гипоксический тест с дыханием через дополнительное мертвое пространство в комплексе с транскраниальной допплерографией и эхокардиографическим исследованием позволяет контролировать динамику цереброваскулярного и миокардиального резервов у больных со стенозами магистральных артерий головы при реконструктивных операциях мозговых сосудов.

2. Курсовое тренирующее воздействие гиперкапнического гипоксического стимула обеспечивает увеличение цереброваскулярной реактивности и насосной функции сердца у больных с каротидными стенозами.

3. Математическое моделирование параметров мозговой и сердечной гемодинамики в условиях гиперкапнической гипоксической пробы позволяет прогнозировать гемодинамическую эффективность каротидной эндартерэктомии.

Внедрение в практику

Разработан способ оценки церебрососудистого резерва с помощью гиперкапнического стресс-теста по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство с мониторным определением динамики кровотока в средних мозговых артериях (Патент на изобретение № 2194986 от

20.12.2002 г.).

Результаты исследования внедрены в практическую деятельность неврологического отделения на базе ТБ ФГУ «СОМЦ Росздрава РФ». Метод применяется для лечения больных с хронической ишемией головного мозга и реабилитации больных перенесших острое нарушение мозгового кровообращения.

Апробация работы

Основные положения диссертации представлены на "Сибирском симпозиуме по электрокардиостимуляции и хирургическому лечению аритмий и сердечной недостаточности" (Томск, 1996), на международном симпозиуме "Ишемия мозга" (С.-Петербург, 1997), на 1-ом конгрессе Ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997), на научно-практической конференции "Современная ультразвуковая диагностика в клинической практике" (Томск, 1998), на международном научно-практическом семинаре "Новые технологии в кардиохирургии" (Томск, 1999), на "7-th Mediterranean Congress of Angiology and Vascular Surgery"( Limassol, 1996), на европейском конгрессе по ангиологии "Eurochap-97" (Rome, 1997), на 17-th International Cardiovascular surgical symposium (Zurs am Arlberg, Austria, 1999), на научно-практической конференции "Артериальная гипертония: органные поражения и сопутствующая патология. Современное состояние проблемы" (Томск, 2006), на межрегиональной научно-практической конференции с международным участием "Актуальные проблемы сердечно-сосудистой патологии" (Кемерово, 2006).

Публикации по теме диссертации: опубликовано 17 научных работ, из них - 13 в отечественной и 4- в зарубежной печати, 2 статьи в рецензируемом журнале, рекомендованном к опубликованию ВАК.

Структура диссертации

Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 4 глав, включающих результаты собственных исследований, выводов и практических рекомендаций; содержит 31 таблицу и 10 рисунков. Список литературы включает 161 отечественных и 70 зарубежных источников.

ВЫВОДЫ

1. Модифицированная гиперкапническая гипоксическая проба по методу дыхания через дополнительное мертвое пространство по эффективности воздействия на дилатационный компонент цереброваскулярного резерва сопоставима с классической гиперкапнической пробой, при этом отличается простотой и доступностью. ,

2. Наиболее значимым критерием адекватности артериального церебрального резерва при воздействии модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы является увеличение линейной скорости мозгового кровотока по данным транскраниальной допплерографии в 2 раза.

3. Исследование мозговой сосудистой реактивности позволило выявить снижение цереброваскулярного резерва в бассейне внутренних сонных артерий с обеих сторон у больных артериальной гипертонией и на стороне поражения у пациентов со стенозами каротидных артерий.

4. В целях комплексной оценки цереброваскулярного резерва и выявления венозной дисфункции системы церебрального кровообращения целесообразно использовать гиперкапническую гипоксическую пробу с дыханием через дополнительное мертвое пространство.

5. С помощью гиперкапнической гипоксической пробы в сочетание с транскраниальной допплерографией и эхокардиографической оценкой функции миокарда левого желудочка установлено, что каротидная эндартерэктомия обеспечивает повышение реактивности церебральных сосудов не только на стороне оперативного вмешательства, но и интактной, не влияя на миокардиальный резерв.

6. Тренирующее воздействие гиперкапнического гипоксического стимула способствует увеличению дилатационногго компонента цереброваскулярного резерва и насосной функции сердца у больных со стенозами магистральных артерий головы.

7. Математическая модель (чувствительность - 92% /специфичность -86%) гемодинамической адекватности КЭ в условиях гипоксических проб, полученная способом логистической регрессии, обеспечивает прогнозирование эффективности операций каротидной эндартерэктомии.

Практические рекомендации

Для уточнения состояния дилатационного компонента цереброваскулярного резерва всем больным каротидным, коронарным атеросклерозом и гипертонической болезнью необходимо проведение модифицированной гиперкапнической гипоксической пробы с определением линейной скорости кровотока, индекса реактивности и коэффициента асимметрии по средним мозговым артериям по данным транскраниальной допплерографии.

Для определения прогноза гемодинамической эффективности операции реваскуляризации головного мозга у больных со стенозами брахиоцефальных артерий рекомендовано использовать разработанную математическую модель.

Рекомендовано применять на практике гиперкапнические гипоксические тренировки у больных каротидным атеросклерозом с целью повышения толерантности головного мозга к гипоксии.