Влияние гиперосмолярных растворов на внутричерепное давление, церебральную оксигенацию и центральную гемодинамику у больных с внутричерепными кровоизлияниями
Статьи Опубликовано в журнале:Вестник интенсивной терапии, 2007 г, №2. Нейрореаниматология
С.С.Петриков, В.З.Крылов, А.А.СОЛОДОВ НИИ СП им. H.В. Склифосовского, Москва
Основной задачей интенсивной терапии больных с внутричерепными кровоизлияниями, находящихся в критическом состоянии, является обеспечение пораженного мозга достаточным количеством кислорода. Одним из эффективных способов нормализации церебральной оксигенации является коррекция внутричерепной гипертензии [17]. Наиболее распространенным методом снижения внутричерепного давления (ВЧД) является использование гиперосмолярных препаратов [14]. К ним относят маннитол, гипертонические растворы хлорида натрия и комбинацию гипертонических растворов хлорида натрия с коллоидными препаратами.
В клинической практике наибольшее распространение получили растворы маннитола. Гипертонические растворы хлорида натрия изначально использовали не в целях снижения ВЧД, а для "малообъемной реанимации" у пациентов с геморрагическим шоком. По сравнению со стандартной противошоковой терапией малообъемная реанимация обеспечивала быстрое восполнение внутрисосудистого объема жидкости и приводила к увеличению сердечного выброса, артериального давления и улучшению микроциркуляции [1]. Для увеличения продолжительности гемодинамических эффектов были созданы комбинации гипертонических растворов хлорида натрия с коллоидными препаратами.
Несмотря на длительную историю использования гиперосмолярных растворов в интенсивной терапии, литературные данные, посвященные сравнению их церебральных и гемодинамических эффектов, крайне противоречивы, а в большинстве отделений реанимации и интенсивной терапии эти препараты применяют эмпирически, исходя из опыта конкретного врача.
В связи с этим целью настоящего пилотного исследования явилось определение влияния гиперосмолярных растворов на внутричерепное давление, церебральную оксигенацию и показатели центральной гемодинамики у больных с внутричерепными кровоизлияниями, находящихся в критическом состоянии.
Материалы и методы. Обследовали 8 больных с внутричерепными кровоизлияниями травматического и нетравматического генеза с угнетением сознания до 4-9 баллов по Шкале Комы Глазго. Средний возраст пациентов составил 41±9 лет, отношение мужчины/женщины 6:1.
Всем больным проводили инвазивный мониторинг ВЧД (мониторы: Шпигельберг, "Hanni-Set", "Codman"), показателей центральной гемодинамики (PiCCOplus) и газового состава артериальной и оттекающей от мозга крови.
Для снижения ВЧД превышающего 20 мм рт.ст., использовали внутривенное введение 400 мл 15% раствора маннитола в течение 15 мин (n=6) или 200 мл 10% раствора хлорида натрия (NaCI) в течение 15 мин (n=6) или 250 мл раствора "ГиперХАЕC" ((7,2% NaCI в растворе гидроксиэтилкрахмала 200/0,5) в течение 5 мин (n=8).
До использования препаратов и через 5, 30 и 120 минут после их введения определяли ВЧД, насыщение гемоглобина кислородом в луковице яремной вены (SjO2), среднее артериальное давление (АДср), температуру артериальной крови (Ткр), сердечный индекс (СИ), индекс глобального конечно-диастолического объема (ИГКДО), вариабельность ударного объема сердца (ВУО), индекс периферического сосудистого сопротивления (ИОПСС), напряжение кислорода и углекислоты в артериальной крови (РаО2, РаСO2), церебральное перфузионное давление (ЦПД), отношение РаO2 к фракции кислорода во вдыхаемой смеси (РаО2/FiO2) и внесосудистую воду легких (ИВСВЛ).
Фиксировали время, когда ВЧД вновь становилось выше 20 мм рт. ст.
Полученные на этапах исследования данные сравнивали с исходными значениями. Использовали критерии Манна-Уитни и Уилкоксона. Различия считали достоверными при уровне критерия значимости Р менее 0,05. Статистическую обработку полученных данных осуществляли при помощи пакета программ STATISTICA 6.0 (StatSoft, США).
Результаты исследования. На всех этапах исследования РаСO2 и Ткр оставались стабильными и были сопоставимы между группами (Табл. 1).
Таблица 1. Значения РаСO2 (мм рт.ст.) и температуры крови (С°) на этапах исследования (М±σ)
| Растворы | Этапы исследования | Исходно | 30 минут | 120 минут | РаСO2 | Ткр | РаСO2 | Ткр | РаСO2 | Ткр |
| Маннитол 15% | 28±3 | 36,6±1,5 | 28±4 | 36,3±1,3 | 30±1 | 36,5±1,6 |
| NaCI 10% | 29,7±4,4 | 37,6±0,9 | 29,3±4,1 | 37,7±1,1 | 32,8±4,1 | 38±1,2 |
| ГиперХАЕС | 30±4 | 36,9±0,7 | 32±5 | 36,8±0,7 | 31 ±5 | 36,9±0,8 |
Введение всех исследованных растворов сопровождалось значимым снижением ВЧД через 5 и 30 минут (Табл. 2). Через 120 мин после применения 15% маннитола и 10% NaCI ВЧД было выше 20 мм рт.ст. (21 ±9 мм рт.ст. и 29±8 мм рт. ст. соответственно). При использовании ГиперХАЕС ВЧД через два часа составляло в среднем 18±8 мм рт. ст.
Таблица 2 Влияние гиперосмолярных препаратов на ВЧД (мм рт.ст.) и ЦПД (мм рт. ст.) (М±σ)
| Растворы | Этапы исследования | Исходно | 5 минут | 30 минут | 120 минут | ВЧД | ЦПД | ВЧД | ЦПД | ВЧД | ЦПД | ВЧД | ЦПД |
| Маннитол 1 5% | 32±10 | 80±13 | 16±5* | 102±18* | 18±12* | 100±21* | 21 ±9 | 97±25 |
| NaCI 10% | 34±10 | 82±13 | 14±4* | 113 ±30* | 15±7* | 106±31 | 29±8 | 94±25 |
| ГиперХАЕС | 29±8 | 63±20 | 18±5* | 89±17* | 13±7* | 91 ±19* | 18±8* | 86±20* |
Продолжительность снижения ВЧД составила (медиана, минимальное и максимальное значение) - 60 минут (от 30 до 280 минут) для 15% маннитола, 85 минут (от 60 до 150 минут) для 10% NaCI и 173 минуты (от 30 до 383 минут) для ГиперХАЕС (р < 0,05 по сравнению с 10% NaCI). Использование всех исследованных растворов сопровождалось увеличением церебрального перфузионного давления (см. табл. 2). Однако наиболее продолжительный эффект на ЦПД отметили при использовании ГиперХАЕС. Несмотря на снижение ВЧД и повышение ЦПД у больных, которым вводили 15% маннитол и 10% NaCI, не отмечали достоверного увеличения церебральной оксигенации.
До использования маннитола SjO2 составило 74±7%, через 30 мин - 80±4%, через 120 мин -78±6%. До начала введения 10% NaCI SjO2 было 76±10%, через 30 мин - 82±7%, через 120 мин -75±3%. Использование ГиперХАЕС сопровождалось значимым улучшением церебральной оксигенации на всех этапах исследования. До начала инфузии препарата SjO2 составило 70±15%, через 30 мин - 76±13% (Р<0,05), через 120 мин -79±12%(Р<0,05).
Тенденцию к повышению осмоляльности плазмы крови отметили при использовании всех исследованных растворов (Табл. 3). Однако достоверных изменений получено не было.
Таблица 3. Влияние гиперосмолярных препаратов на осмоляльность плазмы крови (мосм/кг) (M±σ)
| Растворы | Этапы исследования | Исходно | 30 минут | 120 минут |
| Маннитол 15% | 307±10 | 315±19 | 307±21 |
| NaCl 10% | 307±12 | 311 ±8 | 308±14 |
| ГиперХАЕС | 313±28 | 324±20 | 321±26 |
Помимо влияния на внутричерепное давление и церебральную оксигенацию препараты оказывали различное воздействие на центральную гемодинамику.
Введение 15% маннитола и 10% NaCl практически не оказывало влияния на исследуемые параметры. При использовании 15% маннитола отметили достоверное увеличение СИ и снижение ИОПСС только через 5 минут после введения раствора. Использование 10% NaCI сопровождалось значимым увеличением СИ через 5 минут и достоверным снижением ИОПСС через 5 и 30 минут после введения препарата.
В отличие от 15% маннитола и 10% NaCl применение ГиперХАЕС оказывало выраженное влияние на гемодинамику. СИ до использования препарата составил 3,7±0,7 л/мин/м2.. после -5,8±1,1 л/мин/м2 (Р<0,05), через 30 мин - 5,5±0,9 л/мин/м2 (Р<0,05), через 120 мин - 4,3±0,7 л/мин/м2 (Р<0,05). ИГКДО до введения - 564±68 мл/м2, после - 624±95 мл/м2 (Р<0,05), через 30 мин - 635±90 мл/м2 (Р<0,05), через 120 мин -587±62 мл/м2 (Р<0,05). ВУО до введения 16±10%, после - 10±5% (Р<0,05), через 30 минут - 11±6%, через 120 мин - 12±7%. ИОПСС исходно составил 1907±512 дин*сек*см-5/м2, после введения -1445±519 дин*сек*см-5/м2 (Р<0,05); через 30 минут _ 1443±299 дин*сек*см-5/м2 (Р<0,05), через 120 мин - 1866±493 дин*сек*см-5/м2. АДср до введения ГиперХАЕС составило 91±16 мм рт.ст., после введения - 107±16 мм рт.ст. (Р<0,05), через 30 мин 105±18 мм рт.ст., через 120 мин -104±20 мм рт. ст.
Важно отметить, что использование всех исследованных растворов не оказывало влияния на легочный газообмен и внесосудистую воду легких.
Обсуждение. Введение гиперосмолярных растворов является наиболее распространенным методом нехирургической коррекции внутричерепной гипертензии. Использование подобных препаратов приводит к возникновению временного градиента осмотического давления между плазмой крови и интерстициальным пространством мозга, вызывая перемещение жидкости во внутрисосудистое пространство [3,14].
Основными механизмами действия гиперосмолярных растворов являются [1]:
Среди гиперосмолярных препаратов наиболее широкое применение в клинической практике нашел маннитол.
Во многих клинических и экспериментальных работах было показано, что однократное введение маннитола хотя бы на короткое время позволяет снизить ВЧД [4,16,18]. Однако данный эффект является преходящим, и через некоторое время ВЧД вновь увеличивается. По данным ряда исследователей, внутричерепное давление после первоначального снижения может даже увеличиться выше исходного уровня (так называемый эффект отдачи - rebound effect). Развитие эффекта отдачи связывают с накоплением маннитола в веществе головного мозга [10,19]. При использовании маннитола необходимо тщательно контролировать осмоляльность плазмы крови. Необходимо учитывать, что повышение осмоляльности более 320 мОсм/кг способствует развитию почечной недостаточности. Осмотический диурез, вызванный маннитолом, может привести к гипотонии, особенно у пациентов с исходной гиповолемией [6, 8,20].
Альтернативой использованию маннитола является применение гипертонических растворов хлорида натрия (NaCI). Коэффициент отражения (избирательная непроницаемость гематоэнцефалического барьера для различных веществ) у гипертонических растворов NaCI выше, чем у маннитола, что делает их потенциально более эффективными осмотическими агентами [1,9, 24]. Впервые применение подобных растворов у больных с черепно-мозговой травмой было описано в 1919 году Weed и McKibben [23]. Помимо влияния на ВЧД гипертонические растворы хлорида натрия способствуют коррекции гиповолемии, увеличивают ОЦК, среднего АД и ЦПД [7, 21]. К другим положительным эффектам относят восстановление мембранного потенциала нейронов, поддержание целостности ГЭБ, а также модуляцию воспалительного ответа путем уменьшения адгезии лейкоцитов к эндотелию [12.13].
Для увеличения продолжительности действия гипертонических растворов NaCl их комбинируют с коллоидными препаратами. Механизмы действия таких растворов помимо снижения ВЧД включают улучшение церебрального кровотока, доставки кислорода и реологических свойств крови [2,11,15].
Полученные в нашем исследовании данные подтверждают эффективность использования гиперосмолярных растворов для коррекции внутричерепной гипертензии.
Мы отметили статистически значимое снижение ВЧД при использовании как 15% маннитола, так и 10% NaCI и ГиперХАЕС (7,2% NaCI / ГЭК 200/0,5). Учитывая осмолярность использованных растворов (15% маннитол - 1132 мосм/л, 10% NaCI - 3400 мосм/л, ГиперХАЕС - 2464 мосм/л), мы предполагали, что по продолжительности действия они распределятся следующим образом: 10% NaCI, ГиперХАЕС, 15% маннитол. Однако наиболее выраженный и длительный эффект на ВЧД был отмечен при применении ГиперХАЕС. Возможным объяснением этого явления является пролонгирование действия препарата за счет добавления гидроксиэтилкрахмала к раствору гипертонического натрия хлорида.
Несмотря на снижение ВЧД мы не отметили достоверного увеличения насыщения гемоглобина кислородом в луковице яремной вены при использовании 15% маннитола и 10% NaCl. Однако при применении ГиперХАЕС церебральная оксигенация значимо улучшалась на всех этапах исследования. Объяснением данного факта может быть значимое увеличение церебрального перфузионного давления при использовании ГиперХАЕС в отличие от применения 15% маннитола и 10% NaCI. Известно, что повышение церебрального перфузионного давления является эффективной мерой увеличения перфузии и оксигенации головного мозга [17]. Восстановление снабжения мозга кислородом приводит к снижению коэффициента экстракции кислорода и увеличению насыщения гемоглобина кислородом в венозной крови.
Важное практическое значение имеют полученные данные по влиянию гиперосмолярных растворов на центральную гемодинамику.
Введение 15% маннитола и 10% NaCI приводило только к кратковременному повышению сердечного индекса, не оказывая значимого влияния на глобальный конечно-диастолический объем крови. Использование ГиперХАЕС сопровождалось достоверным увеличением сердечного индекса и ИГКДО на всех этапах исследования.
Полученные нами результаты согласуются с данными литературы. Основными механизмами действия гипертонических растворов NaCl, приводящими к увеличению сердечного индекса, являются быстрая мобилизация эндогенной жидкости с последующим увеличением объема циркулирующей плазмы и положительный инотропный эффект [5].
Добавление гидроксиэтилкрахмала способствует продолжительному удержанию жидкости в сосудистом русле и создает дополнительное онкотическое давление [5,22]. Возможно, именно этими эффектами объясняются выраженные гемодинамические эффекты ГиперХАЕС.
Следует особо отметить, что мы не зафиксировали каких-либо побочных эффектов при использовании исследованных препаратов.
Выводы
- Использование 15% маннитола, 10% NaCI и ГиперХАЕС (7,2% NaCI / ГЭК 200/0,5) является эффективной мерой коррекции внутричерепной гипертензии. Наиболее продолжительным эффектом обладает ГиперХАЕС (7,2% NaCl /ГЭК 200/0,5).
- Применение 15% маннитола и 10% NaCI не оказывает значимого влияния на церебральное перфузионное давление и церебральную оксигенацию. Использование ГиперХАЕС (7,2% NaCl / ГЭК 200/0,5) приводит к продолжительному достоверному увеличению церебрального перфузионного давления и улучшению церебральной оксигенации.
- Введение 15% маннитола и 10% NaCI сопровождается кратковременным увеличением сердечного выброса, не оказывая выраженного влияния на глобальный конечно-диастолический объем крови.
- Применение ГиперХАЕС (7,2% NaCI / ГЭК 200/0,5) оказывает продолжительное влияние на центральную гемодинамику, выражающееся в увеличении сердечного индекса и глобального конечно-диастолического объема крови.
- Использование 15% маннитола, 10% NaCI и ГиперХАЕС (7,2% NaCI / ГЭК 200/0,5) не оказывает влияния на легочный газообмен и не приводит к увеличению внесосудистой воды легких.
Литература
1. Bentsen G. et al. Predictable reduction of intracranial hyper tension with hypertonic saline hydroxyethyl siarch: a prospective clinical trial in critically ill patients with subarachnoid haemorrhage // Acta Anaesthesiol Scand. - 2004. - 48. - P. 1089-1095;
2. Berger S et al. Reduction of post-traumatic intracranial hypertension by hypertonic/hyperoncotic saline/dextran and hypertonic mannitol// Neurosurgery. -1995. -37(1).-P. 98-107;
3. Bhardwaj A, Ulatowski J.A Cerebral Edema: Hypertonic Saline Solutions // Curr Treat Options Neurol. - 1999. - 1(3).-P. 179-188;
4. Biestro A. et al. Osmotherapy for increased intracranial pressure: comparison between mannitol and glycerol// Acta Neurochir (Wien). - 1997. - 139(8). - P. 725-732:
5. Boldt J. et al. Fluid choice for resuscitation of the trauma patient: a review of the physiological pharmacological, and clinical evidence //Can J Anaesth. -2004. -51 (5).-P. 500-513;
6. Bullock R. Mannitol and other diuretics in severe neurotrauma//New Horiz. - 1995. - 3. - P.448-452;
7. Cross J.S. et al., 1989 Hypertonic saline fluid therapy following surgery: a prospective study//J Trauma. -1989- 29(6). - P. 817-825;
8. Dorman H.R. et al. Mannitol induced acute renal failure //Medicine (Baltimore). - 1990.- 69(3). - P. 153-159;
9. Fenstermacher J.D. et al. Filtration and reflection coefficients of the rabbit blood brain barrier // Am J Physiol. -1966.-211(2). - P. 341-346;
10. Garcia-Sola R. et al. The immediate and longterm effects of mannitol and glycerol. A comparative experimental study // Acta Neurochir (Wien). - 1991. - 109(3-4). P.114-121;
11. Hannemann L et al. Hypertonic saline in stabilized hyperdynamic sepsis // Shock. - 1996. - 5(2). - P. 130-134;
12. Hartl R. et al. Hypertonic/hyperoncotic saline reliably reduces ICP in severely head-injured patients with intracranial hypertension // Acta Neurochir. - 1997. - 70. -P.126-129;
13. Hartl R. et al. Treatment of refractory intracranial hypertension in severe traumatic brain injury with repetitive hypertonic/hyperoncotic infusions // Zentralbl Chir. - 1997. - 122(3).-P. 181-185;
14. Harukuni I. et al. Cerebral resuscitation: role of osmotherapy // J Anesth. -2002. - 16(3). P.229-237;
15. Kempski O. et al. "Small Volume Resuscitation" as Treatment of Cerebral Blood Flow Disturbances and increased ICP in Trauma and Ischemia // Acta Neurochir. -1996.-66.-P. 114-117;
16. Kirkpatrick P.J. et al. Early effects of mannitoi in patients with head injuries assessed using bedside muftimodality monitoring // Neurosurgery. - 1996. - 39(4). -P.714-720;
17. Lang E.W., Chesnut R.M. Intracranial pressure and cerebral perfusion pressure in severe head injury // New Horiz. - 1995. - 3(3). - P. 400-409;
18. Luvisotto T.L et al. The effect of mannitol on experimental cerebral ischemia, revisted// Neurosurgery. - 1996. -38(1).-P.131-138;
19. Node Y. et al. Rebound phenomenon of mannitol and glycerol: clinical siudies /7 No To Shinkei. - 1983. -35(12). -P. 1241-1246;
20. Oken D.E. Renal and external considerations in high-dose mannitol therapy // Ren Fail. - 1994. - 16. -P.147-159;
21. Prough et al. Rebound intracranial hypertension in dogs after resuscitation with hypertonic solutions from hemorrhagic shock accompanied by an intracranial mass lesion // J Neurosurg Anesthesiol. - 1999. - 11(2). - P. 102-111;
22. Schwarz S. et al. Effects of hypertonic saline hydroxyethyl starch solution and mannitol in patienis with increased intracranial pressure after stroke // Stroke. - 1998. - 29(8). - P. 1550-1555;
23. Weed L.H., McKibben P.S. Pressure changes in the cerebrospinal fluid following intravenous injection of solutions of solutions of various concentrations // Am J Physiol. - 1919.-48.-P.512-530;
24. Zornow M.H. Hypertonic saline as a safe and efficious treatment of intracranial hypertension // J Neurosurg Anesthesiol. - 1996. -8.-P. 175-177.
