Автореферат и диссертация по медицине (14.00.37) на тему:Мониторинг мозгового кровотока при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения

На правах рукописи

ООЗ177827 ФЕДУЛОВА СВЕТЛАНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

МОНИТОРИНГ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА ПРИ ОПЕРАЦИЯХ НА СЕРДЦЕ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Анестезиология и реаниматология - 14.00.37. Кардиология -14.00.06.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 7 ЯНВЖ

Москва - 2007 год

003177827

Работа выполнена в ГУ Российский научный центр хирургии им. академика Б.В. Петровского РАМН

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ:

Доктор мед. наук Кожевников В.А.

Академик РАМН Сандриков В.А. ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор мед. наук, профессор Козлов И.А.

Академик РАМН Бузиашвили Ю.И. ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

НИИ нейрохирургии им. академика H.H. Бурденко РАМН

Защита диссертации состоится « »_2007 г

в 15 часов на заседании диссертационного совета (К.001.027.01)

ГУ Российский научный центр хирургии

им. академика Б.В. Петровского РАМН

Адрес: 119992, Москва, ГСП - 2, Абрикосовский пер., д. 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ Российский научный центр хирургии им. академика Б.В. Петровского РАМН

Автореферат разослан «_» _2007 г.

Ученый секретарь Специализированного Ученого Совета, доктор мед. наук, профессор Е.Б. Свирщевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Впервые признаки церебральных осложнений после операций на сердце в условиях искусственного кровообращения (ИК) были описаны в 1925 году [Цит по Smith PLC, 1995], а в дальнейшем Fox HM и соавт (1954) и Priest WS с соавт (1957) доказали, что операции на сердце в условиях ИК сопровождаются осложнениями со стороны ЦНС

За последние десятилетия существенно снизилось количество церебральных осложнений при операциях на сердце в условиях ИК, тем не менее, степень нарушений когнитивных функций головного мозга остается высокой Причинами этого, по мнению большинства авторов, являются эмболизация, гипоперфузия и неадекватная защита головного мозга [Шевченко Ю Л , Михайленко А А , Кузнецов А Н , Ерофеев А А , 1996, 1997] На сегодняшний день нет единого мнения в выборе средств фармакологической защиты головного мозга от ишемических и реперфузионных повреждений Продолжаются дискуссии о температурных режимах проведения ИК, выборе основных и вспомогательных компонентов анестезиологического обеспечения, методах мониторинга состояния головного мозга [Миербеков Э М , 1998, Локшин JI С с соавт 1998,] Также, несмотря на многочисленные исследования, не удалось выявить предикторы церебральных осложнений Трудности заключаются в сложности и многогранности рассматриваемого вопроса

В последнее время транскраниальная допплерография (ТКДГ) заняла особое место в диагностике эмболических поражений головного мозга, поскольку она является единственным методом, позволяющим осуществить прямую детекцию церебральной эмболии Однако возможность допплеровской дифференцировки газовой и материальной эмболии на сегодняшний день является предметом дискуссии и научно-технического поиска Остается открытым вопрос распознавания микроэмболических сигналов (МЭС) и артефактных высокоинтенсивных транзиторных сигналов, связанных со смещением датчика, работой диатермокоагулятора

Своевременная диагностика эпизодов эмболии во время операции позволяет анестезиологам принимать решения по

дополнительной защите головного мозга путем нормализации перфузии

Методика интраоперационного мониторинга мозгового кровотока при операциях на сердце во время ИК не разработана К настоящему времени не разработан алгоритм периоперационного обследования больных, включающий автоматическую эмболодетекцию Не определены предикторы эмболических осложнений, критерии адекватности церебральной перфузии Все вышеизложенное послужило основанием для проведения настоящего исследования

Цель работы

Разработать ранние диагностические критерии нарушения мозгового кровотока при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения

Задачи исследования

1 Разработать протокол интраоперационного транскраниального измерения кровотока, и определить эффективность выявления поражения сосудов головного мозга неинвазивными методами обследования во время операций на открытом сердце

2 Оценить изменения мозгового кровотока во время анестезиологического обеспечения, искусственного кровообращения и в послеоперационном периоде

3 Разработать количественные критерии дифференцировки газовых и материальных эмболических сигналов и определить их влияние на неврологический исход операции

Научная новизна исследования

В результате проведенного исследования впервые в отечественной медицине проведен комплексный анализ и оценка мозгового кровотока в периоперационном периоде, у пациентов, оперированных в условиях ИК На основании результатов мониторирования показателей скорости кровотока в СМА проведена оценка изменений гемодинамики в исследуемых артериях в зависимости от температурного режима перфузии и показателей газового состава крови на различных этапах хирургического

вмешательства В результате проведенного исследования доказано, что в зависимости от мощности, продолжительности и частоты сигнала возможна дифференцировка эмболических сигналов на газовые и материальные Впервые в России представлены данные косвенных признаков размера эмболов во время операций с ИК

Практическое значение работы

Внедрение в клиническую практику предложенной методики позволит выявлять ранние диагностические признаки нарушения мозгового кровообращения при операциях на сердце в условиях ИК

Детекция и дифференцировка эмболии на газовую и материальную, а также косвенное определение размеров эмбола, существенно повышает значимость данной методики в прогнозе неврологического исхода операций на сердце в условиях ИК.

Апробация результатов исследования

Материалы диссертации доложены и обсуждены на- Всероссийской конференции молодых ученых Москва, 15-17 мая 2005г

- 52 Ежегодный Конгресс анестезиологов Мюнхен, 18-19 мая 2005г

- Ангиодоп - 2007 Санкт-Петербург, 18-21 сентября 2007г.

- Киевские допплеровские чтения. Киев, 15 октября 2007г

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе в центральных журналах - 2

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 36 рисунками Работа построена по классическому типу и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, состоящий из 183 источников - 56 отечественных и 127 зарубежных авторов

Внедрение полученных результатов

Результаты исследования мозгового кровотока при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения внедрены в клиническую практику отдела клинической физиологии и инструментальной диагностики, отдела хирургии открытого сердца и аорты и отделения анестезиологии и кардиореанимации ГУ РНЦХ им академика Б В Петровского РАМН Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке врачей на кафедре ФППО Московской медицинской академии им И М Сеченова

КЛИНИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика клинических наблюдений

Работа основана на анализе результатов клинических исследований у 77 больных, которым были выполнены операции на сердце в условиях ИК

Все больные были обследованы в два этапа На первом этапе исследования обследовано 36 (46,8%) пациентов с ишемической болезнью сердца (группа 1) На втором этапе обследован 41 (53,2%) пациент, с различной патологией сердца и сосудов (группа 2)

Всем больным ТКДГ исследование проводили до операции, во время операции и в ближайшем послеоперационном периоде

При транскраниальном дуплексном сканировании брахиоцефальных артерий на дооперационном этапе гемодинамически значимые поражения выявлены у 12 (15,6%) пациентов, гемодинамически незначимые - у 29 (37,7%) пациентов У 36 (46,7%) патологии брахиоцефальных артерий выявлено не было

При транскраниальном дуплексном сканировании магистральных артерий головного мозга у 48 (62,3%) пациентов Виллизиев круг был замкнут, у 8 (10,4%) - не замкнут, при этом у 4 пациентов выявлена несостоятельность одной ЗСА и у 4 - обеих ЗСА Гемодинамически значимые поражения интракраниальных артерий выявлены у 6 (14,6%) пациентов Локация через темпоральные окна была затруднена у 21 пациента

Методы исследования

Допплерографическое исследование проводили на специализированной ультразвуковой диагностической системе «АНГИОДИН-2К» (БИОСС, Россия) датчиками 2 МГц с программным обеспечением в составе медицинской базы данных WinPatientExpert® и системы мониторинга Monitex® Интраоперационный мониторинг проводили с использованием фиксирующего шлема

Транскраниальное дуплексное сканирование проводили на ультразвуковых платформах «VIVID - 7» и «LOGIC - 7» (GE, США) секторным датчиком 2,5 МГц

При ТКДГ мониторинге проводили регистрацию основных параметров кровотока - максимальная систолическая (Vs, см/с), диастолическая (Vd, см/с) и средняя линейная (Vm, см/с) скорости кровотока, индекс пульсативности (PI), индекс сопротивления (RI) - в режиме реального времени, билатеральный мониторинг кровотока в СМА, автоматическую детекцию микроэмболии в режиме реального времени, синхронную запись трендов кровотока, регистрируемого аудиосигнала и спектрограммы

При интраоперационном мониторинге с автоматической детекцией эмболии использовали технические параметры, влияющие на детектабельность МЭС принятые решением Международной Согласительной Коммисией по детекции эмболии В качестве порога детекции значение относительного увеличения интенсивности сигнала составляло 5 дБ, порог режекции - 5 дБ и временное перекрытие окон при быстром преобразовании Фурье - 70%

У пациентов группы 1 расчет исследуемых параметров проводили на следующих этапах операции:

1 - в исходе (до вводной анестезии),

2 - после интубации,

3 - через 5 минут после введения гепарина,

4 - через 15 минут после начала ИК (полное ИК),

5 - после снятия зажима с аорты (параллельное ИК);

6 - через 15 минут после введения протамина сульфата,

7 - после сведения грудины

У пациентов группы 2 подсчет эмболии производили на этапах

1 - от начала операции до канюляции аорты,

2 - от канюляции аорты до начала ИК,

3 - от начала ИК до снятия зажима с аорты,

4 - с момента снятия зажима с аорты до остановки ИК,

5 - с момента остановки ИК до конца операции

Всем пациентам проводилась комбинированная анестезия на основе фентанила с использованием ингаляционного анестетика N20 и О2 в соотношении 1 1 с поддержанием анестезии фентанилом (5 мкг/кг массы тела)

ИК осуществляли аппаратами фирмы «Jostra» с использованием мембранных оксигенаторов «Д-703» и «Д-703 EVO» На артериальной магистрали устанавливали фильтр 25 мкм в стандартной комплектации Схема подключения контура стандартная «ВПВ - НПВ - восходящая аорта» Температуру тела во время искусственного кровообращения регистрировали в прямой кишке и коже с соблюдением температурных градиентов не более 4°С Средняя расчетная объемная скорость перфузии была 2,5 л/мин, которая оставалась стабильной независимо от температурного режима

Параллельно с мониторингом мозгового кровотока осуществляли мониторинг, среднего артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), центрального венозного давления (ЦВД), ректальной температуры и объемной скорости перфузии

У пациентов группы 1 наряду с количественной оценкой параметров кровотока исследовали кислотно-основное состояние (КОС) и газовый состав артериальной крови (Ра02, РаС02) с расчетом индекса оксигенации (ИО), как ИО = Pa02/Fi02, где Fi02 - фракция кислорода, и крови, оттекающей от мозга в венозном синусе (Pj02, PjC02) на приборе «ABL-835 Flex» («Радиометр», Дания)

Статистическую обработку данных проводили с использованием прикладного пакета статистических программ При этом определяли основные статистические характеристики, среднее (М), стандартное отклонение (SD), достоверность и коэффициент корреляции

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Мониторинг мозгового кровотока в условиях комбинированной анестезии и искусственного кровообращения у больных ИБС

Дооперационный период

Были проанализированы следующие показатели, максимальная систолическая (У5), конечная диастолическая (Уй) и средняя скорость кровотока (Ут), а также индексы сопротивления (Ш), пульсативности (Р1) и коэффициент асимметрии.

Таблица 1.

Показатели кровотока на дооперационном этапе (М ± о)

ПОКАЗАТЕЛЬ НОРМА п = 13 ИССЛЕДУЕМАЯ ГРУППА п = 23 Р

У8 (см/с) 94 ±23 68 ± 16 р < 0,05

Ув (см/с) 47 ± 10 34 ±8 р < 0,05

Ум (см/с) 63 ±9 44 ± 10 р < 0,05

Р1 (отн. ед.) 0,9 ± 0,2 1,1 ±0,2 р < 0,05

Ы (отн. ед.) 0,6 ±0,1 0,7 ±0,1 р < 0,05

Коэффициент асимметрии (%) < 15 11,8 ±8,9 р < 0,05

Как видно из таблицы 1, у больных средние показатели линейной скорости кровотока по СМА как справа, так и слева были достоверно ниже нормы, а индекс периферического сопротивления и индекс пульсации достоверно выше нормальных значений Полученные результаты свидетельствуют о повышении сопротивления в сосудах головного мозга вследствие изменения эластических свойств их стенки при атеросклерозе

Ишпраоперационный мониторинг

Интраоперационный мониторинг мозгового кровотока проведен во время 36 операций реваскуляризации миокарда в условиях общей комбинированной анестезии и ИК

После выполнения доступа к сердцу и канюляции магистральных сосудов, скоростные характеристики кровотока в СМА существенно не изменялись, однако индекс периферического сопротивления снизился на 30%

Начало перфузии в 93% случаев сопровождалось уменьшением АД, а в 13% случаях происходило кратковременное снижение до 40 мм рт ст Однако это не приводило к значительному снижению скорости кровотока по СМА Во всех случаях средняя линейная скорость кровотока была больше своего критического значения - 20 см/с, установленного До^епБеп Ь в (1992)

Вероятно, ауторегуляция сосудов головного мозга сохраненяется, но только на начальных этапах перфузии, что позволяет компенсировать кратковременные эпизоды снижение АД, так как до пережатия аорты кровоток имеет «пульсирующий» характер

Таблица 2.

Скорость кровотока и газовый состав крови при нормотермии и умеренной гипотермии на этапе полного ИК (М ± о)

ПОКАЗАТЕЛЬ НОРМОТЕРМИЯ п =13 УМЕРЕННАЯ ГИПОТЕРМИЯ п =23 Р

Уш (см/с) 49,9 ±21,6 51,9 ± 21,8 р > 0,05

ра02(мм рт.ст.) 241,5 ±36,0 264,7 ±29,2 р > 0,05

р„С02 (мм рт.ст.) 40,2 ± 4,0 41,4 ±3,6 р > 0,05

Р,02(мм рт.ст.) 40,6 ± 8,2 43,1 ±8,7 р > 0,05

Р,С02(мм рт.ст.) 48,1 ±4,2 48,5 ± 4,0 р > 0,05

Не получено достоверного различия по средней линейной скорости кровотока на этапе полного ИК у исследуемых групп, возможно это связано с небольшим температурным градиентом при нормотермической перфузии средняя температура составила 35,5±2,1°С, а при умеренной гипотермической перфузии - 31,4±2,0°С

Возрастание кровотока в обеих группах по сравнению с доперфузионными показателями может быть связано с достоверным увеличением раС02 на 21%. При проведении корреляционного анализа не было выявлено корреляционной связи скорости кровотока по СМА и АД во время ИК.

Таблица 3.

Скорость кровотока у пациентов на начальном этапе постперфузионного периода (М ± о)

Показатель СМА Нормотермия п = 13 Умеренная гипотермия п = 23 Р

Ув (см/с) правая 76,4 ±23,4 95,5 ±25,7 р < 0,05

левая 83,7 ± 20,7 105,6 ±22,4 р < 0,05

У<1(см/с) правая 30,9 ±11,3 42,1 ±10,7 р < 0,05

левая 32,4 ± 9,4 40,9 ± 10,6 р < 0,05

Уш(см/с) правая 50,5 ±16,3 66,8 ±15,1 р < 0,05

левая 54,2 ± 13,1 70,3 ± 15,9 р < 0,05

Р1 (отн.ед) правая 0,85 ±0,10 1,1 ±0,2 р < 0,05

левая 0,82 ±0,15 1,1 ±0,2 р < 0,05

Ш(отн.ед) правая 0,57 ±0,1 0,6 ±0,1 р > 0,05

левая 0,54 ±0,1 0,6 ±0,1 р >0,05

В таблице 3 показано, что у пациентов, оперированных в условиях умеренной гипотермии, скорость кровотока в постперфузионном периоде достоверно (р<0,05) выше, чем у пациентов с нормотермической перфузией В дальнейшем тенденция к увеличению кровотока у пациентов с умеренной гипотермией сохранялась Так Уб в конце операции составила 106,1±25,7 см/с, Уё - 47,2±10,8 см/с, Уш - 70,5±16,3 см/с Индекс резистентности не изменялся Следует отметить, что при оценке сосудистого

сопротивления в церебральных артериях индекс пульсативности являлся наиболее чувствительным показателем в отличие от индекса периферического сопротивления. При этом у пациентов с нормотермической перфузией к концу операции кровоток оставался на прежнем уровне. Достоверных различий по газовому составу крови в постперфузионном периоде не было.

100 90 80 70 60

и

3 50 о

40 30 20 10 О

-ш-Уш (нормотермия) -•— \Лп (умеренная гипотермия)

Рисунок 1. Динамика изменения средней линейной скорости кровотока (Ут) в зависимости от температурного режима перфузии.

Этапы операции: 1-е исходе (до вводной анестезии); 2 - после интубации; 3 - через 5 минут после введения гепарина; 4 -через 15 минут после начала ИК; 5 - после снятия зажима с аорты (обозначено стрелкой); 6 - через 15 минут после введения протамина сульфата; 7 —после сведения грудины. Примечание: * - достоверность различий р < 0,05 между группами.

На рисунке 1 видно, что у всех пациентов достоверное снижение скорости кровотока происходило после интубации, а максимальное значение скорости кровотока было на этапе параллельного ИК. Не было выявлено достоверных различий по скорости кровотока у пациентов с нормотермической перфузией и умеренной гипотермией на этапе полного ИК. После окончания ИК кровоток увеличивался у всех пациентов. При этом у больных с гипотермической перфузией скорость кровотока была достоверно выше на всем протяжении

*

* ^

т / г

1 т г

1 2 3 4 5 6 7

этапы

постперфузионного периода по сравнению с больными, оперированными в условиях нормотермии Достоверное увеличение Р1 в постперфузионном периоде у пациентов, оперированных в условиях гипотермии, свидетельствует о спазме сосудов головного мозга в ответ на гипотермию

Послеоперационный период

Оценку мозгового кровотока в послеоперационном периоде производили через 2 часа, после экстубации больного и при выписке пациента.

В раннем послеоперационном периоде у больных, оперированных в условиях умеренной гипотермии, линейная скорость кровотока снизилась на 20%, а индекс пульсативности оставался достоверно выше, чем у пациентов, оперированных при нормотермии Показатели кровотока у пациентов с нормотермической перфузией в раннем послеоперационном периоде не изменялись Достоверной разницы средней линейной скорости кровотока по СМА между больными с разными температурными режимами перфузии не получено

После перевода пациентов из отделения реанимации и интенсивной терапии в отделение отмечалось снижение средней линейной скорости кровотока у всех пациентов в среднем на 10-12%, а показатели резистентности церебральных сосудов и качественные характеристики кровотока не изменялись по сравнению с дооперационными показателями.

Дифференциальная диагностика газовой и материальной эмболии по данным ТКДГ во время ИК

Интраоперационный мониторинг

Для изучения эмболизации сосудов головного мозга во время различных операций на сердце в условиях ИК, а также для определения влияния эмболии на неврологический исход операции был обследован 41 пациент

Мониторинг проведен во время операций реваскуляризации миокарда, протезирования клапанов сердца и при реконструктивных операциях на аорте

Таблица 4.

Показатели средней продолжительности мониторинга, ИК, пережатия аорты и минимальной температуры (М±о)

Показатель Реваскуляризация миокарда Протезирование клапанов сердца Протезирование аорты

Время мониторинга (мин) 191,3 ±45,5 162,5 ±49,3 232,6 ± 47,3

Время ИК (мин) 89,0 ± 32,0 115,2 ±51,2 166,3 ±44,1

Время пережатия аорты (мин) 47,0 ± 30,0 85,0 ± 42,0 109,5 ±30,7

Минимальная Т° 33,4 ± 2,3 29,7 ± 1,9 24,2 ± 3,9

Из таблицы 4 видно, что максимальное время мониторинга, ИК, пережатия аорты было у больных с аневризмами аорты, вследствие большого объема хирургического вмешательства

Эпизоды эмболии во время операций были зарегистрированы в 100% случаях Эмболические сигналы при канюляции аорты зарегистрированы в 85% случаях Увеличение продолжительности манипуляций с аортой, в момент установки артериальной магистрали, всегда приводило к возрастанию количества микроэмболий На этом этапе операции регистрировались и газовые, и материальные эмболические сигналы Не получено достоверного различия по количеству эмболических сигналов по правой и левой СМА Количество МЭС, зарегистрированных с момента канюляции аорты и до начала ИК составило в среднем 3,5±1,8 эмб/мин

На этапе начала ИК количество МЭС у исследуемых пациентов существенно различалось — от редких единичных со средней частотой 1 сигнал за 1 минуту (всего 100-150 сигналов за время ИК) до постоянного массивного поступления с частотой до 10 сигналов в секунду

Визуальные и мощностные характеристики МЭС во время ИК также существенно различались Иногда они имели характеристики материальных эмболов и различались по форме («овальные», «круглые», «вытянутые» и т д ), они всегда находились в центре или у основания огибающей, и никогда не выходили за пределы спектра кровотока

Чаще на этом этапе операции регистрировались МЭС характеристики, которых соответствовали газовой эмболии и всегда имели одинаковую форму («вертикальные полоски» с разной длительностью сигнала, соответственно «тонкие» и «толстые»), мощность их варьировала от 7 до 45 дБ, а продолжительность - от 15 до 100 мс В случае массивного поступления МЭС становились невозможными автоматическая детекция и подсчет общего количества эмболов Предположительно максимальное их количество составляло несколько десятков тысяч за период ИК. Вероятными причинами такого массивного поступления главным образом газовых МЭС могут быть погрешности заполнения и подготовки к работе системы ИК

Следует отметить, что наибольшее количество МЭС регистрировалось на первых десяти минутах ИК Однако в случае поступления большого числа газовых микроэмболов их количество прогрессивно увеличивалось в дальнейшем, что возможно связано с фрагментацией микропузырьков воздуха при прохождении их через капиллярную сеть и повторное попадание в системный кровоток

При массивной микроэмболии во время ИК отмечалось кратковременное снижение скорости кровотока по СМА, а затем скорость кровотока увеличивалась Это, вероятно, связано со спазмом артерий головного мозга в ответ на массивную эмболизацию с последующим гиперперфузионным ответом вследствие развившейся ишемии мозга Развитие гиперперфузии в этом случае является показателем значимости эмболизации для головного мозга А исход гиперперфузионного ответа зависит от резервных возможностей церебрального кровообращения в каждом конкретном случае

При операциях с ИК более 90 минут и при реконструктивных операциях на аорте регистрировались МЭС, характеристики которых соответствовали материальной эмболии Однако такие МЭС отличались от таковых при операциях протезирования клапанов сердца. Используя опцию детализации эмбола в постпроцессорной

обработке данных мониторинга, было определено, что эмболический сигнал может состоять из множества слипшихся материальных частиц (сладжей). Скорее это характерно для так называемых «свежих эмболов» («красная» эмболия), образующихся во время длительного ИК (более 90 минут). Такие МЭС хорошо локализуются в спектре кровотока, ядро эмболического сигнала имеет четкий контур и вытянутую неправильную форму, небольшое превышение мощности, распределение частотной характеристики от 190 до 400 Гц, при прослушивании сигнал нечеткий, напоминающий мягкий «дующий» шум. Максимальная длительность таких МЭС зарегистрированная нами составила 100 мс.

| V« LMA Я ЩКН D М - HR - PI - RI SD

140 120 -100 80 -60 - 75 -

i j ^ЙПГТХ-хО-

V 1 -EC^: v -Г 7-—

•20 ' -40 — -60 — -80 --100 — -140 - i 57 i

Рисунок 2. Материальный ЭС, зарегистрированный во время ИК, время которого составило 225 минут.

Также было отмечено, что увеличение числа МЭС происходило при изменении подачи газов на аппарате ИК и при начале согревания больного. Это может быть связано с возникновением турбулентного потока крови в магистралях аппарата ИК и с образованием микропузырьков газов крови.

После снятия зажима с аорты, при операциях со вскрытием полостей сердца, появлялись МЭС, характеристики которых соответствовали газовой эмболии. Такие сигналы имели большую продолжительность - до 100 мс, высокую мощность - до 50 дБ, а также отчетливую связь с сокращениями сердца. Их количество постепенно уменьшалось, и в 90% случаях через 30-40 минут они

полностью элиминировались. Это связано с выходом остаточного воздуха из сердца, восстанавливающего свою работу. Появление МЭС в данный период операции и время их элиминации были стабильными при всех операциях со вскрытием полостей сердца, несмотря на самые тщательные процедуры деаэрации. Следует отметить, что количество и продолжительность детекции газовой эмболии после снятия зажима с аорты всегда коррелировало с данными чреспищеводной эхокардиографии о наличии воздуха в полостях сердца.

Обращает на себя внимание тот факт, что после снятия зажима с аорты при операциях на клапанном аппарате сердца качественные характеристики МЭС соответствовали «твердым» («белые» эмболы) материальным частицам с продолжительностью сигналов от 15 до 35 мс и мощностью до 35-40 дБ. При детализации таких сигналов было замечено, что ядро ЭС хорошо локализуется в спектре кровотока, имеет четкий контур, выраженное превышение мощности сигнала, частотная характеристика распределяется от 400 до 600 Гц, при прослушивании сигнал четкий невысокого тона, напоминающий «хлопок». Максимальная длительность таких МЭС достигала 100 мс.

I LIMA II Щ HR - PI RI . SO >

но А 71

120 - Ш

100 "

60 - 1 I

40

20 -i> : 'Я■

_ 9UJB_ __ _

-20 --40 - т Эмбол Относительное время: 02:46:45 Абсолютное время: 12:39:18

-100 --120 - Канал: 2 ■ Мощность эмбола: 37.4 дБ | Длительность эмбола = 35 мс (1494) 1 Частота эмбола = 278 Гц Р Spectrum power ratio - 22.010049 Spot power ratio - 7.47257

-140 - ■ r_l

0.1 0.2 03 0.4 05 0.6 0.7

Рисунок 3. «Твердый» микроэмболический сигнал материальной природы.

После окончания ПК и до конца операции МЭС регистрировались в 100% случаев. При операциях протезирования

клапанов сердца и реваскуляризации миокарда после окончания ИК не обнаружено достоверных различий по количеству материальных и газовых эмболических сигналов. Однако такая достоверность была получена при реконструктивных операциях на аорте и при сочетанных вмешательствах.

Таким образом, среднее количество МЭС при операциях реваскуляризации миокарда за весь период операции составило 782±282 и соответственно 4,1±1,0 эмб/мин, при протезировании клапанов сердца - 3250±983 и 20,1±12,1 эмб/мин, при реконструктивных операциях на аорте - 3470±826 и 15,0±9,0 эмб/мин. При подсчете эмболических сигналов за весь период операции мы не получили достоверной разницы по количеству сигналов, зарегистрированных по правой и левой СМА, за исключением пациентов с атеросклеротическим поражением БЦА. Так, эмболические сигналы в большей степени детектировались на стороне поражения или при каротидной эндартерэктомии справа или слева.

12 3 4 5

этапы операции

□ Реваскуляризац1я ниокарда □ Протезирование клапанов

□ Реконструктивные операции на аорте

Рисунок 4. Количество МЭС (эмб/мин), зарегистрированных у пациентов на различных этапах операции.

В ближайшем послеоперационном периоде МЭС были зарегистрированы в 6 (20%) случаях. При этом их мощностные характеристики соответствовали материальной эмболии

Неврологические осложнения в раннем послеоперационном периоде были выявлены у 7 (9,0%) пациентов Причем осложнения I типа (инсульт, кома) были диагностированы только у 1 (1,3%) пациента после операции реваскуляризации миокарда. Осложнения II типа (энцефалопатия, нарушения когнитивных функций) выявлены у 6 (7,8%) пациентов Из них у 4 пациентов после операции реваскуляризации миокарда в 2 случаях в сочетании с каротидной эндартерэктомией После операций на клапанном аппарате сердца неврологические осложнения II типа диагностированы в одном случае при сочетанной операции (реваскуляризация миокарда в сочетании с протезированием аортального клапана) После реконструктивных операций на аорте осложнения II типа выявлены у 4 пациентов Следует отметить, что при операциях на открытом сердце во всех случаях наблюдалась интенсивная газовая микроэмболизация, которая была облигатной, несмотря на самые тщательные процедуры деаэрации, однако нами не выявлено ни одного случая развития неврологических осложнений у пациентов с массивным поступлением газовых МЭС после снятия зажима с аорты Оценку когнитивного статуса пациентов мы не проводили, которые по данным литературы также относятся к неврологическим осложнениям II типа

У 4 умерших пациентов в ближайшем послеоперационном периоде были выявлены неврологические осложнения II типа При этом длительность ИК у этих пациентов составляла в среднем 165±53 минут В интраоперационном периоде на этапе полного ИК у этих пациентов отмечалось снижение максимальной скорости кровотока по обеим СМА до 13-18 см/с, что ниже критического уровня А при ТКДГ мониторинге с автоматической эмболодетекцией регистрировались МЭС преимущественно материального происхождения, и по своим характеристикам соответствующие «красной» эмболии

При ретроспективном анализе полученных результатов было установлено, что такие МЭС могут регистрироваться при гипоксическом поражении тканей внутренних органов, при обильной кровопотере и при длительном ИК, которые в свою очередь могут

приводить к микроагрегации форменных элементов крови с возможным развитием ДВС-синдрома

Таким образом, микроэмболизация во время операций на сердце с использованием ИК является постоянным событием, но она может быть минимизирована путем тщательного соблюдения хирургической и перфузионной техники, а также проведением ТКДГ мониторинга, который позволяет детектировать микроэмболию, оценить ее интенсивность и, следовательно, принять своевременные меры к ее минимизации

Интраоперационный мониторинг церебрального кровотока показал доминирующую роль эмболии как фактора риска развития церебральных нарушений по сравнению с гипоперфузией В ряде случаев линейная скорость кровотока по СМА находилась на критически низком уровне, но это не приводило к развитию церебральных нарушений в послеоперационном периоде Однако, гипоперфузия в сочетании с микроэмболизацией материального происхождения, особенно «свежими» эмболами, а также изменение допплерографических характеристик кровотока в постперфузионном периоде могут являться маркерами церебральных осложнений в послеоперационном периоде

ВЫВОДЫ

1 Разработаны методика, протокол и диагностический алгоритм исследования мозгового кровотока у больных кардиохирургического профиля в периоперационном периоде

2 До искусственного кровообращения отмечается снижение средней линейной скорости кровотока по средней мозговой артерии, что связано с действием искусственной вентиляции легких и фармакологическим эффектом препаратов, используемых в процессе анестезии

3 При искусственном кровообращении в режимах нормотермической перфузии и умеренной гипотермии скорость кровотока не отличается, отмечается прямая корреляционная связь (г=0,62, р=0,03) между концентрацией раС02 и скоростью кровотока по средней мозговой артерии на этом этапе

4 Разработаны критерии дифференцировки материальной и газовой эмболии сосудов головного мозга Снижение линейной скорости кровотока в средней мозговой артерии во время искусственного

кровообращения < 20 см/с в сочетании с микроэмболией сосудов головного мозга материального происхождения и изменение допплерографических характеристик мозгового кровотока в постперфузионном периоде являются маркерами церебральных осложнений

5 Критериями дифференцировки эмболии являются, газовой -частота сигнала более 850 Гц, материальной - частота сигнала до 600 Гц Эмболические сигналы с частотой от 600 до 850 Гц имеют недостаточную специфичность для четкой дифференцировки морфологии эмболий

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Интраоперационный мониторинг мозгового кровотока наиболее оправдан при сочетанных операциях, особенно при реваскуляризации миокарда в сочетании с каротидной эндартерэктомией

2 Учитывая изменение эластических свойств стенки сосудов головного мозга у пациентов с ИБС рекомендуется проводить интраоперационный мониторинг мозгового кровотока при операциях реваскуляризации миокарда

3 При наличии у пациентов предикторов кардиальной и артерио-артериальной эмболии необходимо проводить мониторинг мозгового кровотока с автоматической эмболодетекцией на до-, интра- и послеоперационном этапах для профилактики и своевременной коррекции неврологических осложнений в послеоперационном периоде

4 Дифференцировку газовой и материальной эмболии следует проводить по предложенному нами алгоритму (схема 1)

Схема 1.

Алгоритм дифференцировки газовой и материальной

эмболии

Транзиторные высокоинтенсивные сигналы

Артефактные транзиторные

сигналы (частота сигнала - < 190 Гц)

Газовая Материальная (частота

(частота сигнала - > 850Гц) сигнала - < 850Гц)

«Красная» (частота сигнала - < 400Гц, мощность -<30 дБ)

Эмболия (частота сигнала - > 190Гц)

«Белая» (частота сигнала - > 400Гц, мощность - > 30 дБ)

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1 Интраоперационная оценка мозгового кровотока у больных ишемической болезнью сердца / C.B. Федулова // Материалы IX ежегодной сессии научного центра сердечно-сосудистой хирургии им А H Бакулева, Всероссийская конференция молодых ученых Москва 2004 г - Том 6 -№3 -С 410

2 Интраоперационный транскраниальный допплерографический мониторинг мозгового кровотока / В А. Сандриков, В А Кожевников, C.B. Федулова // Материалы IX ежегодной сессии научного центра сердечно-сосудистой хирургии им А Н. Бакулева, Всероссийская конференция молодых ученых Москва 2005 г -Том 6 -№3 -С 233

3 Оценка мозгового кровотока у больных ИБС под действием ксенона в предперфузионном периоде при операциях реваскуляризации миокарда / В А Сандриков, В А Кожевников, C.B. Федулова, В А Гулешов // Материалы 11 -го всероссийского съезда сердечно-сосудистых хирургов Москва 23-26 октября 2005г - Том 6 - №5 - С 228

4 Хирургическая тактика при реконструкции дуги аорты / Ю В Белов, А Б Степаненко, А П Гене, Э Р Чарчян, C.B. Федулова, М.В. Кириллов // Материалы 11-го всероссийского съезда сердечно-сосудистых хирургов Москва 23-26 октября 2005г

- Том 6 - №5 - С 228

5 Ультразвуковые методы в оценке сосудисто-мозговой недостаточности / В А. Сандриков, В А Кожевников, C.B. Федулова, Е Ф Дутикова // «Здравоохранение и медицинская техника» -2005г -№3(17)-С.36

6 Ультразвуковой транскраниальный мониторинг при операциях АКШ в условиях ИК / В А Сандриков, Е Ф Дутикова, C.B. Федулова, Е Ю Лебедева // «Анестезиология и реаниматология»

- 2007г - № 5 - С 58-61

7 Динамика мозгового кровотока у больных ИБС во время комбинированной ксеноновой анестезии при операциях реваскуляризации миокарда / В А Кожевников, В А Сандриков, C.B. Федулова, В А Гулешов, Ю А Морозов, H Е Буров, А А Бунятян // «Анестезиология и реаниматология» - 2006г - № 5 -С 25-28

8 Автоматическая детекция эмболии при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения (методика исследования) / C.B. Федулова, Е Ф Дутикова, В.А. Сандриков // Материалы V Съезда Российской ассоциации специалистов ультразвуковой диагностики в медицине Москва - 2007г. - с 106

9 Автоматическая детекция эмболии при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения / C.B. Федулова, Е Ф Дутикова, В А Сандриков // Материалы II международной конференции «Проблемы безопасности в анестезиологии» Москва -2007 г-с 107

Заказ № 325/10/07 Подписано в печать 26 10 2007 Тираж 70 экз Уел п-д 1,5

ООО "Цифровичок", тел (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 \v\vw ср- ги, е-тай т/о@ф ги

Актуальность проблемы.

Впервые признаки церебральных осложнений после операций на сердце в условиях искусственного кровообращения были описаны ещё в 1925 году [Цит. по Smith P.L.C., 1995], а в дальнейшем Fox Н.М. и соавт. (1954) и Priest W.S. с соавт. (1957) доказали, что операции на сердце нередко сопровождаются осложнениями со стороны ЦНС.

С усовершенствованием аппаратуры за последние десятилетия существенно снизилось количество церебральных осложнений при операциях на сердце в условиях ИК. Тем не менее, степень нарушений когнитивных функций головного мозга остаётся высокой. Причинами этого, по мнению большинства авторов, являются эмболизация, гипоперфузия и неадекватная защита головного мозга. [Шевченко Ю.Л. с соавт., 1996, 1997]. На сегодняшний день нет единого мнения в выборе средств фармакологической защиты головного мозга от ишемических и реперфузионных повреждений. Продолжаются дискуссии и о температурных режимах проведения ИК, выборе основных и вспомогательных компонентов анестезиологического обеспечения, методах мониторинга состояния головного мозга [Миербеков Э.М., 1998; Локшин Л.С. с соавт. 1998;].

Наряду с этим, несмотря на многочисленные исследования, не удалось выявить предикторы церебральных осложнений. Трудности заключаются в сложности и многогранности рассматриваемого вопроса.

В последнее время транскраниальная допплерография (ТКДГ) заняла особое место в диагностике эмболических поражений головного мозга, поскольку она является единственным методом, позволяющим осуществить прямую детекцию церебральной эмболии. ТКДГ мониторинг мозгового кровотока предназначен для длительного наблюдения за кровотоком и для фиксирования эпизодов эмболий.

Своевременная диагностика эпизодов эмболии во время операции позволяет анестезиологам принимать решения по дополнительной защите головного мозга путем нормализации перфузии.

Тем не менее, возможность допплеровской дифференцировки газовой и материальной эмболии является предметом дискуссии и научно-технического поиска. Остаётся открытым вопрос распознавания микроэмболических сигналов и артефактных высокоинтенсивных транзиторных сигналов, связанных со смещением датчика, работой диатермокоагулятора. Методика интраоперационного мониторинга мозгового кровотока при операциях на сердце во время ИК не разработана. К настоящему времени не разработан алгоритм периоперационного обследования больных, включающий автоматическую эмболодетекцию. Не определены предикторы эмболических осложнений, критерии адекватности церебральной перфузии.

Цель исследования.

Разработать методику и алгоритм диагностических критериев нарушения мозгового кровотока при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения.

Задачи исследования.

1. Разработать протокол интраоперационного транскраниального измерения кровотока, и определить эффективность выявления поражения сосудов головного мозга неинвазивными методами обследования во время операций на открытом сердце.

2. Оценить изменения мозгового кровотока во время анестезиологического обеспечения, искусственного кровообращения и в послеоперационном периоде.

3. Разработать количественные критерии дифференцировки газовых и материальных эмболических сигналов и определить их влияние на неврологический исход операции.

Научная новизна исследования

В результате проведенного исследования впервые в отечественной медицине проведен комплексный анализ и оценка мозгового кровотока в периоперационном и интраоперационном периодах, у пациентов оперированных в условиях искусственного кровообращения. На основании результатов мониторирования показателей скорости кровотока в средней мозговой артерии проведена оценка изменений гемодинамики в исследуемых артериях в зависимости от температурного режима перфузии и показателей газового состава крови на различных этапах хирургического вмешательства. В результате проведенного исследования доказано, что в зависимости от мощности, продолжительности и частоты сигнала возможна дифференцировка эмболических сигналов на газовые и материальные. Впервые представлены данные косвенных признаков размера эмболов во время операций с искусственным кровообращением.

Практическая значимость работы

По результатам проведенного исследования показано, что предложенная методика позволяет предположить возможные нарушения мозгового кровообращения в интраоперационном и раннем послеоперационном периодах.

Детекция и дифференцировка эмболии на газовую и материальную, а также косвенное определение размеров эмбола, существенно повышает значимость данной методики в отношении неврологического исхода операций на сердце в условиях искусственного кровообращения. Целесообразна регистрация скорости кровотока в артериях головного мозга у пациентов с сопутствующим атеросклеротическим поражением брахиоцефальных артерий и при сочетаиных операциях на открытом сердце и каротидных артериях.

Внедрение в практику

Результаты исследования мозгового кровотока при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения внедрены в клиническую практику отдела клинической физиологии и инструментальной диагностики, отдела хирургии открытого сердца и аорты и отделения анестезиологии и кардиореанимации ГУ РНЦХ им. академика Б.В.Петровского РАМН. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке врачей на кафедре ФППО Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях: Всероссийской конференции молодых учёных. Москва, 2005г.; 52 Ежегодном Конгрессе анестезиологов. Мюнхен, 2005г.; «Ангиодопе -2007». Санкт-Петербург, 2007г.; Киевских доплеровских чтениях. Киев, 2007г.; совместной межклинической конференции ГУ РНЦХ им. Б.В. Петровского РАМН, 2007г.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 из них в центральной печати.

Структура и объём диссертации

Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц и 36 рисунков, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, включающего 183 источников - 56 отечественных и 127 зарубежных авторов.

выводы

1. Разработаны методика, протокол и диагностический алгоритм исследования мозгового кровотока у больных кардиохирургического профиля в периоперационном периоде.

2. До искусственного кровообращения отмечается снижение средней линейной скорости кровотока по средней мозговой артерии, что связано с действием искусственной вентиляции легких и фармакологическим эффектом препаратов, используемых в процессе анестезии.

3. При искусственном кровообращении в режимах нормотермической перфузии и умеренной гипотермии скорость кровотока не отличается; отмечается прямая корреляционная связь между концентрацией раС02 и скоростью кровотока по средней мозговой артерии на этом этапе.

4. Разработаны критерии дифференцировки материальной и газовой эмболии сосудов головного мозга. Снижение линейной скорости кровотока в средней мозговой артерии во время искусственного кровообращения < 20 см/с в сочетании с микроэмболией сосудов головного мозга материального происхождения и изменение допплерографических характеристик мозгового кровотока в постперфузионном периоде являются маркерами церебральных осложнений.

5. Критериями дифференцировки эмболии являются: газовой — частота сигнала более 850 Гц; материальной - частота сигнала до 600 Гц. Эмболические сигналы с частотой от 600 до 850 Гц имеют недостаточную специфичность для четкой дифференцировки морфологии эмболий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Интраоперационный мониторинг мозгового кровотока наиболее оправдан при сочетанных операциях, особенно при реваскуляризации миокарда в сочетании с каротидной эндартерэктомией.

2. Учитывая изменение эластических свойств стенки сосудов головного мозга у пациентов с ИБС рекомендуется проводить интраоперационный мониторинг мозгового кровотока при операциях реваскуляризации миокарда.

3. При наличии у пациентов предикторов кардиальной и артерио-артериальной эмболии необходимо проводить мониторинг мозгового кровотока с автоматической эмболодетекцией на до-, интра- и послеоперационном этапах для профилактики и своевременной коррекции неврологических осложнений в послеоперационном периоде.

4. Дифференцировку газовой и материальной эмболии следует проводить по предложенному нами алгоритму (схема 1).

Схема 1.

Алгоритм дифференцировки газовой и материальной эмболии

Транзиторные высокоинтенсивные сигналы

Артефакгные транзиторные сигналы (частота сигнала - < 190Гц)

Эмболия (частота сигнала - > 190Гц)

Газовая (частота сигнала - > 850Гц)

Материальная (частота сигнала - < 850Гц)

Красная» (частота сигнала - < 400Гц; мощность -<30 дБ)

Белая» (частота сигнала - > 400Гц; мощность - > 30 дБ)