Типы и варианты церебрального кровообращения у здоровых людей - системный анализ церебрального кровообращения человека

Глава 3
ТИПЫ И ВАРИАНТЫ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ В УСЛОВИЯХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОКОЯ
Обширный фактический материал, полученный в результате проведенных исследований, позволил нам сформулировать целостные представления о типологии церебрального кровообращения у здоровых людей различного возраста. Это обусловлено тем, что какой-либо отдельно взятый показатель органной гемодинамики, позволяет оценить лишь функциональное состояние определенного фрагмента регионарного сосудистого русла. Для целостной оценки мозгового кровотока необходимо исследовать во-первых, состояние регионарной микроциркуляции, во-вторых, особенности пульсового кровенаполнения церебрального бассейна в целом и, в-третьих, определить особенности деятельности функциональной системы оптимизации артериального давления (ФС ОАД). Последнее необходимо для оценки взаимодействий системных и местных механизмов регуляции регионарного кровообращения.
В связи с этим в процессе работы были выделены типы церебрального кровообращения (нормотонический, гипотонический, гипертонический), характеризующие преимущественно регионарную микроциркуляцию, варианты волемии головного мозга (нормоволемический, гиповолемический, гиперволемический), характеризующие церебральную фракцию кровообращения и типы системной гемодинамики (эукинетический, гиперкинетический, гипокинетический).
Всего под наблюдением находилось 199 взрослых здоровых людей (возраст 18-22 года) и 300 обследуемых - детей второго детства (возраст 79 лет).

Типы церебрального кровообращения у взрослых лиц.

Предварительный анализ физиологической информации выявил значительную вариабельность показателей церебрального кровообращения взрослых лиц в состоянии относительного покоя. Так, например, величины реографического систолического индекса (РСИ), характеризующего суммарное пульсовое кровенаполнение церебрального бассейна, находились в диапазоне 0,038 - 0,112 Ом, максимальной скорости быстрого наполнения сосудов головного мозга в диапазоне 418 - 789 Ом/с. У всех обследованных значительно различались величины средней скорости медленного наполнения церебральных сосудов, дикротического индекса, уровня венозного оттока крови из региона.
Известно, что механизмы регуляции системного и регионарного кровотока во многом различны. Высокая вариабельность регуляций последнего обусловлена наличием генетической специфичности микроциркуляторного русла. Об этом свидетельствует большое количество гистологоанатомических исследований (Мчедлишвили Г.И., 1968- Ганнушкина И.В.,
Шафранова В.П., Рясина Т.В., 1977- Демченко И.Т., Москаленко Ю.Е., 1977).
Вместе с тем имеются сведения о существовании гетерогенности регуляторных механизмов регионарного кровотока. Кровоснабжение тканей с одной стороны определяется системными кардиогемодинамическими факторами, с другой - механизмами регуляции тонуса пре- и посткапиллярного отделов сосудистого русла.
Важнейшими системными кардиогемодинамическими факторами, влияющими на уровень органного кровообращения являются ино-, хронотропная и насосная деятельность сердца, а также диастолическая функция его желудочков и систолическая функция предсердий, определяющие величины венозного возврата.
Регионарный сосудистый тонус создается сочетанным действием факторов миогенной, гуморальной и нейрогенной регуляции тканевого кровотока. Причем, по современным представлениям, соотношения этих факторов неодинаковы в различных регионах. В то же время считается доказанным, что нейрогенные факторы оказывают преимущественно корригирующее влияние на органный кровоток, осуществляя перераспределительные гемодинамические реакции (Павлов Н.А., 1988).
Высокая вариабельность регуляций регионарного кровообращения обусловлена системными и местными механизмами, взаимосвязанными между собой. Для раскрытия этих взаимосвязей необходимо учитывать типы не только системного, но и регионарного кровообращения.
До настоящего времени вопрос о типах регионарного кровообращения изучен недостаточно. По-видимому, это обусловлено отсутствием единого классификатора типа регионарной микроциркуляции. Недостаточно исследованы соотношения механизмов регуляции тонуса пре- и посткапиллярных резистивных сосудов, определяющих уровень перфузионного давления крови, интенсивность тканевой микроциркуляции.
Известно, что одним из ведущих звеньев ауторегуляции церебрального кровообращения является изменение тонуса его мелких артериальных сосудов и артериол. Констрикция или дилатация резистивных сосудов головного мозга может являться следствием как системных (изменения системного артериального давления) так и регионарных (изменения емкости венозного отдела регионарного сосудистого русла) причин. Таким образом, в качестве классификатора типа церебральной гемодинамики может служить показатель, характеризующий сбалансированность притока крови в регион и ее венозного оттока.
Среди реоэнцефалографических параметров отвечающих этому условию наиболее широкое распространение в физиологических исследованиях и функциональной диагностике к настоящему времени получили дикротический и реографический диастолический индексы (ДИ и РДИ), веноартериальное отношение (В/А).
Несмотря на относительную методическую простоту вычисления величин ДИ и РДИ на реоэнцефалограммах практически здоровых людей, их определение в некоторых случаях сопряжено со значительными трудностями и может иметь существенную погрешность. Ошибки при определении ДИ и РДИ часто встречаются при сглаженности инцизуры и дикротического зубца реограммы в условиях повышения тонуса резистивных сосудов головного мозга.
Исследуя различные возможности решения проблемы изучения тонуса пре- и посткапиллярных участков сосудистого русла головного мозга мы пришли к заключению о том, что в качестве критерия типологической характеристики микроциркуляторного кровообращения целесообразно использовать показатель вено-артериального (систолического) отношения (В/А). Этот показатель определяется на основе анализа пульсового кровенаполнения тканей исследуемого региона методом реографии с выделением артериальной и венозной компонент пульсовой кривой.
Предварительный анализ выявил значительную вариабельность величин В/А у различных обследованных. Распределение значений показателя имело нормальный характер. Это позволило применить алгоритм выделения типов кровообращения головного мозга по сигмальным отклонениям от среднего арифметического. Обнаружена возможность выделения трех типов церебрального кровообращения: нормотонического (В/А=62,04 + 0,3 сигмы), гипертонического (с превышением среднего более чем на 0,4 сигмы ), гипотонического (величины В/А ниже среднего уровня более чем на 0,4 сигмы) (см. табл. 3.).
Алгоритм определения типов церебрального кровообращения аналогичен алгоритму выделения вариантов вегетативных регуляций, примененному Л.К. Гавриковым (1993) (рис. 5).
Таким образом, применение приемов двухкомпонентного анализа реоэнцефалограмм позволило выявить критерий - классификатор типов церебрального кровообращения, преимущественно характеризующий состояние регионарной микроциркуляции.

Рис. 5. Определение типологических групп церебрального кровообращения по величинам систолического отношения (В/А).

Таблица 3
Классификация типа церебрального кровообращения у взрослых и детей второго детства

Примечание: достоверность типологических различий величин В/А отмечена знаком "*"

В условиях физиологического покоя у взрослых лиц обнаружен ряд типологических различий церебральной и системной гемодинамики. Абсолютные величины показателей кровообращения в нормо-, гипо- и гипертоническом типах представлены в табл. 4.
У людей с нормотоническим типом кровообращения головного мозга величины максимальной скорости быстрого и средней скорости медленного наполнения сосудов (МСБН и ССМН), реографического систолического индекса несколько выше нормативов, приводимых в литературных источниках (Яруллин Х.Х.,1983). Время начала реографической волны, напротив незначительно ниже возрастной нормы. Дикротический и реографический диастолический индексы (ДИ, РДИ), вено-артериальное отношение (В/А), уровень венозного оттока соответствуют нормальным величинам.
Относительная и абсолютная величины церебральной фракции кровообращения (Имо и Км) у людей с нормотоническим типом в клиностазе повышены по сравнению с нормой, соответственно на 19,0 и 18,7%, что, по-видимому, обусловлено снижением тонуса магистральных церебральных артерий.
Таблица 4.
Параметры церебрального кровообращения и системной гемодинамики взрослых обследуемых в клиностазе (М + m)

Примечания. 1. Вид анализа - буквами обозначены: А - системное артериальное давление-
Б - системная гемодинамика- В - церебральное кровообращение- Г - церебральная фракция кровообращения.
2. Знаком &ldquo-*&rdquo- отмечены показатели, достоверно отличающиеся от своих значений у взрослых с нормотоническим типом.

На основании полученной информации можно сделать заключение о наличии у людей с нормотоническим типом церебрального кровообращения эффективных механизмов обеспечивающих соотношение артериального притока крови в регион и ее венозного оттока.
В нормотоническом типе в клиностазе оптимальное соотношение между артериальным притоком крови в регион и ее венозным оттоком достигается в условиях повышенного кровенаполнения крупных артерий мозга, их сниженного тонуса. Это подтверждается и результатами анализа величин церебральной фракции кровообращения. Однако тонус магистральных экстракраниальных артерий, приносящих кровь в регион головного мозга повышен, что, по-видимому, является своеобразным механизмом ограничения избыточного кровенаполнения мозговых артерий.
Анализ линейных корреляций параметров церебральной гемодинамики в нормотоническом типе позволил установить, что ведущим фактором, влияющим на величину суммарного пульсового кровенаполнения головного мозга у людей данной группы является изменение тонуса церебральных артерий (обнаружены прямые связи РСИ - МСБН, РСИ - ССМН). В то же время на величины абсолютной церебральной фракции кровообращения в значительной мере влияют факторы системной гемодинамики (СОК, ОСВ, МОК, Млж).
Таким образом, в нормотоническом типе системные и местные механизмы регуляции церебрального кровотока сбалансированы. Нормотонический тип в дальнейших исследованиях являлся условным контролем по отношению к гипо- и гипертоническому типам.
У взрослых лиц с гипотоническим типом церебрального кровообращения по сравнению с нормотоническим типом величины РСИ, ССМН, МСБН, ДИ, РДИ, В/А достоверно ниже (соответственно, на 17,1, 14,9, 7,1, 14,9, 25,9 %). Величины Имо и Км в гипотоническом типе незначительно ниже (р>0,05), чем у обследуемых с нормотоническим типом, а значения ВНРВ и ВО, напротив, выше чем в нормотоническом типе (на 3,4 и 41,7%) (см. табл. 4).

Следовательно, в условиях физиологического покоя у людей с гипотоническим типом, суммарное пульсовое кровенаполнение церебральных артерий меньше, чем у людей с нормотоническим типом. Это, на первый взгляд, необычное явление обусловлено повышением тонуса артерий, среднего и крупного диаметра - магистральных сосудов головного мозга. В то же время, собственно гипотония селективна и характерна для сосудов микроциркуляторного русла - мелких артерий и артериол. В условиях повышенного пульсового кровенаполнения у людей с гипотоническим типом возникает некоторое функциональное затруднение венозного оттока крови из церебрального бассейна.
Механизмы ауторегуляция церебрального кровотока в гипотоническом типе достаточно эффективны, что подтверждает анализ корреляционных взаимосвязей параметров регионарной гемодинамики. У обследованных данной группы обнаружены прямые корреляции Им/о - МСБН, Им/о - ССМН, Км - ССМН и обратные связи РСИ - АДД, РСИ - МОК, РСИ - СИ.
Существенной особенностью людей с гипотоническим типом является отсутствие у них прямых корреляций между параметрами инотропной и насосной функций сердца, с одной стороны, и абсолютными значениями церебральной фракции кровообращения.
Результаты сравнительного анализа позволяют заключить, что типологические особенности церебрального кровообращения у людей с гипотоническим типом заключаются не только в меньшем уровне тонуса сосудов регионарного микроциркуляторного русла, но и в меньшем уровне суммарного пульсового кровенаполнения церебрального бассейна и затруднении венозного оттока из него. При этом механизмы ауторегуляции церебрального кровотока в клиностазе у людей с гипотоническим типом более выражены.
У людей с гипертоническим типом в клиностазе величины ДИ, РДИ, В/А выше (соответственно на 39,3, 31,6, 32,5%), а относительная и абсолютная величины церебральной фракции кровообращения - Имо и Км существенно меньше (соответственно, на 18,2 и 16,3%) по сравнению с нормотоническим типом. Остальные параметры существенных различий не имеют (см. табл. 4).
Таким образом, повышенный тонус мелких артерий и артериол - резистивных сосудов головного мозга в гипертоническом, является, по- видимому, фактором, ограничивающим суммарное кровенаполнения сосудистого русла региона и снижающим церебральную фракцию кровообращения.
У людей с гипертоническим типом сформированы отрицательные взаимосвязи МСБН - ДИ, МСБН - В/А, ССМН - ДИ, ВНРВ - В/А и положительные корреляции РСИ - Имо, РСИ - Км. Следовательно, структура взаимосвязей параметров, характеризующих тонус церебральных сосудов, пульсовое кровенаполнение и мозговую фракцию кровообращения существенно отличается от нормотонического типа.
Можно заключить, что у людей с гипертоническим типом в клино- стазе механизмы регуляции тонуса артериальных сосудов различного диаметра: мелких внутримозговых артерий и артериол, артерий среднего и крупного калибра, магистральных сосудов тесно взаимосвязаны между собой. Механизмы вазоконстрикции носят неселективный характер, охватывая весь артериальный отдел церебрального сосудистого русла. Церебральная фракция кровообращения тесно связана с суммарным пульсовым кровенаполнением артериальных сосудов головного мозга.
Результаты проведенного анализа демонстрируют значительные различия церебральной и системной гемодинамики у людей с нормо-, гипо- и гипертоническим типами церебрального кровообращения.
Типологические различия в клиностазе затрагивают в большей степени уровень тонического напряжения внутримозговых артерий и артериол и, в меньшей - суммарное пульсовое кровенаполнение сосудистого русла головного мозга, церебральную фракцию кровообращения.
Абсолютные величины параметров системной гемодинамики в типах различаются незначительно, хотя у людей с нормотоническим типом системное артериальное давление имеет &ldquo-средние&rdquo- величины, а у людей с гипотоническим и гипертоническим типами, соответственно, &ldquo-минимальные&rdquo- и &ldquo-максимальные&rdquo- значения. Таким образом, субсистема оптимизации церебрального кровообращения, находится в определенном соподчинении с функциональной системой оптимизации системного артериального давления.
Регуляция тонуса артерий различного диаметра также имеет типологические особенности. У людей с нормотоническим и гипотоническим типами изменения тонуса церебральных артерий селективно затрагивают микроциркуляторное звено. У лиц с гипертоническим типом тонус микроциркуляторного сосудистого русла тесно взаимосвязан с величинами системного артериального давления и, в меньшей степени с тонусом магистральных, крупных и средних артерий головного мозга.
Применение кластерного анализа позволило установить, что иерархия механизмов регуляции церебрального кровообращения в типах имеет выраженные различия.
У людей с нормотоническим типом в клиностазе сформированы пять кластеров удаленных друг от друга в кластерном пространстве. Показатели церебрального кровообращения входят в состав четырех кластеров. Причем параметры тонуса крупных и мелких церебральных артерий входят в состав различных кластеров, значительно удаленных друг от друга. Относительная и абсолютная церебральная фракция кровообращения образуют также отдельные классы. В то же время абсолютная церебральная фракция кровообращения входит в состав кластера образованного параметрами системной гемодинамики.
Таким образом, у людей с нормотоническим типом церебрального кровообращения в клиностазе доминирующим фактором, влияющим на уровень церебрального кровотока являются изменения системной гемодинамики. Это свидетельствует о напряжении и рассогласовании механизмов ауторегуляции церебрального кровообращения.
У людей с гипотоническим типом МСБН, РСИ, ССМН, Имо и Км образуют отдельный кластер, который, однако тесно связан с кластером показателей системной гемодинамики. Параметры тонуса сосудов микроциркуляторного русла и венозного оттока крови из церебрального бассейна отнесены в различные кластеры.
Следовательно, у людей с гипотоническим типом механизмы ауторегуляции церебрального кровотока в клиностазе доминируют и являются более эффективными, чем у людей с нормотоническим типом. Однако для стабилизации мозгового кровотока существенное значение имеют механизмы регуляции системной гемодинамики.
У лиц с гипертоническим типом параметры суммарного пульсового кровенаполнения, тонуса крупных и средних церебральных сосудов и церебральной фракции кровообращения образуют автономный кластер. Однако, тонус сосудов микроциркуляторного русла церебрального бассейна взаимосвязан с величинами системного артериального давления.
Таким образом, у людей с гипертоническим типом доминирующим фактором стабилизации церебрального кровообращения являются механизмы ауторегуляции тонуса крупных и средних мозговых артерий. Механизмы ауторегуляции тонуса мелких артерий недостаточно эффективны.
По результатам кластерного анализа можно заключить, что в условиях клиностаза наиболее эффективны механизмы ауторегуляции регионарного кровообращения у людей с гипотоническим типом. Эти механизмы менее эффективны у обследуемых с нормотоническим и гипертоническим типами.
Таким образом, типологические признаки церебрального кровообращения определяются:

1. условиями микроциркуляции в тканях головного мозга;
2. организацией взаимодействий механизмов регуляции тонуса церебральных артерий различного диаметра;
3. иерархией системных и местных механизмов оптимизации церебральной фракции кровообращения.

Изложенные факты развивают и углубляют представления о многоконтурном характере регуляции церебрального кровообращения у человека (Шидловский В.А.,1982- Глазачев О.С., 1997). Однако исследование типов церебрального кровообращения не позволяет в полной мере ответить на вопрос об особенностях механизмов регуляции тонуса крупных и средних артерий головного мозга и оттока крови из данного региона.