CC BY
22
Статья поступила в редакцию 10.12.2010 г.
нарушение микроциркуляции как причина полиорганной
недостаточности у пострадавших
с тяжелой черепно-мозговой травмой
MICROCIRCULATORY DISORDERS AS A CAUSE OF THE MULTIPLE ORGAN FAILURE IN PATIENTS WITH SEVERE TRAUMATIC BRAIN INJURY
Токмакова Т.О. Каменева Е.А. Григорьев Е.В.
Кемеровская государственная медицинская академия, Городская клиническая больница № 3 им М.А. Подгорбунского
УРАМН НИИ комплексных проблем сердечнососудистых заболеваний СО РАМН,
г. Кемерово, Россия
Цель исследования: Определить прогностическую и диагностическую значимость микроциркуляторных нарушений в развитии полиорганной недостаточности у пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой (ЧМТ). Материалы и методы: Проспективно в исследование включены 29 больных с изолированной тяжелой закрытой/открытой черепно-мозговой травмой. Исследовали: показатели центральной гемодинамики, периферической микроциркуляции, рассчитывали показатели кислородного транспорта, оценивали больных по шкалам тяжести травмы.
Выводы: В первые сутки у всех больных с тяжелой ЧМТ вне зависимости от исхода отмечается снижение показателей тканевой перфузии. Неблагоприятный прогноз у исследуемых больных коррелировал со снижением показателя перфузионного коэффициента. Снижение амплитуд колебаний микроциркуляторного кровотока во всех частотных спектрах отмечается в группе с неблагоприятным исходом, что является свидетельством дисрегу-ляции микроциркуляции. Полученная корреляционная связь между показателями микроциркуляции (показатель микроциркуляции ПМ) и данными шкалы SOFA определяет прогностическую и диагностическую значимость исследованных нарушений в развитии ПОН.
Ключевые слова: тяжелая ЧМТ; транспорт кислорода; микроциркуляция; полиорганная недостаточность.
Tokmakova T.O. Kameneva E.A. Grigoriev E.V.
Kemerovo State Medical Academy, Municipal clinical hospital № 3 named for M.A. Podgorbunsky,
Scientific research institute of the complex problems of cardiovascular diseases,
Kemerovo, Russia
Objective: To determine the prognostic and diagnostic significance of the microcirculatory disorders in development of multiple organ failure in patients with severe traumatic brain injury.
Materials and methods: 29 patients with isolated severe closed/open craniocerebral trauma were prospectively included in the study. The central hemodynamics, peripheral microcirculation, oxygen transport indices were calculated. The patients were assessed according to the injury severity score.
Conclusions: On the first day all patients with severe traumatic brain injury in spite of the outcome showed the tissue perfusion's decline. Poor prognosis in the studied patients correlated with reduction in perfusion rate. Reduction of vibration amplitudes of the microcirculatory blood flow in all frequency spectra was observed in the group with unfavorable outcome, which is the evidence of microcirculation's disorders. The resulting correlation between the indices of microcirculation (microcirculation index) and the SOFA data defines prognostic and diagnostic significance of the studied disorders in development of MODS.
Key words: severe traumatic brain injury; oxygen transport; microcirculation; multiple organ failure.
Несмотря на прогресс, достигнутый в интенсивной терапии критических состояний, обусловленных тяжелыми травмами, летальность среди подобной категории пострадавших остается достаточно высокой [1]. Основной причиной летальных исходов является развитие полиорганной недостаточности (ПОН) вследствие нарушения тканевой перфузии и оксигенации [2]. Ведущим механизмом, приводящим к развитию ПОН, многие исследователи считают нарушения микроциркуляции [3, 4].
В литературных источниках сведения об исследовании микроцир-
куляции у критических больных единичные, что объясняется неясностью методических подходов к исследованию расстройств микроциркуляции [5]. Одной из методик, позволяющих оценить тканевую локальную перфузию и функциональное состояние регуляторных систем микроциркуляторного русла, является лазерная допплеров-ская флоуметрия (ЛДФ) [6, 7]. Методика основана на зондировании тканей лазерным излучением и выделении при обработке в отраженном сигнале (ЛДФ-сигнал) допплеровского сдвига частоты, и позволяет оценить общую перфу-
зию, а также выделить различные компоненты регуляции тонуса микрососудов. Авторы высказывают возможность активного ведения больных с подобного вида мониторингом с использованием «ре-крутмента» микроциркуляции как основы восстановления перфузии и предотвращения ПОН [8].
Анализ микроциркуляции у критических больных, возможность оценки взаимосвязи микроцирку-ляторных нарушений, транспорта кислорода в качестве факторов формирования ПОН у пострадавших с тяжелой травмой остается малоизученной проблемой, что, в
№ 4 [декабрь] 2011
конечном итоге, и послужило основой для проведения нашего исследования.
Цель исследования — определить прогностическую и диагностическую значимость микроцир-куляторных нарушений в развитии полиорганной недостаточности у пострадавших с тяжелой ЧМТ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование одобрено Этическими комитетами КемГМА и ГКБ № 3 г. Кемерово. Проспективно включены в исследование 29 больных с изолированной тяжелой закрытой/открытой (ушибы головного мозга + оболочечные гематомы) черепно-мозговой травмой (исходная оценка по шкале ком Глазго 8 баллов). Средний возраст больных составил 43,3 ± 2,9 года; мужчины — 24 (82,8 %), женщины — 5 (17,2 %). Больные были разделены на группы: с благоприятным исходом — 14 человек (48,3 %) и неблагоприятным исходом — 15 человек (51,7 %).
Критерии включения: пострадавшие с изолированной тяжелой ЧМТ в возрасте от 18 до 60 лет (исходная оценка по ШКГ 8 баллов); без сопутствующей соматической патологии, известной на момент исследования.
Критерии исключения: пострадавшие с изолированной тяжелой ЧМТ в возрасте менее 18 и более 60 лет, по ШКГ менее 8 баллов; пострадавшие с сочетанной ЧМТ.
Всем пострадавшим проводилась стандартная терапия (инфузион-ная терапия в процессе первичной стабилизации состояния больного, энтеральное питание стандартными сбалансированными изокалори-ческими смесями, ИВЛ в режиме контроля по давлению). Всем пострадавшим проводилась деком-прессивная костнопластическая/ резекционная (варианты) трепанация черепа, удаление гематом по нейрохирургическим показаниям. Исходно и в динамике после операции проводилась компьютерная томография.
Помимо общеклинических исследований (биохимический анализ крови, клинический анализ крови), проводилась объективная оценка тяжести состояния
больных по ШЖГ (Teasdale G.M., 1974), APACHE II (Knaus W.A., 1985). Тяжесть повреждения головного мозга оценивалась по шкале Marshall (Marshall L.F., 1991), полиорганная недостаточность оценивалась по шкале SOFA (Vincent J.L., 1996). Mикpоциpкyля-ция и центральная гемодинамика, кислородный статус оценивались спустя сутки с момента поступления пострадавших в стационар, далее ежесуточно в течение семи дней. ^нтрольная группа (для показателей микроциркуляции) представлена 22 здоровыми добровольцами (средний возраст 23,1 ± 1,5 года).
Mикpоциpкyляция оценивалась методом лазерной допплеровской флоуметрии с использованием фло-уметра ЛAKK-02. Mикpоциpкyля-ция оценивалась на коже тыльной поверхности предплечья на 4 см выше шиловидного отростка лучевой и локтевой костей. С помощью лазерного излучения зондировали ткани в ближней инфракрасной области спектра (длина волны 830 нм) в объеме 1 мм3 (13). ЛДФ позволяет неинвазивно измерять величину перфузии ткани кровью, т.е. определять величину потока эритроцитов в зондируемом лазерном излучением объеме ткани. Запись сигнала проводилась в течение 3 минут, три измерения с вычислением средних величин.
При анализе микроциркулятор-ного кровотока оценивали средние значения изменения перфузии: показатель микроциркуляции (ПM), среднюю квадратичную отклонения ^KO), коэффициент вариации №в) ЛДФ-сигнала. Амплитудно-частотный анализ использовали для оценки вклада пассивных компонентов в регуляцию тканевого кровотока. Использовали Вейвлет-анализ, позволяющий выделять различные компоненты регуляции тонуса микрососудов. Центральная гемодинамика исследовалась методом тетраполярной импедансной ре-овазографии аппаратом «Диамант-M». Расчет кислородного транспорта проводился по стандартным формулам с расчетом показателей доставки кислорода (DO2), потребления кислорода (VO2), экстрак-
ции кислорода (Er02) (Marino P., 1998).
Данные представлены в виде средней арифметической (M) ± ошибка средней (m). Использовали точный критерий Фишера для оценки достоверности различий. Для определения вида распределения переменных применяли критерий Колмогорова-Смирнова. Оценка связи проводилась с использованием корреляционного анализа с расчетом коэффициента корреляции Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ полученных результатов показал, что у всех больных, вне зависимости от прогнозируемого исхода по данным ЛДФ, в конце первых суток отмечается снижение показателей тканевой перфузии ниже контрольных значений. У пациентов с благоприятным исходом показатель перфузии микроциркуляции увеличивался к 5 суткам, достигая значения контрольной группы. В группе с летальным исходом интенсивность перфузии снижалась, несмотря на проводимую интенсивную терапию. Снижение средне-квадратичного отклонения в группе с неблагоприятным исходом указывало на ухудшение миогенной, нейрогенной и дыхательной модуляций тканевого кровотока. Ряд авторов связывают данный процесс с центральной дисрегуляцией вследствие тяжелого повреждения головного мозга. Снижение коэффициента вариации свидетельствует о снижении вазомоторного компонента в регуляции тканевого кровотока. У всех пациентов в первые сутки регистрировались более низкие (р < 0,05) амплитуды колебаний во всех частотных спектрах по сравнению с контрольной группой. Снижение в дальнейшем амплитуд колебаний в группе с летальным исходом свидетельствует о снижении пассивной регуляции тканевого кровотока. Увеличение коэффициента вариации связано с ростом нейрогенно-го компонента сосудистого тонуса. Параллельное снижение МТ (мио-генного тонуса) и ПШ (показателя шунтирования) свидетельствует об
48
ПОЛИТРАВМА
увеличении кровотока через капиллярное русло, что наблюдается в группе с благоприятным исходом (табл. 1).
Уровень доставки кислорода в обеих группах достоверно не отличался при межгрупповом сравнении (табл. 2).
Снижение DO2 ниже нормальных значений отмечалось в группе умерших, тогда как в группе с благоприятным исходом показатели транспорта кислорода сохранялись на уровне, сравнимом с нормальным. Аналогичная динамика снижения потребления кислорода наблюдалась в группе больных с неблагоприятным исходом, начиная с пятых суток.
Для оценки взаимосвязи между показателями микроциркуляторно-го анализа, транспорта кислорода и тяжестью полиорганной недостаточности проведен корреляционный анализ. Определили сильную прямую корреляционную связь DO2 с показателем микроциркуляции (г = 0,6168; p < 0,05) и VO2 с ПМ (г = 0,6484; p < 0,05) вне зависимости от исхода. При оценке пострадавших по шкалам Marshall, APACHE II, SOFA выявлена обратная корреляционная связь с показателем пер-
фузии микроциркуляции ПМ (г = - 0,6255, p < 0,05 для показателей шкалы Marshall; г = - 0,6255, p < 0,05 для показателя APACHE II в первые сутки; г = - 0,5455, p < 0,05 для показателя SOFA). Аналогичные коэффициенты корреляции получены по всем суткам наблюдения при анализе микроциркуляции и показателей шкалы SOFA.
Согласно данным Shoemacker et al., снижение показателей доставки, потребления и экстракции кислорода ниже критических значений нормальных показателей ассоциируется с неблагоприятным исходом. Однако четких объяснений связи между снижением экстракции кислорода и неблагоприятным исходом авторы не дают. Логичным является объяснить данную взаимосвязь развитием гипоперфузион-ной полиорганной недостаточности, однако уровень доставки кислорода сохраняется нормальным (и даже в ряде ситуаций переходя в режим гипердинамии), снижаясь только на поздних стадиях после травмы. De Backer объясняет данный феномен не столько развитием гипоперфузионной ПОН, сколько вероятным повреждением микроциркуляции вследствие влияния
свободных радикалов, эндотели-ального повреждения вследствие ишемии/реперфузии, мобилизации полиморфноядерных нейтрофилов с развитием периваскулярного отека и синдрома повышенной капиллярной проницаемости с тканевой дизоксией [9-12].
ВЫВОДЫ:
1. В первые сутки у всех больных с тяжелой ЧМТ вне зависимости от исхода отмечается снижение показателей тканевой перфузии. Неблагоприятный прогноз у исследуемых больных коррелировал со снижением показателя перфузионного коэффициента. Снижение амплитуд колебаний микроциркуляторного кровотока во всех частотных спектрах отмечается в группе с неблагоприятным исходом, что является свидетельством дисрегуляции микроциркуляции.
2. Полученная корреляционная связь между показателями микроциркуляции (показатель микроциркуляции ПМ) и данными шкалы SOFA определяет прогностическую и диагностическую значимость исследованных нарушений в развитии ПОН.
Таблица 1 Динамика показателей микроциркуляции у пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой (М ± т)
Показатели Контроль (n = 22) Значения показателей
1 сутки 3 сутки 5 сутки 7 сутки
Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14) Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14) Умершие (n = 14) Выжившие (n = 15) Умершие (n = 14) Выжившие (n = 14)
Показатель микроциркуляции, пф. ед. 10,3 ± 0,8 4,8 ± 0,4° 5,7 ± 0,4* 4,0 ± 0,3*°Л 8,9 ± 0,6*л 3,8 ± 0,1*°л 9,5 ± 1,2*л 3,5 ± 0,4*°л 9,8 ± 1,7*л
СКО, пф. ед. 0,60 ± 0,05 0,31 ± 0,02° 0,37 ± 0,04° 0,29 ± 0,03°л 0,42 ± 0,05°л 0,27 ± 0,03°л 0,45 ± 0,07°л 0,25 ± 0,05*°л 0,39 ± 0,06°л
Коэффициент вариации, % 5,7 ± 0,6 4,2 ± 0,5 4,4 ± 0,5 4,08 ± 0,77° 5,07 ± 0,79 3,5 ± 0,6°л 5,2 ± 0,8Л 2,5 ± 0,3*°л 6,3 ± 1,7Л*
HF2 31 - 49, мин1 0,30 ± 0,03 0,13 ± 0,02 0,14 ± 0,09 0,11 ± 0,02° 0,19 ± 0,03 0,09 ± 0,01*° 0,21 ± 0,04 0,07 ± 0,01*° 0,20 ± 0,05
CF2 100 - 180, мин-1 0,14 ± 0,01 0,08 ± 0,01° 0,09 ± 0,01° 0,06 ± 0,01° 0,11 ± 0,01 0,03 ± 0,01*° 0,13 ± 0,03 0,06 ± 0,01° 0,15 ± 0,03*
НТ 2,5 ± 0,2 2,71 ± 0,06 2,5 ± 0,2 2,90 ± 0,03 2,4 ± 0,2 2,8 ± 0,3 3,3 ± 0,5° 2,8 ± 0,5 3,2 ± 0,4°
МТ 2,3 ± 0,1 2,80 ± 0,07° 3,1 ± 0,2° 3,06 ± 0,04° 2,7 ± 0,2° 3,2 ± 0,4° 2,7 ± 0,1° 3,4 ± 0,6°л 2,7 ± 0,3°л
ПШ 0,97 ± 0,04 1,3 ± 0,1 1,12 ± 0,06 1,3 ± 0,2 1,13 ± 0,08 1,4 ± 0,3°л 0,9 ± 0,1л 1,3 ± 0,3°л 1,0 ± 0,2Л
Примечание: СКО - среднее квадратичное отклонение; НТ - нейрогенный тонус; МТ - миогенный тонус; ПШ - показатель шунтирования; * р < 0,05 - достоверность различия средних величин с первыми сутками; ° р < 0,05 - достоверность различия средних величин с контрольной группой; л р < 0,05 - достоверность различия средних величин между группами по суткам.
№ 4 [декабрь] 2011
49
Таблица 2
Динамика кислородного статуса у пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой (М±т)
Показатели Норма Значения показателей
1 сутки 3 сутки 5 сутки 7 сутки
Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14) Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14) Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14) Умершие (n = 15) Выжившие (n = 14)
DO2, мл/кг/мин 520-720 569,0 ± 63,7 563,0 ± 86,1 535,0 ± 113,5 480 ± 37 564,0 ± 65,2 571,0 ± 65,7 453,0 ± 23,5 597,0 ± 3,5
VO2, мл/кг/мин 110-160 162,1 ± 21,4Л 109,0 ± 15,8Л 121,0 ± 30,7 158,0 ± 20,5 108,0 ± 15,4 152,0 ± 31,8 63 ± 12л 186 ± 15л
ErQ2, % 22-32 29,5 ± 3,3Л 20,80 ± 3,02л 23,7 ± 3,6Л 31,9 ± 3,3*л 19,1 ± 1,9*л 25,8 ± 3,4Л 14,3 ± 3,3*л 27,3 ± 5,4Л
Примечание: DO2 - доставка кислорода, VO2 - потребление кислорода, Ег02 - коэффициент экстракции кислорода; * р < 0,05 - достоверность различия средних величин с первыми сутками, Л р < 0,05 - достоверность различия средних величин между группами по суткам.
Литература:
1. Мороз, В.В. Вторичные повреждения головного мозга при тяжелой черепно-мозговой травме /В.В. Мороз, Ю.А. Чурляев. - М/, 2006. - С. 403.
2. 1псе, С. The microcirculation is the motor of sepsis /C. Ince //Critical Care. - 2005. - Vol. 9, Suppl. 4. - P. S13-S19.
3. Vincent, J.-L. Microvascular dysfunction as a cause of organ dysfunction in severe sepsis /J.-L. Vincent, D. De Backer //Crit. Care.
- 2005. - Vol. 9, Suppl. 4. - P. S9-S12.
4. Human skin microcirculation after brachial plexus block evaluated by Wavelet transform of the laser Doppler flowmetry signal /S. Landsverk, P. Kvandal, T. Kjelstrup [et al.] //Anesthesiology.
- 2006. - Vol. 105. - P. 478-484.
5. Microvascular blood flow is altered in patients with sepsis /D. De Backer, J. Creteur, J.C. Preiser [et al.] //Am. J. Respir. Crit. Care. Med. - 2002. - Vol. 166. - P. 98-104.
6. Нарушения микроциркуляции, внутричерепного давления и церебрального перфузионного давления при тяжелой черепно-мозговой травме /Ю.А. Чурляев, М.Ю. Вереин, Д.Г. Данцигер [и др.] //Общая реаниматология. - 2008. - № 5. - С. 5-9.
7. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: руководство для врачей /под ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова. - М., 2005. - 256 с.
8. Persistent microcirculatory alterations are associated with organ failure and death in patients with septic shock /Y. Sakr, M.J. Dubois, D. De Backer [et al.] //Crit. Care Med. - 2004. - Vol. 32. - P. 1825-1831.
9. Wolin, M.S. Reactive oxygen species and the control of vascular function /M.S. Wolin //Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2009.
- Vol. 296. - P. 539-549.
10. Cell death during ischemia: relationship to mitochondrial depolarization and ROS generation /J. Levraut, H. Iwase, Z.H. Shao [et al.] //Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2003. - Vol. 284. - P. 549558.
11. The heterogeneity of the microcirculation in critical illness /E. Klijn, C.A. Den Uil, J. Bakker, C. Ince //Clin. Chest Med. - 2008. - Vol. 29.
- P. 643-654.
12. Bateman, R.M. Microvascular resuscitation as a therapeutic goal in severe sepsis /R.M. Bateman, K.R. Walley //Crit. Care. - 2005.
- Vol. 9, Suppl. 4. - P. S27-S32.
Сведения об авторах: Information about authors:
Токмакова Т.О., ассистент, кафедра анестезиологии и реанима- Tokmakova T.O., assistant, the anesthesiology and reanimation
тологии, ГОУ ВПО «КемГМА Росздрава», г. Кемерово, Россия. chair, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia.
Каменева Е.А., д.м.н., профессор, кафедра анестезиологии и ре- Kameneva E.A., PhD, professor, the anesthesiology and reanimation
аниматологии, ГОУ ВПО «КемГМА Росздрава», г. Кемерово, Россия. chair, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia.
Григорьев Е.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой анестезиоло- Grigoriev E.V., PhD, professor, head of the anesthesiology and
гии и реаниматологии, ГОУ ВПО «КемГМА Росздрава», г. Кемерово, reanimation chair, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo,
Россия. Russia.
Адрес для переписки: Address for correspondence:
Григорьев Е.В., ул. Н. Островского, 22, г. Кемерово, 650000, Россия, Grigoryev E.V., Ostrovskogo st., 22, Kemerovo, 650000, Russia,
МУЗ «Городская клиническая больница № 3 им. М.А. Подгор- Municipal clinical hospital N 3 by the name of M.A. Podgorbun-
бунского». sky.
Тел: +7-903-908-2770 Tel: +7-903-908-2770
Электронная почта: [email protected] E-mail: [email protected]
m
ПОЛИТРАВМА
