Введение

На сегодняшний день количество кардиохирургических операций в мире возрастает с каждым годом, что связано как с увеличением частоты сердечно-сосудистых заболеваний, так и с улучшением качества их диагностики. Однако, несмотря на накопленный опыт в анестезиологическом и перфузионном обеспечении таких операций, нет достаточного количества исследований об их влиянии на головной мозг пациента. Соответственно, не разработаны и четкие рекомендации для защиты головного мозга, которые позволяли бы предотвращать такие осложнения.

Если обратиться к зарубежным источникам, то интерес представляют рекомендации Американской кардиологической ассоциации (АНА), Американского кардиологического колледжа (АСС), Американской ассоциации инсульта (ASA) [1]. Согласно им все поражения головного мозга, возникшие в результате коронарного шунтирования, можно разделить на 2 типа. К первому относят инсульты, транзиторные ишемические атаки и фатальные церебральные нарушения (неврологическая дисфункция), ко второму — диффузные повреждения, сопровождающиеся кратковременной дезориентацией или снижением интеллекта и памяти, часто требующие специальных методов диагностики, иначе говоря, нарушения когнитивной сферы. Именно второй тип нарушений будет интересовать нас в данном обзоре. Ко второму типу можно отнести послеоперационную когнитивную дисфункцию (ПОКД) и послеоперационный делирий (ПОД).

Акцентировать внимание в кардиохирургической практике именно на этих двух видах неврологических нарушений необходимо по двум причинам. Во-первых, это высокая частота встречаемости. Для ПОКД она может доходить до 100% от всех оперированных больных [2, 3]. ПОД регистрируется у 10—25% пациентов, а по данным некоторых исследований — до 50% [4—6] и даже до 73% для пациентов пожилого возраста [7]. Второй причиной является то, что диагностика таких осложнений, как судорожный синдром или инсульт, чаще всего не вызывает сложностей, однако для мониторинга ПОД или ПОКД требуется оценка пациента по специальным шкалам, что не всегда возможно. Прежде всего это связано с тем, что большинство больных после кардиохирургических операций находятся в отделении реанимации и интенсивной терапии, и с ними нередко затруднен контакт по причине продленной искусственной вентиляции легких и наличия интубационной трубки или трахестомической канюли. Вдобавок к этому пациенты испытывают стресс от нахождения в палате реанимации, обусловленный медицинскими манипуляциями, шумом и нарушением циркадных ритмов, болевым синдромом и многими другими факторами [8]. Все это само по себе способно приводить к ПОД, который будет нарушать когнитивный статус пациента, и оценка выраженности когнитивных нарушений, возникших по причине интраоперационных факторов, уже будет невозможна. Имеет значение и применение седативных препаратов. С одной стороны, это средство борьбы с делирием и расстройствами поведения и сна, но, с другой стороны, известна их способность (особенно препаратов бензодиазепинового ряда) вызывать когнитивные расстройства [9, 10]. Касательно ПОКД ситуация еще более сложная, потому что ее выявление требует специального тестирования до и после операции, что весьма редко проводится рутинно в кардиохирургической практике.

Необходимо понимать и влияние таких расстройств на пациента и лечебное учреждение. Последствиями делирия могут быть деменция, сохраняющаяся до 15 мес после оперативного вмешательства и дольше [11], повышенные летальность и частота осложнений в ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде и даже более высокая вероятность инфекционных осложнений, хотя механизм связи данного осложнения с когнитивными расстройствами до сих пор не выяснен [12, 13]. Разумеется, обусловлена такая разница и большим объемом операции, но, главным образом, свое влияние оказывает искусственное кровообращение (ИК).

Патологические факторы ИК

Послеоперационные когнитивные расстройства характеризуются мультифакторной этиологией. К возможным причинам их возникновения при кардиохирургических операциях можно отнести длительность операции и искусственной вентиляции легких, трансфузию [14], действие анестетиков на головной мозг, ионные нарушения, нарушение оксигенации тканей, анемию и даже повышенную тревожность и низкий образовательный уровень пациента до операции [15—17]. Кроме того, немаловажное значение имеют длительный восстановительный период и нахождение пациента в отделении реанимации [14]. Однако наиболее широким спектром факторов, провоцирующих развитие послеоперационных когнитивных расстройств, располагает ИК [18].

В настоящее время все производители стремятся сделать свои контуры ИК максимально физиологичными, тем не менее они до сих пор не обладают всеми характеристиками сосудистого русла. По этой причине любой контакт крови пациента с контуром ИК в сочетании с перечисленным выше негативным действием оперативного вмешательства и анестезиологического обеспечения является провоцирующим фактором для системной воспалительной реакции (СВР) [19, 20]. К подобному влиянию приводят и такие неотъемлемые составляющие ИК, как контакт крови больного с воздухом и работа кардиотомных аспираторов, которые вдобавок способствуют разрушению эритроцитов [20]. Возникший гемолиз способен вызывать анемию и последующую гемическую гипоксию. Итогом описанных процессов может стать СВР с проявлениями в каждом конкретном органе или системе. Головной мозг имеет особый тип строения и взаимодействия клеток, и СВР в нем проявляется как нейровоспалительная реакция, чем и обуславливаются все клинические нарушения [21]. Для отчетливого понимания данных механизмов необходимо обратиться к теории о нейроваскулярной единице головного мозга (НВЕ).

Дело в том, что регуляторные процессы в головном мозге представляют собой особый тип взаимодействия клеток, который требует создания изолированной микросреды для функционирования клеток в полном объеме. С этой целью существуют гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и его составляющие, функциональной единицей которых является НВЕ. НВЕ состоит из микрососудов, которые связаны с астроцитами. Последние, в свою очередь, связаны с нейронами и их аксонами. Также в состав ГЭБ входят специальные белки-переносчики для избирательного транспорта веществ из плазмы крови к нейронам. Все это в комплексе обеспечивает скоординированную работу головного мозга посредством межклеточных коммуникаций и метаболического сопряжения клеток центральной нервной системы [22]. По этой причине одним из ведущих механизмов клеточного и субклеточного повреждения в пределах НВЕ, приводящим к когнитивной дисфункции, являются нарушения метаболического сопряжения и разобщение межклеточных взаимодействий. Церебральное повреждение приводит к активации микроглии и астроцитов и последовательной продукции воспалительных медиаторов в головном мозге [23]. Медиаторы приводят к повреждению ГЭБ и в дальнейшем стимулируют разрушение клеток и глиоз [24—26]. При нарушении целостности ГЭБ на НВЕ могут оказывать влияние уже не только локальные, но и системные цитокины. Они стимулируют экспрессию молекул адгезии, потенцируют адгезию и экстравазацию нейтрофилов и моноцитов в ишемизированные ткани [27]. Локальная продукция хемокинов усиливает экстравазацию лейкоцитов в ишемизированных тканях [28]. Все перечисленные процессы происходят в пределах НВЕ и приводят к определенным патологическим изменениям в тканях головного мозга. В схематичном виде упомянутые процессы представлены на рисунке. Минимальными последствиями описанных реакций станут различные когнитивные нарушения в ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде. Конечным же клиническим исходом этого может стать формирование отека с соответствующими клиническими проявлениями.

Рис. Схема поражения нейроваскулярной единицы при ИК.

Если продолжить тему СВР, то стоит упомянуть и о том, что она способна персистировать на протяжении 3 сут после операции и нарушать ауторегуляцию головного мозга [29, 30]. В конечном итоге такое нарушение ауторегуляции приведет к снижению церебральной перфузии с последующей гипоксией головного мозга и закономерно развивающимися когнитивными нарушениями [31, 32].

Тезис о том, что гипоксия негативно влияет на работу нейронов, сомнений не вызывает, однако возникает вопрос о методе интраоперационного контроля церебральной оксигенации с наибольшей информативностью. Острая необходимость в нем не вызывает сомнений, так как помимо непосредственного повреждения нейронов гипоксия является очередным фактором запуска каскада СВР [33]. Наиболее логичным кажется измерение сатурации крови, оттекающей от мозга, с помощью оптического датчика в луковице внутренней яремной вены. Тем не менее гораздо чаще используют инфракрасную спектроскопию (near-infrared spectroscopy, NIRS). Причиной этого является ее относительно невысокая стоимость и простота в применении. Благодаря перечисленным преимуществам в кардиохирургии NIRS-мониторинг занял прочную позицию как главный метод интраоперационного контроля церебральной перфузии [34, 35]. Большое значение имеет изменение показателей NIRS во время операции относительно дооперационного уровня. Однако было показано, что у пациентов с низкими значениями церебральной оксиметрии до операции ПОД развивался чаще даже в том случае, когда интраоперационная церебральная оксигенация была в пределах нормальных значений, превышающих дооперационные показатели [36]. Если же говорить о нормальных дооперационных показателях NIRS, то, по данным исследований, безопасным в плане возникновения когнитивных нарушений на сегодняшний день считается снижение церебральной оксигенации не более чем на 20% от дооперационного уровня [37]. Однако есть данные, определяющие более строгие границы безопасного предела (10%) [38]. Также существуют исследования, в которых не было установлено достоверной разницы между группой со снижением церебральной оксигенации более чем на 10% и группой, в которой это значение было менее 10% [39].

На данный момент существует широкая линейка различных контуров и оксигенаторов для ИК. Каждый из них рассчитан для определенной площади поверхности тела пациента, потому что несоответствие антропометрическим параметрам больного неизбежно приведет к избыточной гемодилюции и снижению уровня гемоглобина крови во время ИК, что и происходит при отсутствии индивидуального подбора оксигенатора. К подобному эффекту приводят и такие неотъемлемые составляющие ИК, как контакт крови больного с воздухом и возникающий при этом гемолиз. Немаловажным эффектом гемолиза является и гипербилирубинемия за счет непрямой фракции билирубина, которая обладает выраженным нейротоксическим эффектом, усиливая нейровоспаление, как и гипоксия. Кроме того, гемодилюция означает снижение онкотического давления крови пациента и повышенную склонность к переходу жидкой части крови из сосудистого русла в интерстициальное пространство. Патологическое влияние гемодилюции не вызывает сомнений, и во многих современных клинических рекомендациях по ИК отмечается необходимость мер по ее профилактике. С этой целью может применяться минимизация контура ИК, а также ретроградное заполнение кардиотомного резервуара [40]. Если же гемодилюции избежать не удалось, применяется трансфузия компонентов донорской крови, таких как эритроцитарная масса и свежезамороженная плазма, что позволяет поддержать на необходимом уровне гематокрит и онкотическое давление в контуре ИК. Кроме того, свежезамороженная плазма и тромбоконцентрат применяются для стабилизации коагуляционного гемостаза. Однако необходимо понимать, что любая трансфузионная среда несет в себе чужеродный для организма пациента генетический материал. Даже незначительное количество компонентов донорской крови, попавшей в организм реципиента, способно вызывать и усиливать СВР [41, 42]. Для головного мозга такая СВР проявляется в виде нейровоспаления и повреждения НВЕ с последующими нарушениями функциональной активности головного мозга [43].

Еще одной проблемой ИК, существенно влияющей на головной мозг, является микроэмболия церебральных сосудов. Несмотря на постоянное совершенствование оксигенаторов и их фильтров, тематика микроэмболии во время ИК по-прежнему остается актуальной. Доказательством этому являются постоянно появляющиеся работы, демонстрирующие роль ишемии по причине микроэмболии сосудов головного мозга [44, 45]. Появление таких исследований стало возможным благодаря внедрению в кардиохирургическую практику специальных приборов для регистрации количества микроэмболов в контуре ИК [46, 47]. Конечно, попытки регистрации эмболов в артериях головного мозга предпринимались давно. С этой целью проводились исследования, в которых использовалась транскраниальная допплерография мозговых артерий для поиска газовых и материальных эмболов в интра- и ближайшем послеоперационном периоде. Были попытки выявить взаимосвязь такой эмболии и когнитивных нарушений в послеоперационном периоде. В результате исследований были установлены интересные факты, например, газовые микроэмболы присутствуют в церебральных артериях на протяжении 2 ч, а материальные — в течение 4 ч послеоперационного периода [48, 49]. Однако устанавливать четкую корреляцию наличия микроэмболов и когнитивного дефицита весьма сложно по причине того, что не фиксируется количество эмболов, которое можно было бы связать с выраженностью когнитивной дисфункции [50]. В данном случае могли бы помочь приборы для непрерывной фиксации количества эмболов во время всего периода ИК. Подобные исследования, несомненно, будут иметь актуальность и практическое применение.

Нельзя оставить без внимания и такой важный фактор ИК, как температурный режим, который неразрывно связан с описанной выше проблемой микроэмболии. Вся суть заключается в смешивании венозной крови, притекающей в кардиотомный резервуар (температура которой всегда более низкая), и оттекающей из оксигенатора артериальной крови (чаще всего имеющей температуру около 37 °C). При таком контакте из жидкой части крови образуются пузырьки воздуха, которые могут вызвать воздушную микроэмболию. Данному, а также некоторым другим осложнениям ИК посвящены специальные рекомендации, вышедшие в 2015 г. [51]. Согласно данному руководству необходимо предотвращать газовую микроэмболию при помощи мониторинга температуры венозной и артериальной крови. Градиент между ними при согревании или охлаждении пациента не должен превышать 10 °C. Кроме того, скорость согревания не должна превышать 0,5 °C в минуту. Контроль температуры важен для профилактики церебральной гипертермии, способной негативно повлиять на головной мозг [52]. Некоторые центры используют гипотермию во время длительного ИК с целью профилактики СВР. Учитывая влияние СВР на НВЕ, было бы логичным считать это верным путем к профилактике церебрального повреждения. Однако последние исследования демонстрируют отсутствие влияния гипотермии на уровень провоспалительных цитокинов (интерлейкин-6, 8, 10, 12, 1Ra, фактор некроза опухоли, а также моноцитарный хемотаксический белок-1) при операциях в условиях ИК [53]. Интересным представляется и тот факт, что в группе пациентов с гипотермическим режимом ИК увеличивалась потребность в инотропной поддержке, что также говорит не в его пользу.

Заключение

Современные кардиохирургия и кардиоанестезиология достигли такого уровня развития, когда уменьшение повреждения центральной нервной системы (ЦНС) должно стать непременным условием высокого качества проводимых операций. При этом единственный путь профилактики патологии ЦНС после оперативных вмешательств с применением ИК — ограничение всех факторов риска когнитивных нарушений. Особое внимание следует уделить СВР и всему тому, что способно ее инициировать. Кроме обязательной на сегодняшний день минимизации контура ИК, следует применять современные технологии для борьбы с гемодилюцией и необходимостью добавления компонентов донорской крови в аппарат ИК. С этой целью хорошо себя зарекомендовала модифицированная ультрафильтрация. Помимо необходимой гемоконцентрации она позволяет ограничивать СВР путем удаления медиаторов воспаления из крови пациента в ходе ИК [54,55].

Понимание механизмов и патогенетических факторов развития осложнений ИК открывает перспективы разработки новых методов нейропротекции. Появляется возможность индивидуализированного подхода к каждому пациенту с целью максимально возможной профилактики нарушений функциональной активности головного мозга.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.