Электроэнцефалографический мониторинг в выявлении и прогнозировании отсроченной церебральной ишемии вследствие нетравматического субарахноидального кровоизлияния

ВВЕДЕНИЕ / INTRODUCTION

Нетравматическое субарахноидальное кровоизлияние (САК) наиболее часто возникает у лиц среднего и пожилого возраста и является одной из самых тяжелых форм нарушений мозгового кровообращения. На САК приходится от 4% до 10% всех случаев острого нарушения мозгового кровообращения и 8% летальных исходов инсульта. Встречаемость САК лежит в диапазоне от 6 до 16 случаев на 100 тыс. населения в год, соотношение женщин и мужчин составляет 1,6–1,7:1. Ведущей причиной нетравматического САК выступает разрыв артериальной аневризмы головного мозга [1].

Одним из самых опасных осложнений САК является отсроченная церебральная ишемия (ОЦИ), которая на фоне развивающегося сосудистого спазма вызывает стойкий неврологический дефицит у 30% выживших [2]. Обычно ОЦИ появляется на 4–14-е сутки у 30% пациентов после первичного САК, а ее возникновение в первые 7 сут указывает на высокую вероятность развития инфаркта мозга и сопровождается повышенной смертностью [3]. Прогнозирование или максимально раннее выявление начала ОЦИ позволяет немедленно приступить к медикаментозному или хирургическому воздействию на церебральные сосуды.

В 2010 г. M.D. Vergouwen et al. предложили стандартизированное определение ОЦИ, которое используют и в настоящее время: возникновение новой неврологической симптоматики или снижение количества баллов по шкале комы Глазго на 2 и более в течение более 1 ч, которые не связаны с другими причинами (повторный разрыв аневризмы, повышение внутричерепного давления, послеоперационные осложнения, системные или метаболические нарушения), или появление новой зоны инфаркта на компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ) в течение 6 нед после САК [4]. Церебральный вазоспазм встречается у 50–70% пациентов с САК, но только у 20–40% развивается ОЦИ [5].

Современная концепция патогенеза ОЦИ мультифакторна и основывается на неспособности церебральной перфузии соответствовать метаболическим потребностям нейронов. Предшественником ОЦИ является повреждение мозга с резким повышением внутричерепного давления, глобальной церебральной гипоперфузией, активацией симпатической нервной системы, что приводит к спазму артерий. Высвобождение эндотелиальных факторов и цитокинов способствует возникновению микротромбозов и воспаления, усугубляя церебральный ангиоспазм (ЦА). Прогрессирующий ионный дисбаланс с повышением уровня внутриклеточного кальция, высвобождением калия и глутамата вызывает появление медленно распространяющейся кортикальной деполяризации и эпилептиформной активности (ЭА). Нейроэлектрические нарушения сопровождаются увеличением метаболических потребностей в поврежденных тканях, ухудшая тем самым кортикальную перфузию [6][7].

Несмотря на большое количество исследований, посвященных возникновению ОЦИ, ее клиническая диагностика нередко затруднена, особенно у пациентов с угнетенным бодрствованием или уже развившимся вследствие САК неврологическим дефицитом [8]. В этом случае основная роль диагностики ОЦИ ложится на инструментальные методы, информативность которых остается предметом изучения.

Существует два основных подхода к инструментальной диагностике ОЦИ – раннее выявление ЦА, который предшествует развитию ОЦИ, и применение методик, непосредственно отражающих ишемизацию церебральной ткани. К последним относят методы нейровизуализации, анализ церебрального метаболизма и регистрацию биоэлектрической активности головного мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) [9][10]. Преимуществами ЭЭГ являются широкая распространенность методики и относительная дешевизна аппаратуры, возможность длительного прикроватного мониторирования [11].

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ ПРИ ОТСРОЧЕННОЙ ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ИШЕМИИ / ELECTROENCEPHALOGRAPHY IN DELAYED CEREBRAL ISCHEMIA

Мы провели анализ публикаций, посвященных информативности ЭЭГ в прогнозировании и детекции ОЦИ. Поиск проводили на русском и английском языках в базах данных PubMed/MEDLINE, Академия Google (Google Scholar) и eLibrary по запросам «электроэнцефалография», «количественная ЭЭГ», «инвазивная ЭЭГ», «прогнозирование и диагностика ОЦИ при нетравматическом САК».

Паттерны визуального анализа ЭЭГ / Patterns of EEG visual analysis

ЭЭГ представляет собой двумерное изображение колебаний суммированных возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов на дендритах пирамидных нейронов, крайне чувствительных к изменению содержания кислорода в крови, что проявляется немедленными изменениями на ЭЭГ при развитии церебральной гипоксемии [12]. In vitro доказана достоверная связь между частотно-амплитудными показателями ЭЭГ и объемным кровотоком в мозговых сосудах [13][14] (табл. 1).

Как периодические неврологические осмотры, так и нейровизуализация могут установить уже свершившийся факт ОЦИ. В отличие от них, мониторинг ЭЭГ позволяет оценивать функциональное состояние головного мозга в реальном времени и выявлять ранние признаки ОЦИ до возникновения необратимых клинических и рентгенологических изменений [15].

Установлено прогностическое и диагностическое значение замедления фоновой активности при ОЦИ: зарегистрированные в 1-й день САК бифронтальные короткие вспышки дельта-волн, периодическое региональное и диффузное дельта-замедление предшествуют появлению отсроченных ишемических очагов на КТ в 97% случаев. Появление продолженного регионального замедления, ритмичной дельта-активности к 5-му дню после САК соответствует зоне ишемии на КТ [16].

Публикации последних лет уделяют особое внимание связи ишемических изменений при САК с появлением на ЭЭГ спорадических эпилептиформных разрядов и ритмичных и периодических паттернов.

Исследование J.A. Kim et al. (n=124) показало, что у большой доли пациентов с САК наблюдается по крайней мере одно из ЭЭГ-проявлений иктально-интериктального континуума (ИИК). За исключением генерализованной ритмичной дельта-активности, паттерны ИИК встречались с достоверно большей кумулятивной частотой в подгруппе пациентов с последующим развитием ОЦИ. Взаимо- связь латерализованной ритмичной дельта-активности (ЛРДА) с началом ОЦИ была вариабельна: у 35% пациентов ЛРДА возникла уже после развития ОЦИ. Клинически судорожные приступы также чаще отмечали у пациентов с ОЦИ (7 из 124) [17].

В работе Е.S. Rosenthal et al. (n=103) при изучении прогностической ценности эпилептиформных разрядов с учетом их временного распределения поздние новые или нарастающие по количеству, частоте и распространенности разряды были значимым предиктором надвигающейся ОЦИ и появлялись за 1–9 сут до ее развития [18].

Клинический случай

Пациентка А. 70 лет была госпитализирована в ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ» по поводу нетравматического САК (Hunt–Hess III, Fisher III) вследствие разрыва аневризмы коммуникатного сегмента правой внутренней сонной артерии (ВСА).

В течение 1-х суток после САК выполнены декомпрессивная трепанация черепа, клипирование аневризмы развилки правой ВСА. Начиная со 2-х суток после операции и далее в течение 1 нед проводили непрерывный скальповый видео-ЭЭГ-мониторинг (рис. 1).

На 6-е сутки в связи с устойчивым ухудшением в неврологическом статусе в виде нарастания выраженности гемипареза и угнетения уровня бодрствования была проведена мультисрезовая КТ головного мозга, показавшая признаки ишемических изменений в правых височной и затылочной долях, что соответствовало ранее выявленным изменениям на ЭЭГ (рис. 2).

Таким образом, электрографические признаки ОЦИ были выявлены за 2 сут до нейровизуализационного подтверждения.

Изменения ЭЭГ на фоне седации / EEG changes during sedation

В комплекс лечебных мероприятий у пациентов с САК часто включают медикаментозную седацию. Такие препараты, как пропофол, дексмедетомидин, бензодиазепины, вызывают последовательные изменения биоэлектрической активности головного мозга, визуально схожие с ЭЭГ-картиной при ишемии.

Так, при умеренной седации отмечается нарастание представленности веретенообразной активности, а при глубокой повышается количество диффузных дельта-волн с дальнейшим появлением паттерна «вспышка – подавление». Однако, в отличие от региональных и латерализованных изменений ЭЭГ, характерных для ОЦИ, медикаментозно индуцированные изменения ЭЭГ носят преимущественно диффузный характер [19].

Количественная ЭЭГ / Quantitative EEG

Основной причиной ограниченности применения мониторинга ЭЭГ является высокая трудоемкость оценки такого исследования, по сути требующей непрерывного нахождения специалиста у экрана электроэнцефалографа непосредственно у постели больного в отделении реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ). При этом ретроспективный анализ ЭЭГ не имеет смысла, поскольку возникающие изменения требуют немедленной корректировки хода интенсивной терапии.

Для упрощения представления большого количества визуальных данных ЭЭГ разработаны способы их математической обработки и упрощенной визуализации ЭЭГ-картины, которые принято объединять под термином «количественная ЭЭГ» (кЭЭГ).

Существует множество видов математической обработки ЭЭГ, среди которых наиболее часто используемыми является количественный анализ [20][21]:

– амплитуд волн;

– мощности спектра всей активности или отдельных отведений;

– корреляции (когерентности) колебаний ЭЭГ, регистрируемых под разными электродами.

На этой основе разработаны многочисленные графические интерфейсы кЭЭГ, но для оценки записей продолжительностью несколько десятков часов и даже дней удобнее всего оказался формат тренда, когда по оси абсцисс отображается астрономическое время, а по оси ординат – соответствующие количественные показатели.

Возможность представления кЭЭГ в виде трендов реализована практически во всех современных энцефалографах. Кроме того, в качестве дополнительных надстроек существует несколько оболочек, расширяющих возможности стандартного программного обеспечения и позволяющих настраивать визуализацию и мониторировать одновременно множество отдельных показателей кЭЭГ (рис. 3).

Поскольку в процессе развития ОЦИ в первую очередь происходит изменение доминирующей частоты ритма в проекции соответствующей ишемизирующейся области головного мозга, для ее выявления наиболее востребованным видом кЭЭГ является анализ мощности спектра. В клинической практике для количественной оценки замедления и редукции более быстрых частот в ЭЭГ используют расчет абсолютных и относительных параметров мощности в различных частотных диапазонах (дельта, тета, альфа и бета).

Снижение как абсолютных, так и относительных значений мощности альфа-ритма высоко информативно для развития ишемии. S. Gollwitzer et al. выявили, что снижение мощности альфа-ритма более чем на 40%, сохраняющееся в течение 5 ч и более, и снижение мощности тета-ритма в течение более 6 ч являются надежными предикторами возникновения ОЦИ (чувствительность 89%, специфичность 77%) [22]. Постепенное уменьшение мощности альфа-ритма может предшествовать клиническому ухудшению более чем за 24 ч до развития ОЦИ [16][23]. Появление регионального замедления вследствие ишемии может быть охарактеризовано абсолютными значениями тета- и дельта-мощности, повышение значений которых имеет выраженную корреляцию с возникновением ОЦИ [24], тогда как повышение тета-мощности достоверно не подтверждено [22].

Относительная вариабельность альфа-ритма определяется как процентное соотношение спектральной мощности частот 8–12,5 Гц к общей мощности спектра частот 1–30 Гц. Многие исследования показывают, что значения этого параметра снижаются во время ЦА или за 48 ч до его возникновения, а также предшествуют возникновению ОЦИ за 7 ч у пациентов с массивным САК [15][16][24].

Отношение мощностей альфа- и дельта-ритмов (АДО) является одним из наиболее распространенных показателей, используемых для раннего выявления ОЦИ. Во многих публикациях описана высокая чувствительность и специфичность снижения АДО для диагностики ОЦИ. Также установлено, что появление изменений на ЭЭГ предшествует дебюту клинических проявлений ОЦИ и появлению изменений на КТ [16][24][25]. Исследование B. Balança et al. с участием 15 пациентов показало, что региональное снижение АДО на 30%, продолжавшееся 3,7 ч, достигло 100% чувствительности и 88,9% специфичности для выявления ОЦИ [26].

Е.S. Rosenthal et al. продемонстрировали, что многокомпонентная кЭЭГ, совмещенная с выявлением ЭА и анализом динамики изменений во времени, может улучшить прогностическую ценность «классического» мониторинга ЭЭГ. Нарастание изменений фона (диффузное замедление активности, снижение АДО, снижение вариабельности альфа-ритма), появление ЭА вне зависимости от изменений ЭЭГ, возникших сразу после хирургического вмешательства, предсказывают ОЦИ с чувствительностью 96,2% и специфичностью 80,4% (положительная прогностическая ценность 83,3%, отрицательная прогностическая ценность 95,4%). Средний срок клинического развития ОЦИ после появления ее ЭЭГ-признаков составил 1,9 сут. Также авторы выдвинули гипотезу о возможности профилактики ОЦИ путем подавления ЭА противоэпилептическими препаратами [18].

В таблице 2 суммированы исследования, посвященные анализу информативности кЭЭГ в оценке и прогнозировании ОЦИ.

Разрабатываемые методики / Methods being developed

Для упрощения и ускорения анализа данных продолжительных записей разрабатывают автоматизированные алгоритмы анализа параметров ЭЭГ, позволяющие выявлять и классифицировать изменения, характерные для ОЦИ. Для анализа используют представленные выше количественные параметры фоновой активности и ЭА с учетом локализации, встречаемости в определенном временном промежутке, эпохи записи с артефактами выбраковываются.

Автоматический анализ ЭЭГ-трендов АДО показал чувствительность 80% и специфичность 27% по сравнению со значениями 100% и 76% соответственно при анализе ЭЭГ в неавтоматическом режиме. При автоматизированном анализе тренда на основе относительной вариабельности альфа-ритма чувствительность оказалась равной 65%, а специфичность – 43% (по сравнению со 100% и 46% соответственно, указанными в исследовании с использованием неавтоматического анализа) [28]. Целью другой работы было определение эффективности прогнозирования ОЦИ с применением комбинаций различных параметров ЭЭГ с учетом пространственной локализации согласно зонам основных сосудистых бассейнов [29]. Было достоверно установлено возникновение и нарастание межполушарной асимметрии с одновременным снижением АДО, относительной вариабельности альфа-ритма и нарастанием количества ЭА в проекциях коры, кровоснабжаемой из сосудистых бассейнов, в которых развилась ОЦИ с соответствующими клиническими проявлениями [29].

При ретроспективном автоматическом поиске ЭА с помощью программы Persyst 14 (Persyst Development Corporation, США) обнаружено, что у многих больных, у которых впоследствии развилась ОЦИ, количество разрядов ЭА в час нарастает в течение первых 3–10 сут после САК и оно значительно выше, чем у пациентов из контрольной группы без ОЦИ [28].

Ученые из ФГБУН «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова» Российской академии наук предложили новый подход к детекции ОЦИ с помощью анализа хребтов вейвлет-спектрограмм, в основе которого лежит сочетание амплитудного и спектрального анализа ЭЭГ. Алгоритм выявления межканальной синхронизации позволил определять такие формы ЭА, как спорадические эпилептиформные разряды, ЛРДА, латерализованные и генерализованные периодические разряды [30].

Инвазивная регистрация ЭЭГ / Invasive EEG registration

При САК инвазивные методики ЭЭГ лишь изредка применяют для регистрации эпилептических приступов из-за значительной технической сложности установки и дороговизны электродов. С этой целью возможно использовать как субдуральные, так и глубинные электроды. С учетом риска повреждения коры последние устанавливают в проекции наименее функционально значимых зон (точке Кохера) [31].

Диагностике и прогнозированию ЦА и ОЦИ при САК с помощью инвазивной ЭЭГ посвящено небольшое количество исследований на малых выборках. Так, в публикации A. Waziri et al. сообщается, что у 2 из 10 пациентов с САК изменения на инвазивной ЭЭГ возникали за 8 ч до клинической манифестации ОЦИ [32]. В исследовании R.M. Stuart et al. с участием 5 пациентов устойчивое снижение АДО на инвазивной ЭЭГ было зарегистрировано за 1–3 сут до ангиографического подтверждения ЦА [33].

Для определения информативности и полезности применения инвазивной регистрации ЭЭГ необходимо проведение исследований на больших когортах пациентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ / CONCLUSION

Для мониторирования функционального состояния головного мозга с целью раннего выявления ОЦИ, вызванной нетравматическим САК, наиболее доступна и информативна скальповая ЭЭГ, которая может быть включена в структуру мультимодального мониторинга пациентов ОРИТ. Это позволит выявлять ранние доклинические признаки ОЦИ и своевременно начинать лечебные мероприятия. Применение графического представления кЭЭГ облегчает анализ результатов, что может помочь в обучении дежурных врачей-реаниматологов базовым принципам детекции ОЦИ по данным трендов кЭЭГ.

Использование инвазивной регистрации ЭЭГ в настоящее время ограничено в связи с небольшим количеством исследований на малых выборках.

Основным преимуществом ЭЭГ в диагностике ОЦИ является возможность непрерывного мониторирования функционального состояния головного мозга у пациентов с угнетением бодрствования и затрудненной оценкой неврологического статуса. К недостаткам относят большое количество артефактов технического и физиологического характера, сложность интерпретации динамики фоновой активности на фоне применения антиконвульсантов и седативных препаратов, необходимость прерывать запись с переустановкой электродов для выполнения КТ или МРТ. Для упрощения и ускорения анализа данных, повышения доступности метода следует продолжать разработку методик автоматизированной обработки данных кЭЭГ.