Мобильная версия

Журнал «Медицина неотложных состояний» Том 16, №5, 2020

Прогнозирование исхода тяжелой черепно-мозговой травмы

Авторы: Черний Т.В.(1), Андронова И.А.(2), Черний В.И.(1), Городник Г.А.(2), Назаренко К.В.(2)
(1) — ГУ «Научно-практический центр профилактической и клинической медицины» ГУД, г. Киев, Украина
(2) — Донецкий национальный медицинский университет МЗ Украины, г. Лиман, Украина

Рубрики: Медицина неотложных состояний

Разделы: Клинические исследования

Актуальність. Актуальною проблемою інтенсивної терапії є своєчасне прогнозування результату в пацієнтів із тяжкою черепно-мозковою травмою (ТЧМТ). Мета дослідження: у пацієнтів із ТЧМТ, що знаходяться в коматозному стані, виявити прогностично значущі електроенцефалографічні предиктори прогнозу перебігу коматозного стану: вихід із коми, розвиток вегетативного стану, формування смерті мозку. Матеріали та методи. Відкрите проспективне дослідження за типом «випадок-контроль». У дослідженні брали участь 89 пацієнтів із діагнозом: ТЧМТ, ускладнена комою I–II cт. За результатами лікування 89 хворих були розділені на три підгрупи. Першу підгрупу становили 69 пацієнтів, що вийшли з коми. Друга підгрупа включала 7 досліджуваних хворих, у яких було зафіксовано перехід ТЧМТ у вегетативний стан. До третьої увійшли 13 пацієнтів із летальним результатом ТЧМТ, причому у 6 з них було діагностовано формування смерті мозку. В динаміці терапії проводили аналіз рівня свідомості за шкалою коми Глазго, даних комп’ютерної томографії (Philips Brilliance CT), кількісної електроенцефалографії (кЕЕГ). Результати. Прогностично значущими ЕЕГ-предикторами виходу з коматозного стану є відновлення міжпівкульних когерентних зв’язків в альфа-діапазоні ЕЕГ у відведеннях Fp1-Fp2, T3-T4, C3-О2, Fp2-T3 і підвищення спряженості в діапазоні високочастотної бета-2-активності у відведеннях Fp1-Fp2. Прогностично значущим ЕЕГ-предиктором розвитку вегетативного стану є падіння спряженості когерентних зв’язків в парах центральних відведень (С3-С4) у всіх діапазонах, крім дельта-діапазону. Розвиток вегетативного стану пов’язаний із міжпівкульним роз’єднанням і зниженням рівня взаємодії між ретикулярною формацією верхньостовбурового рівня і системою неспецифічної регуляції ЦНС на діенцефальному рівні. Різке падіння показників когерентності в лобно-скроневих ділянках кори Fp1-T4, Fp2-T3 — показник розриву прямих і обернених когерентних зв’язків, перша ознака розпаду нервової системи. Висновки. Застосування кількісної ЕЕГ дозволяє виявити прогностично значущі ЕЕГ-предиктори прогнозу перебігу коматозного стану: вихід із коми, розвиток вегетативного стану, формування смерті мозку.

Актуальность. Актуальной проблемой интенсивной терапии является своевременное прогнозирование исхода у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой (ТЧМТ). Цель исследования: у пациентов с ТЧМТ, находящихся в коматозном состоянии, выявить прогностически значимые электроэнцефалографические предикторы прогноза течения коматозного состояния: выход из комы, развитие вегетативного состояния, формирование смерти мозга. Материалы и методы. Открытое проспективное исследование по типу «случай-контроль». В исследовании принимали участие 89 пациентов с диагнозом: ТЧМТ, осложненная комой I–II cт. По результатам лечения 89 больных были разделены на три подгруппы. Первую подгруппу составили 69 пациентов, вышедшие из комы. Вторая включала 7 исследуемых больных, у которых был зафиксирован исход ТЧМТ в вегетативное состояние. В третью подгруппу вошли 13 пациентов с летальным исходом ТЧМТ, причем у 6 из них было диагностировано формирование смерти мозга. В динамике терапии проводили анализ уровня сознания по шкале комы Глазго, данных компьютерной томографии (Philips Brilliance CT), количественной электроэнцефалографии (кЭЭГ). Результаты. Прогностически значимыми ЭЭГ-предикторами выхода из коматозного состояния являются восстановление межполушарных когерентных связей в альфа-диапазоне ЭЭГ в отведениях Fp1-Fp2, T3-T4, C3-О2, Fp2-T3 и повышение сопряженности в диапазоне высокочастотной бета-2-активности в отведениях Fp1-Fp2. Прогностически значимым ЭЭГ-предиктором развития вегетативного состояния является падение сопряженности когерентных связей в парах центральных отведений (С3-С4) во всех диапазонах, кроме дельта-диапазона. Развитие вегетативного состояния связано с межполушарным разобщением и снижением уровня взаимодействия между ретикулярной формацией верхнестволового уровня и системой неспецифической регуляции ЦНС на диэнцефальном уровне. Резкое падение показателей когерентности в лобно-височных областях коры Fp1-T4, Fp2-T3 — показатель разрыва прямых и обратных когерентных связей, первый признак распада нервной системы. Выводы. Применение количественной ЭЭГ позволяет выявить прогностически значимые ЭЭГ-предикторы прогноза течения коматозного состояния: выход из комы, развитие вегетативного состояния, формирование смерти мозга.

Background. An urgent problem of intensive care is the timely prediction of an outcome in patients with severe traumatic brain injury (STBI). The purpose of the study: in patients with a coma due to STBI, to identify prognostically significant electroencephalographic (EEG) predictors of the course of a coma: emerge from a coma, development of a vegetative state, and formation of the brain death. Materials and methods. An open-label, prospective case-control study involved 89 patients with a diagnosis of STBI complicated by coma stage I–II. According to the results of treatment, 89 patients were divided into three subgroups. The first subgroup consisted of 69 people emerged from a coma. The second one consisted of 7 patients in whom STBI resulted in a vegetative state. The third subgroup included 13 individuals with fatal outcome of STBI; moreover, 6 of them were diagnosed with brain death formation. In the dynamics of therapy, an analysis of the level of consciousness was carried out according to the Glasgow coma scale, computed tomography data (Philips Brilliance CT), and quantitative EEG. Results. Prognostically significant EEG predictors for emerging from a coma are the restoration of interhemispheric coherence in the EEG alpha band in Fp1-Fp2, T3-T4, C3-02, Fp2-T3 leads and an increase in connectivity in the high-frequency beta 2-activity range in Fp1-Fp2 leads. Prognostically significant EEG predictors of the development of a vegetative state are decreased coherence in the pairs of central leads (С3-С4) in all ranges except the delta band. The development of a vegetative state is associated with interhemispheric dissociation and a decrease in the level of interactions between the reticular formation of the upper stem level and the system of non-specific regulation of the central nervous system at the diencephalic level. A sharp decrease in the coherence indicators in the Fp1-T4, Fp2-T3 frontotemporal areas of the cortex is an indicator of the breaking of direct and inverse coherence, the first signs of a breakdown of the nervous system. Conclusions. The use of quantitative EEG allows one to identify prognostically significant EEG predictors of the course of a coma: emerge from a coma, development of a vegetative state, and the formation of brain death.

Ключевые слова

тяжка черепно-мозкова травма; вегетативний стан; смерть мозку; ЕЕГ-предиктори прогнозу перебігу коматозного стану

тяжелая черепно-мозговая травма; вегетативное состояние; смерть мозга; ЭЭГ-предикторы прогноза течения коматозного состояния

severe traumatic brain injury; autonomic state; brain death; EEG predictors of the course of a coma

doi: http://dx.doi.org/10.22141/2224-0586.16.5.2020.212229

Введение

Актуальной проблемой интенсивной терапии является своевременная диагностика у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой (ТЧМТ) развития хронических нарушений сознания (ХНС), к которым относят вегетативное состояние (ВС) и состояние минимального сознания (СМС) [1–3]. Согласно мировому опыту, в 15–43 % случаев диагноз ХНС устанавливается ошибочно [4]. Причины первичного повреждения ЦНС, приводящие к вегетативному состоянию, разнообразны. Так, установлено, что диффузное аксональное повреждение (ДАП) при ЧМТ ведет к развитию ВС в 71 % наблюдений, повреждения таламуса — в 80 %, обширная ишемия коры — в 37 %, интракраниальные гематомы — в 26 % случаев [1, 5]. При нетравматических повреждениях с исходом в ВС таламус был поврежден во всех случаях [6].

Цель исследования: у пациентов с ТЧМТ, находящихся в коматозном состоянии, выявить прогностически значимые электроэнцефалографические предикторы прогноза течения коматозного состояния: выход из комы, развитие вегетативного состояния, формирование смерти мозга.

Материалы и методы

Открытое проспективное исследование по типу «случай-контроль» проводили в течение 2011–2014 годов на базе отделения интенсивной терапии нейрохирургии Донецкого областного клинического территориального медицинского объединения сотрудниками Донецкого национального медицинского университета МЗ Украины.

После получения информированного согласия на участие в исследовании от родственников пострадавших пациенты были включены в исследование. В исследовании принимали участие 89 пациентов с диагнозом: ТЧМТ, осложненная комой I–II cт. (табл. 1). По результатам лечения 89 больных группы исследования (ГИ) были разделены на три подгруппы. Первую подгруппу составили 69 пациентов, вышедшие из комы. Вторая включала 7 исследуемых больных, у которых на основании принятых международных критериев [7] был зафиксирован исход ТЧМТ в вегетативное состояние. В третью подгруппу вошли 13 пациентов с летальным исходом ТЧМТ, причем у 6 из них было диагностировано формирование смерти мозга. Все эти пациенты умерли в первые 9 суток терапии. В качестве контрольной группы (КГ) представлены результаты исследования 20 здоровых добровольцев.

В динамике терапии проводили анализ уровня сознания по шкале комы Глазго (ШКГ), данных компьютерной томографии (Philips Brilliance CT), количественной электроэнцефалографии (кЭЭГ), вариабельности сердечного ритма (ВСР) (Ютас ЮМ 200). В качестве аппаратной составляющей диагностического комплекса применялся компьютерный цифровой энцефалограф NIHON KOHDEN EEG-1200К. Обработка биосигналов производилась в программном обеспечении, разработанном в среде графического программирования National Instruments Lab VIEW. Спектр нативного ЭЭГ-сигнала раскладывался на составляющие диапазоны: дельта — 0,5–3,9 Гц, тета — 4–7,9 Гц, альфа-0 — 8–9 Гц, альфа-1 — 9,5–11 Гц, альфа-2 — 11,5–12,9 Гц, бета-1 — 13–20 Гц, бета-2 — 20,5–35 Гц. Для оценки динамики нейрофизиологических изменений изучали абсолютную и относительную спектральную мощность, показатели межполушарной и внутриполушарной когерентности в этих диапазонах. Использовали интегральный количественный анализ ЭЭГ-паттернов с вычислением интегральных коэффициентов [8]. Статистическая обработка данных была проведена с помощью программы MedStat [9].

Исследование состояло из 4 этапов: I этап — исследование фоновых показателей при поступлении пациентов в отделение интенсивной терапии (табл. 1). II этап — 1-е — 3-и сутки проведения интенсивной терапии (ИТ). III этап — 4–7-е сутки проведения ИТ. IV этап — срок наблюдения, превышающий 10 суток (до восьми месяцев).

Результаты и обсуждение

В динамике терапии у пациентов 1-й подгруппы сознание восстанавливалось до ясного по ШКГ на 7–12-е сутки. Во все исследуемые периоды статистически значимых изменений уровня неврологического дефицита (баллы по ШКГ) у исследуемых пациентов с вегетативным состоянием (2-я подгруппа) выявлено не было. В 3-й подгруппе уровень сознания снижался до 3 баллов по ШКГ.

При поступлении в отделение выраженный неврологический дефицит предопределял резкую дезорганизацию ЭЭГ-паттерна, изменение когерентности. Определены наиболее значимые различия уровня интегральной межполушарной когерентности у пациентов исследуемых групп в динамике интенсивной терапии (рис. 1). Установлено, что уровень интегральной МК на 1-м этапе исследования снижается в отведениях Fp1-Fp2, С3-С4, C3-О2, Fp1-С4 (рис. 1). Исследования интегральной МК в динамике не выявляют прогностически значимых ЭЭГ-предикторов в различных группах, кроме падения сопряженности когерентных связей в парах центральных отведений (С3-С4) во 2-м периоде.

Поэтому были проведены исследования МК в различных частотных диапазонах. Установлено, что прогностически значимыми ЭЭГ-предикторами выхода из коматозного состояния являются восстановление межполушарных когерентных связей в альфа-диапазоне ЭЭГ в отведениях между симметричными лобными (Fp1-Fp2), височными (T3-T4) областями, между левой центральной и правой окципитальной (C3-О2), правой лобной и левой височной (Fp2-T3) областями коры и повышение сопряженности в диапазоне высокочастотной бета-2-активности в отведениях Fp1-Fp2 (рис. 2).

В 2-й подгруппе больных в 3-м периоде исследования на фоне применения нейрометаболической терапии происходило временное восстановление уровня МК. Установлено, что в 4-м периоде прогностически значимым ЭЭГ-предиктором развития вегетативного состояния является падение сопряженности когерентных связей в парах центральных отведений (С3-С4) во всех диапазонах, кроме дельта (0,5–4 Гц). Наиболее реактивные изменения претерпевает альфа-диапазон, когерентность снижается с 0,9 до 0,1 усл. ед. (рис. 3).

Таким образом, для ТЧМТ характерно снижение МК в симметричных лобных (Fp1-Fp2), центральных (C3-C4) и затылочных (O1-O2) отведениях, падение сопряженности или тенденция к снижению МК в так называемых диагональных отведениях (Fp1-Т4, Fp2-Т3, C3-O2, C4-O1). Все эти изменения кЭЭГ связаны как с ишемическим поражением коры головного мозга, так и с ишемией глубинных отделов мозга, что приводит к нарушению связей между подкорковыми ганглиями и корой головного мозга, получившему название «феномен разобщения» [1, 2, 4, 8].

Исследование МК у больных в вегетативном состоянии свидетельствует о тотальном снижении межполушарного взаимодействия во всех частотных диапазонах ЭЭГ и по всем отделам мозга, что является нейрофизиологическим предиктором развития вегетативного состояния и сохраняется на протяжении заболевания (феномен функционального разобщения полушарий) [8, 10].

Г.Н. Крыжановский (2003) считает, что в патогенезе посттравматической энцефалопатии ключевую роль играет формирование устойчивых патологических систем мозга, которые представляют собой новую патологическую интеграцию, состоящую из первично и вторично измененных образований, деятельность которой имеет дезадаптивное или прямое патогенное значение для организма [11]. С помощью метода количественной ЭЭГ с вейвлет-преобразованием (англ. wavelet transform) стационарного ЭЭГ-сигнала [12] рассмотрим формирование и разрушение устойчивых патологических систем мозга.

ЭЭГ здоровых добровольцев после вейвлет-преобразования (рис. 4) характеризовалась минимальным частотным и амплитудным разнообразием с выраженным доминированием мощности в альфа-диапазоне, что является признаком функциональной целостности и стабильности единой центральной нервной системы.

Для пациентов с тяжелой ЧМТ (рис. 5) при первичном обследовании установлен высокий уровень дезорганизации ЭЭГ-паттерна при ЧМТ. Также было типичным незначительное разнообразие с доминированием в медленноволновом дельта-диапазоне с минимальным амплитудным и частотным графическим представительством.

По данным ряда авторов, уменьшение частотного диапазона следует рассматривать как проявление исключения из пула ЦНС микросистем нейронов [12], то есть как признак разрушения старой и формирования новой, более низкоорганизованной (патологической) системы.

Появление на вейвлет-графике на 2-м этапе исследования множественных нестационарных фрагментов, сопровождающееся увеличением частотного диапазона (рис. 6), следует интерпретировать как вовлечение новых групп клеток (микросистем нейронов) в генерацию ЭЭГ-феномена [12, 13], то есть как положительный эффект воздействия на патологическую систему с расширением ее возможностей и функциональности.

У больных с развившимся вегетативным состоянием установлено выраженное однообразие частотного представительства, стабильность доминирующего тета- и дельта-ритма — признаки уже сформированной патологической, более упрощенной, чем исходная, системы (рис. 7) (согласно теории систем) [14]. Это проявляется наличием нестационарных фрагментов со снижением их частотного диапазона и уменьшением удельной мощности ЭЭГ-сигнала, что следует интерпретировать как выраженное превалирование синхронизации активности клеточного пула, порождающего волны ЭЭГ, одновременно с ограничением объема нейронных ансамблей (микросистем нейронов), вовлеченных в формирование ЭЭГ [12].

Такое состояние ЦНС предопределяет ограниченные возможности терапии, так как сложно оказывать влияние на жестко сформированную патологическую систему (рис. 8). Проявлением этого является наличие коротких временных нестационарных фрагментов с неизменным доминированием дельта- и тета-активности [12, 13].

В 3-й подгруппе у больных с формированием смерти мозга с позиции общей теории систем [14] происходит процесс снижения разнообразия ЭЭГ (амплитудно-временные и частотные параметры ЭЭГ) до максимально низкого уровня — изолиния, распад системы (рис. 9).

Установлено, что при формировании смерти мозга прогностически важным является резкое падение показателей когерентности в лобно-височных областях коры — показатель разрыва прямых и обратных межполушарных связей, первые признаки распада системы (ЦНС) (рис. 10).

Необходимо помнить о том, что применение нейрометаболической терапии неэффективно без проведения коррекции вторичных повреждений мозга, восстановления церебрального гомеостаза: коррекции гипоксемии (ИВЛ, CPAP), гипотонии (норадреналин, добутамин), гиповолемии (волютенз, гекотон), реологии (реосорбилакт, латрен), гипертермии (инфулган/парацетамол), гипер- и гипогликемии (глюкосил, ксилат), гипер- и гипокапнии, внутричерепной гипертензии (сорбилакт в сочетании с L-лизина эсцинатом).

Выводы

1. Прогностически значимыми ЭЭГ-предикторами выхода из коматозного состояния являются восстановление межполушарных когерентных связей в альфа-диапазоне ЭЭГ в отведениях в симметричных лобных и височных областях (Fp1-Fp2, T3-T4), в асимметричных центрально-окципитальных и лобно-височных парах (C3-О2, Fp2-T3) и повышение сопряженности в диапазоне высокочастотной бета-2-активности в отведениях Fp1-Fp2.

2. Прогностически значимым ЭЭГ-предиктором развития вегетативного состояния является падение сопряженности когерентных связей в парах центральных отведений (С3-С4) во всех диапазонах, кроме дельта-диапазона.

3. Развитие вегетативного состояния связано с межполушарным разобщением и снижением уровня взаимодействия между ретикулярной формацией верхнестволового уровня и системой неспецифической регуляции ЦНС на диэнцефальном уровне.

4. Резкое падение показателей когерентности в асимметричных лобно-височных парах Fp1-T4, Fp2-T3 является показателем разрыва прямых и обратных межполушарных связей, первым признаком распада центральной нервной системы.

5. Положительным эффектом терапии при воздействии на сформированную патологическую систему в посттравматическом периоде ЧМТ следует считать появление на вейвлет-графике ЭЭГ множественных нестационарных фрагментов с увеличением частотного диапазона, что связано с вовлечением новых групп и ансамблей нейронов в генерацию ЭЭГ-феномена.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии какого-либо конфликта интересов и собственной финансовой заинтересованности при подготовке данной статьи.

Список литературы

Кондратьева Е.А., Яковенко И.В. Вегетативное состояние: этиология, патогенез, диагностика и лечение. М.: Медицина, 2014. 361 с.
Легостаева Л.А., Мочалова Е.Г., Супонева Н.А. и др. Сложности клинической диагностики хронических нарушений сознания и рекомендации по клинико-инструментальной оценке пациентов после их выхода из комы. Анестезиология и реаниматология. 2017. 62 (6). С. 449-456. DOI: http://dx.doi.org/ 10.18821/0201-7563-2017-62-6-449-456.
Медведев С.В., Коротков А.Д., Катаева Г.В. и др. Вегетативное состояние (длительная кома) как проявление устойчивого патологического состояния. Физиология человека. 2010. 1. С. 138-141.
Легостаева Л.А. Диагностика хронических нарушений сознания: клинико-нейрофизиологическое и нейровизуализационное исследование: Автореф. дис… канд. мед. наук. Москва, 2018. 31 с.
Adams J.H., Graham D.I., Jennett B. The neuropathology of the vegetative state after an acute brain insult. Brain. 2000. 123. Р. 1327-1338.
Болдырева Г.Н. Атипичные формы церебральной альфа-активности при поражении регуляторных структур мозга человека. Физиология человека. 2018. 44 (3). С. 14-26.
Vegetative State and Minimally Conscious State: A Review of the Therapeutic Interventions. Review Stereotact. Funct. Neurosurg. 2010. 88. С. 199-207. DOI: 10.1159/000314354.
Беленичев И.Ф. и др. Нейропротекция и нейропластичность. К.: Логос, 2015. 512 с.
Лях Ю.Е., Гурьянов В.Г., Хоменко В.Н., Панченко О.А. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat. Д.: Папакица Е.К., 2016. 214 с.
Черний В.И., Андронова И.А., Городник Г.А. и др. Исследование ЭЭГ-предикторов у больных с острой церебральной недостаточностью, осложненной вегетативным состоянием на фоне нейрометаболической терапии. Медицина неотложных состояний. 2016. 7 (78). С. 33-45.
Крыжановский Г.Н. Патологические интеграции в центральной нервной системе. Мозг. Теоретические и клинические аспекты. М.: Медицина, 2003. С. 52-67.
Туровский Я.А. Вейвлет-анализ электроэнцефалограммы: электрофизиологические феномены и их интерпретация. Вестник ВОЛГГМУ. 2011. Выпуск 3 (39). С. 97-99.
Короновский А.А. и др. Диагностика и анализ осцилляторной нейросетевой активности головного мозга с использованием непрерывного вейвлетного преобразования. Изв. вузов. Прикладная и нелинейная динамика. 2011. Т. 19. № 1. C. 86-108.
Кононюк А.Е. Системология. Общая теория систем. В 4-х кн. Кн 1. К.: Освіта України, 2014. 564 с.