Варианты волемии головного мозга у взрослых - системный анализ церебрального кровообращения человека
Варианты волемии головного мозга у взрослых людей.
Следующим этапом системного анализа полученной информации являлось определение вариантов суммарного пульсового кровенаполнения волемии головного мозга.
С этой целью была исследована физиологическая вариабельность параметров, характеризующих суммарное пульсовое кровенаполнение церебральных сосудов.
Согласно современным представлениям оптимальный уровень церебрального кровообращения в различных условиях жизнедеятельности человека в значительной мере обеспечивается функцией крупных и средних церебральных (преимущественно магистральных и пиальных) сосудов (Демченко И.Т., 1983- Cockcroft J.R. et al., 1994).
В качестве критерия - классификатора варианта волемии головного мозга использован реографический систолический индекс (РСИ) поскольку, являясь интегративным показателем мозговой гемодинамики, он отражает суммарное пульсовое кровенаполнение церебрального бассейна, а его определение не вызывает методических затруднений.
С учетом нормального характера распределения величин РСИ в генеральной совокупности обследованных в настоящих исследованиях использован алгоритм выделения типов по сигмальным отклонениям от среднего арифметического, предложенный Л.К. Гавриковым (1993). Обнаружена возможность выделения трех вариантов волемии головного мозга: нормоволемического (РСИ=0,67 Ом + 0,3 сигмы), гиперволемического (с превышением среднего более чем на 0,4 сигмы), гиповолемического (величины РСИ ниже среднего уровня более чем на 0,4 сигмы) (табл. 5).
Алгоритм определения вариантов волемии головного мозга представлен на рисунке 6.
Рис. 6. Определение вариантов волемии головного мозга по величинам реографического систолического индекса (РСИ).
Характеристика классификатора вариантов волемии головного мозга взрослых и детей второго детства представлена в таблице 5. Абсолютные величины показателей системной гемодинамики и церебрального кровообращения у взрослых людей с нормо-, гипо- и гиперволемическим вариантами приведены в таблице 6.
У людей с нормоволемическим вариантом церебрального кровообращения величины суммарного пульсового кровенаполнения и тонуса артерий головного мозга соответствуют возрастным нормам (Raskob G.E., Hull R.D., Pineo G.F., 1995). Значения Им/о и Км также не имеют существенных отличий от возрастных нормативов. Однако показатель венозного оттока (ВО) несколько повышен (на 7,9%) по сравнению с нормативами, приводимыми в литературе (Яруллин Х.Х., 1983- Сидоренко Г.И., 1994) (табл. 6).
Таблица 5
Варианты церебрального кровообращения у взрослых и детей второго детства
Примечание: достоверность различий величин РСИ между группами отмечена знаком "*"
Таким образом, у людей с нормоволемическим вариантом церебрального кровообращения в условиях нормального артериального притока крови в регион наблюдается некоторое затруднение ее венозного оттока. В то же время, эффективность механизмов поддержания адекватного кровоснабжения головного мозга у них высока. Необходимый уровень регионарного кровотока обеспечивается механизмами регуляции тонуса артерий крупного, среднего и мелкого диаметра церебрального бассейна.
Анализ величин параметров системной гемодинамики и системного артериального давления не выявил их отклонений от возрастных нормативов. Таким образом, хроно- и инотропные компоненты сердечной деятельности у молодых обследуемых в клиностазе, находятся в зоне оптимальной регуляции.
Таблица 6.
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 нормоволемическим вариантом.
Исследование структуры корреляционных связей показателей церебральной и системной гемодинамики подтверждает это предположение. У
обследуемых выявлены обратные корреляции В/А - МСБН, РСИ - Им/о, РСИ - АДС, РСИ - АДД, РСИ - СГД, Км - СГД, Имо - ЧСС.
Можно полагать, что механизмы регуляции тонуса крупных магистральных артерий головного мозга и сосудов регионарного микроцирку- ляторного русла согласованы, что стабилизирует пульсовое кровенаполнение церебрального бассейна. У людей с нормоволемическим вариантом церебрального кровообращения в клиностазе механизмы ауторегуляции пульсового кровенаполнения мозговых сосудов эффективны, поскольку обеспечивают постоянство церебральной фракции кровообращения при изменениях системного АД.
Полученные данные позволяют прийти к заключению, что нормоволемический вариант церебральной гемодинамики в клиностазе характеризуется сбалансированностью механизмов ауторегуляции тонуса мозговых сосудов, а так же механизмов регуляции системной гемодинамики, обеспечивающей стабильность системного артериального давления.
У людей с гиповолемическим вариантом, в клиностазе величины РСИ, МСБН, ССМН, существенно (на 25,4, 13,0, 15,6%) ниже, а ВНРВ - выше на 5,6% чем у лиц с нормоволемическим вариантом. Значения Имо на 16,9 % ниже, чем у обследуемых с нормоволемическим вариантом. Однако абсолютные величины ДИ, РДИ, В/А, ВО, Км в группах не различаются (см. табл. 6).
Таким образом, у людей с гиповолемическим типом уменьшение суммарного пульсового кровенаполнения по сравнению с нормоволемическим вариантом обусловлено, по-видимому, селективным повышением тонуса церебральных артерий крупного и среднего диаметра, в то время, как тонус магистральных артерий, приносящих кровь в регион, у людей с гиповолемическим типом ниже. Условия микроциркуляции и венозного оттока у обследуемых с нормо- и гиповолемическим вариантами церебрального кровообращения в клиностазе не имеют существенных различий. Несмотря на низкий уровень относительных величин церебральной фракции кровообращения, абсолютный объем церебрального кровотока у людей с низкой волемией головного мозга, достаточен для обеспечения метаболических потребностей региона, что обусловлено системными механизмами оптимизации кровообращения головного мозга. Подтверждением этому служит то, что в гиповолемическом варианте (по сравнению с нормоволемическим) выше СГД (на 8,9 %). Существенно выше у них величины АДД и АДС (на 12,3 и 5,1 %). Люди с гиповолемическим вариантом отличаются большими величинами СОК, МОК, Млж (соответственно, на 9,0, 14,0, 19,8%) (см. табл. 6).
Несмотря на регионарную гиповолемию показатели инотропной, насосной функций сердца, мощность левого желудочка у людей с гипово- лемическим вариантом по сравнению с нормоволемическим вариантом выше. Можно предполагать, что регионарная гиповолемия в условиях клиностаза обусловлена не системными факторами, а механизмами ауторегуляции тонуса и пульсового кровенаполнения церебральных сосудов.
Действительно, у людей с гиповолемическим вариантом доминируют прямые корреляции ССМН - МСБН, ССМН - РСИ, ССМН - ВО, РСИ - Имо. Следовательно преимущественный механизм регуляции суммарного пульсового кровенаполнения церебральных сосудов, поддерживающий мозговой кровоток на сравнительно низком уровне, а также стабилизирующий венозный отток из региона реализуется главным образом посредством изменения тонического напряжения стенок внутримозговых артерий среднего диаметра.
Однако у людей с гиповолемическим вариантом сформировано множество прямых корреляций между фракцией церебрального кровообращения (Км) и показателями, характеризующими деятельность сердца: Км - СОК, Км - МОК, Км - СИ, Км - ОСВ, Км - Млж. Сформированы обратные взаимосвязи В/А - ЧСС, В/А - МОК, В/А - СИ, ДИ - ЧСС, ДИ - СИ.
Следовательно, результаты анализа выявляют значительное напряжение и невысокую эффективность механизмов ауторегуляции церебрального кровообращения у людей с гиповолемическим вариантом в клиностазе. У них наблюдается определенная рассогласованность механизмов оптимизации тонуса сосудов микроциркуляторного русла головного мозга и инотропной функции сердца.
У людей с гиперволемическим вариантом в клиностазе величины РСИ, ВНРВ, МСБН, ССМН, Им/о, Км достоверно выше (на 38,8, 5,6, 31,6, 28,5 и 20,0%), а ВО - ниже (на 26,6%), чем у людей с нормоволемическим вариантом (см. табл. 6).
Таким образом, у людей с гиперволемическим вариантом, повышенный уровень суммарного пульсового кровенаполнения сосудов головного мозга обусловлен уменьшением тонуса магистральных артерий, приносящих кровь в регион головного мозга, крупных и средних артериальных сосудов. В то же время тонус микроциркуляторных сосудов у людей обеих групп достоверными различиями не обладает. У людей с гиперволемическим вариантом церебрального кровообращения в клиностазе условия венозного оттока крови из церебрального региона более благоприятны, чем у людей с нормоволемическим вариантом, что, по-видимому, обусловлено центральными механизмами, обеспечивающими венозный возврат крови к сердцу. Значительное снижение тонуса внутримозговых артерий среднего диаметра, способствует существенному возрастанию кровенаполнения региона головного мозга.
Важно подчеркнуть, что параметры, характеризующие системное АД, АДС, АДД, АДП, СГД у людей с нормо- и гиперволемическим вариантами церебрального кровообращения в клиностазе близки по своим величинам. Незначительно различаются величины ССИ, ОСВ, Млж, ОПС. Однако у людей с гиперволемическим вариантом ЧСС на 8,1% ниже, а СОК на 3,9 % выше, чем у людей с нормоволемическим вариантом (см. табл. 6). Таким образом, особенности церебральной гемодинамики в гиперволемическом варианте являются следствием проявлений местных механизмов регуляций мозгового кровотока, в особенности тонуса крупных мозговых артерий.
Анализ полипараметрических взаимосвязей подтверждает это предположение. У людей с гиперволемическим типом в организации полипа- раметрических взаимосодействий доминируют взаимосвязи суммарного пульсового кровенаполения и тонуса крупных и средних церебральных артерий РСИ - МСБН, РСИ - ССМН, ССМН - АПСТ, МСБН - ВПСТ. Следовательно, суммарное пульсовое кровенаполнение церебрального бассейна преимущественно определяется уровнем тонуса крупных сосудов мозга.
Взаимосвязи параметров церебральной и системной гемодинамики в гиперволемическом варианте имеют главным образом прямую направленность. Сформированы прямые корреляции АДП - РСИ, АДП - МСБН, АДП, ССМН. Еще одну группу составляют прямые корреляции ДИ - ПИ, ДИ - СОК, В/А - ПИ, В/А - СОК, В/А - Млж. Обнаружены обратные корреляции ВО - СОК, ВО - ОПС.
Таким образом, у людей с гиперволемическим вариантом механизмы ауторегуляции тонуса крупных и средних артерий головного мозга в клиностазе достаточно эффективны, поскольку обеспечивают адекватные изменения тонуса церебральных артерий мелкого калибра при возрастании инотропной и насосной функций сердца. Это, в конечном итоге, по- видимому, обусловливает стабилизацию (нормальный уровень) венозного оттока крови из церебрального региона.
Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что молодые здоровые лица с нормо-, гипо- и гиперволемическим вариантами церебрального кровообращения отличаются в первую очередь величинами суммарного пульсового кровенаполнения церебральных сосудов, тонусом крупных и средних артерий головного мозга.
Механизмы ауторегуляции церебрального кровообращения также различны, что видно из результатов кластерного анализа полипараметри- ческих взаимосодействий церебрального и системного кровообращения.
У людей с нормоволемическим вариантом суммарное пульсовое кровенаполнение мозговых сосудов, относительная и абсолютная фракции церебрального кровообращения совместно с параметрами системного АД образуют автономный кластер. Тонус крупных и мелких артерий составляют второй кластер. Тонус средних артерий и венозный отток крови из церебрального бассейна образуют третий кластер.
Таким образом, механизмы ауторегуляции церебрального кровообращения у людей с нормоволемическим вариантом эффективны. Они обеспечивают преимущественно стабилизацию тонуса крупных и мелких артерий головного мозга. Изменения системной гемодинамики незначительно влияют на церебральную фракцию кровообращения и венозный отток крови из региона.
У людей с гиповолемическим вариантом абсолютная церебральная фракция кровообращения находится в составе кластера сформированного показателями системной гемодинамики. Этот кластер взаимосвязан с кластером тонуса мелких церебральных артерий и артериол, венозного оттока крови. Тонус крупных, средних церебральных сосудов и относительная церебральная фракция кровообращения образуют автономный кластер.
Следовательно у людей с гиповолемическим вариантом в клиностазе механизмы ауторегуляции абсолютной величины церебральной фракции кровообращения менее эффективны, чем у людей с нормоволемическим вариантом. В гиповолемическом варианте регуляция тонуса крупных и мелких артерий головного мозга рассогласована.
У людей с гиперволемическим вариантом тонус мелких церебральных артерий, абсолютная величина церебральной фракции кровообращения и показатели системной гемодинамики образуют автономный кластер. Параметры тонуса крупных и средних артерий церебрального бассейна, суммарного пульсового кровенаполнения относятся к другому классу.
Таким образом у людей с гиперволемическим вариантом в клиностазе формируется значительное напряжение механизмов ауторегуляции преимущественно тонуса сосудов микроциркуляторного русла головного мозга. Однако эффективность местных механизмов регуляции церебральной фракции кровообращения у людей с гиперволемическим вариантом невелика. Для обеспечения оптимального уровня мозгового кровотока у них доминирующее значение имеет организация системной гемодинамики.
В наибольшей степени механизмы ауторегуляции церебрального кровообращения сбалансированы и охватывают все звенья сосудистого бассейна головного мозга у людей с нормоволемическим вариантом. Механизмы ауторегуляции церебрального кровообращения у людей с гипово- лемическим вариантом выражены в меньшей степени и обеспечивают преимущественно изменения тонуса мозговых артерий крупного и среднего диаметра. У людей с гиперволемическим вариантом контур ауторегуляции охватывает преимущественно сосуды микроциркуляторного русла. Однако ауторегуляция церебральной фракции кровообращения у них недостаточно эффективна.
Организация системной гемодинамики также различается у людей с нормо-, гипо и гиперволемическим вариантами церебрального кровообращения. По сравнению с нормоволемическим вариантом, гиповолемический вариант отличается большими величинами параметров системного АД, систолического объема крови, мощности левого желудочка сердца. Различия между нормо- и гиперволемическим вариантами не велики.
Таким образом, особенности вариантов церебрального кровообращения обусловлены:
- различиями тонуса крупных и средних церебральных артерий;
- структурой взаимоотношений системных и регионарных механизмов стабилизации церебральной фракции кровообращения;
- организацией и иерархией механизмов регуляции венозного оттока крови из бассейна головного мозга.
