Оценка динамической ауторегуляции мозгового кровотока с помощью передаточной функции
Скачать 296.04 Kb. Pdf просмотр
|
| Ключевые слова: ауторегуляция, мозговой кровоток, передаточная функция, фазовый сдвиг, перфузионное давление. Кровоснабжение головного мозга диалектически характеризуется постоянством и изменчивостью мозгового кровотока, в регуляции которого задействовано несколько систем, и ауторегуляция мозгового кровотока (АРМК) является одной из них. АРМК – это система, обеспечивающая постоянство (независимость) мозгового кровотока при изменениях церебрального перфузионного давления (ЦПД) [37]. АРМК считается важным физиологическим феноменом, так как во многом определяет взаимоотношения между изменениями системного артериального давления САД, мозгового кровотока, ЦПД и внутричерепного давления [9, 22]. Оценка состояния АРМК имеет большое значение при возникновении ситуаций, требующих контроля и коррекции церебральных гемодинамических параметров [9, 20, 22, 25, 28]. Такие ситуации имеют место вовремя операции и интенсивной терапии пациентов с церебральной патологией. На основании длительного изучения АРМК сложилось представление, что наиболее достоверно и часто АРМК нарушается при острых органических заболеваниях головного мозга, таких как тяжелая черепно-мозговая травма и острые цереброваскуляр- ные заболевания [33, 37]. Подавляющее большинство работ по изучению динамической АРМК связаны именно с этой группой патологий. Нарушение АРМК достоверно является фактором развития вторичного повреждения головного мозга ишемическое повреждение либо гиперемия и отеки неблагоприятного исхода у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой [20, 42], субарахноидаль- ным кровоизлиянием [24], ишемическим инсультом [6, 15] и внутримозговым нетравматическим кровоизлиянием. Знание о состоянии АРМК позволяет более предсказуемо и эффективно управлять церебральными гемодинамическими параметрами, что помогает достичь лучших результатов лечения и избежать серьезных осложнений, связанных со вторичным повреждением головного мозга [19, 20, 22, 25]. Также АРМК может быть использована как прогностический критерий исхода. Например, нарушение АРМК является независимым критерием неблагоприятного исхода у пациентов с субарахноидальным кровоизлиянием Как и другие регулирующие мозговой кровоток системы, АРМК в конечном счете действует через изменение тонуса (диаметра) мелких церебральных артерий и артериол, те. через изменение церебро- васкулярного сопротивления [1, 37]. В основе изучения АРМК, как и многих других биологических феноменов, лежит математическое моделирование. Его суть – описание зависимости мозгового кровотока от ЦПД. Существуют два подхода к изучению АРМК. Изначально вследствие ограниченности технических возможностей АРМК изучалась как статическая (стационарная) система. Такой подход к изучению АРМК в дальнейшем получил название статический и основан на изучении АРМК в ее равновесных (статических) состояниях. Изменяя ЦПД, можно сравнивать эти равновесные состояния между собой. Выявленная при статическом подходе зависимость мозгового кровотока от ЦПД в виде хорошо известной кривой Лассена получила название статическая АРМК». Статическая АРМК определяет диапазон ЦПД (границы статической АРМК), в котором мозговой кровоток остается постоянным, если ЦПД будет статически (медленно, через равновесные состояния) изменяться [10, 12, В 1989 г. опубликована статья Rune Aaslid et al. [5], положившая начало изучению АРМК как динамической ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННОМ ЕД И Ц И НС КОЙ АКАДЕМИИ 2013 Обзоры 181 системы. Динамическая АРМК обеспечивает быстрое восстановление объемной скорости мозгового кровотока прирезком изменении (снижении либо повышении) церебрального перфузионного давления (ЦПД). Этот второй (динамический) подход в изучении АРМК за прошедшие три десятилетия благодаря в основном неинвазивности исследования практически полностью вытеснил первый (статический) [33]. Динамическая АРМК определяет реакцию мозгового кровотока на динамическое (резкое, неравновесное) изменение ЦПД [5, 12, 33]. В физиологических условиях такое изменение ЦПД возникает, например, при быстром изменении положения тела в пространстве из горизонтального в вертикальное, или наоборот. Наиболее часто используются три методики изучения динамической АРМК – передаточная функция, манжетный тест и корреляционный анализ. Для изучения динамической АРМК необходима параллельная (одновременная) регистрация изменений мозгового кровотока и ЦПД сочень высоким временным разрешением. Это стало возможным благодаря использованию транскраниальной допплерографии (ТКДГ) 1 и пальцевой фотоплетизмографии 2 , которые регистрируют не сами мозговой кровоток и ЦПД, а их суррогаты – линейную скорость кровотока (ЛСК) и САД соответственно. При ТКДГ определяется ЛСК водной из крупных внутричерепных артерий, как правило, в средней мозговой артерии (СМА). По СМА поступает примерно 80% крови в полушария головного мозга, поэтому эти артерии являются важными представителями мозгового кровотока [44]. На основании многих исследований [32, 33] показано, что изменения ЛСК в СМА прямо пропорциональны изменениям мозгового кровотока поданной артерии, так как диаметр СМА остается постоянным. Таким образом, ТКДГ получила новое применение – неинвазивый и простой способ непрерывной регистрации изменений мозгового кровотока сочень высоким временным разрешением. Отметим, что 1) при ТКДГ изменения мозгового кровотока соответствуют не массе мозга, а территории перфузии исследуемой (инсониуемой) артерии 2) постоянство диаметра СМА сохраняется в узком диапазоне изменений системного артериального давления (АД, который имеет место при динамическом, ноне при статическом подходе [33, 35]. Поэтому использовать ЛСК в качестве суррогата мозгового кровотока при статическом подходе, вот- личие от динамического, нельзя. Считается, что статический и динамический подходы к изучению АРМК отражают разные ее аспекты стороны, в связи с чем и говорят о статической и динамической АРМК. Тем не менее, между этими двумя видами АРМК имеется тесная связь [43]. Начиная с 1989 года, изучение динамической АРМК достигло больших успехов благодаря развитию компьютерных технологий и инженерных методов анализа сигналов и идентификации систем, позволивших статистически обрабатывать данные большого объема и на основе имеющейся информации о системе создавать ее математическую модель [18, 27, 31, 35]. Сложность моделирования динамической АРМК заключается, во-первых, в большом количестве факторов, помимо ЦПД, влияющих на мозговой кровоток. Во-вторых, в нелинейности и нестационарности их влияния [16, Самыми важными детерминантами мозгового кровотока являются ЦПД и парциальное давление углекислого газа (СО) в артериальной крови. Меньшее влияние на мозговой кровоток оказывают О, внутричерепное давление, активность симпатической нервной системы, психическая деятельность, эндоте- лиальные метаболиты (рис. 1) Модели динамической АРМК, которые учитывают только ЦПД, являются моделями с одним входом и 1 Методику ТКДГ разработали ввел в клиническую практику в 1982 г. Rune Aaslid. 2 Методика фотоплетизмографии является неинвазивным способом непрерывной регистрации САД и широко используется в клинической практике. Она основана на регистрации оптической плотности исследуемой ткани зависимой от степени ее перфузии. 3 Так как САД и ЛСК условно равнозначны ЦПД и мозговому кровотоку соответственно, то оба понятия в каждой паре рассматриваются как взаимозаменяемые. Рис. 1. Детерминанты мозгового кровотока ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННОМ ЕД И Ц И НС КОЙ АКАДЕМИИ Обзоры наиболее часто используются ввиду их относительной простоты [33, 35]. Передаточная функция является одним из примеров этих моделей. Созданы модели, учитывающие две (ЦПД и СО) и более детерминанты мозгового кровотока Как и любая другая реальная система динамическая АРМК является нелинейной и нестационарной. Однако при определенных условиях допустимо считать систему динамической АРМК линейной и стационарной. Это значительно упрощает ее моделирование, поэтому линейно-стационарные модели динамической АРМК наиболее часто используются в настоящее время. Передаточная функция является примером таких моделей. Созданы нелинейные и нестационарные модели динамической АРМК, однако из-за своей чрезвычайной сложности распространения они не получили (рис. 2) [18, 33, САД и ЛСК, регистрируемые как функции времени, можно преобразовать в функции частоты и анализировать их частотные характеристики (рис. 3). Преобразование САД и ЛСК из функций времени в функции частоты осуществляется с помощью математического спектрального анализа, основой которого является преобразование Фурье (на практике алгоритм быстрого преобразования Фурье. Спектральный анализ позволяет выделить в сложном Каталог: wp-content -> uploads -> 2016 -> pdf pdf -> Причин смерти и инвалидности, что в целом сопро- вождается значительным экономическим ущербом Скачать 296.04 Kb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|