Мониторинг оксигенации головного мозга

Мониторинг оксигенации головного мозга — является важнейшим компонентом нейромониторинга больных с внутричерепными кровоизлияниями, находящихся в критическом состоянии. К методам оценки оксигенации и метаболизма головного мозга относят: определение насыщения гемоглобина кислородом в яремной вене, прямое определение напряжения кислорода в ткани мозга, церебральную оксиметрию и микродиализ вещества головного мозга.

Югулярная оксиметрия

Метод югулярной (яремной) оксиметрии основан на определении насыщения гемоглобина кислородом в оттекающей от головного мозга венозной крови. Датчик для измерения SvjO2 устанавливают ретроградно в луковицу внутренней яремной вены. Можно использовать как обычный катетер для катетеризации центральных вен, так и специальный фиброоптический катетер. Установка центрального венозного катетера позволяет измерять SvjO2 дискретно в пробах крови, забираемых несколько раз в сутки. Фиброоптический катетер дает возможность осуществлять постоянную югулярную оксиметрию, с периодической калибровкой по данным SvjO2 в пробах венозной крови. Использование постоянного мониторинга улучшает выявляемость эпизодов ишемии и качество лечения больных. После установки необходимо верифицировать положение катетера при помощи рентгенографии шейного отдела позвоночника в боковой проекции. Кончик катетера должен проецироваться на уровень сосцевидного отростка височной кости. При смещении катетера в дистальном направлении результаты измерений искажаются из-за примеси экстрацеребральной крови. Имеются данные о неравномерности венозного оттока от головного мозга и отличии показателей SvjO2 в правой и левой яремных венах. В связи с этим существует три подхода к выбору стороны для проведения югулярной оксиметрии:

1. Катетер устанавливают в ипсилатеральную основному поражению вену.
2. Определяют доминантную яремную вену либо при помощи допплерографии (определяют диаметр левой и правой яремных вен — доминантной считается вена большего диаметра), либо по изменению внутричерепного давления при поочередном пережатии обеих яремных вен. Катетер устанавливают на стороне большего увеличения внутричерепного давления. Если давление увеличивается одинаково с обеих сторон, то катетеризируют правую яремную вену, так как в подавляющем большинстве случаев она является доминантной.
3. При невозможности проведения допплерографии и измерения внутричерепного давления катетеризируют правую яремную вену.

Показатель SvjO2 отражает взаимоотношения между доставкой и потреблением кислорода в головном мозге. Доставка кислорода (DO2) является произведением сердечного выброса (СВ) и содержания кислорода в артериальной крови (СаО2): DO2 = СВ x CaO2

Содержание кислорода в артериальной (СаО2) и оттекающей от мозга (СvjО2) крови рассчитывают по формуле: CO2 = Hb x 1.39 x SO2 + 0.0031 x PO2 где Hb — концентрация гемоглобина, SO2 — насыщение гемоглобина кислородом, PO2 — напряжение кислорода

Потребление кислорода (VO2) определяют путём умножения сердечного выброса на артерио-венозную разницу по кислороду: VO2 = СВ x (CaO2-CvjO2)

Количество кислорода, которое потребляет головной мозг, называют коэффициентом экстракции кислорода (O2ER) и определяют по отношению потребления кислорода к его доставке: O2ER= VO2 / DO2 или O2ER = (CaO2 — CvO2) / CaO2

Учитывая идентичность концентрации гемоглобина в артериальной и венозной крови, а также ничтожный вклад напряжения кислорода в содержание кислорода в крови формулу упрощают: O2ER= (SaO2 — SvjO2) / SaO2

Так как больным с ОЦН искусственную вентиляцию легких проводят дыхательными смесями с повышенным содержанием кислорода, то насыщение гемоглобина кислородом в артериальной крови у них всегда 100 % (или 1). Таким образом, коэффициент экстракции кислорода для головного мозга представляет собой: O2ER= 1 — SvjO2

Нормальными считают показатели SvjO2, находящиеся в пределах 55 %-75 % при условии достаточной оксигенации артериальной крови. Таким образом, нормальные значения коэффициента экстракции кислорода для головного мозга составляют 25 — 45 %. Снижение насыщения гемоглобина кислородом в оттекающей от мозга крови является одним из первых признаков развивающейся церебральной ишемии. Уровень SvjO2 ниже 55 % считается проявлением выраженной ишемии головного мозга. При снижении SvjO2 ниже 45 % появляются симптомы спутанности сознания, а при уровне 24 % и менее происходит утрата сознания. Наиболее частыми причинами эпизодов десатурации являются низкое ЦПД, внутричерепная гипертензия¸ гипервентиляция, вазоспазм, анемия и гипоксемия. Увеличение SvjO2 выше 75 % (O2ER менее 25 %) может свидетельствовать о развитии гиперемии головного мозга. Под гиперемией понимают избыточный объемный мозговой кровоток (более 60 мл на 100 грамм вещества мозга в минуту) (феномен «роскошной перфузии»). Однако для более точной диагностики гиперемии необходимо в совокупности оценивать уровень ВЧД и объемную скорость мозгового кровотока (при гиперемии будет отмечаться увеличение ВЧД и объемного МК). Необходимо учитывать, что SvjO2 может повышаться при наличии патологического артерио-венозного сброса (например, при артерио-венозных мальформациях и травматическом каротидно-кавернозном соустье), значительном увеличении фракции кислорода во вдыхаемой смеси, выраженном ограничении кровотока в ишемизированных областях головного мозга, смерти мозга.

Югулярная оксиметрия является методом оценки глобальной церебральной оксигенации и может не отражать нарушений регионарной оксигенации головного мозга. Необходимо помнить, что проведение югулярной оксиметрии может сопровождаться осложнениями, связанными с выполнением пункции и катетеризации яремной вены. К ним относят повреждение сонной артерии, нервных стволов шейного сплетения, риск гнойно-септических осложнений и тромбоз яремной вены.

Прямое определение напряжения кислорода в веществе головного мозга (РbrO2)

Измерение напряжения кислорода в веществе мозга осущствляется контактными датчиками двух различных типов: датчик (электрод) Кларка и флуоресцентный датчик.

Метод определения напряжения кислорода при помощи полярографического электрода Кларка непосредственно в веществе головного мозга был впервые описан в 50-х годах прошлого столетия. Принцип оценки оксигенации основан на раздельной установке полярографического электрода и дополнительного температурного датчика в вещество мозга. Измерение температуры необходимо для нормирования (приведение к единой системе координат) показателей оксигенации при различных клинических состояниях, поскольку уровень температуры тканей напрямую влияет на потребление кислорода. Принцип полярографического метода измерения основан на свободной диффузии кислорода в тонкую полиэтиленовую трубку датчика, заполненного электролитом, через О2-проницаемую мембрану. Кислород, перешедший в электролит датчика, запускает химическую реакцию с формированием гидроксильных ионов двух металлических нитей (золото + серебро), составляющих основу датчика. Данная реакция порождает слабый гальванический ток, величина которого прямо пропорциональна концентрации кислорода, поступившего в электролит.

Принцип, лежащий в основе флуоресцентного датчика измерения PbrO2, кардинально иной и основывается на измерении с помощью фотодиода тушения флуоресценции солей рутения в среде фенолового красного под воздействием кислорода, поступающего свободной диффузией внутрь трубки датчика. Уровень флуоресцентного свечения при этом обратно пропорционален концентрации кислорода, поступившего в датчик.

Показатель PbrO2 соответствует напряжению кислорода во внеклеточном пространстве и отражает соотношение между доставкой и потреблением кислорода тканями. В метаболически активной ткани существует градиент между артериальным и венозным концом капилляра, отражающий экстракцию кислорода тканью. В нормальных условиях концентрация кислорода в венозном конце капилляра и внеклеточном пространстве мозга практически одинакова и PbrO2 отражает напряжение кислорода в венозном конце капилляра. Нормальные значения PbrO2 составляют 25-48 мм рт.ст. при напряжении кислорода в артериальной крови 80-120 мм рт.ст. Критически низкими значениями PbrO2 считают 8-15 мм рт.ст. Снижение PbrO2 ниже 10 мм рт. ст. значительно увеличивает риск развития летального исхода. Наиболее важно добиваться контроля PbrO2 в зоне, примыкающей к месту первичного повреждения (penumbra), так как основной целью интенсивной терапии является улучшение оксигенации именно этих отделов мозга. Определение напряжения кислорода в веществе мозга имеет важное значение в подборе уровня центрального перфузионного давления и определении резервов ауторегуляции мозгового кровотока.

Следует учитывать, что методика прямого измерения оксигенации является регионарной, и полученные результаты следует оценивать только в совокупности с данными о глобальной оксигенации головного мозга, полученными при югулярной оксиметрии. Напряжение кислорода в веществе мозга может зависеть от расположения датчика. Смещение его к корковым отделам или нахождение рядом с крупной артериолой может привести к завышению показателя PbrO2.

Церебральная оксиметрия (rSO2)

Церебральная оксиметрия является неинвазивным методом оценки регионарной оксигенации головного мозга. Принцип методики основан на регистрации инфракрасного излучения ближней области (длина волны 730 и 810 нм) двумя фотодиодами. Этот специальный технический прием — разделение фотодиодов — используют для регистрации сигнала от мозга, не смешанного с сигналами от экстрацеребральных тканей. Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин поглащают инфракрасное излучение с разной длиной волны. Так как в корковых отделах головного мозга 70-80 % крови является венозной, то показания церебрального оксиметра отражают, в основном, насыщение кислородом гемоглобина венозной крови мозга. Датчик церебрального оксиметра располагают на коже лобной области на границе волосистой части головы. После подключения датчика к прибору на экран в постоянном режиме выводится показатель rSO2. Используют как одноканальные, так и двухканальные церебральные оксиметры. Как и для SvjO2 нормальные значения rSO2 находятся в пределах 55 %-75 % при условии нормальной оксигенации артериальной крови. Уровень rSO2 ниже 55 % расценивают как проявление ишемии, а выше 75 % как развитие гиперемии головного мозга. Однако, как и в случае с югулярной оксиметрией, для точной установки диагноза гиперемии необходимо в совокупности оценивать уровень внутричерепного давления и объемную скорость мозгового кровотока. Следует учитывать, что показатели rSO2 также могут увеличиваться при наличии патологического артерио-венозного сброса и увеличении фракции кислорода во вдыхаемой смеси. Основным преимуществом церебральной оксиметрии перед другими методами оценки церебральной оксигенации является неинвазивность. Этот простой в использовании метод позволяет осуществлять контроль за регионарной оксигенацией головного мозга при проведении различных кратковременных манипуляций (интубация трахеи, трахеостомия, санация трахеобронхиального дерева, фибробронхоскопия).

Следует отметить, что использование методики ограничивает большое количество артефактов из-за диспозиции датчиков и примеси экстрацеребральной крови в связи с чем в настоящее время церебральная оксиметрия практически не используется для мониторирования оксигенации головного мозга у больных с внутричерепными кровоизлияниями, находящихся в критическом состоянии.

2. J. Nortje and A. K. Gupta. The role of tissue oxygen monitoring in patients with acute brain injury. British Journal of Anaesthesia 2006: 97 (1): pp 95–106