СПОСОБ ОЦЕНКИ ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНОЙ РЕАКТИВНОСТИ Российский патент 2009 года по МПК A61B8/06 A61M16/00 

Изобретение относится к медицине, конкретно к инструментальным способам оценки цереброваскулярной реактивности, и может быть использовано в неврологии, кардиологии, нейрохирургии и реаниматологии для диагностики латентной церебрососудистой недостаточности.

Известные способы оценки цереброваскулярной реактивности заключаются в определении методами ангиографии (контрастная, магнитно-резонансная, спиральная компьтерно-томографическая) и транскраниальной допплерографии (ТКДГ) способности и возможности мозговых сосудов изменять свой диаметр и величину кровотока в ответ на функциональные нагрузочные стимулы физической (задержка дыхания, компрессия сосуда, ортостатическая проба) и химической природы (ацетазоламид, нитроглицерин, нимодипин, кетансерин, курантил) либо на воздействие психофизиологических стимулов (чтение текста, разговор, счет в уме, запоминание вербальных и зрительных образов, световая и звуковая стимуляция, двигательная нагрузка).

К основным недостаткам ангиографических исследований относятся необходимость наличия технически сложного оборудования, инвазивность процедуры, лучевая нагрузка при проведении исследования, невозможность оценки функционального состояния сосудистого русла, включая гемодинамические особенности кровотока на различных уровнях, невозможность выявления ранних доклинических признаков заболевания [1].

Метод транскраниальной допплерографии обеспечивает быструю и неинвазивную регистрацию показателей линейной скорости кровотока (ЛСК) в базальных артериях мозга [2]. Для получения информации о состоянии цереброваскулярной реактивности применяются ТКДГ-методики с предъявлением разнообразных нагрузочных тестов

[3]. Однако данные способы оценки цереброваскулярной реактивности являются недостаточно точными и объективными, так как используют в качестве функциональных нагрузочных тестов воздействия несвойственные для системы регуляции мозгового кровообращения. Поэтому для получения достоверной информации о цереброваскулярной реактивности целесообразно в качестве стимула химической природы, воздействующего на метаболический механизм ауторегуляции использовать физиологический раздражитель, а именно углекислый газ, являющийся естественным информационным переносчиком в сосудистой системе [4].

Наиболее близким к предлагаемому способу оценки цереброваскулярной реактивности является выбранный нами в качестве прототипа способ оценки состояния церебрального перфузионного резерва [5], заключающийся в регистрации ЛСК в сегменте М₃ средней мозговой артерии в покое и при ингаляции в течение 3-5 минут 5-6% смеси воздуха с углекислым газом, нагнетаемой в мешок, расчете индекса церебрального перфузионного резерва и его оценке.

Однако данный способ имеет недостатки, а именно: используемая система подачи воздуха с углекислым газом не обеспечивает постоянной концентрации СО₂ во вдыхаемой смеси, что требует использования дополнительного оборудования - капнографа, делает невозможным стандартизацию пробы по времени и увеличивает длительность исследования; при концентрации углекислого газа 5-6% у пациентов возникают неприятные ощущения нехватки воздуха, прилива крови к голове, появляются неспецифические реакции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, что маскирует результаты пробы [4]; при расчете индекса церебрального перфузионного резерва не учитывается изменение системного артериального давления, закономерно повышающегося при гиперкапнии и изменяющего мозговой кровоток [6]; а также не разработаны конкретные критерии показателей цереброваскулярной реактивности для пациентов разных возрастных групп, что сужает область применения известного способа.

Новая техническая задача - повышение информативности, воспроизводимости и точности оценки цереброваскулярной реактивности, оптимизация техники проведения, стандартизация и сокращение времени исследования.

Поставленную задачу решают применением нового способа оценки цереброваскулярной реактивности, заключающегося в исследовании кровотока и диаметра средней мозговой артерии (СМА) в покое и на фоне гиперкапнического нагрузочного теста - ингаляции в течение 2-х минут смеси воздуха с углекислым газом, при парциальном содержании двуокиси углерода (FiCO₂) 4%, причем регистрируют изменения средней скорости кровотока (V) и диаметр СМА (D), рассчитывают коэффициенты и индексы, а именно: коэффициент изменения скорости кровотока индекс изменения скорости кровотока коэффициент изменения диаметра индекс изменения диаметра индекс постгиперкапнического восстановления нормализованный к АД ауторегуляторный ответ и при показателях оценивают нормальное состояние цереброваскулярной реактивности.

Новым в предлагаемом способе является уменьшение эффективной концентрации углекислого газа до 4% и времени исследования до 2-х минут с сохранением детерминированной сосудистой реакции, что достигается путем использования оригинального устройства для оценки цереброваскулярного резерва [7], обеспечивающего стабильную концентрацию подаваемой газовой смеси, посредством инжекторной подачи двуокиси углерода, низкого сопротивления дыхательной системы и уменьшения объема «мертвого» пространства и приводит к лучшей переносимости пробы пациентами; позволяет оптимизировать и стандартизировать технику проведения исследования.

Кроме того, новым в предлагаемом способе является исследование изменения диаметра СМА на фоне гиперкапнического нагрузочного теста; расчет и оценка индекса постгиперкапнического восстановления линейной скорости кровотока и коррекция коэффициента ауторегуляторного ответа в зависимости от системного артериального давления, что повышает информативность и точность оценки цереброваскулярной реактивности.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и являющиеся очевидными для специалиста.

Идентичной совокупности признаков не обнаружено при изучении патентной и научно-медицинской литературы. Данное изобретение может быть использовано в практическом здравоохранении для повышения качества диагностики и своевременного начала лечения нарушений цереброваскулярного резерва в условиях гиперкапнии.

Исходя из вышеизложенного, следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 изображено устройство для оценки цереброваскулярного резерва, состоящее из двух литых металлических баллонов емкостью 2 литра, содержащих кислород (1) и двуокись углерода (2), закрепленных на корпусе устройства; двухкамерных редукторов (3, 4) (ГОСТ 5313-59); блока ротаметрических дозиметров - двух дозиметров для кислорода (5) с пределами измерений от 0 до 2 л/мин и от 2 до 10 л/мин и дозиметра для двуокиси углерода (6) с пределами измерения от 0 до 2 л/мин; направляющих клапанов (7); дыхательных шлангов - гофрированного большого диаметра (22 мм) для кислорода/воздуха (8) и малого диаметра (8 мм) для инжекторной подачи двуокиси углерода при проведении гиперкапнической пробы (9); нереверсивного клапана (10); лицевой маски (11) с надувным обтуратором и регистрирующего устройства - аппарата ультразвуковой диагностики HDI 5000 SonoCT (Philips-ATL, Германия - США) (12).

На фиг.2 представлена динамика изменения диаметра средней мозговой артерии при проведении функционального гиперкапнического нагрузочного теста у пациентов в возрастных группах: 20-30 лет, 30-40 и старше 40 лет.

На фиг.3 представлена динамика изменения линейной скорости кровотока в средней мозговой артерии при проведении функционального гиперкапнического нагрузочного теста у пациентов в возрастных группах: 20-30 лет, 30-40 и старше 40 лет.

Способ осуществляют следующим образом.

1 этап. На лицо пациента, лежащего на спине, накладывают стерильную лицевую маску (11) и в течение 2-х минут, с помощью волюметра, измеряют показатели внешнего дыхания - дыхательный объем (ДО), минутную вентиляцию легких (МВЛ) и частоту дыхания (ЧД). Одновременно с этим, при помощи регистрирующего устройства (12) проводят транскраниальную допплерографию средней мозговой артерии через темпоральное окно и оценивают качественные показатели (характер допплеровского сигнала, форма допплерограммы, распределение частот по допплерограмме, направление кровотока) и исходные количественные характеристики мозгового кровотока, а именно: максимальную (пиковую) систолическую скорость кровотока, конечную диастолическую скорость и среднюю скорость кровотока. Диаметр средней мозговой артерии оценивают по допплеровскому слепку.

2 этап. Для проведения гиперкапнического нагрузочного теста с двуокисью углерода открывают вентиль (4) баллона с СО₂ (2). С помощью ротаметрического дозиметра (6) устанавливают газоток (л/мин) в соответствии с результатами измерения МВЛ. Парциальное содержание двуокиси углерода (FiCO₂) - 4%. Инжекторную подачу двуокиси углерода осуществляют через шланг малого диаметра (9). Регистрирующим устройством (12) фиксируют изменение показателей мозгового кровотока и диаметра СМА в течение 2-х минут. Прекращают подачу двуокиси углерода закрытием вентиля (4) баллона с СО₂ (2). Определяют время возврата показателей мозгового кровотока к исходным значениям.

3 этап. Рассчитывают коэффициенты и индексы, а именно:

1) коэффициент изменения скорости кровотока

где V₀ - исходная ЛСК в СМА (см/с), V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (см/с);

2) индекс изменения скорости кровотока

где V₀ - исходная ЛСК в СМА (см/с), V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (см/с), Т - время ингаляции гиперкапнической смеси (с);

3) коэффициент изменения диаметра

где D₀ - исходный диаметр СМА (мм), D₂ - диаметр через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (мм);

4) индекс изменения диаметра

где D₀ - исходный диаметр СМА (мм), D₂ - диаметр через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (мм), Т - время ингаляции гиперкапнической смеси (мин);

5) индекс постгиперкапнического восстановления

где V₀ - исходная ЛСК в СМА (см/с), V₅ - ЛСК через 5 минут от начала исследования (см/с);

6) нормализованный к АД ауторегуляторный ответ

где V₀ - исходная ЛСК в СМА (см/с), V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (см/с), АД₀ - исходное систолическое АД (мм рт. ст.), АД₂ - систолическое АД через 2 минуты ингаляции гиперкапнической смеси (мм рт. ст.).

По данным показателям оценивают состояние цереброваскулярной реактивности.

В течение всего исследования производят непрерывную запись электрокардиограммы, измеряют артериальное давление и частоту дыхания. Общее время исследования составляет 10 минут.

В качестве клинических примеров, подтверждающих преимущества предлагаемого способа оценки цереброваскулярной реактивности, приводятся протоколы обследования пациентов.

Пример 1. Пациентка Р., 44 лет, проходила клиническое обследование в клиниках ГУ НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН. Неврологических жалоб не предъявляла. При исследовании мозгового кровотока по общепринятой методике - методом транскраниальной допплерографии средней мозговой артерии - были получены следующие результаты: максимальная (пиковая) систолическая скорость кровотока 107,1 см/с, конечная диастолическая скорость кровотока 54,0 см/с, средняя скорость кровотока за сердечный цикл 71,7 см/с, что соответствовало норме, но не позволяло судить о состоянии компенсаторно-приспособительных механизмов (цереброваскулярной реактивности), которые адаптируют сопротивление мозговых сосудов к меняющемуся перфузионному давлению, химизму крови и повышенной активности мозга, обеспечивая функциональную устойчивость системы мозгового кровообращения.

При исследовании цереброваскулярной реактивности согласно предлагаемому способу были получены следующие результаты: коэффициент изменения скорости кровотока 1,35, индекс изменения скорости кровотока 0,32, коэффициент изменения диаметра средней мозговой артерии 1,25, индекс изменения диаметра средней мозговой артерии 0,40, индекс постгиперкапнического восстановления линейной скорости кровотока 0,87, нормализованный к АД ауторегуляторный ответ 6,17. Полученные данные позволили оценить нормальное состояние цереброваскулярной реактивности.

Пример 2. Пациент Л., 49 лет, проходил клиническое обследование в клиниках ГУ НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН. Неврологических жалоб не предъявлял. При транскраниальной допплерографии средней мозговой артерии - максимальная (пиковая) систолическая скорость кровотока 104,0 см/с, конечная диастолическая скорость кровотока 32,3 см/с, средняя скорость кровотока за сердечный цикл 56,2 см/с, что соответствовало норме. Компьютерная томография головного мозга не выявила органических изменений.

С целью оценки цереброваскулярной реактивности было проведено исследование согласно предлагаемому способу, а именно: регистрация изменения линейной скорости кровотока и диаметра средней мозговой артерии на фоне гиперкапнического нагрузочного теста. Были получены следующие результаты: коэффициент изменения скорости кровотока 0,96, индекс изменения скорости кровотока 0,03, коэффициент изменения диаметра средней мозговой артерии 1,0, индекс изменения диаметра средней мозговой артерии 0,00, индекс постгиперкапнического восстановления линейной скорости кровотока 0,76, нормализованный к АД ауторегуляторный ответ 1,24. Полученные данные свидетельствовали о снижении цереброваскулярной реактивности, т.е. уменьшении способности и возможности мозговых сосудов изменять свой диаметр и скорость кровотока в ответ на воздействие нагрузочных стимулов.

Полученные с помощью предлагаемого способа данные позволили на ранней, доклинической стадии, выявить уязвимость циркуляторно-метаболического обеспечения деятельности головного мозга при повышенной нагрузке и предоставили возможность дать пациенту практические рекомендации для уменьшения риска развития острого нарушения мозгового кровообращения, а именно: исключить работу в экстремальных условиях (высокогорье, подводные работы); избегать нахождения в помещениях с высокой загазованностью и повышенным содержанием CO₂; оптимизировать режим работы (чередование труда и отдыха, полноценный сон, исключить работу в ночную смену); не допускать снижения системного артериального давления; регулярно проходить обследование у невролога.

Критерии, предлагаемые для оценки цереброваскулярной реактивности, были подобраны на основании интерпретации результатов применения предлагаемого способа у 40 здоровых добровольцев трех возрастных групп: 20-30 лет, 30-40 и старше 40 лет, проходивших клиническое обследование в клиниках ГУ НИИ кардиологии ТНЦ СО РАМН.

Согласно использованию критериев предлагаемого способа были определены пороговые значения показателей кровотока и диаметра средней мозговой артерии, обеспечивающие нормальное состояние цереброваскулярной реактивности (табл.1).

Таблица 1
Пороговые значения показателей кровотока и диаметра СМА при проведении функционального гиперкапнического нагрузочного теста Показатели Все пациенты Возраст 20-30 лет 30-40 лет >40 лет Коэффициент изменения скорости кровотока 1,51±0,23 1,50±0,21 1,67±0,23 1,39±0,17 Индекс изменения скорости кровотока 0,28±0,13 0,32±0,11 0,30±0,15 0,23±0,10 Коэффициент изменения диаметра 1,27±0,12 1,26±0,10 1,24±0,08 1,31±0,12 Индекс изменения диаметра 0,48±0,26 0,48±0,15 0,42±0,17 0,52±0,37 Индекс постгиперкапнического восстановления 0,95±0,12 0,92±0,17 0,98±0,08 0,96±0,09 Нормализованный к АД ауторегуляторный ответ 5,26±1,44 4,19±1,30 7,12±1,63 4,85±1,35

Примечание: данные представлены как M±SD

Цереброваскулярная реактивность является интегративным показателем функционального состояния системы мозгового кровообращения и нарушается при патологии любого церебрального сосудистого бассейна [8]. В основе патогенеза доинсультных стадий цереброваскулярных заболеваний, к которым относятся начальные проявления недостаточности мозгового кровообращения и ранние формы дисциркуляторной энцефалопатии, лежит недостаточное гемодинамическое обеспечение повышенной функциональной активности мозга, объясняемое неэффективностью компенсаторно-приспособительных реакций [9].

Таким образом, предлагаемые критерии, характеризующие состояние цереброваскулярной реактивности могут использоваться в неврологии,. кардиологии, нейрохирургии и реаниматологии для диагностики латентной церебрососудистой недостаточности, позволяют распознавать цереброваскулярные заболевания на ранней, доклинической стадии и являются пороговыми для определения периода применения лечебно-профилактических мероприятий.

Предлагаемый способ отличает детерминированность сосудистой реакции, стандартизация исследования, простота выполнения, оперативность получения и высокая степень воспроизводимости результатов, использование физиологического раздражителя (СО₂) в низкой концентрации (4%), что обеспечивает безопасность, неинвазивность и хорошую переносимость исследования и позволяет применять данный способ для экспресс-диагностики цереброваскулярной реактивности.

Список используемой литературы

1. Лелюк В.Г. Цереброваскулярный резерв при атеросклеротическом поражении брахиоцефальных артерий. Этюды современной ультразвуковой диагностики / В.Г.Лелюк, С.Э.Лелюк. - К.: Укрмед, 2001. - Выпуск 2. - С.31-41.

2. Гайдар Б.В. Полуколичественная оценка ауторегуляции кровоснабжения головного мозга в норме / Б.В.Гайдар, Д.В.Свистов, К.Н.Храпов. // Журнал неврологии и психиатрии. - 2000. - №6. - С.38-41.

3. Шахнович А.Р. Диагностика нарушений мозгового кровообращения (Транскраниальная допплерография) / А.Р.Шахнович, В.А.Шахнович. - М.: Медицина, 1996. - С.129-191.

4. Ультразвуковая допплеровская диагностика сосудистых заболеваний / Под ред. Никитина Ю.М., Труханова А.И. - М.: Видар, 1998. - С.241-248.

5. Клиническая допплерография окклюзирующих поражений артерий мозга и конечностей / Под ред. проф. Куперберга Е.Б. - М.: Изд. НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМН, 1997. - С.40-41.

6. Hetzel A. CO₂ reactivity testing without blood pressure monitoring. / A.Hetzel, S.Draune, B.Guschlbauer, K.Dohms. // Strokt., 1999. - №30(2). - P.398-401.

7. Патент РФ на полезную модель №53881. Устройство для оценки цереброваскулярного резерва / Е.Г.Рипп, Т.М.Рипп, В.Е.Шипаков, Ю.К.Подоксенов, А.В.Шипакова, Ю.С.Свирко, Е.В.Шишнева. - БИ №16. - 10.06.2006.

8. Одинак М.М. Сосудистые заболевания головного мозга / М.М.Одинак, А.А.Михайленко, Ю.С.Иванов, Г.Ф.Семин. - СПб.: Гиппократ, 1998. - 160 с.

9. Молоков Д.Д. Роль реактивности сердечно-сосудистой системы в патогенезе, диагностике и лечении атеросклеротической дисциркуляторной энцефалопатии. Автореф. дисс… докт. мед. наук. - Иванов, 1995.

Изобретение относится к медицине и может использоваться в неврологии, кардиологии, нейрохирургии и реаниматологии. Измеряют линейную скорость кровотока (ЛСК) в средней мозговой артерии (СМА) в покое и на фоне гиперкапнического нагрузочного теста. При этом в качестве гиперкапнического теста используют ингаляцию 4% смесью двуокиси углерода и воздуха с инжекторной подачей CO₂ в течение 2-х минут. Регистрируют изменения линейной скорости кровотока и диаметра средней мозговой артерии. Рассчитывают коэффициент изменения скорости кровотока по формуле:

где V₀ - исходная ЛСК в см/с, V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции в см/с; индекс изменения скорости кровотока по формуле:

где V₀ - исходная ЛСК в см/с, V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции в см/с, Т - время ингаляции в с; коэффициент изменения диаметра по формуле:

где D₀ - исходный диаметр СМА в мм, D₂ - диаметр через 2 минуты ингаляции в мм; индекс изменения диаметра по формуле:

где D₀ - исходный диаметр СМА в мм, D₂ - диаметр через 2 минуты ингаляции в мм, Т - время ингаляции в мин; индекс постгиперкапнического восстановления по формуле:

где V₀ - исходная ЛСК в СМА в см/с, V₅ - ЛСК через 5 минут от начала исследования в см/с; ауторегуляторный ответ нормализованный к по формуле:

где V₀ - исходная ЛСК в СМА в см/с, V₂ - ЛСК через 2 минуты ингаляции в см/с, АД₀ - исходное систолическое АД в мм рт. ст., АД₂ - систолическое АД через 2 минуты ингаляции в мм рт. ст. При показателях: оценивают нормальное состояние цереброваскулярной реактивности. Способ повышает точность оценки цереброваскулярной реактивности. 1 табл., 3 ил.

Способ оценки цереброваскулярной реактивности, включающий измерение линейной скорости кровотока (ЛСК) в средней мозговой артерии (СМА) в покое и на фоне гиперкапнического нагрузочного теста, отличающийся тем, что в качестве гиперкапнического теста используют ингаляцию 4%-ной смесью двуокиси углерода и воздуха с инжекторной подачей CO₂ в течение 2 мин, регистрируют изменения линейной скорости кровотока и диаметра средней мозговой артерии, рассчитывают коэффициент изменения скорости кровотока по формуле где V₀ - исходная ЛКС, см/с, V₂ - ЛСК через 2 мин ингаляции, см/с; индекс изменения скорости кровотока по формуле где V₀ - исходная ЛСК, см/с, V₂ - ЛСК через 2 мин ингаляции, см/с, Т - время ингаляции в с; коэффициент изменения диаметра по формуле где D₀ - исходный диаметр СМА, мм, D₂ - диаметр через 2 минуты ингаляции, мм; индекс изменения диаметра по формуле , где D₀ - исходный диаметр СМА, мм, D₂ - диаметр через 2 мин ингаляции, мм, Т - время ингаляции в мин; индекс постгиперкапнического восстановления по формуле где V₀ - исходная ЛСК в СМА, см/с, V₅ - ЛСК через 5 мин от начала исследования, см/с; ауторегуляторный ответ нормализованный к по формуле где V₀ - исходная ЛСК в СМА, см/с, V₂ - ЛСК через 2 мин ингаляции, см/с, АД₀ - исходное систолическое АД, мм рт.ст., АД₂ - систолическое АД через 2 мин ингаляции, мм рт. ст., и при показателях: оценивают нормальное состояние цереброваскулярной реактивности.