CC BY
48
Орипнальш статт
УДК 616.1:615.835.3:616.831-001-073.756.8:616.133.33-073.584 Трофимов А.О., Юрьев М.Ю., Военнов О.В., Грибков А.В.
Нижегородский региональный травматологический центр, Нижегородская областная клиническая больница им. Н.А. Семашко, Нижний Новгород, Россия
Кровоток и оксигенация головного мозга у пострадавших с черепно-мозговой травмой. Сопоставление данных перфузионной компьютерной томографии и церебральной инфракрасной спектроскопии
Цель: сопоставить данные о сатурации и перфузии ткани головного мозга (ГМ) и выявить взаимосвязь между состоянием кровотока и оксигенации ГМ у пострадавших с черепно-мозговой травмой (ЧМТ).
Материалы и методы. У 27 пациентов с ЧМТ проведена перфузионная КТ ГМ с регистрацией SctO2. Возраст пострадавших в среднем (34,5±15,5) года. Женщин было 13, мужчин — 14. Результаты. Сатурация в ткани лобных долей ГМ изменялась от 51 до 89%, составляя в среднем (62,1±8,3)% — над левой лобной долей, (61,3±5,1)% — над правой лобной долей. CBF составил в среднем (31,7±13,4) мл/100 гхмин, CBV — (2,3±0,63) мл/100 г, MTT — (5,3±3,4) с, TTP — (21,2±2,1)с. Выводы. Уровень SctO2 у пострадавших при ЧМТ достоверно соотносится с уровнем CBV (Р<0,000001). Не выявлено достоверной корреляции между насыщением ткани ГМ кислородом и другими показателями перфузии ГМ.
Ключевые слова: черепно-мозговая травма, церебральная оксиметрия, перфузионная компьютерная томография.
УкраТнський нейрохiрургiчний журнал. — 2013. — №1. — С. 40-44.
Поступила в редакцию 11.02.13. Принята к публикации 06.03.13.
Адрес для переписки: Трофимов Алексей Олегович, Нижегородский региональный травматологический центр, Нижегородская областная клиническая больница им. Н.А. Семашко, ул. Родионова, 190, Нижний Новгород, Россия, 603126, e-mail: xtro7@mail.ru
Вступление. Уменьшение летальности при тяжелых внутричерепных кровоизлияниях,достигнутое в последнее десятилетие, многие авторы связывают с возможностью своевременного выявления и коррекции ишемии головного мозга (ГМ) [1].
Одними из наиболее информативных методов, позволяющих выявить ишемию ГМ, являются перфузионная компьютерная томография (КТ) и инфракрасная церебральная спектроскопия [2].
Принцип перфузионной КТ заключается в количественной оценке изменений плотности ткани во время прохождения внутривенно введенного контрастного вещества [3-5]. С внедрением мно-госрезовых томографов стало возможным оценить кровоток ГМ как в конкретном участке, так и в целом мозге [6].
Хотя инфракрасная церебральная оксиметрия не позволяет прямо оценить мозговой кровоток, она показывает насыщение гемоглобина кислородом во всех звеньях сосудистого русла в определенном участке ГМ [7, 8]. Метод инфракрасной церебральной окси-метрии позволяет количественно оценить снижение уровня оксигемоглобина в капиллярном и венозном русле [9]. Учитывая эти факты, взаимосвязь между уровнем сатурации ткани ГМ (cerebral tissue oxygen saturation — SctO2) и состоянием микроциркуляции в ГМ представляется весьма вероятной. Вместе с тем, исследования по данной проблеме малочисленны [10] и касаются лишь острого нарушения кровообращения ГМ [2].
© Трофимов А.О., Юрьев М.Ю., Военнов О.В., Грибков А.В.
Цель работы: сопоставить данные о сатурации и перфузии ткани ГМ и выявить взаимосвязь между состоянием кровотока и оксигенации ГМ у пострадавших с черепно-мозговой травмой (ЧМТ).
Материалы и методы исследования. У 27 пострадавших с ЧМТ, которых лечили в Нижегородской областной клинической больнице им. Н.А. Семашко в 2011—2012 гг., изучены результаты одновременно проведенной перфузионной КТ ГМ и измерения локальной сатурации ткани ГМ с помощью инфракрасной церебральной спектроскопии.
Возраст пострадавших от 15 до 65 лет, в среднем (34,7±15,5) года, двое из них были в возрасте 15 и 17 лет. Женщин было 13, мужчин — 14. Уровень бодрствования по шкале ком Глазго (ШКГ) при госпитализации составлял от 5 до 10 баллов, в среднем (7,9±1,5) балла, перед исследованием от 5 до 13 баллов, в среднем (10,3±1,9) балла. Тяжесть повреждений по шкале ISS (Injury Severity Score) составила от 25 до 81 балла, в среднем (44,7±8,3) балла.
По поводу внутричерепной гематомы 11 пострадавших оперированы в 1-е сутки после госпитализации. У 5 из них обнаружена субдуральная гематома, у 6 — внутримозговая, без повреждения лобной доли. Консервативное лечение проведено 16 пациентам, субарахноидальное кровоизлияние выявлено у всех. Все пострадавшие живы. На момент обследования выполнение неотложного нейрохирургического вмешательства не требовалось. Смещение срединных структур ГМ не превышало 3 мм.
Церебральная инфракрасная спектроскопия
проведена с использованием аппарата Fore-Sight МС 2030 (CAS Medical Systems Inc., Branford, CT, США) и включала определение уровня SctO2 в области полюса лобных долей стандартными оптодами в соответствии с рекомендациями производителя. Общий вид комплекса представлен на рис. 1.
Перфузионная компьютерная томография ГМ проведена 27 пациентам с использованием 64-сре-зового томографа Toshiba Aquilion TSX-101A (Toshiba Medical systems, Нидерланды). Протокол перфузи-онного исследования [8] включал исходную неконтрастную КТ ГМ, «зону интереса» устанавливали с учетом выявленных зон очагового травматического повреждения - в лобных долях на глубине до 2 см субкортикально. Далее проводили 4 продленных сканирования «зоны интереса» толщиной 32 мм в течение 55 с на фоне введения контрастного вещества (режим Brain Perfusion). Параметры сканирования: 120 kVp, 70 mA, 70 mAs, 1000 ms. Контрастное вещество (Ultravist 370, Shering AG, Германия) вводили автоматическим шприцем-инъектором (Stellant, One Medrad, Indianola, PA) в периферическую вену через стандартный катетер (20G) со скоростью 5 мл/с в дозе 50 мл на 1 исследование или в центральную вену со скоростью 3 мл/с в дозе 35 мл на 1 исследование.
После сканирования объем данных передавали на рабочую станцию Vitrea 2 (Vital Imaging, Inc., ver 4.1.8.0). Артериальную и венозную «метки» (AIF и VIF) выставляли в автоматическом режиме с последующим ручным контролем по показателям графика «время-концентрация».
В дальнейшем автоматически строили перфузи-онные карты, кодированные цветом и описывающие значения регионарной объемной скорости кровотока (rCBF), регионарного объема циркулирующей крови (rCBV), средней продолжительности транзита контрастного вещества (MTT), времени достижения пиковой концентрации контрастного вещества (ТТР). Указанные параметры оценивали качественно и количественно во всех долях большого мозга: лобных, височных, теменных, затылочных, а также зонах подкорковых узлов. Особое внимание уделяли параметрам перфузии в зонах коры лобных долей на глубине до 25 мм, непосредственно примыкающих к местам расположения оптодов. Результаты КТ в режиме объемной реконструкции приведены на рис. 2, пример цветной карты перфузии с расположением «зоны интереса» — на рис. 3.
Статистический анализ проведен с использованием методов непараметрической статистики, регрессионного анализа. Для анализа использовали программу Statistica 7.0 (StatSoft Inc., США, 2004). Уровень значимости определяли менее 0,01.
Результаты и их обсуждение. При одновременном исследовании кровотока ГМ, перфузионной КТ ГМ и сатурации ткани ГМ с использованием инфракрас-
Рис. 1*. Исследовательский комплекс. Компьютерный томограф (белая стрелка); церебральный оксиметр (черная стрелка); автоматический шприц-инъектор (градиентная стрелка).
Рис. 2*. 3D
реконструкция КТ пациента с расположением оптодов церебрального оксиметра.
Рис. 3*. Цветная перфузионная карта пострадавшего с тяжелой ЧМТ. Артефакты от оптодов, расположенных в лобных областях (белая стрелка); «зона интереса» (градиентная стрелка); зона ишемического повреждения (черная стрелка).
ной спектроскопии отмечены следующие результаты.
Сатурация в ткани лобных долей ГМ изменялась от 51 до 89%, в среднем составляя (62,1±8,3)% — над левой лобной долей, (61,3±5,1)% — над правой лобной долей. Значения ниже ишемического порога (SctO2 менее 60%) установлены у 6 (22,2%) пострадавших, что свидетельствовало об ишемическом повреждении ГМ в бассейне кровоснабжения передней мозговой артерии.
При общем анализе данных перфузионной КТ ГМ выявлены следующие значения параметров перфузии.
Объемная скорость кровотока от 11,5 до 80,6 мл/100 гхмин, в среднем (31,7±13,4) мл/100 гхмин.
Региональный объем крови (min — 1,1 мл/100г, max — 4,4 мл/100 г), в среднем (2,3±0,63) мл/100 г.
Продолжительность транзита контрастного вещества (min — 2,8 с, max — 34,3 с), в среднем (5,3±3,4) с.
Время достижения пиковой концентрации контрастного вещества от 16,9 до 34,3 с, в среднем (21,2±2,1) с.
По данным анализа перфузионных карт у 16 пострадавших отмечены зоны, по характеристикам соответствующие ишемии ГМ.
Лишь у одного пациента «зона интереса» перфузионной КТ частично совпала с зоной нарушений циркуляции, обнаруженной по данным церебральной спектроскопии (см. рис. 3). Это свидетельствовало о том, что зона «сердцевины», возможно, расположена глубже границ возможностей церебральной оксиметрии. Вместе с тем, технические возможности церебральной оксиметрии позволили выявить цир-куляторные изменения сатурации ткани ГМ у 6 из 16 больных, у которых эти изменения найденны при перфузионной КТ.
Проведен множественный регрессионный анализ в блоке Multiple linear regression. Попарно сравнивали значения показателей перфузии ГМ и уровень сатурации в его лобных долях.
При отсутствии в лобных долях очагового повреждения уровень сатурации ткани (SctO2) пропорционально зависел от регионарного объема крови (rCBV), циркулирующей в корковых отделах лобных долей (Р<0,000001).
Вместе с тем, не установлена достоверная корреляция между SctO2, уровнем rCBF (Р=0,0323), TTP (Р=0,112), MTT (Р=0,682).
Результаты регрессионного анализа приведены на рис. 4-7.
Scatterplot: frorrtCBV by St02 St02 = 39,6208+11,1446*x
50
0.5
оу ,'
/V У
о or У
о у
О *У уф' о о
< У о о - у'0 °
О /• jS*о о о 'У, о о i%o
-О/,
2,0 2,5 frontCBV
Q 95% confidence
Рис. 4*. Результаты регрессионного анализа гСВУ и Рис. 5*. Результаты регрессионного анализа rCBF и
SctO2 в лобных долях ГМ.
SctO^ лобных долях ГМ.
Рис. 6*. Результаты регрессионного анализа TTP и SctO2 в лобных долях ГМ.
Рис. 7*. Результаты регрессионного анализа MTT и SctO2 в лобных долях ГМ.
Уровень оксигенации ткани ГМ при ЧМТ прямо зависел от регионарного объема циркулирующей крови в лобных долях (Р<0,000001).
Зависимость между уровнем сатурации мозговой ткани лобных долей ГМ и другими показателями перфузии ГМ в этих зонах недостоверна: rCBF (Р=0,0315), ТТР (Р=0,1059), МТТ (Р=0,6862).
Наши выводы согласуются с результатами церебральной оксиметрии и позитронно-эмиссионной томографии у здоровых добровольцев, установлено, что с уровнем насыщения ткани ГМ кислородом достоверно коррелирует именно регионарный объем крови (СВУ) [9].
При исследовании взаимосвязи между уровнем оксигенации и параметрами перфузионой КТ ГМ у пациентов при цереброваскулярных заболеваниях, напротив, установлена достоверная зависимость между SсtO2 и rCBF (Р<0,0001) и не выявлена линейная корреляция с другими параметрами перфузии ГМ [2].
Согласно концепции «центрального объема» и вытекающему из нее уравнению расчета параметров перфузии (CBF=CBV/MTT), объемная скорость кровотока и регионарный объем крови теоретически должны находиться в прямой зависимости [10], однако на практике эта зависимость не является однозначной.
По нашему мнению, подобные противоречия могут быть преодолены, если учесть, что регионарный объемный кровоток ГМ (CBF), в отличие от регионарного объема крови (CBV), зависит, в том числе, и от состояния артериального русла [2], а следовательно, может существенно изменяться при ангиоспазме сосудов ГМ, что характерно для нетравматических внутричерепных кровоизлияний.
Выводы. 1. Сатурация ткани ГМ у пострадавших при ЧМТ достоверно коррелирует с показателями регионарного объема крови в ткани ГМ (CBV) (Р<0,000001).
2. Не выявлено достоверной корреляции между уровнем сатурации ткани ГМ и другими показателями его перфузии у пострадавших с ЧМТ.
3. Лазерная инфракрасная спектроскопия может быть использована в качестве скринингового метода неинвазивной оценки уровня регионарного объема крови у пострадавших при ЧМТ.
Список литературы
1. Фраерман А.П. Сдавление головного мозга при изолированной и сочетанной черепно-мозговой травме / А.П. Фраерман, Л.Я. Кравец, А.О. Трофимов - Н. Новгород: ООО «Типография «Поволжье», 2008. — 345 с.
2. Validation of frontal near-infrared spectroscopy as noninvasive bedside monitoring for regional cerebral blood / P.Taussky, B.O'Neal, W.P.Daugherty [et al.] // Neurosurg. Focus. — 2012. — V. 32. — P.1— 6.
3. Hoeffner E.G. Cerebral perfusion CT: technique and clinical applications / E.G. Hoeffner, I. Case, R. Jain // Radiology.
— 2004. - V. 231. — Р. 632—644.
4. Mazzeo A.T. Monitoring brain tissue oxymetry: will it change management of critically ill neurologic patients? / A.T. Mazzeo, R. Bullock // J. Neurol. Sci. — 1997. — V. 261. — P. 1— 9.
5. Wintermark M. Acute stroke imaging research roadmap / M. Wintermark, G.W. Albers, A.V. Alexandrov // Am. J. Neuroradiol. — 2008. — V. 29. — P. 23 — 30.
6. Потапов А.А. Особенности регионарного мозгового кровотока, показателей внутричерепного и церебрального перфузионного давления при тяжелой травме мозга/ А.А. Потапов, В.Н. Корниенко, Н.Е. Захарова// Лучевая диагностика и терапия. — 2012. — №3. — С.79 — 92.
7. Bunce S.C. Functional near-infrared spectroscopy / S.C. Bunce, M. Izzetoglu, K. Izzetoglu // Engin. Med. Biol. Mag.
— 2006. — V. 25. — P. 54 — 62.
8. Griffith S. Invasive versus non-invasive monitoring of brain tissue oxygenation / S. Griffith, J.L. Caron, R. Coleman // Cerebrovasc. Dis. — 2008. — V. 25. — P. 86.
9. Pott F. Cerebral blood volume in humans by NIRS and PET / F. Pott, M. Gitte // Proc. SPIE. — 1998. — V. 3194. — Р. 306.
10.Miles K. Multidetector Computed Tomography in Cerebrovascular Disease. CT Perfusion Imaging/K. Miles. — London.: Informa UK, 2007. —235 р.
Троф 'мов О.О., Юр'ев М.Ю., Военнов О.В., Грибков А.В.
Нижегородський репональний травматолопчний центр, Нижегородська обласна клЫчна лкарня iM. М.О.Семашка, Нижнш Новгород, Росiя
Кровоток i оксигенацiя головного мозку у постраждалих за тяжко! черепно-мозково! травми. Зктавлення даних перфузiйноí комп'ютерно! томографы та церебрально! шфрачервоно! спектроскопы
Мета: зiставити данi про сатурацiю i перфузiю тканини головного мозку (ГМ) i виявити взаемозв'язок мiж станом його кровотоку i оксигенацií у постраждалих з черепно-мозковою травмою (ЧМТ). Матерiали i методи. У 27 постраждалих з ЧМТ проведена перфузшна КТ ГМ з реестрашею SctO2. Вiк хворих у середньому (34,5±15,5) року. Жiнок було 13, чоловшв — 14.
Результати. Сатурация в тканин лобових часток ГМ змшювалася вiд 51 до 89%, становила у середньому (62,1±8,3)% — над лiвою лобовою часткою, (61,3±5,1)% — над правою лобовою часткою. CBF у середньому (31,7±13,4) мл/100 гххв, CBV — (2,3±0,63) мл/100 г, MTT — (5,3±3,4) с, TTP — (21,2±2,1) с.
Висновки. Рiвень SctO2 у потерпiлих за ЧМТ достовiрно спiввiдноситься з рiвнем CBV (Р<0,000001). Не виявлено достовiрноí кореляци мiж насиченням тканини ГМ киснем та шшими показниками перфузií ГМ.
Ключовi слова: черепно-мозкова травма, церебральна оксиметр':я, перфуз/йна компьютерна томограф/я.
Над1йшла до редакцИ 11.02.13. Прийнята до публ/кацИ 06.03.13.
Адреса для листування: Трофимов Олекай Олегович, Нижегородський репональний травматолог1чний центр, Нижегородська обласна кл/н/чна л1карня ¡м. М.О. Семашка, вул. Родонова, 190, Нижн/й Новгород, Рос1я, 603126, e-mail: xtro7@mail.ru
Trofimov A.O., Yuriev M.Yu, Voennov O.V., Gribkov A.V.
Regional Trauma Center, Nizhniy Novgorod Regional Hospital named after N.A. Semashko, Nizhniy Novgorod, Russia
Cerebral blood flow and cerebral saturation in head injury. Comparison of CT perfusion and cerebral near-infrared oxymetry
Background. The purpose of this study was to determine the relationship between cerebral tissue oxygen saturation and cerebral blood volume in patients with traumatic brain injury.
Materials and methods. Perfusion computed tomography of the brain was performed in 27 patients with traumatic brain injury associated with simultaneous SctO2 level measurement using cerebral near-infrared oxymetry. The mean age of the injured persons was (34,5±15,5) years, 14 men, 13 women. The Injury Severity Score (ISS) values were 44,7±8,3 (25-81). The Glasgow Coma Score (GCS) mean value before the study was 10,3±1,9(5-13).
Results. SctO2 varied between 51 and 89%, mean (62,1±8,3)% (left frontal lobe) and (61,3±5,1)% (right frontal lobe). Cerebral blood volume (CBV) values were (2,3±0,63) ml/100 g, cerebral blood flow (CBF) was (31,7±13,4) ml/100 gxmin, mean transit time (MTT) values were (5,3±3,4) s, the time to peak (TTP) was (21,2 ± 2,1) s.
Conclusions. Statistically significant correlation of SctO2 levels and cerebral blood volume (CBV) levels (P<0,000001) was found. There was no statistically significant correlation between brain tissue oxygenation and other parameters of the brain perfusion.
Key words: head injury, cerebral near-infrared oxymetry, perfusion computed tomography. Received, February 11, 2013. Accepted, March 06, 2013.
Address for correspondence: Alexey O. Trofimov, Regional Trauma Center, Nizhniy Novgorod Regional Hospital named after N.A. Semashko, 190 Rodionova St, Nizhniy Novgorod, Russia, 603126, e-mail: xtro7@mail.ru
