способ количественной оценки мозгового комплайнса

Формула изобретения

Способ количественной оценки мозгового комплайнса (МК), включающий скачкообразное изменение объема содержимого интракраниального пространства на известную величину, постоянный мониторинг и измерение внутричерепного давления (ВЧД) до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства и оценку мозгового комплайнса, отличающийся тем, что дополнительно измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого dVв на частоте пульса по формуле:



где dV - величина изменения объема содержимого интракраниального пространства, Pср - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, Aср - среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, Pо - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, Pк - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, а затем постоянно для каждого момента времени измеряют среднее значение ВЧД, амплитуду волновых колебаний ВЧД и осуществляют количественную оценку мозгового комплайнса Ci по формуле:



где dVв - величина изменения объема интракраниального содержимого на частоте пульса, Aвi - значение амплитуды колебания ВЧД на частоте пульса в момент времени оценки МК.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии и реаниматологии, и может быть использовано для мониторинга мозгового комплайнса (МК) при проведении ликворошунтирующих операций для уточнения параметров имплантируемой дренажной системы и для ведения больных с внутричерепной гипертензией в палатах интенсивной терапии (нейрореанимации).

В настоящее время одним из перспективных направлений нейромониторинга у больных с острым нарушением мозгового кровообращения и пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой является измерение (оценка) МК (Башкиров М.В., Шахнович А.Р., Лубнин А.Ю. Внутричерепное давление и внутричерепная гипертензия // Российский журнал анестезиологии и интенсивной терапии, 1999, № 1, с.4-11).

МК есть величина, обратная первой производной зависимости внутричерепного давления (ВЧД) от объема содержимого интракраниального пространства (P-V зависимости), и отражает текущее состояние компенсаторных возможностей внутричерепного содержимого по поддержанию постоянного уровня ВЧД на фоне роста одного или нескольких компонентов интракраниального объема.

Резкое уменьшение величины МК может служить признаком предстоящей декомпенсации. Возможность определить этот момент (точку декомпенсации) в клинической практике существенно облегчает ведение больных с внутричерепной гипертензией, в частности, это касается решения вопроса о необходимости нейрохирургического вмешательства. Именно поэтому оценка МК во времени (мониторинг) одновременно с оценкой ВЧД является важной прогностической задачей как при ведении больных с внутричерепной гипертензией в палатах интенсивной терапии (нейрореанимации), так и при хирургическом лечении больных с внутричерепной гипертензией. При этом оценка количественной взаимозависимости МК и ВЧД используется для оценки степени декомпенсации ликворообращения и выбора параметров имплантируемой шунтирующей системы на основании результатов инфузионно-нагрузочных тестов.

Таким образом, в общепостановочном плане цель количественного мониторинга МК состоит в том, чтобы для каждого значения текущего времени ti на интервале наблюдения to<ti<tк (где to - начальное время интервала наблюдения, tк - время окончания интервала наблюдения, ti - текущее время) иметь количественную оценку среднего значения внутричерепного давления P(ti) и количественную оценку значения МК C(ti), то есть количественный мониторинг МК есть последовательное во времени получение количественных оценок МК C(ti) и C(P(ti)).

Известен способ косвенной оценки уровня МК с помощью анализа частотных характеристик волновых колебаний ВЧД (Robertson C.S., Narayan R.K., Contant C.F. et al. Clinical experience with a continuous monitor of intracranial compliance. J. Neurosurg. l989. V.71, p.673-680., Bray R.S., Sherwool A.M., Halter J.A. et al. Development of clinical monitoring system by means of ICP waveform analysis. In: Miller J.D.). На фоне длительного мониторинга ВЧД постоянно фиксируется положение центральной частоты спектра ВЧД (так называемого высокочастотного центроида high frequency centroid, HFC). Смещение центральной частоты доминирующего диапазона частот (в норме 6,5-7 Гц) в область более высоких частот 9 Гц и выше принимается за факт резкого уменьшения МК и соответственно декомпенсации.

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

Известен способ косвенной оценки уровня 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 приближенной количественной оценки МК (Miller J.D., Pickard J.D. Intracranial volume-pressure studies in patients with head injury. Injury. 1974. V.5, p.265-269). На фоне постоянного инвазивного мониторинга ВЧД пациентам в интракраниальное пространство производят введение нескольких миллилитров 0,9% раствора NaCl и оценивают изменение величины ВЧД до и после введения. По изменению ВЧД после введения 1 мл 0,9% раствора NaCl в течение 1 секунды судят о состоянии МК. В норме эти изменения составляют 2 мм рт.ст./мл, а превышение изменения ВЧД более 5 мм рт.ст./мл является признаком резкого ограничения резервных (буферных) возможностей внутричерепного содержимого вне зависимости от базового уровня ВЧД. Для получения очередной оценки МК для следующего момента времени производят повтор вышеуказанного алгоритма.

Недостаток способа: оценка МК является приближенной, не учитывающей нелинейный характер зависимости ВЧД от объема интракраниального содержимого и, соответственно, имеет низкую точность и прогностическую значимость.

Наиболее близким к заявляемому является 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), принятый за прототип. Способ осуществляется следующим образом.

На фоне постоянного мониторинга ВЧД в момент времени to измеряют значение давления Ро.

В интракраниальное пространство вводят известный дополнительный объем dVб (как правило от 1 до 4 мл 0,9% раствора NaCl или специальный балонно-болюсный датчик с управляемым от аппаратуры дискретным изменением объема датчика), затем сразу измеряют конечное значение давления Рк.

Рассчитывают значение индекса PVI по формуле:

Рассчитывают значение мозгового комплайнса Со для давления Рср по формуле:

Значение Со считают количественной оценкой МК для момента времени to и давления Рср=(Ро+Рк)/2. Для получения следующего значения величины МК вышеуказанные действия повторяют.

Недостатки прототипа:

- необходимость введения некоторого известного объема dVб каждый раз для получения одного значения (очередной оценки) величины МК, что соответственно увеличивает как инвазивность оценки МК, так и травматичность получения оценки МК;

- существенная длительность между оценками МК (от десятков секунд и более);

- возможность пропуска точки давления декомпенсации Рд из-за дискретного во времени характера процедуры оценки МК и, как следствие, существование порочного круга № 1: для предотвращения пропуска точки декомпенсации необходимо измерять МК как можно чаще, а, соответственно, частые измерения приводят к большей травматичности;

- снижение точности оценки МК с увеличением объема dVб из-за нелинейного характера зависимости давления от объема и, как следствие, существование порочного круга № 2: для увеличения точности оценки МК необходимо уменьшать объем dVб, уменьшение объема dVб приводит к необходимости более частой оценки МК для предотвращения пропуска точки декомпенсации, это приводит в свою очередь к увеличению времени исследования (оценки МК) и, как следствие, к увеличению травматичности.

Изобретение направлено на создание способа количественной оценки МК, обеспечивающего снижение травматичности и увеличение прогностической значимости результатов мониторинга МК.

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 и оценку МК, особенность заключается в том, что дополнительно измеряют амплитуду волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого dVв на частоте пульса по формуле:

где dVб - величина изменения объема содержимого интракраниального пространства, Pсp - среднеарифметическое значение между величиной ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, Аср - среднеарифметическое значение амплитуд волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства, Ро - значение ВЧД до изменения объема содержимого интракраниального пространства, Рк - значение ВЧД после изменения объема содержимого интракраниального пространства, а затем постоянно для каждого момента времени измеряют среднее значение ВЧД, амплитуду волновых колебаний ВЧД на частоте пульса и осуществляют количественную оценку МК Ci по формуле:

где dVв - величина изменения объема интракраниального содержимого, Авi - значение амплитуды колебания ВЧД на частоте пульса в момент времени оценки МК.

Способ осуществляется следующим образом.

На фоне постоянного мониторинга ВЧД в момент времени to измеряют значение среднего ВЧД Ро и амплитуду волновых колебаний А⁰в на частоте пульса.

В интракраниальное пространство вводят или выводят известный объем dVб, после чего сразу измеряют конечное среднее значение ВЧД Рк и амплитуду волновых колебаний ВЧД А¹в.

Рассчитывают среднее давление Рср=(Ро+Рк)/2 и среднюю амплитуду волновых колебаний Аср=(А⁰в+А¹ в)/2.

Рассчитывают значение изменения объема интракраниального содержимого dVв, обусловленное естественными периодическими волновым колебаниями ВЧД на частоте пульса, исходя из соотношения:

Для каждого следующего момента времени ti с интервалом между измерениями, определяемым частотой дискретизации, обеспечивающей удовлетворение требованиям теоремы Найквиста-Котельникова для частоты изменения ВЧД, равной частоте пульса, постоянно измеряют среднее ВЧД Pi и амплитуду волновых колебаний Aвi, фиксируют моменты времени ti.

Постоянно рассчитывают значение мозгового комплайнса Ci для момента времени ti и давления Pi по формуле:

Отсутствие инвазивных манипуляций по введению/выведению в интракраниальное пространство дополнительного объема dVб каждый раз для получения оценки МК уменьшает травматичность его оценки.

Поскольку оценка МК осуществляется непрерывно (интервал между измерениями составляет миллисекунды), исключается пропуск момента наступления декомпенсации и увеличивается точность исследований, в частности точность определения давления декомпенсации и момента наступления декомпенсации, то есть увеличивается прогностическая значимость оценки МК.

Заявляемый способ разработан в ФГУ РНХИ им. А.Л.Поленова и прошел клинические испытания при лечении 126 больных.

Приводим пример-выписку из истории болезни.

Больной Ш., 2 года. История болезни № 463-11.

Диагноз: Киста правой Сильвиевой щели мозга

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.

03.02.2011 при проведении ликвородинамического исследования (инфузионно-нагрузочного теста) согласно заявляемому способу на фоне постоянного мониторинга ВЧД в момент времени to=0.55 мин измерено значение среднего ВЧД Ро=305 мм вод.ст. и амплитуда волновых колебаний А⁰ в=27.9 мм вод.ст. на частоте пульса, время отсчитывалось от момента включения измерительного устройства.

Из интракраниального пространства выведен известный объем dVб=3 мл ликвора (выведенный ликвор использован для последующего проведения биохимического анализа).

Измерено конечное значение среднего ВЧД Рк=275 мм вод.ст. сразу после выведения ликвора и амплитуда волновых (на частоте пульса) колебаний А¹b=19.2 мм вод.ст.

Рассчитано давление Р=(Ро+Рк)/2=290 мм вод.ст. и средняя амплитуда волновых колебаний Аср=(А⁰ в+А¹в)/2=23.55 мм вод.ст.

Рассчитано значение изменения объема интракраниального содержимого, обусловленное естественным периодическим волновым колебанием ВЧД:

dVв=4.7 мл

Для каждого момента времени ti с интервалом между измерениями, определяемым частотой дискретизации измерительного устройства 176 Гц, обеспечивающей удовлетворение требованиям теоремы Найквиста-Котельникова для частоты волнового изменения ВЧД на частоте пульса, постоянно измерялось среднее ВЧД Pcpi, амплитуда волновых колебаний Авi и фиксировались моменты времени ti.

Постоянно рассчитывалось значение мозгового комплайнса Ci в соответствии с формулой в течение всего исследования. По полученным в соответствии с заявляемым способом количественного мониторинга МК значениям Ci в течение всего ликвородинамического исследования получены количественные взаимозависимости Ci (ti), Ci (Pcpi). Вид взаимозависимости Ci (Pcpi) после статистической обработки представлен на рисунке.

Анализ результатов количественной оценки МК подтвердил замкнутость полости (кисты) с ограничением резервной емкости содержимого, подтвердил отсутствие необходимости постановки шунтирующей системы.

Выполнена операция: Эндоскопическое вмешательство при врожденных кистах головного мозга (эндоскопическое иссечение стенок кисты, кистоцистерностомия) ВМП 08.00.003. Послеоперационное проведение инфузионно-нагрузочного теста подтвердило раскрытие ликворных пространств с увеличением резервной емкости краниоспинальной системы.

Использование заявляемого способа обеспечивает:

- возможность получения большего количества оценок МК при меньшей травматичности (инвазивности) процедуры оценки;

- большую точность оценки давления декомпенсации за счет обеспечения более высокой частоты оценок МК во времени;

- возможность длительного автоматизированного непрерывного мониторинга МК без дополнительных манипуляций (введения/выведения);

- возможность получения оценки МК в реальном времени (on-line);

- дешевизну реализации способа, благодаря использованию при реализации заявляемого способа вычислительных возможностей стандартных аппаратно-программных средств.