Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Кровоснабжение и уровень гидратации головного мозга человека в постнатальном онтогенезе

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Кровоснабжение и уровень гидратации головного мозга человека в постнатальном онтогенезе"

На правах рукописи

Груздев Дмитрий Владимирович

КРОВОСНАБЖЕНИЕ И УРОВЕНЬ ГИДРАТАЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

03.00.13 - Физиология 14.00.13 -Нервные болезни

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Казань-2004

Работа выполнена в Казанском государственном медицинском университете, в Республиканском клиническом госпитале ветеранов войн и Республиканской детской больнице Республики Марий Эл

Научные руководители:

Член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор АЛ.Зефиров

Доктор медицинских наук, профессор А.Л.Азин

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Георгий Александрович Иваничев Доктор медицинских наук, профессор Евгений Михайлович Волков

Ведущее научное учреждение:

Кировская государственная медицинская академия

.щита диссертации состоится

на заседании диссертационного

«/Р»¡о

в

Совета К 208.034.01

Казанского государственного медицинского университета по адресу; 420012, г. Казань, ул. Бутлерова д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного медицинского университета (ул. Бутлерова, 49, корпус «Б»).

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор медицинских наук, профессор

А. П. Киясов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Вопросы функциональной организации системы кровоснабжения головного мозга прочно удерживают лидирующее положение среди приоритетных проблем современной физиологии. Это связано с необходимостью глубокого понимания механизмов метаболического обеспечения функций мозга и совершенствования приемов ранней диагностики и профилактики сосудистых заболеваний центральной нервной системы (Ратнер А.Ю. 1977, Верещагин Н.В. 1980, 1993, Гайдар Б.В. 1994, Москаленко Ю.Е.1984, 1991, 2001, Студеникин МЛ. 1984, ТрошинВ.Д. 1992,2000).

По данным медицинской статистики заболеваемость острыми и хроническими сосудистыми нарушениями головного мозга в мире составляет 55 - 65% и продолжает неуклонно нарастать (Смирнов В.Е., 1988, 1990; Варакин Ю.Я., 1990.). Соответственно, увеличивается число случаев тяжелой инвалидизации и смертности по причине острых сосудистых катастроф (Рябова B.C., 1986). Следует предполагать, что патогенетические основы опасных сосудистых заболеваний взрослого человека могут закладываться и в раннем периоде развития — детства.

Знание физиологических особенностей системы кровоснабжения головного мозга у детей представляет особый интерес. Это связано с тем, что в раннем онтогенезе аппарат кровообращения, начиная с периода эмбриональной закладки органов и заканчивая подростковым возрастом, функционально и анатомически изменяется. Следовательно, в диагностической практике существует проблема детерминации возрастных границ параметров церебрального кровотока между нормой и патологией. Особую практическую значимость имеет вопрос о влиянии родов на систему мозгового кровообращения и, в частности, на систему позвоночных артерий ребенка. По данным А.Ю. Ратнера (1978), Н.В. Верещагина (1980) А.А. Хасанова (1992) и многих других авторов в 25% случаев акушерской практики наблюдается «родовой травматизм» с нарушением кровоснабжения головного и спинного мозга. Поэтому своевременная оценка качественных и количественных изменений мозгового кровотока в раннем постнатальном периоде может существенно влиять на точность неврологического диагноза и выявить патогенетическую связь между этими изменениями и сосудистыми поражениями мозга в зрелом и пожилом возрасте.

современной литературе возрос интерес к фундаментальным вопросам энергетических и информационных процессов в организме (А.Н.Фудин,2001). Это связано с тем, что появились достаточно совершенные технические средства - Т "" гопощие

Наконец, актуальность темы подтверждается тем, что в

регистрировать сверхслабые собственные электромагнитные поля биологических объектов в условиях экранизации от внешних геомагнитных полей. Оказалось, что мозг, как любое физическое тело, генерирует собственное радиотепловое излучение, обусловленное переходами атомов и молекул из состоянии с большей энергией в состояния с меньшей энергией (В.И. Гадзиковский с соавт.,2001). Поскольку интенсивность радиотеплового излучения мозга должна зависеть от параметров метаболических процессов, то становится очевидным, что эти радиосигналы могут быть источником информации о функциональном состоянии нервной ткани. В предшествующих и пока немногочисленных исследованиях (Кубланов B.C., 1995, Азии АЛ.,1997) выявлен медленный флуктуирующий характер излучений мозга в микроволновом (СВЧ) диапазоне, однако природа этих колебаний оставалась невыясненной.

Цели и задачи исследования

Выявить основные гемодинамические особенности функционирования системы артерий основания головного мозга и особенности электромагнитного излучения нервной ткани у детей первого года жизни в норме и патологии.

В рамках указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Оценить гемодинамическую функцию интракраниальных артерий детей первого года жизни по параметрам линейной скорости кровотока и качественным признакам.

2. Оценить особенности функционирования системы артерий основания мозга у детей первого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания плода в позднем антенатальном периоде.

3. Изучить особенности собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга в раннем онтогенезе.

4. Исследовать природу флуктуации электромагнитного излучения мозга человека.

Научная новизна

В работе получены нормативные параметры артериального кровотока у детей первого года жизни после физиологического и патологического течения родов, что может быть использовано в педиатрической практике для ранней диагностики нарушений мозгового кровотока.

Дана сравнительная характеристика эндогенного электромагнитного излучения ткани головного мозга у детей и взрослых, с помощью функциональных проб раскрыты некоторые механизмы его флуктуации.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Скоростные показатели кровотока в системе артерий основания головного мозга у детей первого года жизни достоверно выше, чем у взрослого человека, характеризуются признаками турбулентного потока и высоким периферическим сопротивлением, что объясняется морфологическим недоразвитием артериальной системы мозга ребенка.

2. Характер течения родов оказывает влияние на функциональное состояние позвоночных артерий в раннем постнатальном периоде. При нормальном (физиологическом) течении родов показатели кровотока в левой и в правой позвоночных артериях у новорожденного не отличаются, а в случаях с патологическим течением родов, приводящих к натальной травме шейного отдела позвоночника, выявляется разница скоростных показателей кровотока между позвоночными артериями, что зависит от позиции головного предлежания плода: при 1-й позиции снижается линейная скорость кровотока в левой позвоночной артерии, а при 2-й позиции - в правой позвоночной артерии.

3.Собственное электромагнитное излучение ткани головного мозга у ребенка имеет ту же интенсивность, что и у взрослого, не является стационарным и флуктуирует во времени. Характер флуктуации имеет те же хроно-амплитудные признаки, как и у взрослого человека.

4.При проведении функциональных проб (двусторонняя компрессия общих сонных артерий, гиперкапния, гипервентиляция, нитроглицериновая проба, математический счет в уме, анти- и ортостатическая проба) удалось показать, что наибольшая изменчивость интенсивности собственного электромагнитного излучения головного мозга наблюдается при выполнении анти-ортостатической нагрузки, которая существенно влияет на уровень гидратации нервной ткани.

Теоретическая и практическая значимость работы

Выполненная диссертационная работа относится к фундаментальным и прикладным исследованиям в области возрастной физиологии и физиологии кровообращения, детской неврологии, а также в области изучения биоэнергетических процессов в организме, а.и. закономерностей появления эндогенных электромагнитных полей в биологических объектах. Полученные данные раскрывают количественные и качественные особенности кровоснабжения головного мозга у детей первого года жизни в норме и после натальной травмы шейного отдела позвоночника.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основании этих данных становится возможным ориентироваться в нормативах показателей кровотока в артериях основания мозга ребенка и прогнозировать последствия постнатальных отклонений параметров кровотока в вертебробазилярном бассейне в периоде новорожденности. На

основании выявленных параметров линейной скорости кровотока у детей можно своевременно разрабатывать новые и адекватные лечебно-профилактические мероприятия по профилактике острых нарушений мозгового кровообращения, вероятность которых у детей с неврологической симптоматикой нарастает в позднем периоде развития.

В работе доказана практическая возможность длительно регистрировать сверхслабые электромагнитные поля головного мозга ребенка в микроволновом диапазоне длин волн неинвазивным методом СВЧ-радиотермометрии с целью последующего изучения информативности данного метода для физиологических и клинических исследований. Проведенный экспериментально-теоретический анализ показал, что флуктуационная активность колебаний электромагнитных полей мозга может эффективно оцениваться принципиально новым современным приемом вейвлет-анализа, дающим возможность точно измерять мощность излучения. По результатам динамического наблюдения за характером электромагнитного излучения мозга во время проведения функциональных проб удалось показать, что его интенсивность наиболее изменчива при смещении гидростатического вектора тела (анти - и ортостазе). Это доказывает обоснованность дальнейшего клинического испытания прибора «РМ-40» для неинвазивной диагностики внутричерепной гипертензии у детей и взрослых.

По материалам исследования изданы методические рекомендации для педиатров, неонатологов и неврологов (Д.В.Груздев с соавт.,2004), в которых обосновывается необходимость проведения транскраниальной допплерографии у каждого ребенка в периоде новорожденности с целью ранней профилактики возможной нейрососудистой патологии.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов работы, собственных результатов, обсуждения и выводов. Объем работы составляет 103 страницы. Список литературы содержит 96 отечественных и 26 зарубежных источников. Диссертация иллюстрирована 11 таблицами и 22 рисунками.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на XVIII - Съезде физиологического общества имени И.П.Павлова (г.Казань, 2001), Всероссийской конференции «Проблемы морфологии» теоретические и клинические аспекты ( г.Сочи, 2002.), на Республиканской научно-практической конференции «Медицина Республики Марий Эл на рубеже веков» (г.Йошкар-Ола, 2003.), ученом совете «Общества физиологов» (г.Казань, 2004).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе проведен физиологический анализ артериальной системы головного мозга методом транскраниальной ультразвуковой допплерографии на детях обоего пола (681 человек), разделенных на следующие группы:

I - практически здоровые дети в возрасте от 1 до 12 мес. ( 573 человека);

II - дети в возрасте от 1 до 12 мес. родившиеся в первой позиции головного предлежания, имеющие в анамнезе диагноз «натальная травма шейного отдела позвоночника» (56 человек);

III - дети в возрасте от 1 до 12 мес. родившиеся во второй позиции головного предлежания, имеющие в анамнезе диагноз «натальная травма шейного отдела позвоночника» (34 человека).

Исследование особенностей электромагнитного излучения головного мозга у детей проведено на группе численностью 18 человек обоего пола в возрасте от 7 до 9 лет.

Исследование природы электромагнитного излучения мозга человека проведено на группе взрослых испытуемых обоего пола в возрасте от 24 до 69 лет. Количество испытуемых 13 человек.

Для исследования мозгового кровотока использован метод ультразвуковой транскраниальной допплерографии (ТКДГ),

позволяющий неинвазивно измерять скоростные параметры кровотока в системе артерий основания мозга. Для инсонации интракраниальных сосудов использован датчик, генерирующий ультразвуковые колебания с частотой 2 МГц в импульсном режиме. Работа проводилась с помощью транскраниального допплерографа «Сономед 300/М» (фирмы «Нейрософт», Россия).

Исследование передних, средних и задних мозговых артерий (ПМА, СМА и ЗМА) производилось через височное «окно». Датчик располагался между наружным краем орбиты и ушной раковиной. Исследование основной (ОА) и позвоночных (ПА) артерий проводилось через большое затылочное отверстие сзади. В автоматическом режиме измерялись значения максимальной (систолической), минимальной (диастолической) и средней линейной скорости кровотока, а также пульсационной индекс как показатель периферического

сопротивления кровотоку:

где Ув - систолическая скорость, Ус1 - диастолическая скорость, Уш - средняя скорость кровотока, Р! - пульсационный индекс.

Для исследования собственного электромагнитного излучения мозга применен метод глубинной радиотермометрии, основанный на пассивной локации эндогенного электромагнитного излучения тканей головного мозга. Он позволяет измерять мощность этого излучения в диапазоне частот 650-850 мГц (СВЧ) с помощью радиометрического приемника и антенн-аппликаторов, которые устанавливаются на поверхность головы (Азии АЛ., Кубланов B.C., 1995).

В нашей работе использован компьютеризированный двухканальный СВЧ радиотопограф «РМ-40», производства ООО «Экологическая и медицинская аппаратура» (г. Каменск-Уральский, Россия) с программным обеспечением для автоматизированного анализа радиотермограмм. Для обеспечения точности физиологических измерений СВЧ-излучения оборудование было разработано так, чтобы можно было измерять показатели эндогенного излучения ткани в шкале «радиояркостных температур» независимо от факторов и погрешностей, связанных с изменениями температуры окружающей среды. Для

анализа частотно-амплитудных характеристик радиотермограмм применялась специально созданная программа, основанная на математическом методе вейвлет-преобразования. Использован набор анализирующих функций (вейвлетов), дающих разложение принимаемых радиометром цифровых сигналов на последовательность вейвлет-коэффициентов (Дебеши, 2001). Каждый вейвлет имеет определенную длительность, положение во времени и полосу анализируемых частот. Для качественного визуального анализа по полученным вейвлет-коэффициентам автоматически на экране строилось графическое изображение результатов в виде карты полос разной цветности: от темно-красных до ярко-желтых полос. Чередование этих полос воспринималось как чередование флуктуации излучения с низкими значениями интенсивности (темно-красными) с высокими энергетическими значениями (ярко-желтыми). Для количественного анализа интенсивности излучения в милликельвинах (мК°) в вейвлет-анализе предусмотрено измерение мощности излучения, что обеспечивалось перемещением курсора в интересующей нас зоне вейвлета и обозначение ее площади. В обозначенном пространстве вейвлета производилось автоматическое измерение величины сигнала. Это позволяло производить сравнение мощности излучений во время записи исходного фона и во время выполнения функциональных проб.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием программы "Statistica 6,0" и "Microsoft Excel 7.0" для операционной системы «Windows® XP» (лицензия 00043-143-374-258). Определялись: М- средняя арифметическая, о - среднее квадратичное отклонение, m- ошибка средней арифметической. Достоверность различий определяли по t- критерию Стьюдента для уровней значимости 5% и 1% (вероятность ошибочной оценки Р<0,05 и Р<0,01).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Гемодинамическая характеристика артерий основания мозга в постнатальном онтогенезе по данным ультразвуковой допплерографии

1.1. Показатели кровотока в артериях основания мозга у детей первого года жизни

Данный раздел выполнен с целью определения диапазона возрастной нормы параметров кровотока, в артериях виллизиева круга у детей первого года жизни. Как показали наши результаты, показатели линейных скоростей в системе артерий основания головного мозга у здорового ребенка первого года жизни значительно выше, если сравнивать их с аналогичными показателями взрослого здорового человека.

Таблица 1.

Среднестатистические значения линейных скоростей кровотока у

здоровых детей первого года жизни (1-12мес.) в см/с

Артерии V max. V min. V Ср. PI.

Передняя мозговая 94,7 ±8,1 54,5 ±9,5 56,5±9,6 1,13 ±0,08

Средняя мозговая 130,5 ± 6,4 71,8 ±5,3 76,1 ±7,1 0,88 ± 0,03

Задняя мозговая 73,2 ± 3,5 42,5 ±7,9 44,1*10,3 1,17 ± 0,01

Позвоночная 76,4± 2,7 41,2 ±3,7 50,1±13,1 1,04±0,01

Основная 83,4 ± 9,8 47,1 ± 6,3 44,0±4,6 1,04± 0,01

V max - значение скорости во время систолического пика, V min -значение скорости во время диастолы, V ср - усредненное значение скорости (производное от V max и V min), Pi - пульсационные индекс.

Представленные в Табл.1, количественные данные нами предлагается рассматривать как возрастная физиологическая норма и контроль для последующих сравнительных исследований.

Кроме высоких значений линейных скоростей кровотока в системе артерий основания головного мозга нами выявлены: повышенные показатели периферического сопротивления (К) и качественные сонографические признаки турбулентного потока (по красному спектру допплерографических кривых). Если оценить полученные нами

допплерографические признаки с диагностической точки зрения, то руководствуясь действующими методическими разработками для взрослого человека, можно квалифицировать их как патологические «паттерны» сосудистого стеноза или ангиоспазма, чего в принципе у

ребенка первого года жизни быть не может. Следовательно, при анализе допплерографических исследований у детей необходимо пользоваться другой физиологической интерпретацией. На наш взгляд, причинами этих особенностей могут быть морфогенетические предпосылки, в частности, относительно небольшой внутренний просвет артерий. Предлагается считать, что на раннем этапе онтогенеза на фоне высокой метаболической потребности развивающихся структур мозга наблюдается относительное отставание в развитии артериальной сети мозга и особенно сети внутримозговых артерий-артериол и капиллярного русла. Можно полагать, что эта «неразвитость» и обусловливает высокое периферическое сопротивление кровотоку, которое физиологически компенсируется повышением линейных скоростей в капиллярной сети и, соответственно, в крупных магистралях. Это, в свою очередь, приводит к формированию турбулентных потоков.

1.2. Исследование кровотока в артериях основания мозга детей с учетом позиции плода в головном предлежанни при физиологическом течении родов

Задачей данного раздела исследования было выявление причинно- следственную связь между особенностями кровотока в артериях основания мозга у ребенка первого года жизни и особенностями головного предлежания при вынашивании плода (1-я, или 2-я позиции) в случаях с нормальным течением родов. Объектом исследования служили дети 1-го года жизни, находившихся под профилактическим наблюдением участкового невропатолога в возрасте: 1 мес. (8 чел), 3 мес.(13 чел.), 6 мес. (24 чел.), 9 мес (19 чел.), 12 мес.(36 чел). Всего обследовано 100 чел. контингента т.н. «декретированной группы» по приказу МЗ РФ № 60 от „ 28 " февраля 1998 г., «Диспансеризация детского населения» и

согласно Методическим рекомендации МЗ РФ № 12-11/33-122 от „ 14 " июня 1991 г. Данные о позиции родов в каждом случае брались из «Выписки из родильного дома» (УОФ № 113/У приказ МЗ РФ № 1030 от „ 4 " октября 1980 г.). Согласно этим данным 50 испытуемых родились из первой позиции головного предлежания и 50 испытуемых - из второй позиции головного предлежания.

В каждом случае проводилось измерение скоростных параметров кровотока в СМА, ПМА, ЗМА, ОА и в позвоночных артериях (ПА) на уровнях С1-С2 шейных позвонков, а также в дистальных сегментах интракраниально с использованием типичных доступов.

Среднестатистические данные проведенных нами измерений представлены в Таблицах 2,3 и 4.

Максимальная (систолическая) скорость кровотока у здоровых детей первого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания в родах (Vmax, в см/с)

Артерии Показатели кровотока при 1-й позиции (п=50) Показатели кровотока при 2-Й1 позиции (п=50)

ПМА (см/с) 95,04 ±7,61 (87,43 -102,65) 94,44 ±6,54 (87,9-100,98)

СМА (см/с) 129,8 ± 9,37 (120,43-139,17) 130,66 ± 10,15 (120,51 -140,81)

ЗМА (см/с) 72,61 ± 2,84 (69,77-75,45) 74,82 ± 4,28 (70,54-79,1)

ОА (см/с) 83,09± 7,85 (75,25-90,94) 82,92± 8,63 (74,29-91,55)

ПА (см/с) 76,72 ± 2,57 (74,15-79,28) 76,23 ± 2,26 (73,96 - 78,48)

Различие с группой взрослых статистически не достоверно: Р>0,05

Таблица 3.

Минимальная (диастолическая) скорость кровотока у здоровых детейпервого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания в родах (Ушт, в см/с)

Артерии Показатели кровотока при 1 позиции (п=50) Показатели кровотока при II позицш! (п=50)

ПМА (см/с) 54,78 ± 9,05 (45,74-63,83) 55,0 ±8,85 (46,15-63,85)

СМА (см/с) 69,92 ±6,52 (63,4 - 76,44) 70,83 ±7,14 (63,69 - 77,96)

ЗМА (см/с) 42,63 ± 7,36 (35,26-49,99) 41,09 ±6,07 (35,02-47,94)

ОА (см/с) 47,01 ±5,89 (41,12-52,9) 47,11 ±6,49 (40,62-53,6)

ПА (см/с) 41,56 ±3,35 (38,21 -44,92) 41,23 ± 3,42 (37,81 -44,64)

Различие с группой взрослых статистически не достоверно: Р>0,05

Значения средней скорости кровотока в артериях основания мозга у здоровых детей первого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания в родах (Уср, в см/с)

Артерии Показатели кровотока при I Показатели кровотока при

позиции (п=50) II позиции (п=50)

ПМА (см/с) 56,68±8,86 56,99±9,06

(47,82-65,54) (47,93-66,05)

СМА (см/с) 74,95±9,55 76,37±11,78

(65,4-84,5) (64,58-88,15)

ЗМА (см/с) 43,94±9,24 42,76±7,63

(34,7-53,2) (35,13-50,39)

ОА (см/с) 49,7±10,83 49,62±10,69

(38,86-60,53) (38,93-60,31)

ПА (см/с) 44Д6±4,41 43,9±4,44

(39,85-48,67) (39,46-48,34)

Различие с группой взрослых статистически не достоверно: Р>0,05

Статистическая: обработка результатов показала, что в случаях с нормальным по клиническим признакам течением родов количественные показатели кровотока в артериях основания мозга в постнатальном периоде достоверно не отличаются от ранее установленных - в контроле (см. Раздел 1.).

1.3. Типичные особенности нарушений кровотока в позвоночных артериях при патологии шейного отдела позвоночника у детей первого года жизни

В этом разделе представлены данные о состоянии кровотока в позвоночных артериях у детей первого года жизни, перенесших натальную травму шейного отдела позвоночника. Всего обследовано 90 чел., из них 56 чел. вынашивались в 1-й позиции головного предлежания и 34 чел. - во 2-й позиции. Объектом исследования были дистальные (интракраниальные) сегменты обеих позвоночных артерий детей, инсонация сосудов проводилась субокципитальным подходом. Статистические данные измерений представлены в Табл.5 и 6 (М±т). Было установлено, что у детей, родившихся из 1-й позиции, наблюдалось ослабление кровотока в левой позвоночной артерии, а у детей, родившихся из 2 -и позиции, кровоток снижался в правой позвоночной артерии. Асимметрия потоков в сравниваемых артериях наблюдалась в каждом случае патологического течения родов, что позволяет считать ее

диагностическим признаком натальной травмы шейного отдела позвоночника.

Таблица 5.

Показатели кровотока в позвоночных артериях у детей, родившихся из 1-й позиции головного предлежания.

Артерии ПА слева (п=56) ПА справа (п=56)

Уст/с V тах V тш V тах V тш

1 -ая позиция 56,04±7,98* 30,05±4,25* . 70,85± 10,02 39,07±5,52

Различие с контролем статистически достоверно: *Р <0,05

Таблица 6.

Показатели кровотока в позвоночных артериях у детей, родившихся из 2-й позиции головного предлежания.

Артерии ПА слева (п=34) ПА справа (п=34)

Уст/с V тах V шш V тах V тт

2-ая позиция 71,33±3,53 39,89±4,72 50,55±6,31* 28,2±4,11*

Различие с контролем статистически достоверно: *Р <0,05

Полученные результаты свидетельствуют о том, что биомеханика патологического течения родов оказывает существенное влияние на последующее состояние артериальной системы головного мозга ребенка. Кровоток в позвоночных артериях имеет тенденцию к снижению, причем дефицит кровоснабжения более выражен после родов из 2-й позиции головного предлежания. Теперь становится очевидным, что неонатолог, зная позицию предлежания плода при патологическом течении родов, должен прогнозировать возможное нарушение кровотока в бассейне позвоночных артерий у новорожденного и проявлять особую клиническую настороженность при дальнейшем ведении ребенка, особенно, в случаях с головным предлежанием во 2-й позиции.

2. Характеристика эндогенного электромагнитного излучения в ткани головного мозга в постиатальном онтогенезе

2.1. Характеристика эндогенного электромагнитного излучения ткани головного мозга и кровотока в СМА у детей в норме в состоянии функционального покоя В задачи данного раздела входило показать техническую возможность применения нового и малоизученного метода радиотермометрии для изучения оценки состояния ткани головного мозга в детском возрасте и сравнить характеристики излучения с аналогичным явлением у взрослых. Исследования проведены на группе детей (18 чел.) и на группе взрослых (13 чел.).

Алгоритм обработки информации включал в себя три этапа: аналоговую запись и качественный (визуальный) анализ радиотермограмм (аналоговых кривых), компьютерный спектральный анализ аналоговых кривых и вейвлет-анализ мощности излучения в милликельвинах (мК°).

Было установлено, что СВЧ-излучение головного мозга практически здорового ребенка или взрослого человека нестабильно во времени и характеризуется в обоих полушариях наличием нерегулярных флуктуации в амплитудных пределах 0,2-0,6 К0 (Рис. 1.).

А.- правое полушарие (ребенок)

Рис. 1. Типичная радиотермограмма здорового мозга: А - ребенок в возрасте 7 лет, Б - взрослый в возрасте 59 лет.

Ниже представлены записи мощности эндогенного излучения мозга в виде вспышек «радиояркостных температур», полученные после обработки аналоговых кривых методом вейвлет-анализа.

А-ребенок 7 лет

Б - взрослый 59 лет

Рис.2.. Типичные «вейвлет-карты» излучении полушарий мозга: А-ребенка в возрасте 7 лет и Б - взрослого человека в возрасте 59 лет.

Компьютерная обработка вейвлетов позволила измерить суммарную мощность излучении в правом и левом полушариях в течение 300 сек и сгруппировать данные всех случаев в общий протокол для дальнейшей сравнительной статобработки.

Таблица 7.

Интенсивность собственного электромагнитного излучения мозга в условиях функционального покоя организма (в милликельвинах)

Параметры измерения Правое полушарие Левое полушарие

Группа детей п=18 28,39±3,22 25,61±3,33

Группа взрослых п=13 29,92±1,72 22,69±2.50

Различие с группой взрослых статистически не достоверно: Р>0,05

Эти данные сопоставлялись с параметрами линейных скоростей кровотока в средних мозговых артериях (СМА), полученных у этих же испытуемых ультразвуковым допплерографическим методом. Результаты представлены в Табл.8.

Таблица 8.

Параметры линейных скоростей кровотока в СМА (V max и ср.) у детей и взрослых в условиях функционального покоя организма (в см/с)

Параметры измерения Vmax в СМА справа Vmax в СМА слева Vcp вСМА справа Vcp вСМА слева

Группа детей 121,2±1,8* 118,8±1,65* 76,4±1,7* 75,35±1,3*

Группа взрослых 79,23±3,04 75,88±2,81 62,9 ±1,3 57,7 ±1,5

Различие с группой взрослых статистически достоверно: *Р <0,05

Из представленных таблиц видно, что интенсивность излучения ткани головного мозга ребенка практически не отличается от взрослого человека. Однако скоростные показатели кровотока в средних мозговых артериях (СМА) у детей значительно выше, чем у взрослых.

2.2. Влияние задержки дыхания на интенсивность собственного электромагнитного излучения в ткани головного мозга

В данной серии исследований сделана попытка выявить изменения флуктуационной активности собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга в проекции бассейна средних мозговых артерии в ответ на ускорение кровотока, вызываемого задержкой дыхания на 40-60 сек. Обследована та же группа детей и взрослых, что в предыдущем разделе.

На полученных радиотермограммх видно, что во время задержки дыхания и в периоде последействия (300 сек спустя) практически нет изменений в характере флуктуации электромагнитного излучения (Рис.3). Для сравнения представим записи допллерограмм в СМА до и после функциональной нагрузки (Рис.4), на которых четко видна реакция ускорения кровотока спустя 30 сек после начала пробы, наступившая вследствие увеличения диаметра мелких артерий и артериол мозга под влиянием временно возникших в организме состояний гипоксии и гиперкапнии.

А - радиотермограмма мозга ребенка.

Б - радиотермограмма мозга взрослого.

Рис.3. Радиотермограммы мозга до и после задержки дыхания: (0-300сек. - фоновая запись), (300-600 сек.- функциональная проба « задержка дыхания»). А - ребенок 7 лет, Б - взрослый 59 лет, 1 канал - правое полушарие, 2 канал -левое полушарие.

Допплерограмма ребенка 6 лет.

Врач: Груздез Д В. Дата: 13-02-04

Рис.4. Допплерограммы кровотока в бассейне СМА при проведении функциональной пробы с задержкой дыхания (записи слева - исходный фон, записи справа- после задержки дыхания).

Таблица 9.

Интенсивность собственного электромагнитного излучения мозга после задержки дыхания (М±т, в милликельвинах)

Различие с фоном статистически не достоверно: Р>0,05 Как видно из табличных данных, вевлет-анализ выявляет незначительное и статистически не достоверное увеличение интенсивности излучения после задержки дыхания.

Для сравнения, у этих же испытуемых проведено допплерографическое исследование кровотока в средних мозговых артериях (СМА). Среднестатистические данные проведенных нами измерений представлены в Табл.10 и Рис.5. Из представленных данных видно, что в результате задержки дыхания происходит достоверное ускорение артериального кровотока.

Таблица 10.

Данные измерения кровотока в СМА у детей до и после задержки дыхания

(М±т, п=18)

Параметры измерения (Ушах, в см/с) С МЛ справа (Ушах, в см/с) СМА слева (Уср, в см/с) СМЛ справа (Уср, в см/с) СМЛ слева

Фоновое состояние 121,17^1,78 118,83±1,65 76,43±1,74 75,35±1,31

Функциональная проба 128,61±1,90* 127,44±2,26* 87,0±2,45* 82,42±1,76*

Различие с фоном статистически достоверно: *Р <0,05

□ Фоновое состояли В Функциональная проба

Рис.5. Данные измерения кровотока в СМА у детей до и после задержки дыхания (М±т,п=18)

Таким образом, проведенная работа показала техническую возможность регистрации эндогенного электромагнитного излучения ткани головного мозга у ребенка и обосновывает необходимость дальнейшего изучения нового неинвазивного способа получения информации о функциональном состоянии нервной ткани в раннем онтогенезе. Кроме того, было установлено, что излучение мозга ребенка также, как и у взрослого, имеет ту же интенсивность и флуктуирует во времени, а его характер в раннем онтогенезе имеет сходные хроно-амплитудные признаки с аналогичным процессом у взрослого человека. Этот факт позволяет думать о том, что нами регистрируется физиологический процесс, не зависящий от биологического возраста объекта. Теоретически он может быть физическим отражением состояния интенсивности метаболизма в нервной ткани, который из-за постоянно протекающих окислительно-восстановительных процессов в митохондриях внешне проявляет себя слабым электромагнитным излучением в СВЧ-диапазоне. Наконец, было установлено, после разложения аналоговых кривых вейвлет-анализом на составляющие стало ясным, что динамика хроно-амплитудных характеристик

электромагнитного излучения не соответствует временным характеристикам пульсаций артериального кровотока, что ставит под сомнение возможную зависимость флукутаций от колебаний кровотока.

3. К природе флуктуации собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга в микроволновом диапазоне

С целью выяснения физиологической природы излучений, исследовалась их зависимость от функциональные нагрузок, которые выполнялись стандартными методами. Поскольку проведения функциональных проб у детей первого года жизни оказалось практически

невозможным, то исследование проведено на группе здоровых в неврологическом плане взрослых людей в возрасте от 15 до 56 лет.

3.1. Компрессионная проба - проведена на 9-и испытуемых. Было установлено, что у всех испытуемых в момент резкого ограничения мозгового кровотока значимых изменений интенсивности излучения на радиотермограммах не наблюдалось (Рис.6. А). Практически не изменяются параметры излучения и после восстановления кровотока в течение 5-10 последующих минут.

Рис 6. Радиотермограммы мозга при проведении функциональных проб, влияющих на мозговой кровоток: А-компрессионная проба, Б- гипервентиляция, В- проба с нитроглицерином, Г- устный счет

На основании результатов компрессионной пробы можно придти к выводу о том, что интенсивность излучения и флуктуационная активность не являются прямым отражением колебаний и каких-либо резких изменений интенсивности кровенаполнения ткани, хотя было бы ошибкой полностью исключать влияние изменений кровотока на излучательный процесс.

3.2. Гипервеитиляционная проба - проводилась на 6-и испытуемых, которые дышали в течение 3-х минут в режиме форсированного дыхания до появления субъективного ощущения головокружения. Анализ радиотермограмм (Рис.6.Б) показал, что эта функциональная проба также не вызывала тренда в радиотермограммах, как во время форсированного дыхания, так и в ближайшем периоде восстановления.

3.3. Нитроглицериновая проба - проводилась на 11 испытуемых.

После записи исходного фона испытуемый принимал под язык таблетку препарата. Через 70 сек. после приема большинство обследуемых субъективно ощущало признаки "прилива" в голове. В ответ на действие вазодилататора радиотермограммы излучений в обоих полушариях головного мозга также практически не изменялись (Рис.6.В).

3.4. Интеллектуальный тест - включал несколько заданий математического счета в уме (сложение и вычитание трехзначных цифр в максимально возможном темпе), выполняемых в течение 5 минут. При получении каждого задания испытуемый через несколько секунд обдумывания произносил ответ вслух. Обследовано 11 испытуемых. У 5-и человек наблюдался положительный тренд кривых радиотермограмм в правом и левом полушариях (Рис.6. Г), у 6 испытуемых тренд отсутствовал. Таким образом, при выполнении интеллектуальной нагрузки, вызывающей быструю активацию нейронов и повышение локального мозгового кровотока, амплитудные характеристики флуктуации излучения также практически не изменялись у половины обследованных. У другой половины наблюдался медленный положительный тренд, что можно рассматривать как косвенный признак медленной активации процесса излучения.

3.5. Остановка кровотока. В специальной серии исследований для полного исключения роли кровотока в генезе эндогенного излучения была проведена регистрация радиотеплового излучения головного мозга у 5 умерших больных в ближайшем посмертном периоде - спустя 30 минут после констатации клинической смерти в реанимационном отделении. В четырех случаях смерть наступила от острой сердечной недостаточности, осложнившейся отеком легких, в одном - от острой ишемии мозга. Ниже приводится запись радиотермограммы больного, умершего вследствие массивного ишемического повреждения левой гемисферы, наступившей после тромбоэмболии.

Рис.8. А- интактное полушарие (справа), Б- поврежденное некрозом полушарие (слева).

На записи видно, что в раннем посмертном периоде флуктуационная способность нервной ткани при условии, если она предварительно не поражена некрозом, временно сохранялась (интактное полушарие), несмотря на полную остановку кровообращения и прекращение процессов аэробного окисления в нейронах. Однако в очаге некроза видно прекращение флуктуации, что вероятно, объясняется отеком нервной ткани. Можно полагать, что период 60-90 минут с момента наступления клинической смерти соответствует периоду развития тотального отека мозга, что приводит к полному затуханию флуктуации. Этот результат позволил предположить, что флуктуации излучения являются отражением медленных изменений объемов жидкости за пределами кровеносных сосудов, а именно в межклеточных пространствах. Для этого потребовалось подтвердить это предположение с помощью анти- и ортостатической пробы у здоровых людей.

3.6. Анти - ортостатнческие пробы - в этих пробах использован общеизвестный принцип смещения гидростатического вектора в сосудистых пространствах путем сдвига "гравитационно-индиферентной точки тела" в сторону мозга. При переходе из положения антиортостаза в исходное положение в радиотермограммах у всех испытуемых наблюдался положительный тренд в пределах от 0.4 до 1.0° К (Рис.8).

Рис.8. Типичная запись радиотермограммы мозга при выполнении анти-ортостатической пробы.

Полученный результат оказался наиболее определенным и воспроизводимым по сравнению с результатами предыдущих проб. В связи с этим мы решили повторить эту серию исследований с последующим применением объективной количественной обработки по методу вейвлет-анализа.

Рис." 9. Вейвлет-изображение мощности СВЧ-излучения мозга: левая половина карты - исходный фон, правая - при антиортостатической нагрузке.

Таблица 11.

Усредненные значения мощности излучений в правом и левом полушариях мозга при выполнении антиортостатической пробы (М±m).

Различие с контролем статистически достоверно: *Р <0,05 Результаты показывают, что положение антиортостаза вызывает

21

достоверное снижение мощности эндогенного излучения. Согласно общеизвестным теоретическим представлениям, длительное нахождение в положении с приподнятым ножным концом вызывает смещение гидростатического «центра тяжести» тела в сторону головы и ухудшение венозного оттока. Следовательно, в системе сосудов головного мозга создавалось длительное состояние повышенного кровенаполнения и смещения фильтрационно-адсорбционного равновесия в мозговых капиллярах в сторону увеличения степени гидратации межклеточных пространств. Таким образом, объем водного сектора, поглощающего собственное излучение мозга, увеличивался, а это, в свою очередь, снижало интенсивность регистрируемого сигнала.

ВЫВОДЫ

1. Показатели линейных скоростей кровотока в артериях основания головного мозга у практически здоровых детей значительно выше ( на 35%), чем у взрослых, что является физиологическим признаком морфологической незрелости артериальной сосудистой системы ребенка (относительно небольшим внутренним диаметром сосудов).

2. Показатели периферического сопротивления кровотоку в артериальной системе головного мозга у практически здоровых детей (Рь индекс периферического сопротивления) выше, чем у взрослых на 15-20%, что является физиолопяеским признаком морфологической незрелости артериальной сосудистой системы ребенка (относительно небольшим суммарным просветом микроциркуляторного русла).

3. Качественной отличительной особенностью допплерографических сигналов кровотока у детей является шум турбулентного потока, выявляемый во всех участках системы артерий основания мозга, что в отличие от взрослого человека следует рассматривать как вариант нормы.

4. В раннем постнатальном периоде в случаях с физиологическим течением родов показатели кровотока в правой и левой позвоночной артериях у новорожденного не отличаются, а в случаях патологического течения родов «Натальная травма шейного отдела позвоночника» выявляется разница скоростных показателей кровотока между позвоночными артериями, что зависит от позиции головного предлежания плода. При первой позиции снижается линейная скорость кровотока в левой позвоночной артерии, при второй позиции - в правой позвоночной артерии, что следует учитывать в диагностической практике.

5. Амплитудно-частотные характеристики флуктуации собственного электромагнитного излучения головного мозга у детей не отличаются от таковых у взрослого человека.

6. Амплитудно-частотные характеристики флуктуации собственного электромагнитного излучения головного мозга не зависят от изменений

деятельности системы кровоснабжения мозга, которые вызываются компрессией обеих общих сонных артерий, приемом нитроглицерина, или форсированным дыханием, а также мало зависят от изменений метаболического состояния ткани, вызванного интеллектуальными нагрузками (счет в уме).

7. Флуктуации собственного электромагнитного излучения головного мозга сохраняются при полной остановке кровообращения в ближайшем посмертном периоде в течение 60-90 мин, за исключением участков ткани, в которых до момента наступления клинической смерти произошли некротические изменения в результате острой сосудистой катастрофы.

8. Амплитудно-частотные характеристики и суммарная мощность собственного излучения ткани мозга существенно зависят от уровня гидратации ткани мозга, которое изменяется при антиортостатической нагрузке. Это позволяет считать, что изучаемая методика при сопоставлении с клиническими данными в будущем может быть использована для неинвазивной диагностики патологических состояний мозга при, которых изменяется уровень гидратации нервной ткани.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Груздев Д.В. Гетеротопность и гетерохронность старения в артериальной системе головного мозга / АЛ.Азин, Д.В.Груздев, Л.Х.Хабибрахманова, Т.М.Хостикоев, Р.З.Шагибалов // Научно-практический журнал «Клиническая геронтология» Том 7, №8, 2001. С.39-40.

2. Груздев Д.В. К физиологической норме-скоростных потоков в артериях виллизиева круга у детей первого года жизни /Д.В.Груздев // XVIII съезд физиологического общества имени И.П.Павлова Казань. 2001.С.505.

3. Груздев Д.В. Динамика межклеточного транспорта в ткани головного мозга (радиофизический подход к исследованию)/ А.Л.Азин, Д.В.Груздев, В.С.Кубланов// Вестник новых медицинских технологий. Том IX, №4,2002. С.77-80.

4. Груздев Д.В. Методика функциональной оценки кровоснабжения головного мозга у детей в норме и после родовой акушерской травмы новорожденного. Методические рекомендации для педиатров, неонатологов, неврологов и студентов педиатрических факультетов / Д.ВХруздев, А.Л.Азин, А.Л.Зефиров. Йошкар-Ола -Казань, КГМУ, 2004.-44С.

И1430О

Груздев Д.В. Кровоснабжение и уровень гидратации головного мозга человека в постнатальном онтогенезе// Автореф. дис. канд. мед. наук: 03.00.13., 14.00.13.- Казань 2004.- 24 С.

Заказ 1524. Тираж 100. Лицензия ИД № 00162 от 27.09.99 г. ГУЛ РМЭ «Типография Правительства Республики Марий Эл». 424001, г. Йошкар-Ола, ул. Палантая, 71, тел. (8362) 45-02-94.

Содержание диссертации, кандидата медицинских наук, Груздев, Дмитрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ . 4 стр.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА АНТЕНАТАЛЬНОМ И ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1.Данные о фило- и онтогенетических преобразованиях в сосудистой системе головного мозга .7 стр.

1.2 Сведения о регуляторных механизмах в сосудистой системе головного мозга .22 стр.

1.3.Биомеханика родового акта и мозговой кровоток плода .28 стр.

1.4. Данные об исследованиях физиологических процессов радиотермометрическим методом (история вопроса) .31 стр.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методика проведения транскраниальной допплерографии (ТКДГ) (Теоретические и практические основы метода) .33 стр.

2.2. Принцип глубинной радиотермографии изучения уровня гидратации головного мозга .37 стр.

2.3. Общая характеристика испытуемых, методы статистической обработки материала .43 стр.

ГЛАВА 3. ГЕМОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АРТЕРИЙ ОСНОВАНИЯ МОЗГА В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ (ПО ДАННЫМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДОППЛЕРОГРАФИИ)

3.1. Количественные показатели кровотока в артериях основания мозга в раннем онтогенезе .45 стр.

3.2. Исследование кровотока в артериях основания мозга новорожденных с учетом позиции плода в головном предлежании при физиологическом течении родов .46 стр.

3.3.Типичные особенности нарушений кровотока в интракраниальных артериях при патологии шейного отдела позвоночника у новорожденных .50 стр.

3.4.Обсуждение результатов .52 стр.

3.5. Резюме .58 стр.

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОГЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТКАНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

4.1. Характеристика эндогенного электромагнитного излучения ткани головного мозга и кровотока в СМА у детей в норме в состоянии функционального покоя .59 стр.

4.1.1. Данные визуального анализа .60 стр.

4.1.2. Данные вейвлет-анализа .63 стр.

4.2. Влияние задержки дыхания на интенсивность собственного электромагнитного излучения в ткани головного мозга .65 стр.

4.3. Обсуждение результатов .68 стр.

ГЛАВА 5. К ПРИРОДЕ ФЛУКТУАЦИЙ СОБСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТКАНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА В МИКРОВОЛНОВОМ ДИАПАЗОНЕ .71 стр.

5.1. Компрессионная проба .74 стр.

5.2. Гипервентиляционная проба .75 стр.

5.3. Нитроглицериновая проба .76 стр.

5.4. Интеллектуальный тест (счет в уме) .76 стр.

5.5. Особенности излучения в ближайшем посмертном периоде .77стр.

5.6. Ортостатические пробы . 80 стр.

5.7. Резюме .83 стр.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кровоснабжение и уровень гидратации головного мозга человека в постнатальном онтогенезе"

Актуальность проблемы

Вопросы функциональной организации системы кровоснабжения головного мозга прочно удерживают лидирующее положение среди приоритетных проблем современной физиологии. Это связано с необходимостью глубокого понимания механизмов метаболического обеспечения функций мозга и с совершенствованием приемов ранней диагностики и профилактики сосудистых заболеваний центральной нервной системы (Анохин П. К. 1975, Верещагин Н.В. 1980, 1993, Гайдар Б.В. 1994, Москаленко Ю.Е.1984, 1991, 2001, Ратнер А.Ю. 1977, Студеникин М.Я. 1984, Трошин В.Д. 1992, 2000).

По данным медицинской статистики заболеваемость острыми и хроническими сосудистыми нарушениями головного мозга в мире составляет 55 - 65% и продолжает неуклонно нарастать (Смирнов В.Е., 1988, 1990; Варакин Ю.Я., 1990.). Соответственно, увеличивается число случаев тяжелой инвалидизации и смертности по причине острых сосудистых катастроф (Рябова B.C., 1986). Следует предполагать, что патогенетические основы опасных сосудистых заболеваний взрослого человека могут закладываться и в раннем периоде развития - детства.

Знание физиологических особенностей системы кровоснабжения головного мозга у детей представляет особый интерес. Это связано с тем, что в раннем онтогенезе аппарат кровообращения, начиная с периода эмбриональной закладки органов и заканчивая подростковым возрастом, функционально-анатомически изменяется. Следовательно, в диагностической практике существует проблема детерминации возрастных границ параметров церебрального кровотока между нормой и патологией. Особую практическую значимость имеет вопрос о влиянии родов на систему мозгового кровообращения и, в частности, на систему позвоночных артерий ребенка. По данным А.Ю. Ратнера (1978), Н.В. Верещагина (1980) А.А.

Хасанова (1992) и многих других авторов в 25% случаев акушерской практики наблюдается «родовой травматизм» с нарушением кровоснабжения головного и спинного мозга. Поэтому своевременная оценка качественных и количественных изменений мозгового кровотока в раннем постнатальном периоде может существенно влиять на точность неврологического диагноза и выявить гносеологическую связь между этими изменениями и сосудистыми поражениями мозга в зрелом и пожилом возрасте.

Наконец, актуальность темы подтверждается тем, что в современной литературе возрос интерес к фундаментальным вопросам энергетических и информационных процессов в организме (А.Н.Фудин,2001). Это связано с тем, что появились достаточно совершенные технические средства -теплорадиометры, позволяющие регистрировать сверхслабые собственные электромагнитные поля биологических объектов в условиях минимизации воздействия на организм внешних геомагнитных полей (Кубланов B.C. -патенты). Оказалось, что мозг, как любое физическое тело, генерирует собственное радиотепловое излучение, обусловленное переходами атомов и молекул из состояний с большей энергией в состояния с меньшей энергией (В.И.Гадзиковский с соавт.,2001). Поскольку интенсивность радиотеплового излучения мозга должна зависеть от параметров метаболических процессов, то становится очевидным, что эти радиосигналы могут быть переносчиком информации о функциональном состоянии нервной ткани. В предшествующих и пока немногочисленных исследованиях (Кубланов B.C., 1995, Азии А.Л.,1997) выявлен медленный флуктуирующий характер излучений мозга в микроволновом (СВЧ) диапазоне, однако природа этих колебаний оставалась невыясненной.

Учитывая, что до настоящего времени вопросы о физиологических параметрах кровоснабжения головного мозга и механизмах собственного радиоизлучения мозга у детей остаются малоизученными, и принимая во внимание их клиническую значимость, в работе были поставлены следующие цели и задачи:

Цель исследования: выявить основные гемодинамические особенности функционирования системы артерий основания головного мозга и особенности электромагнитного излучения нервной ткани у детей первого года жизни в норме и патологии.

Задачи исследования:

• Оценить гемодинамическую функцию интракраниальных артерий детей первого года жизни по параметрам линейной скорости кровотока и качественным признакам.

• Оценить особенности функционирования системы артерий основания мозга у детей первого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания плода в позднем антенатальном периоде.

• Изучить особенности собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга в раннем онтогенезе

• Исследовать природу флуктуаций электромагнитного излучения мозга человека.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Груздев, Дмитрий Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе изложен материал собственных исследований, направленных на изучение основных гемодинамических особенностей функционирования системы артерий основания головного мозга у детей первого года жизни в норме и патологии, а также на исследование малоизученного проявления жизнедеятельности - собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга у ребенка и взрослого человека.

В работе впервые дана физиологическая оценка гемодинамических параметров интракраниальных артерий детей первого года жизни по количественным и качественным признакам. Оказалось, что они существенно отличаются от соответствующих показателей взрослого человека и выявленные отклонения от общеизвестных стандартов рекомендуется рассматривать как вариант нормы. Достаточный объем выборки и адекватная статистическая обработка результатов позволяет считать, что эти показатели физиологической возрастной нормы могут быть использованы в функциональной диагностике перинатальных центров и лечебно-профилактических учреждений педиатрического профиля. Предложенные нами нормативы подробно изложены в Методических рекомендациях «Методика функциональной оценки кровоснабжения головного мозга у детей в норме и после родовой акушерской травмы новорожденного» и внедрены в практическое здравоохранение Республики Марий Эл.

Учитывая большую распространенность послеродового травматизма, приводящего к отклонениям работы в вертебро-базилярной системе, нами отдельно изучены особенности функционирования системы позвоночных артерий у детей первого года жизни в зависимости от позиции головного предлежания плода в позднем антенатальном периоде.

Было установлено, что в раннем постнатальном периоде в случаях с физиологическим течением родов показатели кровотока в правой и левой позвоночной артериях у новорожденного не отличаются и колеблются в пределах возрастной нормы, а в случаях патологического течения родов у детей с диагнозом: «Натальная травма шейного отдела позвоночника» выявляется разница скоростных показателей кровотока между позвоночными артериями, что зависит от позиции головного предлежания плода. При первой позиции снижается линейная скорость кровотока в левой позвоночной артерии, а при второй позиции - в правой позвоночной артерии. Данный факт, по-нашему мнению, интересен с практической точки зрения, и его следует учитывать в диагностической практике.

Второй раздел собственных исследований посвящен анализу собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга новым неинвазивным методом СВЧ-радиотермометрии. Для этого нами использован оригинальный радиоприемник - радиометр «РМ-40», который позволял улавливать сверхслабые электромагнитные поля, генерируемые самой тканью головного мозга на уровне коры и подкорковых образований.

Первоначально данный раздел представлял для нас интерес в двух аспектах. Во-первых, предстояло установить, есть ли разница в параметрах излучения мозга, находящегося в стадии интенсивного морфогенеза и становления функций у ребенка, от аналогичных параметров в периоде взрослости. Во-вторых, возможно ли характеристики наблюдаемого излучения в микроволновом диапазоне применить для изучения физиологических состояний мозга, а в перспективе — для диагностической практики. Как показано в Главе 4, эндогенное излучение мозга ребенка и взрослого человека имеет сходные амплитудно-частотные характеристики как в покое, так и при выполнении гипервентиляционной пробы. Кроме того, само влияние гипервентиляции на интенсивность излучения имеет неопределенный характер, несмотря на общеизвестный факт прямого воздействия этой пробы на артериальный кровоток и метаболизм нейронов.

Такой неоднозначный результат послужил основой для проведения заключительной серии исследования с целью выяснения природы собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга.

Заключительный раздел работы был посвящен анализу роли сосудистой, метаболической и т.н. не сосудистый компонент в генезе медленных спонтанных флуктуаций электромагнитного излучения. Важнейшим итогом этого раздела было доказательство незначительности роли кровообращения в происхождении колебаний и интенсивности излучательного процесса. Однако при выполнении антиортостатической пробы в каждом случае наблюдался феномен частичного ослабления интенсивности излучения, что расценивается как результат увеличения степени гидратации в нервной ткани и возрастания степени поглощения электромагнитного сигнала. Следовательно, можно предполагать, что с помощью нового методического подхода можно неинвазивно изучать медленный процесс перераспределения объемов тканевой жидкости, в частности, между внутриклеточными и внеклеточными пространствами в ткани головного мозга. Изучение технических возможностей применения данной методики в таком аспекте может быть предметом новых и перспективных клинико-физиологических исследований в будущем. В качестве теоретической основы для дальнейшего развития этого направления нами предлагается рабочая гипотеза.

Гипотеза медленных спонтанных колебаний транспорта жидкости в нервной ткани

Несмотря на значительный прогресс в понимании процессов кровоснабжения мозга, механизмы окончательной доставки и обмена веществ на уровне интерстициальных пространств остаются не изученными. До недавнего времени казалось технически невозможным заглянуть в этот мир накопления и распределения тканевой жидкости каким-либо методом. Поэтому оставалось немало белых пятен в понимании механизмов развития отека мозга или локальных тканевых расстройств, происходящих вследствие сосудистых и некоторых других видов повреждения центральной нервной системы. В течение последних лет, благодаря появлению новейшей радиофизической аппаратуры, стало возможным регистрировать собственные электромагнитные, магнитные и тепловые поля человека (Гуляев Ю.В., Годик Э.Э., 1983). В известных работах (Поляков В.М., Шмалешок А.С., 1991.; Терентьев И.Г., 1996., Land D.V., 1987) описан метод СВЧ -радиометрии, предназначенный для измерения электромагнитного излучения биологических тканей в дециметровом диапазоне длин волн, т.е. -«радиояркостных температур» объектов. По традиции он стал внедряться нами для регистрации изменений сосудистого кровотока, однако уже первые попытки его использования в этом направлении оказались малоуспешными вследствие выявленного несоответствия динамических характеристик собственного излучения и физиологических реакций кровотока, что было подтверждено результатами и нашего исследования. Неперспективность "сосудистой версии" флуктуаций собственного излучения головного мозга породила новую идею о возможности идентифицировать излучение с транспортом тканевой жидкости в глубинных структурах мозга. Для доказательства этой идеи нами были проведены измерения радиояркостных температур мозга при функциональных пробах, избирательно влияющих или на кровенаполнение, или на уровень гидратации нервной ткани. На основании полученных нами результатов можно высказать некоторые гипотетические соображения.

Клеточное строение мозга является фундаментальной аксиомой нейробиологии, поэтому надо полагать, что в мозге, как и в любом другом органе, формируется межклеточный уровень организации транспорта веществ и воды между стенками капилляров и нейронами. На основании данных эволюции нервной системы известно, что примерно 700 миллионов лет назад у кишечно-полостных из мезоглеи начинают образовываться первые рыхлые скопления нейронов - маргинальные тельца, которые можно рассматривать как примитивные ганглии (Шеперд Г.М., 1987).

Следовательно, у этих видов, как и у ближайших предшественников (моллюсков), конструктивно решалась задача транспорта жидкости единственно возможным механизмом - периодическим сжиманием губчатой ткани для создания гидродинамического перепада, что вызывало "всасывание" или "выжимание" жидкости в рыхлой ткани, в том числе и в примитивных ганглиях. Учитывая биофизические условия построения и функционирования мозга современных млекопитающих (ригидная черепная коробка и замкнутость гемо-ликворных пространств, постоянство объемов которых удерживается жесткими контурами саморегуляции (Москаленко Ю.Е. и др., 1975)), можно предположить, что в процессе эволюции этот древний механизм не утратил своего функционального значения и обеспечивает гидродинамические перепады в интерстициуме ткани мозга для обеспечения движения и перераспределения жидкости вблизи нейронов. Исполнительными структурами такого механизма предположительно могут быть сами клетки мозга, которые обладают способностью набухать за счет синтеза и выброса глутамата в околоклеточные микропространства, как это происходит, например, при острой гипоксии (Choi D.W., 1988). Вполне возможно, что в норме одной из функций глутамат-аспартатного цикла в мозге является обеспечение медленных периодических процессов набухания клеток и организация своеобразных "пульсации" в отдельных участках нервной ткани. Спонтанные изменения объемов межклеточных пространств могут быть конечным исполнительным звеном массопереноса и обеспечения нормального метаболизма нейронов. Метод СВЧ-радиотермометрии позволяет регистрировать динамику этого механизма, поскольку фоновая флуктуационная активность собственного электромагнитного излучения ткани головного мозга, не являясь прямым отражением колебаний метаболизма и уровня кровоснабжения нервной ткани, отражает механизм периодического изменения объемов вне- и, возможно, внутриклеточных пространств - основной поглощающей среды в ткани головного мозга.