Применение метода бесконтактной импедансометрии для диагностики отека головного мозга

Описан созданный авторами метод бесконтактной импедансометрии, который применен в 88 случаях отека мозга. Отек мозга у 23 больных был связан с разрывом аневризмы головного мозга, у 13 - с острым нарушением мозгового кровообращения по геморрагическому типу, не связанным с разрывом аневризмы, у 52 - с черепно-мозговой травмой. Подтверждена диагностическая ценность метода, его безопасность и удобство применения соответствующей аппаратуры для его реализации в клинической практике.

Отек головного мозга (ОГМ) является одним из наиболее распространенных патологических процессов, встречающихся при заболеваниях ЦНС. Нередко он предопределяет дальнейшее течение и исход заболевания. Генерализация отека представляет большую опасность, так как часто сопровождается дислокационными явлениями с расстройством витальных функций [4-7].Основными методами диагностики ОГМ являются МРТ и КТ. Однако эти методики не лишены недостатков. Речь идет о необходимости транспортировки тяжелобольных к аппарату и отсутствии возможности мониторинга. Кроме того, с их помощью не всегда удается отличить зону отека от ишемии [1, 2, 10, 11].Нами предложен новый метод диагностики и мониторинга ОГМ, основанный на измерении диэлектрической проницаемости (ДП) головного мозга на резонансной частоте электромагнитного зондирующего сигнала, - метод бесконтактной импедансометрии [3, 9].Цель настоящей работы состояла в уточнении возможностей бесконтактной импедансометрии в диагностике и мониторинге ОГМ. Была поставлена задача изучить связь между клиническими и инструментальными признаками прогредиентной интракраниальной гипертензии по данным КТ и бесконтактной импедансометрии и проанализировать динамику показателей предложенного исследования в остром периоде заболевания в зависимости от его исхода.Материал и методыОсновную группу обследованных составили 88 пациентов (61 мужского и 27 женского пола). Критериями включения в исследование служили поступление в отделение нейрохирургической реанимации в сроки до 48 ч после начала заболевания и наличие ОГМ, подтвержденное данными КТ.Возраст пациентов составлял от 15 до 79 лет (в среднем 44,3 года). У 23 был диагностирован разрыв аневризм головного мозга, у 13 (15%) - острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) по геморрагическому типу не связанное с разрывом аневризмы, у 52 - черепно-мозговая травма.В контрольную группу вошли 230 здоровых в возрасте от 12 лет до 71 года. Среди них было 128 мужчин и 102 женщины.У всех пациентов определяли в динамике степень угнетения сознания по шкале комы Глазго (ШКГ).По данным КТ головного мозга оценивали объем очагов низкой и высокой плотности, размеры желудочков мозга по вентрикулокраниальным коэффициентам (ВКК), смещение срединных структур, выраженность аксиальной дислокации по степени сужения и деформации цистерн. Учитывали следующие градации этих признаков: объем очагов высокой и низкой плотности (в мл); степень поперечной дислокации: до 2 мм (1), на 3-5 мм (2), на 5-10 мм (3), более чем на 10 мм (4); состояние сильвиевой и конвексиальных борозд: не изменены (1), сужены (2), не прослеживаются (3); степень аксиальной дислокации: затылочные субарахноидальные цистерны без изменений (1), сужены (2), деформированы (3), прослеживаются частично (4), не визуализируются (5); ВКК (в %): ВКК4, ВКК3, ВКК2, ВКК тел, ВКК1; диффузный отек: есть (2), нет (1).Методика бесконтактной импедансометрии была разработана Омским НИИ приборостроения совместно с кафедрой неврологии и нейрохирургии МГМСУ и НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского на основе результатов фундаментальных исследований в области применения резонансных колебаний электромагнитного поля при оценке состояния тканей биологических объектов1.Суть метода в определении ДП биологического объекта при помещении его в электромагнитное поле высокой частоты, которое создается катушкой индуктивности - частью колебательного контура. При этом в тканях возникают малой силы токи, их распространение и затухание зависят от ДП объекта. ДП головного мозга определяется на основании изменений в колебательном контуре при помещении в него биологического объекта.Метод использует малые по плотности токи, прохождение которых по тканям не сопровождается какими-либо функциональными или структурными нарушениями. Известно, что живые ткани являются проводниками второго рода с неоднородной проводимостью. Последняя определяется свойствами жидких сред, в которых растворены электролиты. Переменный ток частотой ниже 5 кГц распространяется преимущественно по сосудам и межтканевым щелям, огибая при этом клетки, удельное сопротивление которых намного выше удельного сопротивления жидких сред, составляющих внеклеточную жидкость в организме биологического объекта. Общее сопротивление ткани, таким образом, определяется преимущественно свободной (внеклеточной) жидкостью при ее незначительном шунтировании высоким сопротивлением клеток. На частотах выше 5 кГц увеличивается часть тока, проходящего непосредственно через клетки. На высоких частотах (200-300 кГц) емкостное сопротивление мембран уже не мешает проникновению тока в клетки и его плотность вне и внутри клеток становится сравнимой [8]. В предложенном методе бесконтактной импедансометрии используются токи частотой 400-450 кГц, что позволяет измерять общую ДП экстра- и интрацеллюлярных секторов.Метод бесконтактной импедансометрии лежит в основе работы аппаратов АДО-03 и Интеллект. С помощью аппарата АДО-03 возможно выполнение однократных или дискретных измерений ДП без мониторинга. При этом аппарат прост в использовании и недорог.Программный комплекс Интеллект выполнен на основе персонального компьютера и позволяет проводить не только однократное, но и мониторное слежение с автоматическим сохранением результатов измерения и возможностью автоматического формирования отчетов исследования.Исследование проводится в помещении при температуре воздуха 18-25°С и влажности не выше 80%. Для расчета индекса ДП необходимо проводить два измерения. Первое без помещения биологического объекта в электромагнитное поле датчика (чтобы исключить его фоновое влияние), второе - при помещении головы пациента в электромагнитное поле датчика. Отношение полученных величин и представляет индекс ДП.Использовали два датчика. При помощи первого определяли индекс тотальной ДП головного мозга, вторым - индексы локальной ДП в 6 точках, соответствующих правым и левым лобным, височным и затылочным областям. По значениям локальной ДП определяли индекс ее асимметрии - разницу сумм индексов ДП справа и слева.Проводили также краткосрочный мониторинг бесконтактной импедансометрии в ответ на функциональные (ортоклиностатические) и фармакологические (введение гиперосмолярных растворов) пробы. Методика ортоклиностатических проб была такой: определяли уровень внутричерепного давления, артериальное давление и показатели бесконтактной импедансометрии у пациента, который лежал на кровати с поднятым на 30° головным концом в горизонтальном положении (угол наклона головного конца кровати 0°), с опущенным головным концом до угла - 10°, далее опять в горизонтальном положении и с поднятым головным концом до угла 30°. Экспозиция каждого положения составляла 5 мин. Положение головы больного во время проведения ортоклиностатических проб соответствовало положению, принимаемому во время мероприятий по уходу за пациентом. При проведении фармакологических проб в качестве гиперосмолярного использовали 10% раствор хлорида натрия (100 мл) с периодом введения 30 мин.При статистической обработке результатов исследования рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена, средние арифметические величины (М) и стандартное отклонение (s). Корреляционные ассоциации считали достоверными при р.В дальнейшем оценку неврологического статуса проводили в динамике на 2-3, 5-7 и 8-10-е сутки заболевания. Учитывали клинические данные, в первую очередь изменение уровня сознания по ШКГ, а также динамику очаговой неврологической симптоматики, стволовых рефлексов, признаков транстенториального и височно-тенториального вклинения.Исследования с помощью бесконтактной импедансометрии проводили у всех пациентов также на 2-3, 5-7 и 8-10-е сутки по вышеописанной методике.Чтобы изучить связь между уровнем сознания пациентов и индексом тотальной ДП, исследования с помощью бесконтактной импедансометрии разделили на проводившиеся у пациентов в коме (8 баллов и менее по ШКГ) и вне комы (9 баллов и более). Вне комы индекс тотальной ДП составил 1,80±0,34 (n=81), в коме - 2,85±0,63 (n=60). Динамика угнетения сознания и клинических признаков транстенториального вклинения соответствовала динамике бесконтактной импедансометрии: коэффициент корреляции Спирмена соответственно -0,75 и -0,71; р). Чувствительность составила 86%, специфичность - 83%. Высокий коэффициент корреляции уровня сознания и коэффициента тотальной ДП, по всей видимости, обусловлен тем, что тяжесть состояния и степень угнетения сознания в представленной выборке в первую очередь определялись распространенностью и степенью отека мозга, что подтверждалось результатами КТ.Данные КТ также коррелировали с данными бесконтактной импедансометрии. Индекс тотальной ДП у пациентов с диффузным отеком мозга и/или наличием очагов низкой плотности более 40 см3 составил 2,84±0,78 и был достоверно выше, чем при менее выраженном отеке мозга (1,76±0,24).В группе пациентов с поперечной дислокацией более 2 мм индекс асимметрии ДП составил 0,40±0,26 (n=38), в группе без смещения - 0,09±0,06 (n=45). Коэффициент корреляции между индексом асимметрии ДП и степенью поперечной дислокации составил 0,51 (р). Чувствительность индекса асимметрии ДП составила 87%, специфичность - 71%. Столь высокие показатели чувствительности и специфичности объясняются тем, что у пациентов с поперечной дислокацией смещение срединных структур было связано прежде всего с развитием отека мозга в одном из полушарий. Можно считать, что индекс асимметрии ДП отражал неравномерность распространения отека мозга по правому и левому полушарию.Сопоставление динамики развития отека по данным КТ и динамики ДП провели в выборке из 35 пациентов, критерием включения в которую было выполнение КТ в динамике, а критерием исключения - наличие диффузного отека мозга (последний не мог быть оценен количественно и потому нельзя было судить о его динамике). У 19 из этих больных регистрировалось нарастание объема очагов низкой плотности по данным КТ, а у 16 - уменьшение их объема. В каждой из групп мы провели сопоставление динамики КТ и динамики ДП (табл. 4 ).На основании результатов сопоставления рассчитали чувствительность и специфичность метода бесконтактной импедансометрии для прогноза нарастания отека мозга. Они составили 84 и 88% соответственно.Сопоставление изменения индекса тотальной ДП у каждого пациента с изменением степени аксиальной дислокации по данным КТ продемонстрировало их высокую связь: коэффициент корреляции Спирмена 0,75; р).В начале ортоклиностатической пробы - при горизонтальном положении головного конца кровати происходило повышение ВЧД относительно исходного на 5,6±2,5 мм рт.ст., что сопровождалось увеличением индекса тотальной ДП на 0,14±0,07. При положении головного конца кровати под углом -10° ВЧД увеличивалось относительно исходного на 7,88±1,35 мм рт.ст., индекс тотальной ДП - на 0,22±0,05. В дальнейшем при горизонтальном положении головного конца ВЧД было выше исходного на 3,36±1,69 мм рт.ст., а индекс тотальной ДП - на 0,09±0,08. При придании головному концу исходного положения ВЧД было на 0,75±2,38 ниже исходного, индекс тотальной ДП - на 0,02±0,05.При снижении ВЧД в ответ на введение гиперосмолярных растворов снижение коэффициента тотальной ДП происходило с отставанием на 5-15 мин (рис. 2 ). ВЧД за 30 мин снижалось на 9,6±4,3 мм рт.ст., что сопровождалось снижением индекса на 0,78±0,49.Необходимо заметить, что нами не установлено достоверной связи между уровнем ВЧД и индексом тотальной ДП, видимо, потому что уровень ВЧД определяется не только выраженностью ОГМ. Иными словами, лишь на основании выраженности отека мозга нельзя говорить о выраженности внутричерепной гипертензии. В то же время очевидно, что нарастание отека мозга ведет к повышению ВЧД. Мы выявили связь между динамикой ВЧД и динамикой индекса тотальной ДП. Изучение динамики этих показателей позволило установить, что изменение ВЧД на 1 мм рт.ст. ведет к изменению индекса тотальной ДП на 0,038±0,007. Взаимосвязь ДП и изменений ВЧД скорее всего была обусловлена тем, что при проведении ортоклиностатических и фармакологических тестов изменение положения головы пациента приводило к изменению венозного оттока, что в свою очередь вызывало изменение кровенаполнения головного мозга и повышение внутричерепного давления. Можно предположить, что при изменении положения головного конца кровати изменялось содержание несвязанной (внеклеточной) воды в полости черепа. При введении гиперосмолярных растворов происходило снижение ВЧД за счет уменьшения объема воды в тканях.На основании проведенных исследований можно сделать вывод о существовании взаимосвязи величины отека головного мозга с ДП мозга, определяемой путем бесконтактной импедансометрии. С помощью этого метода можно оценивать выраженность и распространенность ОГМ, динамику его развития. Такие преимущества предложенного метода, как неинвазивность, безопасность для пациента и врача, мобильность аппаратуры, делают возможным использование его в комплексной диагностике и мониторинге отека мозга.Литература1. Верещагин Н.В., Брагина Л.К., Вавилов С.Б., Левина Г.Я. Компьютерная томография мозга. М: Медицина 1986.2. Корниенко В.Н., Брагина Н.Н., Ходиев В.Э. Компьютерная томография в исследовании отека головного мозга до и после операции у больных с внутричерепными опухолями. Современные аспекты диагностики и лечения отека головного мозга. Киев 1984; 133-139.3. Левченко О.В., Савченко А.Ю., Кидалов М.Б. и др. Бесконтактная электромагнитно-резонансная импедансометрия как новый экспресс-метод диагностики и мониторинга отека головного мозга. Конференция «Функциональная неврология и нейрохирургия»: Материалы. Омск 2001; 86-89.4. Пальцев Е.И., Сировский Э.Б. Вязкоупругие и пластические свойства мозга. Биомеханика: Сб. науч. тр. Рижский НИИ травматологии и ортопедии. Рига 1975; 16-23.5. Пальцев Е.И. Некоторые физиологические и биомеханические аспекты изучения соотношения объем - давление в полости черепа. Физиология человека. М 1982; 8: 16-23.6. Плам Ф., Познер Ю.Б. Диагностика ступора и комы. Пер. с англ. М: Медицина 1986.7. Ромоданов А.П., Сергиенко Т.М. Отек и набухание мозга как нейрохирургическая проблема. Вопр нейрохир 1987; 4: 3-9.8. Рябоконь Д.С. Импедансометрия живых тканей биологических объектов. Техника радиосвязи 1995; 2: 176-182.9. Стулин И.Д., Мусин Р.С., Мнушкин А.О. и др. Предварительные результаты применения бесконтактной электромагнитно-резонансной импедансометрии в составе комплексной системы нейромониторинга у больных с острым нарушением мозгового кровообращения. Конференция «Функциональная неврология и нейрохирургия»: Материалы. Омск 2001; 178-180.10. Barnes D., du Bouley E.G., McDonald W.I. et al. The NMR signal decay characteristics of cerebral oedema. Acta Radiol Suppl (Stockh) 1986; 369: 503-506.11. Boisvert D.P., Handa Y., Allen P.S. Proton relaxation in acute and subacute ischemic brain edema. Adv Neurol 1990; 52: 407-413.Поступила 17.11.04