Электрическая активность головного мозга у кардиохирургических больных, оперированных в условиях углубленной гипотермической защиты

Статья посвящена оценке результатов исследования электрической активности мозга (ЭЭГ) в до- и послеоперационном периодах у детей 7-13 лет с дефектом межжелудочковой перегородки. Операции выполнялись в условиях бесперфузионной углубленной (26-24°С) гипотермической защиты. Показано на материале ЭЭГ церебро-протекторное действие во время хирургических коррекций врожденных пороков сердца углубленной гипотермической защиты. Анализ ЭЭГ показывает, что электрогенез, структура паттерна и нейродинамические параметры системы регуляции мозговой ритмики достаточно сохранны после операции.

Электрическая активность головного мозга

у каряиохирургических больных, оперированных в условиях углубленной гипотермической зашиты

В.Г.Постнов, М.Х.Кадочникова, А.В.Шунькин, В.Н.Ломиворотов

Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения им. акад. Е.Н.Мешалкина

Проблема изучения электрических процессов в головном мозге больных, перенесших кардиохи-рургическое вмешательство в условиях искусственной гипотермии и остановку сердца в условиях низких температур, имеет серьезное клиническое и научное значение.

По данным разных клиник, количество неврологических осложнений, развивающихся в послеоперационном периоде, колеблется от 5 до 60% всех оперируемых на открытом сердце. При этом выбор метода анестезии не дает полной гарантии отсутствия осложнений, и причины последних в ряде случаев остаются нераспознанными.

Современные зарубежные данные [16,17] свидетельствуют, что у 2/3 больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения (ИК), гипо- или нормотермии, развиваются нейропсихо-логические осложнения. При этом высказывается мысль, что разброс в частоте таких осложнений в основном зависит от тщательности исследования различными авторами [2, 5, И, 14].

Частота изменения электрической активности мозга по результатам, приводимым Д.А.Гинзбург (1969), Козото£Г (1964), колеблется в пределах 15-30%. В половине случаев клинико-психоло-гические и нейрофизиологические нарушения между собой коррелируют.

По данным клиники НИИПК, за последние 10 лет количество неврологических осложнений колебалось от 1,0 до 5,1% при использовании углубленной гипотермической защиты (УГЗ) (26-25°С) и до 10% после использования ИК в сочетании с гипотермической защитой до 27°С. В наших прежних исследованиях частота неврологических осложнений в зависимости от контингента больных колебалась следующим образом: у больных врожденными пороками сердца (ВПС)— от 2 до 5.1% и у больных приобретенными пороками сердца (ППС) —до 20%. При этом было показано, что важнейшим фактором, определяющим развитие неврологических осложнений, являлась неэффективная гемодинамика [5, 6, 8, 11, 12].

В ряде работ [5, 11, 14] было выявлено более 10 «типов» изменений ЭЭГ в процессе охлаждения организма, которые существенно различаются между собой даже при одинаковых уровнях глубины гипотермии. Л.А.Сумбатов [14] подчеркивает, что при постепенном развитии гипотермии ни на одном этапе не должно иметь место в ЭЭГ только ©-или Д-активности, так же как и одной а- или ß-ак-тивности. Данные ЭЭГ должны отражать более или менее «смешанную» активность, и гипотермичес-кое угнетение активности должно выражаться в постепенном и равномерном убывании количества волн и уменьшении их амплитуды по всем диапа-

ПАТЛЛЛГИЛ |тлвААвл»|И1!»и-

зонам, если нет тяжелых повреждении головного мозга. Все выше сказанное, по нашим результатам, близко соотносится и с изменениями на ЭЭГ в послеоперационном периоде [5].

В эти же годы было показано, что при относительно невысоком проценте осложнений нарушения электрогенеза головного мозга в послеоперационном периоде отмечались в среднем у 15% больных. Эти изменения тесно коррелируют с транзиторны-ми отклонениями в сфере высших психических функций преимущественно в раннем послеоперационном периоде. Малая специфичность этих изменений не позволяет с уверенностью говорить, какая из причин более вероятна—компоненты общей анестезии, низкая температура, длительность окклюзии или изменения общей и церебральной гемодинамики после коррекции порока сердца.

Изучение изменений электроэнцефалографии (ЭЭГ) и изменений тонких механизмов мозгового электрогенеза, особенно в условиях функциональных нагрузок, позволяют конкретно судить об ин-тегративных мозговых механизмах в условиях низких температур и временной остановки кровообращения. Сравнительные исследования ЭЭГ в до-и послеоперационном периоде, в первую очередь особенности мозговой ритмики и ее восстановления — один из методических подходов в решении вышеизложенных проблем.

Исследования на эту тему носят разрозненный и слабо систематизированный характер, а трактовка полученных результатов не всегда достаточно глубока. Поэтому представляется важным сделать сравнительное описание ЭЭГ в до- и послеоперационном периодах у кардиохирургических больных. Оценка зрелости корковых и стволовых структур методом ЭЭГ является ценным дополнительным критерием клинической и нейрофизиологической характеристики оперированных пациентов, особенно в детском возрасте.

Возрастные особенности ЭЭГ у больных с ВПС изучены слабо. Выявление степени соответствия возрасту уровня зрелости электрической активности и оценка состояния регуляторных мозговых систем являются важными, так как у детей с ВПС отклонения в неврологическом статусе встречаются более чем в 25%. Это обусловлено нарушениями общей гемодинамики, а также ее перестройкой в послеоперационном периоде. В таких условиях нарушения ЭЭГ закономерны и требуют своего изучения.

Объективная оценка функционального состояния головного мозга может служить диагностическим критерием сохранности центральной нервной системы (ЦНС) от гипоксического повреждения в условиях остановки сердечной деятельности при низких температурах. Такая оценка необходима, в том числе, для объективизации и графического документирования изменения электрогенеза головного мозга в послеоперационном периоде.

В связи с вышеизложенным мы поставили цель—исследовать методом ЭЭГ особенности функционального состояния головного мозга, в том числе регуляторных стволовых структур в динамике у детей, страдающих ВПС бледного типа в до- и послеоперационном периодах, перенесших коррекцию порока в условиях УТЗ (26-25°С).

Материал и методы

Запись ЭЭГ осуществлялась монополярно с референтным ушным электродом и биполярно в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами с применением дополнительных проб; локализация электродов осуществлялась по международной системе «10-20».

Исследования проводились до операции, на 7-8-й день после операции, на 14-15-й день, а у некоторых пациентов и на 20-21-й день. Визуальный анализ проводился методом выделения структурных единиц ЭЭГ, характеризующих функциональное состояние мозга в целом и его отдельных систем, а также устанавливались количественные критерии амплитудно-частотных измерений и пространственно-временной организации электрических колебаний мозга при сопоставлении их на этапах исследования. Учитывались возрастные особенности ЭЭГ у детей в исследуемой группе.

На первом этапе (до операции) сделана попытка не только описать мозговую электрическую активность, но и сформировать ЭЭГ-синдром относительной функциональной зрелости головного мозга [7]. Основным критерием для такого разделения является характеристика а-ритма в покое, его регулярность, степень организации, отклонение этих параметров.

Вторым важнейшим критерием является оценка функционального состояния регуляторных стволовых структур. К факту вовлечения стволовых структур (без дифференциации уровня) мы отнесли билатерально-синхронную активность, которая регистрировалась уже в фоне либо появлялась при функциональных нагрузках. У детей определялись наиболее значительно измененные интегральные характеристики электрической активности при отсутствии грубого неврологического дефицита.

Было обследовано 10 детей в возрасте 8-13 лет, оперированных по поводу дефекта межжелудочковой перегородки в условиях УГЗ; продолжительность выключения сердца из кровообращения составила от 24 до 40 мин. У одного ребенка врожденный порок сердца сочетался с эпилепсией с редкими генерализованными приступами.

Результаты

По данным дооперационной ЭЭГ были выявлены три основных варианта ЭЭГ-паттернов. У семи больных электрическая активность расценивалась как легко нарушенная (первый вариант).

Сз

Рис. 1. Динамика ЭЭГ у больной Т. (13 лет, ДМЖП) до и после коррекции порока

В рассматриваемых кривых доминировал регуляр- новая активность; патологические феномены в виде

ный, правильно сформированный а-ритм в возра- очага патологической активности, судорожной

стном частотном диапазоне 8-12 Гц, с амплитудой готовности на высоте гипервентиляционного тес-

от 70 до 120 ¡¿V. Диффузно регистрировалась мед- та спровоцированы не были. Второй вариант со-

ленноволновая активность низкого индекса при ответствует умеренным изменениям ЭЭГ.

невысоком амплитудном уровне—не более 25 (IV.

Признаки дисфункции срединных регулятор-

Островолновая активность зарегистрирована в ных систем не были зарегистрированы в фоне и

небольшом количестве диффузно. Этот вариант после ГИПервентиляции в рассматриваемых груп-

соответствует норме или ЭЭГ с легкими общемоз- пах (хабл. 2).

говыми нарушениями. _ „ ,

^ Только у одной больной на дооперационном

Локальные нарушения в виде очагов патоло- этапе (в анамнезе эпилепсия) электрическая актив-

гической активности и межполушарной асиммет- ность расценивалась как значительно нарушенная

с высоким индексом медленных частот (от 3 до

5 Гц), высоким индексом нечетко локализованной

Выделенный нами второй вариант ЭЭГ-изме- эпиподобной активности со значительной интен-

нений присутствовал у двух больных и характери- сификацией в ходе гипервентиляционной нагрузоч-

зовался более интенсивной медленноволновой и ной пробы. До операции у этого ребенка на ЭЭГ

островолновой активностью. Присутствовали эле- регистрировалась судорожная готовность. При

рии (МПА) у этой группы больных отсутствовали (рис. 1).

менты полиритмии (табл.1, рис. 2).

повторном исследовании на 7-10 сутки после опе-

Больные, имевшие в дооперационном перио- рации электрическая активность, отнесенная нами

де первый и второй варианты ЭЭГ-паттерна, в ос- к первому варианту, претерпела умеренные изме-

новном однотипно реагировали на функциональ- нения- Общемозговые нарушения усугубились до

ную нагрузку с гипервентиляцией, что выражалось степени умеренных (исходно они классифицирова-

в умеренной интенсификации медленноволнового лись как легкие); снизилась исходная частота

частотного диапазона (преимущественно за счет 0- («-ритма в пределах диапазона 8-9 Гц); умеренно

и Д-спектра); незначительно нарастала островол- усилилась полиритмия с нарастанием индекса мед-

Рис. 2. Динамика ЭЭГ у больной Г. (9 лет, ДМЖП) до и после коррекции порока ПЛТПЛПГИЯ КПГШППКПАШЕМИа и |?»пяиАииги»™я «

Таблица 1

Сравнительная характеристика вариантов электрической активности мозга в до- и послеоперационном периоде

Оценка электрической активности

Варианты ЭЭГ

Первый

Второй

Третий

до операции

после операции

до операции

после операции

до операции

после операции

В пределах

вариации нормы 1

Легкие общемозговые нарушения 6

Умеренные нарушения

Значительные нарушения

5 2

ленных частот преимущественно ©-диапазона.

У одного ребенка отмечено появление билатерально-синхронных разрядов, свидетельствующих о преходящей дисфункции в работе регулятор-ных систем мозгового ствола.

На этапе исследования 14-15 суток после операции произошло полное восстановление фоновой ритмики у больных, имеющих первый вариант ЭЭГ-паттерна.

При исходном втором варианте ЭЭГ-измене-ния наблюдались преимущественно за счет нарастания изменений доминирующего а-ритма, сопутствующие нарушения ритмики («острые волны», полиморфные комплексы, асинхронная полиритмия и др.) подверглись минимальной динамике. Вместе с тем на высоте гипервентиляционного теста наблюдалась более интенсивная, по сравнению с фоном, низкочастотная активность и более высо-

кая амплитуда доминирующего а-ритма.

У больной, страдающей эпилепсией, на этом этапе исследования зарегистрированы нарушения эпилептического характера и судорожная готовность без значительного повышения степени ее выраженности.

Овсуишение

Проблема динамического наблюдения за характером изменений мозговой электрической активности в до- и послеоперационном периодах у больных, оперированных по поводу ВПС, имеет историю более 40 лет. Это не удивительно, так как ЭЭГ-динамика объективизирует состояние нейродинамических процессов в головном мозге, а также выявляет наличие патологической активности.

Таблица 2

ЭЭГ-признаки, характеризующие дисфункцию стволовых структур _ в до- и послеоперационном периоде__

Оценка электрической активности

Варианты ЭЭГ

Первый

Второй

Третий

до операции

после операции

до операции

после операции

до операции

после операции

Отсутствие билатерально-синхронных разрядов

Группы волн и диапазонов

Группы колебаний

Разряды полиморфной структуры

Пароксизмальная активность диапазона

6 2

5 2

Пароксизмальная активность эпилептиформного генеза

1

1

Данные разных авторов противоречивы. Ранние результаты [3, И, 14, 18] фиксировали выраженные изменения электрогенеза по органическому типу, возникавшие после операции в условиях поверхностной гипотермической защиты (30-28°С), и фактически подтверждали почти неизбежно возникающие при повторных методах защиты изменения в мозговых структурах. В частности, абсолютный процент измененного электрогенеза оказался незначительным, а грубые органические изменения электрической активности выявлены только у пациентов с отягощенным дооперацион-ным анамнезом. Вероятно, температурный режим 26-25°С на основном этапе операции не только защищает мозг от органических изменений, но и в значительной степени сохраняет интактными ней-родинамические свойства нервной ткани. На это указывают сохранение кортико-стволовых взаимоотношений, а также достаточная чувствительность и адекватность ответа мозговых структур при функциональных нагрузках.

Мы не склонны ожидать идеальный мозговой электрогенез у детей с ВПС. Это видно из представленных до- и послеоперационных результатов. Гораздо важнее, что абсолютные различия показате-

лей в до- и послеоперационных периодах оказываются умеренно выраженными по: 1) частотно-амп-литудным характеристикам; 2) структурной организации ЭЭГ-паттерна.

До настоящего времени остаются неясными три момента: 1) индивидуальные различия мозгового электрогенеза в зависимости от длительности окклюзии; 2) межполушарные и корково-подкор-ковые взаимоотношения; 3) сроки и закономерности восстановления мозгового электрогенеза в отдаленном послеоперационном периоде.

Выводы

1. Углубленная гипотермическая защита (26-25°С) оказывает мощное церебро-протекторное действие во время хирургических коррекций врожденных пороков сердца.

2. Визуальный и амплитудно-частотный анализ электроэнцефалограммы показывает, что существенных нарушений в мозговом электрогенезе не происходит и сохраняется достаточно стабильная структура паттерна, а также существенно не нарушаются нейродинамические параметры системы регуляции мозговой ритмики.

Литература

1. Веденеева U.C., Сороко С.И. Особенности статистической структуры взаимодействия основных компонентов ЭЭГ у детей школьного возраста//Физиология человека. 1998. Т.24. Ml. С.5-15.

2. Гинъко Б.Е., Киселев В. О.//Тез. докл. Сибирского симпозиума по электростимуляции и хирургическому лечению аритмий и сердечной недостаточности. Томск, 1996. С. 130.

3. ГомбиР., Михайлович В.А.//Современная медицина. 1966. NslO.

4. Жирмуская Е.А., Лосев В. С. Системы описания и классификация электроэнцефалограмм человека. М., 1984.

5. JIumacoea Е.Е., Ломиворотов В.Н., Постное В.Г. Бесперфузионная углубленная гипотермическая защита. Новосибирск, 1988.

6. Литасова Е.Е., Ломиворотов В.Н. Антигипоксическая защита мозга при кардиохирургических вмешательствах в условиях бесперфузионной гипотермии//Современные технологии хирургической коррекции пороков сердца с учетом их естественного развития. Новосибирск, 1995. С. 104-105.

7. Лукашевич И.П., Магинская Р.И.//Физиология человека. 1996. Т.22. №1. С. 63-68.

8. Мурский Л.И. Краниоцеребральная гипотермия. М., 1975.

9. Пермяков И.К., Хугуа А.В. Постреанимационная энцефалопатия. М., 1986.

10. Прайор П.Ф. Электроэнцефалограмма при острой аноксии мозга. М., 1979.

11. Постное В.Г. Состояние ЦНС после коррекций врожденных пороков сердца в условиях гипотермии: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук. Новосибирск, 1988.

12. Семченко В.В. Фундаментальные и прикладные аспекты гипоксических повреждений мозга//Бюл. СО РАМН. Л., 1997. С. 83-87.

13. Структурно-функциональная организация развивающегося мозга. Л.: Наука, 1990. 177 с.

14. СумбатовЛ.А. Искусственная гипотермия. М.: Медицина, 1985. 85с.

15. Фарбер Д.А., ВильдавскийВ.Ю. Гетерохронность и возрастная динамика а-ритма ЭЭГ//Физиология человека. 1996. Т.22. №5. С.5.

16. Hicks R. G., Poole J.N. Electroencephalographs Changes with Hypothermia and Cardiopulmonary Bypass in Children//J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1981. V.81. N5. P.781-786.

17. Fukukac J., Cwomaga J, Kato Sh., Sacaguchi Sh., et al. Electroencephalogram on Hypothermia Circulatory Arrest//Jap. Circulât. 1996. V.3. N7. P.821-828.