Способ количественной оценки мозгового комплайнса Российский патент 2024 года по МПК A61B5/03 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической нейрохирургии и нейротравматологии, и может быть использовано при лечении больных с патологией головного мозга, сопровождающейся внутричерепной гипертензией.

Нормальные значения внутричерепного давления (ВЧД) могут варьировать в зависимости от возраста, положения тела и клинического состояния. У взрослого человека в состоянии покоя на спине ВЧД колеблется от 5 до 15 мм рт. ст., а в положении стоя может принимать отрицательное значение до - 5 мм рт. ст. (Ошоров А.В., Савин И.А., Горячев А.С. Внутричерепная гипертензия. Патофизиология, мониторинг, лечение. НИИ нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко, Отделение реанимации. - Москва: Ассоциация анестезиологов-реаниматологов, 2021 г., с. 672). ВЧД определяется соотношением давлений, создаваемых притекающей в мозг артериальной и оттекающей от мозга венозной кровью, продуцируемого и резорбируемого ликвора, интестициально и внутриклеточно накапливаемым биологическим субстратом и распределением этих давлений в упругоэластической среде мозга. При нарушении этого равновесия развивается внутричерепная гипертензия, характеризующаяся подъемом ВЧД выше нормальных значений. Внутричерепная гипертензия диагностируется при подъеме ВЧД выше 20 мм рт. ст. (Царенко СВ. Нейрореаниматология. Интенсивная терапия тяжелой черепно-мозговой травмы. - Москва: ОАО Медицина, 2005 г., с. 164).

Внутричерепная гипертензия является ключевой причиной в развитии вторичных повреждений мозга при различных заболеваниях неврологического и нейрохирургического профиля. По этой причине, необходимость проведения мониторинга ВЧД и оценки мозгового комплайнса (МК) является актуальной проблемой. Считается, что снижение МК - это предвестник резкого повышения ВЧД. Причина снижения МК - это уменьшение резервных пространств, чаще всего вследствие отека мозга, гематомы или кровоизлияния. Мониторинг МК является перспективным направлением нейромониторинга у больных с острым нарушением мозгового кровообращения и пострадавших с черепно-мозговой травмой (ЧМТ) (Башкиров М.В., Шахнович А.Р., Лубнин А.Ю. Внутричерепное давление и внутричерепнаягипертензия // Российский журнал анестезиологии и интенсивной терапии, 1999, №1, с. 4-11).

Известен способ количественной оценки МК (A. Marmarou, Ph.D., Kenneth Shulman, M.D., and Roberto M. Rosende, M.D. A nonelinear analisis of cerebrospinal fluid system and intracranial pressure dynamics. J. Neurosurg. 1978, Vol. 8, p. 332-336).Способ осуществляется следующим образом.

В процессе постоянного мониторинга ВЧД (Р) в момент времени t₀ измеряют значение давления Р₀. После этого в интракраниальное пространство вводят известный дополнительный объем dV_б (как правило, от 1 до 4 мл 0,9% раствора NaCl или специальный балонно-болюсный датчик с управляемым от аппаратуры известным дискретным изменением объема датчика), затем сразу измеряют конечное значение давления Р_k. Далее рассчитывают значение индекса PVI (индекс давление-объем) по формуле:

Далее рассчитывают значение мозгового комплайнса С₀ для давления Р_ср по формуле:

Величину С₀ считают количественной оценкой МК для момента времени to и давления Р_ср=(Р₀+Р_к)/2. Для получения следующего значения величины МК вышеуказанные действия повторяют.

Недостатки известного способа:

- для получения одного значения величины МК необходимо введение известного объема dV_б каждый раз, что увеличивает травматичность получения оценки МК;

- низкая оперативность между оценками МК;

- возможность пропуска точки давления декомпенсации Р_д из-за дискретного во времени характера процедуры оценки МК;

- снижение точности оценки МК с увеличением объема dV_б из-за нелинейного характера зависимости давления от объема;

- способ не позволяет осуществлять персонализированный мониторинг МК.

Известен способ косвенной оценки МК с помощью анализа амплитуды частотных характеристик волновых колебаний ВЧД (Jerzy Szewczykowski, M.D., M.Sc, Stanislaw Sliwka, M.Sc, Adam Kunicki, M.D., Pawel Dytko, B.Sc, P.G.Dip., and Jolanta Korsak-Sliwka. A fast method of estimating the elastence of the intracranial system. J. Neurosurg 1977, Vol. 47, p. 19-26). На фоне длительного мониторинга ВЧД постоянно определяют амплитуду волновых колебаний. Резкое увеличение амплитуды волновых колебаний служит признаком уменьшения МК.

Недостаток способа: оценка МК является только косвенной и, соответственно, имеет низкую точность и прогностическую значимость.

Известен способ, реализованный в мониторе Шпигельберга (Spiegelberg©, Германия, http://spiegelberg-ras.ru/), позволяющий оценивать ВЧД и МК дискретно во времени. Способ, реализованный в мониторе Шпигельберга, заключается в том, что:

1. Периодически, через заданный промежуток времени dt (до единиц секунд) изменяют объем (V) содержимого интракраниального пространства на известную постоянную величину объема dV_б=const (автоматически вводят и выводят dV_б до 0.2 мл).

2. Осуществляют измерение значения ВЧД до (Р_н) и после (Р_к) изменения объема.

3. Осуществляют измерение краниоспинального комплайнса по результатам одного введения-выведения C=dV_б/(P_к-P_н).

4. Сразу же повторяют п. 1-3 до 200 раз.

5. Дискретно оценивают КК как среднестатистическое значения множества измерений за время до 200*dt.

Недостатки способа:

- способ не позволяет осуществлять мониторинг МК, поскольку интервал между дискретными измерениями Сд составляет единицы минут и соответственно невозможно непрерывное измерение МК;

- способ получения информации при каждом дискретном измерении травматичен, так как требует каждый раз введения выведения объема содержимого интракраниального пространства на известную величину dV_б.

Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ количественной оценки мозгового комплайнса» (Патент RU 2474380 опубл. 10.02.2013 г.), заключающийся в том, что на фоне постоянного мониторинга ВЧД в момент времени t₀ измеряют значение среднего ВЧД Р₀ и амплитуду волновых колебаний на частоте пульса. В интракраниальное пространство вводят или выводят известный объем dV_б, после чего измеряют конечное среднее значение ВЧД Р_к и амплитуду волновых колебаний ВЧД Далее рассчитывают среднее давление Р_ср=(Р₀+Р_к)/2 и среднюю амплитуду пульсовых волновых колебаний После этого рассчитывают значение изменения объема интракраниального содержимого dV_B, обусловленное естественными периодическими волновым колебаниями ВЧД на частоте пульса, исходя из соотношения:

Для каждого следующего момента времени ti на пульсовой волне, постоянно измеряют среднее ВЧД Pi и амплитуду волновых колебаний Авi. МК Q для момента времени t_i и давления Pi вычисляют по следующей формуле:

Таким образом, способ-прототип позволяет осуществлять количественное измерение значений Pi и Q. Недостаток способа:

Основной недостаток данного способа заключается в том, что он не учитывает естественные колебания ВЧД. Известно, что колебания ВЧД прежде всего связаны с колебаниями системного артериального давления и имеют одинаковые тренды. Эти волны наблюдаются как у здоровых людей, так и у больных. Ведущую роль в краткосрочных колебаниях артериального давления играет деятельность сердца. При этом значительную роль также играют колебания, связанные с дыханием. При вдохе давление в полости грудной клетки снижается и облегчается венозный возврат. Приток крови к сердцу увеличивается. Увеличение притока крови к сердцу приводит к увеличению ударного объема (фиг. 1) (Ошоров А.В., Савин И.А., Горячев А.С. Внутричерепная гипертензия. Патофизиология, мониторинг, лечение. НИИ нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко, Отделение реанимации. -Москва: Ассоциация анестезиологов-реаниматологов, 2021 г., с. 672). Таким образом происходит изменение значения объема интракраниального содержимого dV_B на респираторной (дыхательной) волне, что противоречит допущению сделанному в прототипе (пат. RU №2474380). Обычно период респираторной (дыхательной) волны ВЧД соответствует периоду дыхания и составляет 3-7,5 сек.

Изобретение направлено на повышение точности способа количественной оценки МК за счет учета изменения объема интракраниального содержимого dV_B на респираторной (дыхательной) волне.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе количественной оценки МК, включающем скачкообразное изменение объема содержимого интракраниального пространства на известную величину, постоянный мониторинг и измерение ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства на 1 мл, и оценку МК, особенность заключается в том, что дополнительно:

- измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД в течение положительной респираторной полуволны на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса по формуле:

где dV_б - величина изменения болюсного объема содержимого интракраниального пространства, - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны, - среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны, - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны, - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны;

- измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД в течение отрицательной респираторной полуволны на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса по формуле:

где - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны, среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны, - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны, - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны;

- постоянно для каждого момента времени ti измеряют среднее значение ВЧД, амплитуду волновых колебаний ВЧД на частоте пульса; и осуществляют количественную оценку мозгового комплайнса Ci по формуле:

где и амплитуды волновых колебаний ВЧД положительной и отрицательной респираторных полуволнах в t_i момент времени оценки МК. Заявляемый способ иллюстрируется графиками, где: на фиг. 1 - представлен график изменения ударного объема при дыхании;

на фиг. 2 - представлен график зависимости ВЧД от времени при реализации заявляемого способа.

Для повышения точности способа количественной оценки МК необходимо учитывать изменение эквивалентного пульсового объема на респираторной (дыхательной) волне (+полуволне и - полуволне). Для этого, на первом этапе индивидуальные «постоянные» пациента - эквивалентные пульсовые объемы измеряют на + полуволне и - полуволне (два значения). Далее эти значения используют для расчета комплайнса как на + полуволне так и на - полуволне.

Комплайнсы для положительной и отрицательной полуволн рассчитываются по отдельности на респираторной (дыхательной) волне т.к. происходит изменение эквивалентного пульсового объема.

На фоне постоянного мониторинга и измерения внутричерепного давления (ВЧД) до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства дополнительно:

- измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД в течение положительной респираторной полуволны на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса по формуле:

где dV_б - величина изменения болюсного объема содержимого интракраниального пространства, - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны, - среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны, - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны, - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны;

- измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД в течение отрицательной респираторной полуволны на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса по формуле:

где - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны, среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны, - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны, - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны;

- постоянно для каждого момента времени t_i измеряют среднее значение ВЧД, амплитуду волновых колебаний ВЧД на частоте пульса; и осуществляют количественную оценку мозгового комплайнса Ci по формуле:

где и амплитуды волновых колебаний ВЧД положительной и отрицательной респираторных полуволнах в t_i момент времени оценки МК.

При отсутствии погрешностей измерений вычисленные значения комплайнсов на данных полуволнах должны быть одинаковыми.

Заявляемый способ разработан в ФГУ РНХИ им. А.Л.Поленова филиала ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России. Приводим пример-выписку из истории болезни.

Пример. Больной А., 1 год. Диагноз: Тетравентрикулярная постгеморрагическая декомпенсированная гидроцефалия. Гидроцефально-гипертензионный синдром.

Цель интраоперационной количественной оценки МК в соответствии с заявляемым способом - прогнозирование дальнейшего состояния структур головного мозга и ликворосодержащих пространств; определение взаимозависимости мозгового комплайнса от внутричерепного давления для определения необходимости установки шунтирующей системы и дальнейшей тактики лечения.

29.10.2012 при проведении ликвородинамического исследования (инфузионно-нагрузочного теста) согласно заявляемому способу на фоне постоянного мониторинга ВЧД в интервале времени с t₀=4:30 мин. по t₁=5:00 мин. измерено значение - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после увеличения объема содержимого интракраниального пространства на 1 мл, на интервале положительной респираторной полуволны. Оно составило

На этом интервале времени измерено значение среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства на отрицательной респираторной полуволне. Оно составило

Кроме того, были измерены амплитуды волновых (на частоте пульса) колебанийположительной и отрицательной респираторных полуволн.

Соответственно их значения составили и

Рассчитано значение изменения объема интракраниального содержимого, обусловленное естественным периодическим волновым колебанием ВЧД. Соответственно для положительной респираторной полуволны оно составило и для отрицательной

Далее для этих значений изменения объема интракраниального содержимого были получены количественные оценки мозгового комплайнса для положительных и отрицательных респираторных полуволн. Они составили С⁺≈0.010 и мл/мм в д. ст. и С^-≈0.012 мл/мм вд. ст.

Анализ результатов подтвердил периодический волнообразный характер изменения МК, вызванный респираторной (дыхательной) волной. Это позволило повысить точность измерения МК на 20%.

Проведение инфузионно-нагрузочного теста в постоперационном периоде показано восстановление ликворообращения, снижения сопротивления резорбции ликвора, восстановление эластичности и упругости мозговой ткани, сопровождающееся увеличением емкости краниоспинальной системы.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической нейрохирургии и нейротравматологии. Проводят регистрацию интенсивности колебаний внутричерепного давления (ВЧД) на периоде следования респираторной волны. Осуществляют измерение ВЧД и амплитуды пульсовой волны ВЧД до и после скачкообразного изменения объема содержимого интракраниального пространства на 1 мл. Данные измерения проводят раздельно на положительной и отрицательной респираторных полуволнах. Далее вычисляют величины изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса на положительной и отрицательной респираторных полуволнах. После этого осуществляют вычисление мозгового комплайнса (МК) на данных полуволнах по заявленной формуле. Способ позволяет повысить точность оценки МК. 2 ил., 1 пр.

Способ количественной оценки мозгового комплайнса (МК), включающий скачкообразное изменение объема содержимого интракраниального пространства, постоянный мониторинг и измерение внутричерепного давления (ВЧД) до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства и оценку мозгового комплайнса, отличающийся тем, что дополнительно измеряют амплитуды волновых колебаний ВЧД положительной и отрицательной респираторных полуволн на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства на 1 мл, рассчитывают величины изменения объема интракраниального содержимого и для положительной и отрицательной респираторных полуволн на частоте пульса по формулам соответственно:

и

,

где - величина изменения объема содержимого интракраниального пространства;

- среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны;

- среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале положительной респираторной полуволны;

- значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны;

- значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале положительной респираторной полуволны;

- среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны;

- среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитанное на интервале отрицательной респираторной полуволны;

- значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны;

- значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, измеренное на интервале отрицательной респираторной полуволны,

и осуществляют количественную оценку мозгового комплайнса C_i по формуле соответственно:

где и - амплитуды волновых колебаний ВЧД положительной и отрицательной респираторных полуволнах в t_i момент времени оценки МК.