Neuromonitorování nemocných s kraniotraumaty

Overview

Monitorování nemocných s traumatem mozku je integrální součástí intenzivní péče o pacienty se závažným poraněním mozku. Speciální metody neuromonitorování umožňují časnou detekci a terapeutickou intervenci sekundárních ischemických inzultů, které jsou spojeny s nepříznivým neurologickým výsledkem. Práce představuje současný pohled především na monitorování oxygenace mozkové tkáně, kterou lze dnes uplatnit v širší klinické praxi.

Klíčová slova:
trauma mozku – neuromonitorování – tkáňová oxygenace

1 Úvod

Závažné traumatické poranění mozku (TBI) patří mezi hlavní příčiny smrti mladých lidí ve vyspělých zemích a v případě přežití vede často k závažným následkům ve formě různého stupně postižení s významně sníženou kvalitou života [1]. Strategie léčby TBI je založena na promptní diagnóze, chirurgické léčbě v případě indikace a eliminace/terapie sekundárních intrakraniálních a extrakraniálních ischemických inzultů [2]. Cílem nově zaváděných speciálních monitorovacích technik do klinické praxe v poslední dekádě je monitorování různých, ale vzájemně souvisejících aspektů fyziologie mozku, jako je krevní průtok mozkem (CBF), metabolismus a oxygenace mozkové tkáně. Cílem těchto postupů je získat informace, které mohou zvýšit znalosti o patofyziologii mozkových poškození a především detekovat závažné škodlivé inzulty v reálném čase s možností okamžité terapeutické reakce. Časná detekce a léčba inzultů, které vedou k sekundárnímu mozkovému poškození, mohou příznivě ovlivnit klinický neurologický výsledek. V poslední době je kladen s novou intenzitou důraz na rozšíření neuromonitorování především do oblasti detekce tkáňové hypoxie a metabolismu. V dalším textu, mimo výčet základních metod, bude podstatná část věnována právě možnostem monitorování tkáňové oxygenace a jejímu klinickému využití [3, 4].

2 Monitorování systémových fyziologických parametrů

Monitorování nemocných s kraniocerebrálním poraněním lze rozdělit na metody základního sledování systémových fyziologických parametrů a na speciální neuromonitorování sledující poměry na úrovni mozku. Mezi základní sekundární inzulty ovlivňující klinický výsledek nemocného patří nedostatek dodávky kyslíku mozkové tkáni, jehož hlavními determinantami jsou systémový krevní tlak (jako základní komponenta ovlivňující mozkový krevní průtok) a obsah kyslíku v krvi vyjádřený především hladinou hemoglobinu a jeho saturací kyslíkem. Mezi další škodlivé faktory patří hypertermie, hyper- či hypokapnie, hyperglykémie.

Mezi základní a zcela nezbytné monitorování těchto nemocných patří sledování parametrů:

• Systémový arteriální a centrální žilní tlak
• Tepová frekvence
• Saturace hemoglobinu kyslíkem
• Kapnografie
• EKG
• Biochemická sledování – acidobazická rovnováha, hladina hemoglobinu, glykémie, mineralogram, eventuálně osmolarita séra a moči, odpady minerálů v moči
• Tělesná teplota
• Diuréza

3 Neuromonitorování

Specifické monitorování mozku nemocných se závažným poškozením mozku tvoří integrální součást péče o tyto nemocné v intenzivní péči.

3. 1 Nitrolební tlak, cerebrální perfuzní tlak

Měření nitrolebního tlaku (ICP) intraparenchymovým, eventuálně intraventrikulárním čidlem a perfuzního krevního cerebrálního tlaku (CPP) jsou „zlatým standardem“ neuromonitorování těchto nemocných. V posledních letech došlo k mírným úpravám cílových hodnot měřených parametrů. V rámci konceptu „ICP target“ terapie je doporučováno udržování ICP pod 20 mm Hg, respektive léčba nitrolební hyperetenze při vzestupu ICP na 20 torr. Koncept „CPP target“ terapie doporučuje snížení cílové hodnoty CPP z původních 70 mm Hg na 60 mm Hg, někteří autoři doporučují i hodnotu CPP nižší (nad 50 mm Hg) [5]. Vzhledem ke značné interindividualitě mozkové perfuze u různých nemocných, mnohdy heterogenitě poškození mozku a vlivu řady faktorů na dodávku a spotřebu kyslíku mozkem, které v konečném důsledku mohou olivňovat cílovou hodnotu potřebného adekvátního CPP, se jeví rozšíření neuromonitorování o další aspekty jako přínosné.

3. 2 Transkraniální dopplerovská ultrasonografie (TCD)

Metoda TDC je jednou z užitečných neinvazivních metod a umožňuje monitorování cerebrální hemodynamiky pomocí měření průtokové rychlosti pohybujících se erytrocytů v reálném čase (flow velocity FV). Změny FV za určitých okolností korelují se změnami CBF, rychlost proudu se zvyšuje se snížením průměru cév, fyziologická hodnota FV představuje 55 ± 12 cm/s. Při vyšetření TCD jsou využívány jednotlivé indexy, jejichž analýza umožňuje interpretovat výsledky měření [4, 6]. TCD slouží především k detekci vazospasmů u nemocných se subarachnoidálním krvácením; tuto metodu lze využít k detekci stanovení autoregulace mozkových cév. U nemocných s TBI lze určit autoregulační práh či tzv. bod zlomu (hodnoty CPP, při kterém dochází k selhání autoregulace) a umožňuje nastavení adekvátní hodnoty CPP z FV arteria cerebri media a arteriálního krevního tlaku, nicméně interhemisferické rozdíly měřených hodnot a široká variace v měřených hodnotách vyžaduje další studie k určení přesnosti a validity metody [5].

3. 3 Monitorování oxygenace mozkové tkáně

Udržování dostatečné tkáňové oxygenace je – společně s léčbou základní příčiny stavu – základním primárním cílem péče o kriticky nemocné. Detekce a následná okamžitá terapie tkáňové hypoxie je i v neurointenzivní péči klíčová na základě prokázaných zjištění, že ischémie a mozková hypoxie jsou základními příčinami sekundárního mozkového poškození. Cerebrální ischémie je definována jako nedostatečný CBF k zajištění metabolických potřeb tkáně. Snížení CBF vede k mozkové ischémii s následnou hypoxií v důsledku nedostatku substrátů včetně kyslíku v mozkové tkáni. Hypoxie je definována jako nedostatek tkáňového tlaku kyslíku (PtiO₂) na hodnotě nutné k udržení metabolismu buněk vedoucí k funkčnímu a strukturálnímu poškození buněk. Při ischémii se snížením CBF dochází současně k akumulaci metabolických produktů mozkových buněk, jako je oxid uhličitý (CO₂), kyselina mléčná a amoniak [7]. Na základě nových poznatků se jeví časná detekce a prevence sekundárních ischemických inzultů v neurointenzivní péči jako zcela zásadní a monitorování mozkové oxygenace může přinášet důležité informace.

3. 3. 1 Saturace hemoglobinu kyslíkem z oblasti jugulárního bulbu (SvjO₂)

Sledování oxygenace mozkové tkáně (respektive poměru dodávky a spotřeby kyslíku) je tradičně prováděno monitorováním saturace hemoglobinu kyslíkem v krvi z oblasti jugulárního bulbu (SvjO₂) a sledováním arterio-jugulárního rozdílu kyslíku (AjDO₂), což identifikuje globální (orgánovou) cerebrální ischémii. Poklesy hodnot SjvO₂ pod dolní hranici normy (fyziologické rozmezí 60–80 %) jsou spojeny s nepříznivým neurologickým výsledkem a jeho detekce by měla vést k terapeutické intervenci s dosažením stanovené cílové SvjO₂ [6]. Regionální cerebrální ischémie je popisována v průběhu prvních 24 hodin po inzultu i při fyziologických hodnotách SvjO₂ a AjDO₂ s potenciálními negativními důsledky na klinický výsledek nemocných [8].

3. 3. 2 Parciální tlak kyslíku v mozkové tkáni (PtiO₂)

Způsoby měření PtiO₂

K metodám umožňujícím monitorování oxygenace mozkové tkáně patří přímé měření parciálního tlaku kyslíku v mozkové tkáni (PtiO₂) v oblasti o objemu několika milimetrů krychlových. V klinické praxi jsou používány dva typy monitorování: první využívá speciální sondu s uzavřenou polarografickou buňkou (Clark typ) s reverzibilními elektrochemickými elektrodami zavedenými přímo do mozkové tkáně, druhá optická metoda využívá fluorescenční techniku, která umožňuje měření nejen PtiO₂, ale i PtiCO₂ a pH mozkové tkáně. Clarkovu polarografickou metodu využívá katétr Licox (Licox, Integra Neurosciences, San Diego, CA), metodu s optickou luminiscencí využívá multiparametrický katétr Neurotrend (Codman, Raynham, MA); oba katétry přímo měří teplotu v mozkové tkáni. Při porovnání přesnosti a pravdivosti měření obou technik jsou metody srovnatelné, katétr Licox je o něco přesnější, parametry PtiCO₂ a pH při měření katétrem Neurotrend jsou velice přesné. Obě metody vykazují krátký čas měřené odpovědi při změně poměrů PtiO₂ v mozkové tkáni [9], katétr Licox vyžaduje o něco delší čas v měření odpovědi. Po zavedení čidla je přechodné zvyšování inspirační frakce kyslíku s adekvátním vzestupem PtiO₂používáno ke kontrole zavedení a citlivosti čidla [10].

Co skutečně měříme?

Hodnota PtiO₂ měřená senzorem závisí na radiální difuzi kyslíku z erytrocytů přes endotel do intersticiálního prostoru a na cévní architektonice, tedy poměru zastoupení arteriol a venul ve sledované oblasti [11]. V animálních studiích bylo naměřeno v radiální vzdálenost 30 um od arteriol PtiO₂ 40 mm Hg, v okolí kapilár 30 mm Hg a v okolí venul 25 mm Hg [12]. Recentní data ukazují na 70% zastoupení venul v kortikální mikrovaskulatuře a hodnota PtiO₂ odráží venózní PvO₂ [13]. Fyziologické rozmezí parciálního tlaku kyslíku ve zdravé mozkové tkáni představuje 30–50 mmHg [8]. Odráží hodnota PtiO₂ skutečně mozkový krevní průtok? Doppenger [14] již v roce 1998 prokázal lineární korelaci PtiO₂ a CBF, pokles CBF pod prahovou hodnotu pro ischémii (18 ml/100g/min) byl spojen s PtiO₂ ≤ 26 mm Hg. Poklesy CBF byly zaznamenány u 33 % pacientů v prvních 6 hodinách od úrazu, Van den Brink popisuje i poklesy PtiO₂ až u 50 % pacientů s TBI v prvních 12–24 hodinách od úrazu [15]. CBF je tedy jednou ze základních determinant dodávky substrátů mozkovým buňkám a hodnota PtiO₂ za určitých okolností odráží stav CBF.

Kritický práh mozkové oxygenace

U nemocných s traumatickým poraněním mozku dochází ke zvyšování PtiO₂ současně s CPP, především v oblasti fokální ischémie [16]. Třebaže některé práce ukazují na spojitost mezi snížením PtiO₂ a klinickým výsledkem, prahovou hodnotu pro hypoxii nelze jednoduše určit, protože důležitá je nejen hloubka poklesu oxygenace, ale i doba jejího trvání. Zauner ve studii sledující 60 nemocných se závažným poraněním mozku rozdělil nemocné podle klinického neurologického výsledku, u kterých byly rozdílné průměrné hodnoty PtiO₂: dobrý neurologický výsledek (PtiO₂ > 35 mm Hg), středně závažné následky (PtiO₂ = 26–35 mm Hg) a smrt či vegetativní stav (PtiO₂ < 25 mm Hg) [17]. Valadka v populaci 43 nemocných s TBI popsal spojitost mezi déletrvajícím poklesem hodnoty PtiO₂ ≤ 15 mm Hg a smrtí mozku; stejně tak i jakákoliv epizoda s poklesem PtiO₂ ≤ 6 mm Hg bez ohledu na dobu trvání byla spojena s rizikem smrti [18]. Hodnoty mezi 5–20 mm Hg jsou v literatuře považovány za prahové pro ischémii [19]. PtiO₂ za určitých okolností může korelovat s hodnotou SvjO₂, kde v práci Kieninga SvjO₂ 50% odpovídá PtiO₂ v rozmezí 3–12 mm Hg. Za prahovou hodnotu mozkové ischémie je doporučeno do klinické praxe PtiO₂ = 10 mm Hg [20]. Recentní práce Longhiho prokázala přítomnost mnohočetných hypoxických epizod v mozku během pěti dnů po traumatickém poškození mozku. PtiO₂bylo nižší jak v perikontuzních oblastech, tak i v oblastech mozku bez zjevného organického poškození. Epizody regionální mozkové hypoxie (nediagnostikované metodami měření globální cerebrální oxygenace např. SvjO₂) byly prokázány jak v perikontuzní tkáni, tak v oblastech bez poškození. V perikontuzních oblastech bylo v čase viditelné promptní zvýšení hodnoty PtiO₂ k fyziologickým hladinám svědčící pro zlepšení v oblasti mikrocirkulace [21].

Klinické implikace měření PtiO₂

• a) Monitorování PtiO₂ umožňuje kontinuálnísledování dodávky substrátů pro mozkovou tkáň.

Sledování PtiO₂ umožňuje včasnou detekci mozkové ischémie s možností následné intervence a snížení rizika sekundárního poškození mozku. Vzhledem k tomu, že stupeň oxygenace mozkové tkáně koreluje s klinickým výsledkem, hodnota PtiO₂ je užitečná v predikci prognózy. Nejen absolutní pokles PtiO₂, ale i délka trvání poklesu rozhoduje o neurologickém deficitu nemocného. U nemocných s PtiO₂ ≤ 5 mm Hg se při hypoxii trvající kolem 30 minut zvyšuje riziko smrti na 50 %. U nemocných se střední ischémií (PtiO₂ ≤ 10 mm Hg) je stejné riziko při hypoxii trvající 1 hodinu a 45 minut, zatímco u mírné hypoxie je stejné riziko při hypoxii, která trvá kolem 4 hodin [15].

• b) Monitorování PtiO₂ umožňuje poznat patofyziologické změny při TBI.

Tyto poznatky jsou důležité nejen u nemocných s TBI, ale i u nemocných s cévními mozkovými příhodami či u nemocných podstupujících neurochirurgický výkon pro tumor, cévní malformace, cévní aneurysma.

• c)Hodnota PtiO₂ může být základem terapie TBI, tzv. „PtiO₂ target therapy“.

Řízení léčby nemocných nejen podle hodnot ICP a CPP, ale i vedení léčby s cílem dosáhnout prahové hodnoty PtiO₂ ukazuje nový směr péče o nemocné s poškozením mozku, kdy ovlivňování PtiO₂ úpravou CPP či inspirační frakcí kyslíku je předmětem řady klinických studií. U některých nemocných může být přes fyziologickou hodnotu ICP a CPP měřeno PtiO₂ pod ischemickým prahem a terapie by měla být zaměřena na úpravu tkáňové oxygenace, nejčastěji zvýšením cílové hodnoty CPP, eventuálně zvýšením inspirační frakce kyslíku. Jako téměř nezbytné se jeví monitorování PtiO₂ u nemocných se závažnou nitrolební hypertenzi, kde jsou terapeuticky k udržení ICP používány postupy, jež mohou vést ke zhoršení dodávky susbtrátů tkáním – nejčastější metodou je hyperventilace s navozenou hypokapnií, případně barbiturátové kóma, které vede k poklesu ICP, ale může vést i k poklesu tkáňové oxygenace [2].

• d) Vliv FiO₂ na PtiO₂ a metabolismus mozkových buněk.

Zvýšení FiO₂ vede ke zvýšení PtiO₂ a současně ke snížení koncentrace laktátu v mikrodialyzačním vzorku z mozkové tkáně. Kontinuální hyperoxie po dobu 37 hodin od inzultu vede nejen ke zvýšenému PtiO₂, ale skupina nemocných s TBI a hyperoxií (FiO₂ = 1,0) měla i trvale sníženou hladinu laktátu v mikrodialyzačním vzorku a snížená hladina laktátu byla zaznamenána u této skupiny pacientů ještě po 12 hodinách od ukončení hyperoxie. Ve stejné skupině byla zaznamenána signifikantně rozdílná hladina glutamátu a poměr laktát/pyruvát či laktát/glukóza, stejně tak byla i nižší hodnota ICP [22].

• e) Limity monitorování PtiO₂

Hlavní nevýhodou monitorování PtiO₂ v mozkové tkáni je získání hodnot z malého okrsku mozkové tkáně, který při fyziologické heterogenitě perfuze a patologickém nedifuzním poškození mozku nevypovídá o dodávce kyslíku a perfuzi v jednotlivých oblastech mozku. Rozdílné hodnoty byly naměřeny ve strukturálně nepoškozené tkáni, v oblasti přímého poškození (kontuzní ložiska) a v oblastech kolem kontuzí (penumbra). Není jasné doporučení, kam při kontuzním poškození mozku lokalizovat monitorovací čidlo. Práce publikující sledování oxygenace ve zdravé tkáni a současně v oblasti penumbry ukazují pokles v PtiO₂ v obou oblastech, v okolí kontuze jsou poklesy hlubší a s delším trváním [21]. Vzhledem k uvedeným limitům je nutné vždy posuzovat získané hodnoty v kontextu s celkovým klinickým stavem, ostatními měřenými parametry a především sledovat a hodnotit výsledky v časovém trendu [10].

• f) Využití monitorování u nemocných s netraumatickým poškozením mozku

V literatuře jsou publikovány práce využívající monitorování PtiO₂ u nemocných podstupujících chirurgické řešení nádoru mozku, kde peritumorózní edém může vést k nitrolební hypertenzi a zhoršit neurologický výsledek nemocných. Monitorování PtiO₂ detekuje hypoxické epizody a umožňuje cílenou terapii (především individuální nastavení CPP) a sledování změn v perioperačním období, tedy i v průběhu samotného neurochirurgického výkonu [23]. Monitorování PtiO₂ je využíváno v klinických studiích i u nemocných s aneurysmaty na mozkových tepnách podstupujících invazivní výkon či u nemocných s resekcí arteriovenózní malformace. Výsledky sledování jsou velice heterogenní a určení jednoznačného prahu pro perioperační mozkovu hypoxii je velice obtížné. Nicméně počet a délka trvání epizod hluboké hypoxie u těchto nemocných v perioperačním období korespondují s klinickým výsledkem [24]. Monitorování parametrů tkáňové oxygenace umožní nejen opět detekci a léčebnou intervenci, ale je i možností, jak sledovat efekt prováděné terapie (nimodipin, transluminální balonová angioplastika) a detekovat včas rozvoj sekundárních komplikací, jako jsou vazospasmy, edém, krvácení apod.

• g) Klinické indikace monitorování tlaku kyslíku v mozkové tkáni

Na základě poznatků získaných metodou měření tkáňové oxygenace lze vytyčit klinické indikace monitorování tlaku kyslíku v mozkové tkáni (tab. 1) [10]. V první řadě se jedná o nový pohled do patofyziologie změn a patogenních mechanismů v oblasti poraněného mozku. PtiO₂ jako ojedinělý parametr koresponduje dobře se změnami v cerebrální perfuzi a oxygenaci, což je důležitý poznatek pro bedside monitoring umožňující kontinuální a minimálně invazivní techniku sledující dodávku substrátu mozkovým buňkám. Vzhledem k časné detekci počínající ischémie je při správné interpretaci dat umožněna rychlá terapie sekundárních hypoxických epizod. Sledování parametrů tkáňové oxygenace umožňuje upravit léčebné postupy s cílem zlepšit oxygenaci mozkové tkáně; při korelaci PtiO₂ s klinickým výsledkem mohou mít měřené hodnoty i určitý prediktivní význam [10].

3. 3. 3 Měření PtiO₂ v kombinaci s PtiCO₂ a pH

Možnost měření multiparametrickým senzorem nejen hodnotu PtiO₂, ale i PtiCO₂ a pH umožňuje rozlišit tkáňovou hypoxii z ischémie od jiných typů, může být i ukazatelem úspěšnosti léčebného postupu. Hladina PtiCO₂ je důsledkem rovnováhy mezi tvorbou CO₂ a jeho odplavením z tkání mikrocirkulací. Při nedostatečném krevním průtoku dochází k jeho akumulaci v tkáni díky nadměrné produkci při anaerobním metabolismu a současně nedostatečném odstraňování obleněnou cirkulací. Tkáňová hyperkapnie je markerem tkáňové hypoperfuze, je i prediktorem úspěšné terapie, kdy po zlepšení krevního průtoku dochází k promptnímu poklesu hladiny PtiCO₂. Hodnota PtiCO₂ a tkáňové pH se mění rychleji než hodnota PtiO₂ a dříve upozorní na nutnost terapeutického postupu [10]. Prahové hodnoty pro ischémii v mozkové tkáni byly doporučeny PtiCO₂ ≥ 60 mm Hg a pH ≤ 7 [25]. Reakce cév na změnu paCO₂ je u nemocných s TBI zachována a při změnách hodnoty paCO₂ dochází i ke změnám PtiO₂. Hypokapnie vede k poklesu PtiO₂, při hyperkapnii dochází k jeho vzestupu. Kombinace monitorování PtiO₂ a PtiCO₂ u nemocných s TBI při zachované reaktivitě cév na změny tlaku CO₂ umožňuje rychlou a přesnou regulaci minutové plicní ventilace u nemocných s nitrolební hypertenzí se snížením rizika navození iatrogenní hypoxie. Současně identifikuje nemocné, kteří dobře tolerují rychlou krátkou hyperventilaci při vzestupu nitrolebního tlaku za současné kontroly PtiO₂ [10].

3. 3. 4 Monitorování tkáňové teploty v mozku

Katétry k měření tkáňové oxygenace umožňují i měření tkáňové teploty, která se může lišit od systémové teploty od 0,2 až po 2 stupně Celsia. Je prokázán jednoznačně škodlivý vliv hypertermie na neurologický výsledek nemocných s poškozením mozku. V současné době je jedním z trendů využívání hypotermie, respektive lokální mozkové hypotermie, ke snížení neurologického deficitu nemocných jak s traumatickým či hypoxickým poškozením mozku, tak u nemocných s cévní mozkovou příhodou. Jednoznačné doporučení pro cílovou prahovou hodnotu tkáňové teploty zatím neexistuje, nicméně sledování vlivu změn tkáňové teploty nejen na hodnotu ICP, ale především na parametry tkáňové oxygenace se jeví v klinické praxi jako zcela přínosné.