СПОСОБ РАННЕГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВНУТРИЧЕРЕПНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ У ПАЦИЕНТОВ С ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМОЙ
METHOD FOR EARLY PREDICTION OF INTRACRANIAL HYPERTENSION IN PATIENTS WITH CRANIOCEREBRAL INJURY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к медицине, а именно к ультразвуковой диагностике, нейрохирургии, анестезиологии и реаниматологии, и может быть использовано для прогнозирования внутричерепной гипертензии (ВЧГ) у взрослых пациентов с черепно-мозговой травмой (ЧМТ).
Уровень техники
Внутричерепной гипертензией считают стойкое повышение внутричерепного давления (ВЧД) до 20 мм рт. ст. и более, продолжающееся не менее 5 минут. ВЧГ является частым и грозным осложнением, возникающим у пациентов с травматическим повреждением головного мозга, значительно ухудшает прогноз течения заболевания. По данным различных исследований у пациентов с тяжелой ЧМТ стойкое повышение ВЧД сопровождается ростом летальности до 92% [Rosner M.J., Becker D.P. ICP monitoring: complications and associated factors. Clin. Neurosurg. 1976; 23: 494-519. PMID:975699]. Одной из основных задач интенсивной терапии больных с внутричерепными кровоизлияниями является своевременная коррекция ВЧГ, для чего актуальным является раннее (до пяти суток) выявление нарастания внутричерепного давления после черепно-мозговой травмы.
Известен метод инвазивного мониторинга уровня ВЧД с помощью установки датчиков и систем в желудочки или вещество головного мозга. К его достоинствам относят точность и непрерывность регистрации ВЧД [Bratton S.L., Chesnut R.M., Ghajar J. et al. Guidelines for the management of severe traumatic brain injury. VI. Indications for intracranial pressure monitorering. J Neurotrauma. 2007; 24 Suppl 1: S37-S44]. Однако, существенным недостатком данного способа является его инвазивность, что обуславливает повышенный риск развития инфекционных и геморрагических осложнений. Датчики ВЧД являются дорогостоящими и устанавливаются интраоперационно, следовательно теряется ценность в проведении отбора пациентов для оперативного вмешательства и определения концепции их дальнейшего лечения.
Известен способ неинвазивного мониторинга ВЧД с помощью пульсационного индекса (ПИ), измеряемого с помощью транскраниального дуплексного сканирования (ТКДС) [Труханов С.А., Стулин И.Д., Крылов В.В., Левченко О.В., Знайко Г.Г. Транскраниальная допплерография в сочетании с эхопульсографиии в оценке внутричерепного и церебрального пульсационного давления у больных с внутричерепными кровоизлияниями. Журнал Неврологии и Психиатрии 7, 2014, стр. 37-42]. Пульсационный индекс рассчитывают по формуле: (ЛСК сист. - ЛСК диаст.)/ЛСК сред., где ЛСК сист. - линейная скорость кровотока систолическая, ЛСК диаст. - линейная скорость кровотока диастолическая, ЛСК сред. - линейная скорость кровотока средняя. Нормальные значения ПИ располагаются в пределах 0,8-0,9. При повышении ВЧД происходит снижение ЛСК диаст., увеличение систоло- диастолической разницы ЛСК и, как следствие, повышение пульсационного индекса. С чувствительностью 76% и специфичностью 72% за пороговое значение ПИ в качестве предиктора ВЧГ предложено использовать значение 0,9. Однако, расчет ВЧД только на основе использования пульсационного индекса дает весьма существенные погрешности, т.к. на его значение влияют различные физиологические и патологические состояния [Bellner J, Romner В, Reinstrup Р, Kristiansson K-A, Ryding Е, Brandt L: Transcranial Doppler sonography pulsatility index (PI) reflects intracranial pressure (ICP). Surg Neurol 62: 45-51, 2004; Prunet B, Asencio Y, Lacroix G с соавт.Noninvasive detection of elevated intracranial pressure using a portable ultrasound system. Am J Emerg Med. 2012; 30: 936-941]. Существенным недостатком данного способа измерения ВЧД является зависимость ПИ от артериального давления, частоты сердечных сокращений, церебрального перфузионного давления, концентрации углекислого газа в крови, уровня сознания, микроангиопатиии при сахарном диабете, церебральной резистентности и комплайнса больших сосудов [Markwalder ТМ, Grolimund Р, Seiler RW с соавт. Dependency of blood flow velocity in the middle cerebral artery on end-tidal carbon dioxide partial pressure - a transcranial ultrasound Doppler study. J Cereb Blood flow Metab. 1984; 4: 368-372]. В связи с чем, опираться только на значение ПИ по данным ТКДС нецелесообразно.
Из уровня техники известны ультразвуковые способы диагностики ВЧГ посредством ультразвукового исследования зрительного нерва (УЗИ ЗН), которое может служить дополнительным, неинвазивным, многократно повторяемым, относительно дешевым исследованием, позволяющим оценивать динамику ВЧД и его нарастание до критических значений (Tayal V.S., Neulander М., Norton H.J. et al. Emergency department sonographic measurement of optic nerve sheath diameter to detect findings of increased intracranial pressure in adult head injury patients. Ann. Emerg. Med. 2007; 49(4): 508-514. DOI: 10.1016/j.annemergmed.2006.06.040; Rajajee V., Vanaman M., Fletcher J.J., Jacobs T.L. Optic Nerve Ultrasound for the Detection of Raised Intracranial Pressure. Neurocrit Care. 2011; 15(3): 506-515. DOI: 10.1007/s12028-011-9606-8.;). Зрительный нерв окружен мягкой и паутинной мозговыми оболочками (образующими внутреннее влагалище зрительного нерва), поверх которых располагается субарахноидальное пространство, заполненное ликвором, и твердая мозговая оболочка, представляющая собой наружное влагалище зрительного нерва. В перечисленных работах было показано, что повышение ВЧД передается на субарахноидальное пространство вокруг зрительного нерва и вызывает расширение пространства, в котором находится цереброспинальная жидкость (то есть происходит расширение диаметра наружного влагалища зрительного нерва (ДНВЗН), что может давать представление о динамике нарастания или регрессии ВЧГ. Однако при проведении исследований, связанных с изменением ДНВЗН было установлено, что точность измерения зависит от способа выполнения УЗИ. Например, следствием неадекватно выбранной плоскости У3-сканирования является получение ошибочных значений ДНВЗН, не позволяющих адекватно провести диагностику ВЧГ.
Данную проблему решает ультразвуковой способ диагностики ВЧГ (Петриков С.С., Андрейцева М.И., Хамидова Л.Т., Солодов А.А. Диагностика внутричерепной гипертензии при помощи ультразвукового исследования канала зрительного нерва у пациентов с внутричерепными кровоизлияниями. Медицинская визуализация. 2018; (3):6-16. doi.org/10.24835/1607-0763-2018-3-6-16), который является наиболее близким к заявляемому решению. Согласно данному способу при проведении УЗИ ЗН на переднелатеральную поверхность закрытого верхнего века наносят контактный гель для У3-исследований, выводят плоскость сканирования позади глазного яблока для визуализации в центральной части У3-изображения ЗН, хрусталика и сетчатки глаза. Для визуализации вертикального хода глазной артерии (и, соответственно, вертикального хода ЗН) используют режим цветового допплеровского картирования. В исследование входит измерение диаметра зрительного нерва (ДЗН) и диаметра наружного влагалища зрительного нерва. Между ЗН и его оболочкой располагается субарахноидальное пространство с цереброспинальной жидкостью. При повышении ВЧД происходит расширение этого пространства, то есть расширение ДНВЗН. Оба эти параметра измеряли на расстоянии 3 мм позади сетчатки с использованием электронного измерителя в качестве перпендикуляра к аксиальной проекции в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной). Измерения повторяли по 3-4 раза на обоих глазах. Величиной ДЗН и ДНВЗН считали среднее арифметическое значение от этих измерений. Для правильного определения направления хода зрительного нерва использовали режим цветового допплеровского картирования для визуализации глазной артерии (настройки акустической мощности и механического индекса были такими же, как в В-режиме). Если ход артерии шел не в строго вертикальном положении и визуализировалась гипоэхогенная тень от решетчатой пластинки (в случае активного движения глазных яблок), то такие измерения не учитывались. По итогам проведенных исследований были получены следующие результаты: нормальные значения ДНВЗН у здоровых добровольцев составили - 4,8±0,25 мм, ДЗН - 2,4±0,12 мм. Увеличение ДНВЗН от 5,9 мм и более является УЗ-признаком повышения ВЧД выше порогового значения (20 мм рт. ст. и более).
Однако результаты, полученные при УЗИ, являются вариабельными, так как данный способ является операторзависимым и требует точного соблюдения техники выполнения исследования. При реализации данного способа многими исследователями были получены различные данные о пороговом значении ДНВЗН, соответствующие значению ВЧД 20 мм рт. ст. и более. Кроме того, измерение ДНВЗН на расстоянии 3,0 мм позади сетчатки, также может вносить в свои погрешности при диагностике ВЧГ, связанные с конституциональными особенностями исследуемых больных. В частности, у стройных и тучных пациентов расширение области субарахноидального пространства с цереброспинальной жидкостью между ЗН и наружным влагалищем зрительного нерва при повышении ВЧД не всегда происходит на расстоянии 3,0 мм позади сетчатки.
В связи с чем, для обеспечения точности и для ускорения процесса исследования в заявляемом решении предложено производить измерения ДНВЗН в месте перехода наружной оболочки глазного яблока в твердую мозговую оболочку окружающую зрительный нерв (в месте изгиба, см. фиг. 1). Так же важным в заявляемом решении является посуточное измерение ДНВЗН для определения динамики изменения данного показателя в первые пять суток после ЧМТ, и в случае увеличения полученных данных на 30% от исходных, можно говорить о появлении признаков ВЧГ.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является получение достоверных прогнозных данных внутричерепной гипертензии у пациентов с черепно-мозговой травмой с использованием неинвазивных исследований, проводимых в первые пять суток при сомнительном результате в пользу ВЧГ, позволяющих принять адекватное решение по тактике хирургического лечения.
Раскрытие изобретения
Достигаемым техническим результатом является повышение достоверности прогнозных оценок возникновения ВЧГ за счет оценки комплекса показателей, позволяющих оценить в динамике нарастание или регресс повышенного ВЧД. Заявляемый способ характеризуется более высокой точностью прогнозирования по сравнению со способом-прототипом.
Технический результат достигается за счет реализации способа раннего прогнозирования внутричерепной гипертензии у пациентов с черепно-мозговой травмой, включающего выполнение ультразвукового исследования зрительного нерва, согласно которому, исследование проводят в динамике ежедневно от момента начала заболевания в
течение 3-7 дней, предпочтительно, в течение 5 дней, во время исследования в месте перехода наружной оболочки глазного яблока в твердую мозговую оболочку, окружающую зрительный нерв, измеряют диаметр наружного влагалища зрительного нерва, измерение ДНВЗН проводят неоднократно, вычисляя для каждого глаза среднее арифметическое значение от этих измерений; одновременно с ультразвуковым исследованием зрительного нерва измеряют пульсационный индекс по средней мозговой артерии, на основании полученных значений ДНВЗД и ПИ вычисляют показатель Y по формуле: Y=-17+2,56×ДНВЗН+1,14×ПИ, и при выявлении ежедневного увеличения значения Y в течение не менее 3-х дней от исходного положительного значения (измеренного в первый день), или при выявлении изменения отрицательного значения Y на положительное, прогнозируют внутричерепную гипертензию.
Отличительными от наиболее близкого решения являются признаки, характеризующие выведение и измерение ДНВЗН в месте перехода наружной оболочки глазного яблока на твердую мозговую оболочку зрительного нерва, в комбинации с измерением ПИ и расчетом прогноза по формуле с учетом посуточной динамики.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена ультразвуковая визуализация ЗН строго вертикально. Измерение ДНВЗН в месте перехода наружной оболочки глазного яблока на твердую мозговую оболочку ЗН; на фиг. 2 представлена кривая ROC-анализа для ДНВЗН при ВЧД≥20 мм рт. ст. Площадь под кривой (Area Under Curve, AUC) отражает диагностическую точность измерения ДНВЗН в прогнозировании ВЧГ; на фиг. 3 - график, демонстрирующий зависимость значения ВЧД от факторов ПИ и ДНВЗН, обработанных методом SVM (Support vector machines); обозначения квадратов и треугольников - это параметры конкретного пациента в течение 7 дней мониторирования ВЧД (ПИ и ДНВЗН). Так, треугольники соответствуют значению ВЧД 20 мм рт. ст. и более, квадраты - ВЧД менее 20 мм рт. ст. На основании подсчета данных ПИ и ДНВЗН при разных уровнях ВЧД у 53 пациентов были получены необходимые данные для раннего неинвазивного прогнозирования ВЧГ при помощи УЗИ.
Позициями на фигурах обозначены: 1 - ДНВЗН (расстояние между твердыми мозговыми оболочками ЗН), 2 - наружная оболочка глазного яблока, 3 - точка изгиба для измерения ДНВЗН, 4 - ствол зрительного нерва, 5 - субарахноидальное пространство ЗН с ликвором, расположенное между твердой мозговой оболочкой ЗН и мягкой с паутинной.
Осуществление изобретения
Способ раннего выявления ВЧД после ЧМТ включает выполнение УЗИ зрительного нерва с измерением ДНВЗН и измерение ПИ при ТКДС.
Ультразвуковое исследование проводят у пациентов в динамике ежедневно в течение 3-7 дней от момента поступления (в первые 24 часа от момента начала заболевания) или начала заболевания.
При проведении УЗИ ЗН используют линейный датчик с частотой 7,5-14 MHz, программу «поверхностные», ультразвуковой фокус располагают на ретробульбарном пространстве, глубина сканирования составляет 4 см. Акустическую мощность прибора уменьшают до минимума (около 25-30%) для предотвращения повреждения хрусталика, значения теплового и механического индексов устанавливают менее 1,0 для предупреждения местного термального воздействия на ткани (предпочтительно 0,2-0,4).
На переднелатеральную поверхность закрытого верхнего века наносят контактный гель для УЗ-исследований. Слабо наклоняя, покачивая и немного поворачивания датчик на 20-30 градусов по и против часовой стрелки, находят плоскость сканирования позади глазного яблока, чтобы целиком были видны в центральной части изображения зрительный нерв и сетчатка.
Для определения верного направления хода зрительного нерва используют режим цветового допплеровского картирования для визуализации глазной артерии, которая идет параллельно зрительному нерву (настройки акустической мощности и механического индекса должны быть такими же, как в В - режиме).
В полученной плоскости сканирования, на которой идентифицируют наружную оболочку глазного яблока, ствол зрительного нерва и твердую мозговую оболочку, окружающую его. В месте перехода (изгиба) наружной оболочки глазного яблока в твердую мозговую оболочку, окружающую зрительный нерв, производят измерение ДНВЗН с использованием электронного измерителя в качестве перпендикуляра к аксиальной проекции. Измерения при проведении исследования повторяют по 3-4 раза на обоих глазах. Величиной ДЗН и ДНВЗН считают среднее арифметическое значение от этих измерений. Так как все измерения колеблются в пределах 1 мм, следовательно, очень важным аспектом является соблюдение всех нюансов (идентификация вертикально идущей глазной артерии) способа выполнения УЗИ зрительного нерва.
По результатам ROC-анализа было рассчитано пороговое значение диаметра оболочки зрительного нерва при ВЧД 20 мм рт. ст. и более в 5,9 мм (фиг. 2) с чувствительностью 82%, специфичностью 70%. Принципиально важным моментом в данной работе является ежедневное динамическое выполнение УЗИ ЗН в течение 5-7 суток от момента травмы.Одновременно с измерением ДНВЗН проводят измерение второго параметра - пульсационного индекса по средней мозговой артерии (СМА), которое может быть реализовано, например, с помощью известной методики ТКДС [Хамидова Лайлаъ Тимарбековна. Допплерографическая оценка церебральной гемодинамики у больных с разрывами артериальных аневризм головного мозга: автореферат дис.кандидата медицинских наук: 14.01.13 / Хамидова Лайлаъ Тимарбековна; Москва, 2012. - 25 с].
На основании полученных значений ДНВЗН и ПИ, измеренных при поступлении пострадавшего и далее в динамике в течение не менее 5 дней, вычисляют показатель ВЧД (Y) по формуле:
Y=-17+2,56×ДНВЗН+1,14×ПИ,
где Y - это показатель, имеющий конкретное значение, полученное по итогам измерений ДНВЗН и ПИ, который может иметь как положительное, так и отрицательное значения. Чем дальше значение Y отстает от 0, тем увереннее прогноз.
По итогам исследования каждый день получают свое значение Y. По характеру изменения Y делают прогноз о нарастании или регрессе ВЧГ. Например, при увеличении каждого последующего значения Y от исходного измеренного положительного значения, а также при изменении отрицательного значения Y на положительное, прогнозируют нарастание ВЧД, и чем дальше от нуля в положительную сторону значение Y, тем более выраженной будет ВЧГ. Решение о тактике интенсивной терапии и о необходимости хирургического лечения принимают при выявлении роста показателя Y (в т.ч. при ежедневном измерении) и превышении его значения более чем на 30% по сравнению с исходным значением, измеренным в первый день.
В НИИ СП им. Н.В. Склифосовского было обследовано 53 пациента с ЧМТ и имплантированными датчиками ВЧД, которым проводились динамические УЗИ ЗН и ТКДС с течение 7 дней от травмы. На основании подсчета данных ПИ и ДНВЗН при разных уровнях ВЧД у 53 пациентов в течение первых 7 суток после травмы была получена формула с помощью SVM для раннего неинвазивного прогнозирования ВЧГ при помощи УЗИ. Следует отметить, что так как значения ПИ и ДНВЗН сопоставлялись с данными прямого мониторирования ВЧД, не всегда одиночное значение ДНВЗН в 5,9 мм у конкретного пациента соответствовало ВЧД 20 мм рт. ст. и более. В результате проведенных исследований был сделан вывод о необходимости измерения ультразвуковыми методами двух параметров гемодинамики.
Ниже представлены примеры конкретной реализации заявляемого способа раннего прогнозирования внутричерепной гипертензии у пациентов с черепно-мозговой травмой по нарастанию внутричерепного давления.
Пример 1. Больной П., 37 лет, диагноз: Закрытая черепно-мозговая травма, уровень бодрствования по ШКГ 7 баллов. При поступлении было выполнено УЗИ зрительных нервов (среднее значение ДНВЗН составило 5,3 мм) и ТКДС (ПИ = 0,7). При учете исходных данных в формуле Y = -2,634, следовательно Y имеет отрицательное значение, расположено далеко от «0», прироста в % значения Y при посуточном исследовании не наблюдалось. Был сделан вывод, что при таких данных ДНВЗН и ПИ ВЧД <20 мм рт. ст. Этот факт был подтвержден измерением ВЧД имплантированным датчиком ВЧД.
Пример 2. Больной М., 42 года, диагноз: Закрытая черепно-мозговая травма, уровень бодрствования по ШКГ 8 баллов. При поступлении было выполнено УЗИ зрительных нервов (среднее значение ДНВЗН составило 6,4 мм) и ТКДС (ПИ = 1,6). При учете исходных данных в формуле Y = 1,21, следовательно, Y имеет положительный знак, был сделан вывод, что при таких значениях ДНВЗН и ПИ ВЧД >20 мм рт. ст. Больной был прооперирован в первые сутки после травмы в объеме декомпрессивная трепанация черепа, удаление субдуральной гематомы в объеме 100 см3. В последующие сутки проводился динамический мониторинг ВЧГ. По значению Y на 2-е сутки можно говорить об отсутствии признаков ВЧГ (Y = -0,158).
Пример 3. Больной Г., 31 год, диагноз: Закрытая черепно-мозговая травма, уровень бодрствования по ШКГ 7-8 баллов. При поступлении было выполнено УЗИ зрительных нервов (среднее значение ДНВЗН составило 5,9 мм) и ТКДС (ПИ = 0,8). При учете исходных данных в формуле Y = -0,984, следовательно, Y имеет отрицательное значение, был сделан вывод, что при таких значениях ДНВЗН и ПИ ВЧД будет менее 20 мм рт. ст. Но, так как полученное значение Y расположено близко к 0, следовательно, рекомендовано было выполнить динамические повторные УЗИ для выявления нарастания или регресса ВЧД. На 2-е сутки после травмы Y = -0,3, но значение расположено близко к «0». В связи с этим больному была продолжена интенсивная терапия в ОРИТ без хирургического вмешательства. На 3-е сутки после травмы значение Y = 0,07, в результате были получены данные, характеризующие начальные признаки ВЧГ. Больному было выполнено оперативное вмешательство. В динамике по совокупности методов УЗИ отмечался регресс выявленных признаков повышенного ВЧД.
У больных без имплантированных датчиков использование заявляемого изобретения позволяет зарегистрировать тенденцию к нарастанию ВЧГ, что будет влиять на тактику ведения пациентов с черепно-мозговыми травмами (интенсификация терапии и/или оперативное лечение). В стационарах, где нет возможности проведения инвазивного мониторинга ВЧД, УЗИ ЗН и ТКДС могут служить методом выбора в диагностике и мониторинге ВЧД.