Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛИКВОРОСОРБЦИИ ПРИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОЙ СОСУДИСТОЙ ПАТОЛОГИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОИМПЕДАНСМЕТРИИ

Иванова Н.Е. 1 Шадрин Е.Б. 2 Васькова Н.Л. 1 Пашкевич М.Э. 3 Иванов А.Ю. 1
1 Российский научно-исследовательский институт имени профессора А.Л. Поленова» - филиал ФГБУ «Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России
2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской Академии Наук
3 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Ликворосорбция была проведена в 13 наблюдениях с нейрохирургической сосудистой патологией головного мозга (разрыв аневризмы, субарахноидальное кровоизлияние – 5 наблюдений, ишемический инсульт – 8). В качестве основных индикаторов функционирования гематоэнцефалического барьера и степени выраженности ишемии использованы показатели уровня общего белка, концентрации глюкозы, активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) в ликворе и проанализированы данные этих показателей до и после ликворосорбции. Исследование термоимпедансометрии ликвора произведено с помощью установки для измерения температурной зависимости электрического импеданса кюветы с исследуемой жидкостью. Установлено, что после проведения ликворосорбции значительно уменьшилась концентрация общего белка, глюкозы и ферментов, что показывает эффективность ликворосорбционного метода. Существенно изменилась форма термоимпедансометрической кривой: вместо монотонного температурного изменения электрической емкости кюветы с ликвором, возникла кривая с максимумами и минимумами, характерная для отсутствия патологии. Одновременно увеличилась температура фазового перехода глобула-клубок в белках ликвора. Метод термоимпедансометрии позволяет оценить эффективность ликворосорбции как лечебного метода.
термоимпедансметрия
ликворосорбция
температура фазового перехода
нейрохирургическая сосудистая патология
гематоэнцефалический барьер
1. Березин А.Е. Нейроспецифические белки у пациентов с мозговым инсультом / А.Е. Березин // Укр. неврол. журн. – 2012. – № 2. – С. 22—27.
2. Петров С.И. Применение методов сорбции и фильтрации ликвора в комплексном лечении субарахноидальных кровоизлияний различной этиологии: дис. … канд. мед. наук / С.И. Петров. – Иркутск, 2004. – 128 с.
3. Рачков Б.М. Ликворотрансфузия и ликворосорбция / Б.М. Рачков, P.M. Левит. – СПб., 1997. – 87 с.
4. Шпрах В.В. Ликворосорбция в комплексной терапии тяжелых форм первичных гнойных менингитов / В.В. Шпрах, С.М. Горбачев, В.И. Горбачев // Неврол. журн. – 1997. – № 3. – С.17–19.
5. Hardemark H.G. S-100 protein in cerebrospinal fluid after aneurysmal subarachnoid haemorrhage: relation to functional outcome, late CT and SPECT changes, and signs of higher cortical dysfunction. / H.G.Hardemark, O.Almqvist, T.Johansson, S.Pahlman, L.Persson // Acta Neurochir. – 1989. – Vol. 99, № 3. – Р.134–144.
6. Kikuchi T. Cytokine production in cerebrospinal fluid after subarachnoid hemorrhage / T. Kikuchi, Y. Okuda, N. Kaito, et al. // Neurol. Res. – 1995. – Vol.17, № 2. – Р.108–116.
7. McMahon C.J. Inflammation as a predictor for delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid haemorrhage / C.J. McMahon, S. Hopkins, A. Vail, et al.// J Neurointerv. Surg. – 2013. – Vol.5, № 6. – Р. 512–517.
8. Triglia T. Early matrix metalloproteinase-9 concentration in the first 48th after aneurismal subarachnoid haemorrhage predicts delayed cerebral ischaemia: An observational study / T. Triglia, A. Mezzapesa, J.C. Martin, M. Verdier, et al. // Eur. J. Anaesthesiol. – 2016. – Vol. 33, № 9. – P.662-669.

Изменение белкового состава ликвора при ишемическом и геморрагическом инсульте зависит от степени тяжести процесса, его локализации, близости очага к ликворным путям, выраженности субарахноидального кровоизлияния. При этом обычно наблюдается увеличение концентрации белка, которое обусловлено некрозом мозговой ткани, и повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера [1,5,6,7,8].

Ликворосорбция - методика экстракорпоральной санации ликвора с применением активных сорбентов, приводящая к снижению концентраций иммуноглобулинов и ферментов в ликворе, в дальнейшем – активации функциональных резервов нейронов, не подвергшихся необратимым изменениям в зоне сниженной перфузии мозгового вещества при ишемии головного мозга [2,3,4].

Цель работы: оценка эффективности ликворосорбции при нейрохирургической сосудистой патологии головного мозга с использованием термоимпедансометрии.

Материалы: ликворосорбция была проведена в 13 наблюдениях с нейрохирургической сосудистой патологией головного мозга (разрыв аневризмы сосудов головного мозга, субарахноидальное кровоизлияние – 5 наблюдений, ишемический инсульт, стеноз внутренней сонной артерии – 8). Средний возраст пациентов, у которых производилась термоимпедансометрия ликвора, составил 43,9±16,1 лет. Все больные были оперированы: произведено микрохирургическое клипирование аневризм развилки средней мозговой артерии и супраклиноидного отдела внутренней сонной артерии; в наблюдениях с ишемическим инсультом произведена каротидная эндартериоэктомия и наложен экстра-интракраниальный анастомоз. В послеоперационном периоде в связи с тяжестью состояния больных и высоким содержанием белка в ликворе принималось решение о ликворосорбции.

Методы: диагностический нейрохирургический комплекс (у всех пациентов проводился неврологический осмотр, балльная оценка степени тяжести состоя­ния по шкале ком Глазго, по шкале инсультов NIHSS, по шкале Рэнкин, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, ангиография, электроэнцефалография, УЗИ сосудов мозга).

До и после проведения ликворосорбции контролиро­вались количество общего белка, концентрация глюкозы, активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) в ликворе как основных индикаторов функции гематоэнцефалического барьера и выраженности ишемии.

Для получения ликвора использовали проводимую в диагностических и лечебных целях люмбальную пункцию. Полученный ликвор отправляли на общее ликворологическое исследование (определение общего белка, цитоза, количество эритроцитов).

Специальным методом исследования в нашей работе являлась термоимпедансометрия ликвора, биофизической основой которой служило измерение полного электрического импеданса образца ликвора, которое осуществлялось в примененной для этого установке фазометрическим методом. Изменения температурного импеданса ликвора связано с поляризуемостью белковых молекул, входящих в состав ликвора, при совершении термического фазового пере­хода глобула-клубок. С помощью данной методики мы впервые смогли провести исследование ликвора биофизическим способом, сопоставляя при анализе результатов неврологический статус и биохимиче­ский состав ликвора

Исследование термоимпедансометрии проводилось на специализированной установке, предназначенной для определения электрических параметров жидкости (патент РФ № 220539, 2003 г.). Объём ликвора, помещенного в кювету, составлял 1,2 мл [3].

На ре­гистрирующем устройстве фиксировался ход темпе­ратурной зависимости разности фаз рабочего и опор­ного напряжений в виде термоимпедансметрической кривой. На следующем этапе осуществлялось раз­ложение термоимпедансметрической кривой на гауссианы. В дальнейшем выполнялся статистический корреляционный анализ между параметрами кривой и общим белком, цитозом, концентрацией эритроци­тов и значениями оценки состояния пациента по шка­лам оценки тяжести состояния.

Рис. 1. Графическое представление основных параметров экспериментальных термоимпедансометрических кривых

Результаты. После проведения ликворосорбции заметно снижались показатели общего белка в 2,2 раза, глюкозы – в 3,89 раз, ЛДГ – в 3,05, АСТ – в 4,8 раз, что показывает эффективность проведенного метода, приводящего к снижению белкового, углеводного и ферментного состава ликвора. Неизменность концентрации альбумина в результате проведения ликворособции указывает на то, что вариации белкового состава ликвора обусловлены снижением концентрации в ликворе высокомолекулярной глобулиновой фракции. Вслед за этим был проведен сравнительный анализ параметров кривой и показателей термоимпедансометрии.

После проведения ликворосорбции основные показатели термоимпедансометрии увеличивались, но уменьшалась высота кривой. Кривая смещалась в сторону высоких температур, то есть показатели кривой с меньшими температурными значениями изменялись на более высокие. В частности, выросла температура фазового перехода. Эти изменения связаны с уменьшением в ликворе концентрации белка и, тем самым, изменением органического состава ликвора, а также с тем, что белковая молекула после ликворосорбции становится более устойчивой. Это приводит к тому, что при нагреве в процессе термоимпедансометрии больше тепловой энергии тратится на разрыв молекулярных связей, и соответствующие конформационные изменения происходят при более высоких температурах позже, чем до ликворосорбии (рисунок 2). Все это приводит к сдвигу кривой в высокотемпературную сторону.

Рис. 2. Типичные кривые термоимпедансометрии до и после ликворосорбции. t2, t3 – температуры фазового перехода

При обработке статистических данных были получены следующие коэффициенты корреляции между показателями параметров кривой термоимпедансометрии, общим белком, глюкозой, ЛДГ, АСТ до и после ликворосорбции (таблицы 1,2).

Таблица 1

Коэффициенты корреляции до ликворосорбции между общим белком, глюкозой, ЛДГ, АСТ и показателями параметров кривой термоимпедансометрии (n=13)

Пока-затели

t2

Δt2

t3

Δt3

ht2

/ht3

S

t2

/Δt2

t3

/Δt3

t3-t2

Тфп

ΔH

Раз-мах

Выраженость

Δy/Δн

Разрешение

Δt2+Δt3

t3-t2

Общий белок

-0,2

+0,3

0,08

-0,53

0,64

0,53

-0,29

-0,07

0,06

-0,36

0,19

-0,24

0,41

Глюкоза

-0,47

-0,50

0,09

-0,05

-0,41

-0,7

0,03

0,30

0,34

-0,40

-0,47

-0,40

-0,70

ЛДГ

-0,23

-0,19

0,07

-0,15

0,07

-0,04

0,24

0,25

0,24

0,30

0,03

0,41

-0,14

АСТ

-0,05

-0,01

0,06

-0,02

0,20

0,29

0,23

0,30

0,01

0,40

0,05

0,67

0,24

Примечания

1. Разложение термоимпедансметрической кривой на гауссианы выполнялось в программе «ORIGIN 8.0».

2. Показатель S представляет собой площадь под главной гауссианой. В нашем случае – это гауссиана, вершина которой расположена при температуре Т2. Обозначение Т2 совпадает с обозначением t2 (Т2=t2). Площадь под гаусовой кривой (сокращенно «гауссианой») программой «ORIGIN 8.0» вычисляется по правилу трех сигм. Это правило состоит в следующем:

- На уровне, равном 0,56 от максимальной высоты гауссианы, проводится горизонтальная линия до пересечения с самой гауссианой.

- Измеряется температурный интервал между полученными точками пересечения и делится пополам. Полученное таким образом значение называется полушириной гауссовой кривой. Это и есть сигма, то есть ?=?T2/2.

- От центральной вертикальной линии, которая проведена в максимум гауссианы, влево и вправо от нее откладывается по шкале температур три полуширины, то есть три сигмы.

- Программой «ORIGIN 8.0» вычисляется площадь криволинейной трапеции, боковыми сторонами которой являются вертикальные линии, проведенные на температурах Т2-3?T2/2 и Т2+3?T2/2, основанием является ось абсцисс, а верхней линией является участок гауссианы между вертикальными линиями. Эта площадь равна показателю S.

3. Параметры Δt2 и Δt3 представляют собой ширины соответствующих гауссиан.

4. Температура Тфп фазового перехода глобула – клубок определяется следующим образом: методом фитинга программа «ORIGIN 8.0» аппроксимирует спадающий участок гауссианы функцией F(T) = (Tфп - T)-?, где ? – критический индекс фазового перехода, а Тфп – температура фазового перехода. Число итераций при фитинге определяется относительной ошибкой фитинга из соображений, согласно которым она не должна превышать 0,01 %. Полученное значение Тфп используется в дальнейшем при вычислении коэффициентов корреляции.

Данные таблицы (1) показывают, что до ликворосорбции были получены высокие коэффициенты корреляции между параметрами кривой, выделенными в таблице, и общим белком, глюкозой, ферментами. Наибольшие значения коэффициентов корреляции соответствуют корреляциям между показателями разрешения кривой и глюкозой (r=-0,70), а также между АСТ и выраженностью на кривой области фазового перехода глобула-клубок (r=+67).

Таблица 2

Коэффициенты корреляции после ликворосорбции между общим белком, глюкозой, ЛДГ, АСТ и показателями параметров кривой термоимпедансометрии (n=13)

Пока-затели

t2

Δt2

t3

Δt3

ht2

/ht3

S

t2

/Δt2

t3

/Δt3

t3-t2

Тфп

ΔH

Раз-мах

Выраженость

Δy/Δн

Разрешение

Δt2+Δt3

t3-t2

Общий белок

0,12

0,39

0,16

0,004

0,04

0,24

0,50

-0,02

0,03

0,36

0,32

-0,02

-0,27

Глюкоза

-0,35

-0,02

0,01

0,11

-0,34

-0,2

-0,17

-0,28

0,24

-0,02

0,02

-0,06

-0,62

ЛДГ

0,04

-0,19

0,31

-0,04

0,06

0,45

-0,52

0,18

0,19

0,22

-0,22

-0,20

-0,19

АСТ

0,12

-0,003

0,33

0,45

0,60

-0,53

0,29

0,62

-0,26

0,24

0,24

0,13

0,57

После ликворосорбции коэффициенты корреляции ниже, чем до ликворосорбции, но по-прежнему сохраняются высокие коэффициенты корреляции между разрешением кривой и глюкозой (-0,62), разрешением кривой и АСТ (+0,57).

После проведенной ликворосорбции у всех пациентов отмечалась положительная динамика в виде улучшения оценки по шкале инсультов NIHSS и Рэнкин, уменьшения двигательных и чувствительных нарушений, улучшения речи и координации. Все пациенты в компенсированном состоянии были выписаны по месту жительства (Рис. 3 А,Б).

АОписание: Редько

Б

Рис. 3. Кривая термоимпедансометрии до (А) и после (Б) ликворосорбции

Пациент Р., 52 лет, и/б № 1300-03, диагноз: атеросклероз сосудов головного мозга. Гипертоническая болезнь 3 степени. Последствия повторных ОНМК по ишемическому типу в бассейне правой средней мозговой артерии от 05.2000, в ВББ от 05.2002. Операции каротидная эндартериоэктомия справа, наложение экстраинтракраниального анастомоза справа.

Резюмируя, следует сказать, что после проведения ликворосорбции в ликворе резко уменьшается концентрация общего белка, глюкозы, ферментов, что доказывает эффективность данного метода терапии. Изменяется общий вид кривой термоимпедансометрии, а также увеличивается температура фазового перехода глобула-клубок с 62 °С до 84 °С.

Заключение

Нормальное функционирование ЦНС и её защита от влияния патологических факторов обеспечивается рядом собственных защитных механизмов. Наиболее полную информацию мо­гут дать только методы прижизненного исследования динамического состояния на различ­ных ста­диях патологического процесса для диагностики, прогнозирования и оценки адекват­нос­­ти проводимой терапии. Изучение свойств белков ликвора позволяет уточнить характер патоло­гического процесса. Основную роль в изменении биофизических параметров ликвора при многих заболеваниях играет трансформация конформационного состояния белков, входящих в состав ликвора. А именно, при повышении температуры происходит последовательное разру­ше­ние надмолекулярных структур белковых молекул, завершающееся их денатурацией и пере­хо­дом из глобулярной конформации в клубковую.

После проведения ликворосорбции с уменьшением показателей количества общего белка, «высокомолекулярной глобулярной фракции», глюкозы, а также ферментного состава ликвора происходит трансформация кривой и изменение численных значений показателей термоимпедансометрии в виде увеличения температуры фазового перехода «глобула-клубок», роста общих параметров кривой и смещения её как целого в высокотемпературную область. Наблюдаемые изменения связаны с вызванным ликворособцией повышением термической устойчивости белковых молекул ликвора и обусловлены ростом удельной энергии молекулярных химических связей. Таким образом, метод термоимпедансометрии позволяет контролировать эффективность ликворосорбции при нейрохирургической сосудистой патологии (внутричерепных аневризматических кровоизлияниях и ишемическом инсульте).


Библиографическая ссылка

Иванова Н.Е., Шадрин Е.Б., Васькова Н.Л., Пашкевич М.Э., Иванов А.Ю. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛИКВОРОСОРБЦИИ ПРИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОЙ СОСУДИСТОЙ ПАТОЛОГИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОИМПЕДАНСМЕТРИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25633 (дата обращения: 25.02.2020).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074