CC BY
106
КЛИНИЧЕСКАЯ ФЛЕБОЛОГИЯ
УДК 616.145.13:616.83-005
РОЛЬ ЦЕРЕБРОСПИНАЛЬНОЙ ВЕНОЗНОЙ СИСТЕМЫ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ И ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Л.А. Белова, В.В. Машин
ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет»
В обзоре представлены основные анатомические особенности и физиологические функции цереброспинальной венозной системы. Обсуждаются современные данные о роли цереброспинальной венозной системы в формировании таких патологических процессов, как распространение метастазов, инфекций и эмболов. Подчеркивается важность и необходимость изучения данной проблемы врачами любой специальности.
Ключевые слова: вены, цереброспинальная венозная система, метастаз, эмбол.
В настоящее время пристальное внимание исследователей обращается на венозную систему и ее роль в развитии не только болезней нижних конечностей, но и других, в т.ч. неврологических и органных, заболеваний [1-5, 11, 13]. Считается, что одной из причин участия венозной системы в развитии различных неврологических расстройств является особенность ее архитектуры, в частности, особенность строения одного из ее отделов - цереброспинальной венозной системы.
Цереброспинальная венозная система (англ. cerebrospinal venous system, CSVS) представляет собой уникальную венозную сеть большой емкости, движение крови в которой, благодаря отсутствию клапанов, осуществляется в двух направлениях. CSVS состоит из двух венозных систем, связанных богатой сетью анастомозов в субокципиталь-ной области: церебральной венозной системы и позвоночной венозной системы (англ. vertebral venous system, VVS).
Благодаря особенностям своего строения, прежде всего отсутствию венозных клапанов, что обеспечивает возможность двунаправленного потока крови [39], CSVS осуществляет следующие физиологические функции:
1) регуляция внутричерепного давления при изменении положения тела, внутригруд-ного или внутрибрюшного давления;
2) обеспечение венозного оттока из головного мозга;
3) обеспечение охлаждения головного и спинного мозга.
Отсутствие клапанов является фундаментальным отличием CSVS от системы полых вен. Благодаря этому CSVS является огромной сообщающейся системой с объемом венозной крови до 1000 мл [36], в отличие от общего объема ликвора, который составляет 150 мл [25]. В этой системе постоянно происходят изменения направления потоков, не связанные с работой сердца или легких. О. Batson назвал CSVS «большим венозным озером», из которого кровь может поступать в мозг и в который кровь может вытекать из мозга в зависимости от изменения позы и внутригрудного или внутрибрюшного давления [12].
Согласно доктрине Монро-Келли, сумма объемов различных компонентов (крови, ткани мозга и ликвора) внутри черепа всегда остается постоянной. Однако мозговая ткань несжимаема, объем ликвора также является наименее управляемым. Поэтому все боль-
ший интерес получают исследования, касающиеся регулирования внутричерепного давления (ВЧД) посредством изменения объема крови (рис. 1).
Попытки контролировать ВЧД через артерии и капилляры вызывали серьезные осложнения или ограничения, потому что уменьшение притока крови в полость черепа путем снижения артериального давления приводит к сокращению мозгового перфузи-онного давления, а реабсорбция интерстици-альной жидкости через капилляры хотя и уменьшает отек мозговой ткани, но при этом имеет место затруднение транспорта реаб-сорбированной жидкости. Венозная кровь составляет более 70 % объема крови мозга, и изменения ее объема не влияют на перфузи-онное давление, кровоснабжение и метаболизм. Поэтому регуляция ВЧД путем воздействия на венозную гемодинамику имеет большое клиническое значение.
По общему мнению, основным путем венозного оттока от головного мозга являются внутренние яремные вены (ВЯВ). Действительно, в горизонтальном положении тела
ВЯВ открыты, расширены и основной отток осуществляется по этому пути [7, 8]. Выявление повышенной максимальной скорости кровотока, выраженного усиления фазности спектра, изменения формы просвета при ультразвуковом исследовании позвоночного сплетения в горизонтальном положении тела может свидетельствовать о преходящем повышении внутричерепного давления и позволяет расценивать венозные сплетения как разгружающие помпы [6, 10].
При перемене положения тела из горизонтального в вертикальное отток крови по ВЯВ также возможен, но при увеличении центрального венозного давления (ЦВД). Повышение центрального венозного давления может быть индуцировано пробой Вальсаль-вы либо деятельностью, имитирующей по своему гемодинамическому эффекту пробу Вальсальвы: передвижением мебели, длительной работой в саду, авиаперелетом, половым актом, кашлем, натуживанием, физическими упражнениями с задержкой дыхания и др. (рис. 2).
Рис. 1. К доктрине Монро-Келли
Рис. 2. Цереброспинальная венозная система. Обеспечение венозного оттока из полости черепа: в ортостазе ВЯВ спадаются и венозный отток осуществляется через VVS; в ортостазе при проведении пробы Вальсальвы увеличивается ЦВД, происходит открытие ВЯВ и отток крови через них; в положении лежа на спине ВЯВ открыты, расширены и основной отток осуществляется по ним
В ортостазе без увеличения центрального венозного давления ВЯВ спадаются [9]. J.M. Valdueza et а1. сообщили о резком снижении объемного кровотока по ВЯВ уже при изменении положении тела на 15° [33]. Таким образом, ВЯВ плохо подходят для задачи регуляции оттока в связи с изменением их просвета при изменении положения тела. В этом случае венозный отток осуществляется через позвоночную венозную систему, являющуюся частью CSVS. Таким образом, у человека и других позвоночных CSVS может компенсировать ограничения потока, присущие яремной венозной системе, и выполняет важную функцию в обеспечении гомеостаза внутричерепного давления при изменении положения тела [26]. В частности, именно этот компенсаторный механизм мозгового кровообращения позволяет человеку не терять сознание в положении сидя или стоя.
Благодаря наличию богатой сети анастомозов CSVS с венами черепа, волосистой части головы, лица и возможности двунаправленного потока крови, CSVS участвует в охлаждении головного и спинного мозга, крайне чувствительных к перегреванию [43]. Процесс охлаждения венозной крови проис-
ходит в носовых пазухах за счет испарения слизи, после чего температурные изменения крови через твердую мозговую оболочку передаются ликвору [24]. Со времен Claudius Galenus выдвигалось множество спорных теорий о биологическом значении придаточных пазух носа в организме человека. Считалось, что основная их роль состоит в увлажнении и согревании вдыхаемого воздуха. Однако последующие исследования показали, что эти структуры, напротив, участвуют в охлаждении крови. Эпидемиологические данные таковы, что народы, проживающие в более теплых климатических условиях, имеют больший объем придаточных пазух носа по сравнению с народами, проживающими в условиях низких температур [27]. Наряду с этим недавние исследования показали, что процесс зевания также способствует охлаждению венозной крови: происходит изгиб задней стенки верхнечелюстной пазухи, что приводит к активации системы вентиляции пазух и охлаждению крови с последующим охлаждением ли-квора, омывающего головной и спинной мозг [24]. Таким образом, CSVS выполняет важнейшую физиологическую функцию поддержания теплового гомеостаза мозга.
В то же время благодаря своим анатомическим особенностям CSVS не только выполняет физиологические функции, но и принимает участие в патологических процессах. Так, способность к двунаправленному потоку превращает CSVS в прямой анатомический путь распространения метастазов от таза до головного мозга и орбит и наоборот, а наличие богатой сети анастомозов делает возможным распространение метастазов в систему венозного кровообращения легких, почечных вен (особенно левой почечной вены), молочных желез [39].
До 1940 г. предполагалось, что опухолевые клетки, каким-то образом избежав фильтрации в легочных капиллярах, попадают в системное артериальное кровообращение, и таким образом происходит их распространение. Только в 1940 г. американский профессор анатомии Oscar Batson экспериментально доказал и подробно описал роль CSVS в распространении метастазов, прежде всего метастазов рака предстательной железы в позвоночник [12].
Учение Batson имело множество последователей, и в дополнение к новым клиническим и экспериментальным данным инструментальные исследования, которые включают рентгенографические, ультразвуковые, ангиографические, КТ- и МРТ-исследования, подтверждают, что CSVS является прямым анатомическим путем распространения метастазов, инфекции и эмболов. Это служит еще одним доказательством возможного ретроградного кровотока в CSVS и свободного сообщения между всеми ее элементами.
Описано ретроградное распространение метастазов от таза до головного мозга и орбит. Так, по литературным данным, рак предстательной железы в 90 % случаев метастази-рует в позвоночник, прежде всего в его поясничный отдел, при этом в 15-30 % случаев распространение осуществляется через CSVS [12, 30]. Также в ряде работ описаны метастазы, распространение которых с высокой степенью вероятности осуществлялось через CSVS: рака предстательной железы в головной мозг [14], рака молочной железы в кавернозный синус [35], меланомы в решетчатые пазухи (что служит подтверждением сво-
бодного сообщения посредством анастамозов CSVS, венозных сплетений носа и придаточных пазух носа [15]), нейроэндокринной карциномы мочевого пузыря в головной мозг [17], рака шейки матки в оболочки головного мозга [28].
Также в литературе есть множество указаний на антеградное распространение метастазов по CSVS: дерматофибросаркомы лица в кавернозный синус [21], медуллобластомы мозжечка в поясничные позвонки и бедренные кости [19], глиобластомы головного мозга в поясничные позвонки [16].
В своих работах Batson говорил о возможности распространения инфекции через CSVS [12]. Впоследствии его предположения были подтверждены клиническим, экспериментальным и инструментальным путями. В литературе описано распространение инфекционных агентов по CSVS при бактериальном синусите в кавернозный синус, а затем интракраниально с развитием менингита, субдуральной эмпиемы, внутримозгового абсцесса, эпидурального абсцесса, тромбоза верхнего сагиттального синуса [22, 42], при инфекционных заболеваниях полости рта в кавернозные синусы [32].
В настоящее время доказано, что посредством CSVS в мозг от позвоночника или таза при отсутствии внутрисердечных дефектов перегородки могут попадать эмболы воздуха. В частности, эти осложнения возникают в 9 % случаев как следствие нейрохирургических процедур, выполняемых в положении пациента сидя [29]. Воздух попадает в сосуды при наличии достаточного градиента давления между правым предсердием и верхним уровнем разреза. Таким образом, сидячее положение больного или даже несколько приподнятое положение головы при нейрохирургических вмешательствах значительно повышает градиент и, соответственно, риск эмболии [23].
Интраоперационное промывание ран, особенно паравертебральной локализации, перекисью водорода может быть особенно опасно из-за венозной воздушной эмболии, и количество сообщений об этих жизнеугро-жающих осложнениях растет с каждым годом. Клиницисты должны знать, что пере-
кись водорода нужно использовать с особой осторожностью [18, 37, 40]. Воздушная эмболия позвоночных вен описана как осложнение колоноскопии [41], операций на позвоночнике [20]. Некоторые осложнения чре-скожной вертебропластики и кифопластики, при которых утечка цемента наблюдается в 90 % случаев, могут быть результатом эмбо-лизации костного цемента, прошедшего по CSVS. Последние данные свидетельствуют о том, что осложнения могут быть более распространенными и клинически значимыми, чем считалось ранее [31]. В частности, зарегистрированная частота легочных цементных эмболий после чрескожной вертебропластики составляет 2,1-26,0 %. Клинические проявления в виде одышки и боли в груди могут возникнуть уже во время процедуры, но чаще через несколько дней или даже месяцев. В большинстве случаев проводится консервативное лечение антикоагулянтами, но иногда требуется проведение открытой операции для полного удаления эмболов [34]. Кроме того, попадание цемента в паравертебральные вены может привести к таким тяжелым осложнениям, как сердечная перфорация, церебральная эмболия и даже смерть [38, 44].
Таким образом, учитывая значимость CSVS, участие ее во многих физиологических и патологических процессах, врачи любой специальности (неврологи, нейрохирурги, хирурги, гинекологи, урологи, онкологи) должны хорошо знать строение и физиологию CSVS для осуществления ранней диагностики и этиопатогенетического лечения различных патологических процессов.
1. Белова Л. А. Венозная дисциркуляция при хронических формах цереброваскулярной патологии / Л. А. Белова, В. В. Машин. - Ульяновск : УлГУ, 2015. - 132 с.
2. Белова Л. А. Применение алгоритма комплексного ультразвукового исследования сосудистой системы головного мозга при гипертонической энцефалопатии / Л. А. Белова, Ю. М. Никитин, В. В. Машин // SonAce-International. - 2011. -№ 1. - С. 16-18.
3. Белова Л. А. Роль артериовенозных взаимоотношений в формировании клинико-патоге-нетических вариантов гипертонической энцефалопатии / Л. А. Белова // Журн. неврологии и пси-
хиатрии им. С. С. Корсакова. - 2012. - № 6. -С. 8-12.
4. Влияние терапии Цитофлавином на функцию эндотелия и церебральную гемодинамику у больных гипертонической энцефалопатией / Л. А. Белова [и др.] // Антибиотики и химиотерапия. - 2014. - № 59. - С. 3-9.
5. Дисфункция эндотелия и состояние структурно-функциональных уровней сосудистой системы головного мозга при гипертонической энцефалопатии / Л. А. Белова [и др.] // Неврологический вестн. - 2012. - № 1. - С. 3-9.
6. Дическул М. Л. Ультразвуковая характеристика венозного оттока по позвоночным венам / М. Л. Дическул, В. П. Куликов, И. В. Маслова // Ультразвуковая и функциональная диагностика. - 2008. - № 4. - С. 33-40.
7. Никитин Ю. М. Новая концепция структурно-функциональных уровней сосудистой системы головного мозга в оценке ультразвуковой диагностики / Ю. М. Никитин // 13-я Международная конференция «Ангиодоп-2006». - Сочи, 2006. - С. 98-101.
8. Шахнович В. А. Нарушение венозного кровообращения головного мозга по данным транскраниальной допплерографии / В. А. Шахнович // Ультразвуковая допплеровская диагностика сосудистых заболеваний / под ред. Ю. М. Никитина, А. И. Труханова. - М. : Видар, 1998. - С. 249-261.
9. Шумилина М. В. Комплексная ультразвуковая диагностика патологии периферических сосудов : учебно-методическое руководство / М. В. Шумилина. - 2-е изд., доп. - М. : НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН, 2012. - 384 с.
10. Энцефалопатия пробуждения - синдром преходящей венозной дисгемии у флебопатов / И. Д. Стулин [и др.] // Материалы конференции «Нейросонология и церебральная гемодинамика». - М., 2009. - С. 33-36.
11. Эффективность Цитофлавина у больных гипертонической энцефалопатией с конституциональной венозной недостаточностью / Л. А. Белова [и др.] // Журн. неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. - 2012. - № 8. - С. 21-26.
12. Batson O. V. The function of the vertebral veins and their role in the spread of metastasis / O. V. Batson // Ann. of Surgery. - 1940. -№ 112 (1). - Р. 138-149.
13. Belova L. Hypertensive Encephalopathy: the Role of Arteriovenous Interrelations in the Formation of Its Clinical-Pathogenetic Subtypes / L. Belova, V. Mashin, N. Belova // Experimental & Clinical Cardiology. - 2014. - Vol. 20, № 7. - P. 892-898.
14. Benjamin R. Neurologic complications of prostate cancer / R. Benjamin // Am. Fam. Physician. -2002. - Vol. 65. - P. 1834-1840.
15. Bizon J. G. Metastatic melanoma to the ethmoid sinus / J. G. Bizon, R. K. Newman // Arch. Otolaryngol. Head. Neck. Surg. - 1986. - Vol. 112. -P. 664-667.
16. Bone marrow metastases from glioblastoma multiforme - a case report and review of the literature / V. Rajagopalan [et al.] // J. Neurooncol. - 2005. -Vol. 72. - P. 157-161.
17. Brain metastasis from small-cell neuroendocrine carcinoma of the urinary bladder: a case report / T. Isaka [et al.] // Brain Tumor Pathol. -2002. - Vol. 19. - P. 117-122.
18. Cardiac arrest following hydrogen peroxide irrigation of a breast wound / C. Beattie [et al.] // J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. - 2010. - Vol. 63, № 3. - P. 253-254.
19. Cerebellar medulloblastoma presenting with skeletal metastasis / S. Barai [et al.] // J. Postgrad Med. - 2004. - № 50. - P. 110-112.
20. Cervical spinal cord infarction after posterior fossa surgery: a case-based update / J. F. Martinez-Lage [et al.] // Childs Nerv. Syst. - 2009. - Vol. 25, № 12. - P. 1541-1546.
21. Dermatofibrosarcoma protuberans metastasizing to cavernous sinuses and lungs: a case report / F. Zorlu [et al.] // Jpn. J. Clin. Oncol. - 2001. -Vol. 31. - P. 557-561.
22. Epidural intracranial abscess as a complication of frontal sinusitis: case report and review of the literature / K. N. Fountas [et al.] // South Med. J. - 2004. - Vol. 97. - P. 279-282.
23. Gale T. Anaesthesia for neurosurgery in the sitting position / T. Gale, K. Leslie // J. Clin. Neu-rosci. - 2004. - Vol. 11. - P. 693-696.
24. Gallup A. C. Human paranasal sinuses and selective brain cooling: a ventilation system activated by yawning? / A. C. Gallup, G. D. Hack // Med. Hypotheses. - 2011. - Vol. 77, № 6. - P. 970-973.
25. Hocking G. Intrathecal drug spread / G. Hocking, J. A. Wildsmith // Br. J. Anaesth. - 2004. -Vol. 93. - P. 568-578.
26. Human cerebral venous outflow pathway depends on posture and central venous pressure / J. Gisolf [et al.] // J. Physiol. - 2004. - Vol. 560, pt. 1. - P. 317-327.
27. Irmak M. K. Selective brain cooling seems to be a mechanism leading to human craniofacial diversity observed in different geographical regions / M. K. Irmak, A. Korkmaz, O. Erogul // Med. Hypothesis. - 2004. - Vol. 63, № 6. - P. 974-979.
28. Kumar S. Carcinomatous meningitis occurring prior to a diagnosis of large cell neuroendocrine carcinoma of the uterin cervix / S. Kumar, S. Nair, M. Alexander // J. Postgrad Med. -2004. - Vol. 50. - P. 311-312.
29. Leslie K. Venous air embolism and the sitting position: a case series / K. Leslie, Hui R. Kaye // J. Clin. Neurosc. - 2006. - Vol. 13, № 4. -P. 419-422.
30. Metastatic patterns of prostate cancer: an autopsy study of 1,589 patients / L. Bubendorf [et al.] // Hum. Pathol. - 2000. - Vol. 31. - P. 578-583.
31. Nieuwenhuijse M. J. Cement leakage in percutaneous vertebroplasty for osteoporotic vertebral compression fractures: identification of risk factors / M. J. Nieuwenhuijse, A. R. Van Erkel, P. D. Dijks-tra // Spine J. - 2011. - Vol. 11, № 9. - P. 839-848.
32. Odontogenic infections. Complications. Systemic manifestations / Y. Jimenez [et al.] // Med. Oral. Patol. Oral. Cir. Bucal. - 2004. - Vol. 9 (suppl.). -P. 143-147, 139-143.
33. Postural dependency of the cerebral venous outflow / J. M. Valdueza [et al.] // Lancet. - 2000. -Vol. 355. - P. 200-201.
34. Pulmonary cement embolization after vertebroplasty requiring pulmonary wedge resection / M. A. Rothermich [et al.] // Clin. Orthop. Relat. Res. - 2014. - Vol. 472, № 5. - P. 1652-1657.
35. Ryan M. W. Metastatic breast carcinoma presenting as cavernous sinus syndrome / M. W. Ryan, C. H. Rassekh, G. Chaljub // Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. - 1996. - Vol. 105. - P. 666-668.
36. Schaller B. Physiology of cerebral venous blood flow: from experimental data in animals to normal function in humans / B. Schaller // Brain Res. Brain. Res. Rev. - 2004. - Vol. 46. - P. 243-260.
37. Severe air embolism after surgical irrigation with hydrogen peroxide / S. Donati [et al.] // Presse Med. - 1999. - Vol. 30, № 28 (4). - P. 173-175.
38. The major complications of transpedicular vertebroplasty / M. Cosar [et al.] // J. Neurosurg Spine. - 2009. - Vol. 11, № 5. - P. 607-613.
39. Tobinick E. The cerebrospinal venous system: anatomy, physiology, and clinical implications / E. Tobinick, C. P. Vega // Med. Gen. Med. - 2006. -Vol. 22, № 8 (1). - P. 53.
40. Venous gas embolism following hydrogen peroxide irrigation during debridement of chronic osteomyelitis lesion / A. Shukrimi [et al.] // Med. J. Malaysia. - 2006. - Suppl. A. - P. 88-90.
41. Vertebral venous air embolism: an unusual complication following colonoscopy: report of a case / M. I. Chorost [et al.] // Dis. Colon. Rectum. - 2003. -Vol. 46. - P. 1138-1140.
42. Younis R. T. Intracranial complications of sinusitis: a 15-year review of 39 cases / R. T. Younis, R. H. Lazar, V. K. Anand // Ear Nose Throat J. -2002. - Vol. 81. - P. 636-638, 640-642, 644.
43. Zenker W. Brain cooling in humans - anatomical considerations / W. Zenker, S. Kubik // Anat. Embryol (Berl). - 1996. - Vol. 193. - P. 1-13.
44. Zhang G. L. Percutaneus vertebroplasty complicatins / G. L. Zhang, B. F. Ge // Zhogguo Gu Shang. - 2013. - Vol. 26, № 3. - P. 257-260.
THE ROLE OF CEREBROSPINAL VENOUS SYSTEM IN PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS AND PATHOLOGICAL PROCESSES
L.A. Belova, V.V. Mashin
Ulyanovsk State University
The review presents the main anatomical features and physiological functions of the cerebrospinal venous system. We discuss the current data on the role of cerebrospinal venous system in the formation of pathological processes, such as metastasis, infection and emboli. We show the importance and necessity of studying this problem by physicians of any specialty.
Keywords: veins, the cerebrospinal venous system, metastasis, embolus.
