Кардиореспираторные нарушения и кислородное обеспечение головного мозга при хронической посттромбоэмболической легочной гипертензии

Хроническая посттромбоэмболическая легочная гипер­тензия (ХПЛГ) — патологическое состояние, вызванное окклюзией или стенозом одной или нескольких ветвей легочной артерии (ЛА) со значительным снижением пер­фузии легких в результате тромбоэмболии ЛА (ТЭЛА). При неполном лизисе тромбоэмболы в просвете сосудов подвергаются соединительнотканной трансформации и в результате перекрытия просвета сосудов приводят к увеличению сосудистого сопротивления и давления в системе ЛА [1-5].

Ранее ХПЛГ считали редким осложнением ТЭЛА, встречающимся у 0,01% больных [6]. Однако в настоящее время, благодаря более широкому применению допплеровской эхокардиографии (ЭхоКГ) с определе­нием давления в ЛА и рентгеноконтрастных методов диагностики, отмечено повышение частоты выявления ХПЛГ [1, 7—9].

Многими исследователями показано, что прогноз у пациентов с ХПЛГ крайне неблагоприятный [10—12]. Современные данные не подтверждают эффективнос­ти медикаментозного лечения, а естественное течение ХПЛГ вследствие развития правожелудочковой недо­статочности имеет еще более неблагоприятный про­гноз [13].

Перспективной является хирургическая методика лече­ния — тромбэндартерэктомия из ветвей ЛА [3, 14—17]. Совершенствование хирургической техники позволило сократить количество осложнений, встречающихся у кар­диохирургических больных, таких как аритмии, ателекта­зы, кровотечения, инфекционные осложнения и прису­щее только данной категории больных — реперфузионное поражение легких [14, 15]. Однако достаточно частыми остаются неврологические осложнения хирургического лечения ХПЛГ [16, 17]. В основе этого лежит исходная гипоксия, к которой наиболее чувствительны ткани голо­вного мозга, а также усугубление гипоксии тканей мозга при хирургическом лечении в результате неизбежности длительной искусственной перфузии, гипотермии и при­менения остановки кровообращения [15—17]. Поэтому дальнейшее изучение механизмов развития и прогрессирования ХПЛГ и гипоксии головного мозга у больных данной категории представляется актуальным для опре­деления факторов прогноза неблагоприятного исхода заболевания и его лечения.

Цель данного исследования состояла в оценке выра­женности кардиореспираторных нарушений и их вли­яния на кислородное обеспечение головного мозга при ХПЛГ.

Материал и методы

В исследование были включены 56 пациентов — 33 (59%) мужчины и 23 (41%) женщины в возрасте 48 (41—55) лет с диагнозом ТЭЛА, ХПЛГ, подтверж­денным результатами ангиопульмонографии. Средняя длительность заболевания составила 3 (1,5—4,1) года. Согласно классификации Нью-Йоркской ассоциации сердца (New York Heart Association), у 73% пациентов хроническая сердечная недостаточность (ХСН) соответс­твовала III функциональному классу (ФК), ХСН IV ФК констатирована в 27% случаев.

Всем пациентам проведена ЭхоКГ (VIVID 7 Dimension, «GE MS», США) с определением анатомофункциональных параметров правых и левых отделов сердца и расчетного давления в ЛА. Для анализа использовали следующие данные: конечный диастолический размер (КДР, см), конечный диастолический объем (КДО, мл), фракцию выброса (ФВ, %) правого желудочка (ПЖ) и левого желудочка (ЛЖ) сердца.

Объем поражения легочного русла, состояние легоч­ной перфузии определяли при ангиопульмонографии. Оценивали уровень давления в ЛА (мм рт. ст.), сердечный индекс (СИ, л/мин/м²), сопротивление сосудов малого круга кровообращения (дин×с×см^-5), ангиографический индекс Миллера (баллы).

В состоянии покоя, после предварительного отды­ха в течение 15 мин, оценивали функцию внешнего дыхания и уровень потребления кислорода (Oxycon Pro, «Jaeger»,Германия). Оценивали частоту дыхания (ЧД, число дыхательных движений в минуту), дыхатель­ный объем (ДО, мл), минутный объем дыхания (МОД, л/мин), фактическое потребление кислорода (мл/мин), потребление кислорода, отнесенное к должным вели­чинам (%), рассчитывали коэффициент использования кислорода (КИО₂, %). Полученные данные анализирова­ли и сопоставляли с должными величинами параметров функции внешнего дыхания, согласно рекомендациям Европейского респираторного общества и Американского торакального общества [18].

С помощью пульсоксиметра BCI 3304 Oximeter изме­ряли оксигенацию артериальной крови (%).

Кислородное обеспечение головного мозга оцени­вали с использованием билатеральной транскраниальной спектроскопии INVOS 5100. Определяли уровень оксигенации мозга ткани (rSO₂, %) правого и левого полушарий, рассчитывали индекс гемодинамического соответствия по полушариям (ИГС, усл. ед.), кото­рый является отношением rSO₂ к уровню артериаль­ного давления, и коэффициент экстракции кислоро­да (КЭК, %) тканями мозга. Для оценки толерант­ности головного мозга к гипоксии проводили пробу с задержкой дыхания (проба Штанге). По данным И.Б. Заболотских и соавт. (1993), длительность задерж­ки дыхания при пробе Штанге менее 30 с свидетель­ствует о низкой толерантности к гипоксии, длитель­ность задержки дыхания от 30 до 60 с — об умеренном снижении толерантности к гипоксии, более 60 с — о высокой толерантности к гипоксии [19].

Статистический анализ полученных данных прове­ден с использованием пакета статистических программ Statistica 6.0. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха — Me (25-й процентиль; 75-й процентиль). Взаимосвязь параметров оценивали с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Статистически значимыми принимали зна­чения при p<0,05.

Результаты

Тромбоэмболическое поражение артериального русла легких у обследованных пациентов сопровождалось значительным повышением сосудистого сопро­тивления в малом круге кровообращения до 618 (450— 935) дин×с×см^-5 и развитием легочной гипертен­зии, что связано с большим объемом эмболического поражения — индекс Миллера 25 (22—27) баллов. Максимальное давление в ЛА, по данным ангиопуль­монографии, составило 78 (58—92) мм рт. ст.

Повышенное легочное сосудистое сопротивление препятствует выбросу крови из ПЖ, снижая его систолическую функцию и приводя к ремоделированию камер сердца (табл. 1).

Таблица 1. Анатомо-функциональные параметры желудочков сердца у пациентов с ХПЛГ

Между уровнем легочной гипертензии и сократитель­ной способностью миокарда ПЖ существует обратная взаимосвязь (r=-0,59; p<0,05). В результате при уве­личении уровня давления в ЛА происходит снижение сердечного выброса ЛЖ (r=-0,32; p<0,05) и, соответс­твенно, доставки кислорода органам и тканям.

Респираторные нарушения при ХПЛГ заключаются в появлении неперфузируемого, но вентилируемого участка легочной ткани. Пораженный участок легоч­ной ткани исключен из газообмена, в результате чего эффективность вентиляции значительно снижается (табл. 2).

Таблица 2. Эффективность легочной вентиляции у пациентов с ХПЛГ

Как представлено в табл. 2, у пациентов с ХПЛГ для компенсации функции неперфузируемых участков легких повышается потребление кислорода функционирующими альвеолярными регионами. Однако это не обеспечивает адекватную эффективность вентиляции: КИО₂ снижен в среднем на 22% по сравнению с нормой. Результатом нарушения легочной вентиляции является развитие артери­альной гипоксемии — оксигенация артериальной крови у обследованных пациентов составила в среднем 94 (93—96)%.

Наиболее чувствительный к дефициту кислорода орган человека — головной мозг. При ХПЛГ кардиореспиратор­ные нарушения (снижение доставки кислорода и эффек­тивности легочной вентиляции, артериальная гипоксе­мия) формируют недостаточное кислородное обеспече­ние головного мозга, несмотря на увеличение экстракции кислорода тканями мозга (табл. 3). Норма оксигенации головного мозга соответствует 63—75%, по данным раз­ных авторов [21, 22].

Таблица 3. Кислородное обеспечение головного мозга у пациентов с ХПЛГ

При увеличении давления в ЛА снижается rSO₂ как пра­вого, так и левого полушарий головного мозга (r=-0,42 и r=-0,39 соответственно; p<0,05).

Длительность пробы с задержкой дыхания (проба Штанге) у пациентов с ХПЛГ значительно снижена и составляет 31 (23—43) с при норме более 60 с, уменьшается по мере прогрессирования легочной гипертензии (r=-0,31, p<0,05).

Обсуждение

Анализ полученных результатов показал, что ХПЛГ сопровождается выраженными кардиореспираторными нарушениями, в основе которых лежит комплекс нару­шений, включающий эмболическое поражение артери­ального русла малого круга кровообращения, метабо­лический дефицит кислорода и реакцию организма на хроническую гипоксию [3, 14].

Ответ организма на дефицит кислорода осуществляется в рамках отлаженной системы, включающей доставку кислорода к тканям и утилизацию кислорода клетками. Речь идет о системах внешнего дыхания, кровообращения и тканевого дыхания, которые лишь условно могут быть выделены из упомянутой функциональной системы обес­печения организма кислородом [25, 26]. Выделение того или иного звена в качестве объекта исследования, вероят­но, оправдано с методических позиций, однако при этом не должна теряться из виду общая цель взаимодействия этих звеньев. Так, перечисление компенсаторных реак­ций в ответ на гипоксию P.N. Ainslie (2004) начинает с реакции внешнего дыхания [27]. На втором месте упоминается реакция кровообращения и лишь затем — измене­ния на тканевом уровне [28, 29].

Нарушение функции легочного дыхания при ХПЛГ возникает вследствие эмболии артерии с прекращением капиллярного кровотока, в результате чего снижается секреция сурфактанта альвеолярным эпителием и спа­даются альвеолы, формируя локальный ателектаз [30]. По нашим данным, объем легочной эмболии (индекс Миллера) и уровень сосудистого сопротивления в малом круге кровообращения имеют обратную взаимосвязь с эффективностью легочной вентиляции (r=-0,19 и r=-0,18 соответственно). Коэффициент использования кислоро­да у пациентов с ХПЛГ снижается, несмотря на компен­саторное увеличение потребления кислорода, в среднем на 36% по сравнению с нормой. В результате снижения эффективности вентиляции альвеол и шунтирования крови из артериол в вены формируется артериальная гипоксемия [30]. Оксигенация артериальной крови у обследованных нами больных составила в среднем 94%.

Основную нагрузку при повышении легочного сосудис­того сопротивления берут на себя правые отделы сердца. Сохраняющаяся длительное время гипертензия малого круга кровообращения приводит к увеличению КДО ПЖ, значительному снижению ФВ ПЖ, т.е. к развитию право­желудочковой недостаточности. В литературе обсуждают­ся эхокардиографические критерии — предикторы небла­гоприятного результата хирургического лечения пациен­тов с ХПЛГ, среди которых наиболее важными авторы считают увеличение КДО ПЖ и ЛЖ сердца, а также пре­вышение КДО ПЖ над КДО ЛЖ [31]. Они в свою очередь соответствуют тяжести поражения легочного сосудистого русла, оцененного по индексу Миллера. Повышение дав­ления в ПЖ уменьшает наполнение ЛЖ, что приводит к снижению минутного объема кровообращения в большом круге кровообращения [14, 15], а следовательно, и к сни­жению кислородного обеспечения органов и тканей.

Потребность головного мозга в кислородном обес­печении выше, чем других органов и тканей организма. Между состоянием малого круга кровообращения и кислородным обеспечением головного мозга у пациен­тов с ХПЛГ прослеживается выраженная взаимосвязь. Легочная гипертензия при хронической ТЭЛА сопровож­дается снижением оксигенации головного мозга в сред­нем на 10—15% ниже нормы и значительным снижением толерантности мозга к гипоксии.

Согласно данным В.С. Краснова и соавт. (2010), выра­женная ХСН (III—IV ФК) сопровождается статистически значимым уменьшением линейной скорости кровотока в обеих средних мозговых артериях [32]. Недостаточная перфузия головного мозга в сочетании с артериальной гипоксемией способствуют развитию гипоксии мозга, что формирует вторичные дисциркуляторные явления в сосудах головного мозга [33]. Результаты клинико-энце­фалографических исследований показали, что расстройс­тва газообмена, артериальная гипоксемия, гипоксия и дисциркуляторные явления в сосудах головного мозга при легочно-сердечной недостаточности обусловлива­ют изменения функционального состояния мезодиэн­цефальных и лимбико-ретикулярных образований мозга и снижение функциональной подвижности корковых нейронов [33]. Кроме того, вызванное гипоксией нару­шение функционирования сосудодвигательных центров вызывает расстройство регуляции сосудистого тонуса [34], усугубляя кардиореспираторные нарушения у паци­ентов с ХПЛГ.

Заключение

Определение кислородного обеспечения головного мозга у пациентов с хронической посттромбоэмболи­ческой легочной гипертензией важно не только с точки зрения клинических проявлений дисциркуляторных нарушений [35]. Использование церебральной окси­метрии позволяет осуществлять неинвазивную диа­гностику ишемии и гипоксии мозга, что особенно важно во время кардиохирургических вмешательств [36]. Хирургическое лечение тромбоэмболии легочной артерии в объеме тромбэндартерэктомии из ветвей легочной артерии у 11% пациентов сопровождается неврологическими осложнениями, что связано как с исходным состоянием кислородного обеспечения голо­вного мозга пациентов с хронической посттромбоэмбо­лической легочной гипертензией, так и с необходимо­стью использования длительной искусственной перфу­зии и остановки кровообращения во время операции [16, 17]. Поэтому предоперационное определение кис­лородного обеспечения головного мозга, возможно, имеет прогностическую значимость для результатов тромбэндартерэктомии из ветвей легочной артерии, что необходимо для повышения эффективности мер по защите мозга при хирургическом лечении пациен­тов с хронической посттромбоэмболической легочной гипертензией.