Кровоснабжение и уровень гидратации головного мозга человека в постнатальном онтогенезе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат медицинских наук Груздев, Дмитрий Владимирович

• Груздев, Дмитрий Владимирович
• кандидат медицинских наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат 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 диссертации (часть автореферата) 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 диссертации 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.