Типологические особенности кровообращения головного мозга молодых людей

Высокая встречаемость церебральной сосудистой патологии в развитых странах мира настоятельно требует применения новых подходов к проблеме оценки кровообращения головного мозга практически здоровых людей. Это необходимо для раннего, доклинического выявления отклонений механизмов регуляции регионарного кровотока, особенно нарушений регуляции тонуса мелких мозговых артерий сопротивления.

В связи с актуальностью проблемы уточнения нормативов мозгового кровотока в настоящих исследованиях предпринята попытка применения типологического подхода к оценке уровня церебрального кровотока. С учетом многоконтурности регуляции кровоснабжения мозга, типологическая характеристика регионарного кровотока не может быть одномерной, а должна содержать сведения как о тонусе сосудов микроциркуляторного звена, так и об общем пульсовом кровенаполнении головного мозга (церебральной волемии).

Методом тетраполярной реоэнцефалог-рафии в состоянии физиологического покоя обследовано двадцать шесть студентов ВГПУ, имеющих возраст 21,0 + 1,5 год. С помощью автоматизированной системы сбора и анализа реографической информации (реограф Р402 в сочетании с микроЭВМ IBM PC AT 386) определяли следующие параметры мозгового кровообращения: максимальную скорость быстрого наполнения (МСБН, Ом/с) и среднюю скорость медленного наполнения мозговых сосудов (ССМН, Ом/c), характеризующие преимущественно тонус крупных мозговых артерий; реографический систолический индекс (РСИ, Ом), отражающий пульсовое кровенаполнение головного мозга; дикротический индекс (ДИ, %) и веноартериальное отношение (ВА, %) характеризующие тонус резистивных регионарных артерий и артериол, уровень микроциркуляции в мозговой ткани; показатель условий оттока крови из церебрального бассейна (ВО; %) [10].

Для изучения влияний системного кровообращения на мозговой кровоток синхронно с регистрацией реоэнцефалограмм осуществлялась синхронная запись трансторакальных тетраполярных импедансных реоплетиз-мограмм (ТТИРПГ) по W.G. Kubicek (1966) [5]. По ТТИРПГ определяли: ударный объем крови (УОК, мл); минутный объем кровообращения (МОК, мл/мин); частоту сердечных сокращений (ЧСС, мин^-1); сердечный индекс СИ (мл/мин*м²); объемную скорость выброса крови левым желудочком (ОСВ, мл/с); общее периферическое сопротивление (ОПС, дин*см^-5*с). Измерение артериального давления крови (АД) осуществляли по методу Н.С. Короткова. Определяли систолическое (АДС), диастолическое (АДД), пульсовое (ПД), среднее гемодинамическое давление (СГД). Статистическая обработка полученной информации, выполненная с использованием программного пакета «АРКАДА», включала в себя вычисление средних ( М ), ошибок выборки ( m ), средних квадратических отклонений ( 8 ), корреляционный анализ. Проверка достоверности различий выборок осуществлялась с использованием t -критерия Стьюдента.

В связи со значительной индивидуальной вариабельностью пульсового кровенаполнения головного мозга были выделены три группы – типа обследованных в зависимости от уровня церебрального кровенаполнения. Критерием классификации являлся реографический систолический индекс (РСИ), по величинам которого методом сигмальных отклонений [3; 6] определены три типа церебрального кровенаполнения: гиповолемический (РСИ < 0,79 Ом), ( n = 12); нормоволемический (РСИ = 0,79 – 0,97 Ом), ( n = 4); гиперволемический (РСИ > 0,97 Ом), ( n = 10).

Изучение типологических свойств мозгового кровообращения, обусловленных суммарным пульсовым кровенаполнением органа являлось первым этапом настоящей работы.

Численные значения показателей церебральной гемодинамики обследованных с различными типами церебральной волемии представлены в таблице 1.

Обследованные с нормоволемическим типом церебрального кровенаполнения имели средние значения МСБН, ССМН, РСИ, соответствующие нормативам, приводимым в литературе. Величины ДИ и ВА соответствуют нижней границе возрастной нормы. Обнаружены реографи-ческие признаки затруднений оттока крови из региона (ВО = 42,8 + 7,9 % при норме до 30 %).

По-видимому, склонность к функциональному регионарному венозному застою у лиц с данным типом обусловлена преимущественно причинами центрального генеза: для данного типа характерна склонность к тахикардии (ЧСС = 88,5 + 5,1). Величины УОК, МОК высоки (соответственно, 89,2 + 5,1 мл и 7871,0 + 497,1 мл/мин). ОПС невелико (951,5 + 65,1). При высокой ЧСС функциональный венозный застой может являться следствием укорочения диастолы сердечного цикла и, соответственно, периода диастолического опорожнения регионарных сосудов и, отчасти, следствием недостаточной констрик-ции регионарных артерий малого диаметра.

Для гиповолемического типа церебрального кровенаполнения характерны малые величины МСБН, ССМН, РСИ, которые достоверно ниже, чем в нормоволемическом типе

(р < 0,001). Величины ДИ, ВА в гиповолемическом типе несколько выше, чем в нормоволемическом (р > 0,05); ВО достоверно ниже (р < 0,04). Таким образом, условия оттока крови из церебрального бассейна в гиповолемическом типе более благоприятны по сравнению с нормоволемическим типом, соответствуя, в целом, возрастным нормативам.

В значительной степени это обусловлено тем, что параметры системной гемодинамики в гиповолемическом типе имеют некоторые отличия от нормоволемического типа: ЧСС достоверно ниже (р < 0,03); УОК и МОК проявляют тенденцию к снижению (р = 0,07, р = 0,06); ОПС – тенденцию к повышению (р = 0,07). Параметры системного АД достоверных типологических различий не имеют.

Таким образом в гиповолемическом типе более благоприятные условия венозного оттока крови (по сравнению с нормоволемическим типом) обусловлены совместным действием центральных и органных механизмов регуляции гемодинамики: снижением хронотропной и, в меньшей степени, инотропной функции сердца, значительным повышением тонуса крупных и некоторым повышением тонуса мелких мозговых артерий – ограничением притока крови главным образом «на входе» в регион.

Гиперволемический тип церебрального кровенаполнения по сравнению с нормоволемическим имеет достоверно более высокие величины МСБН, ССМН, РСИ (р < 0,001). Тонус мелких артерий церебрального региона типологических различий не имеет. В гипер-

Таблица 1

Параметры кровообращения головного мозга у лиц с различными типами церебральной волемии ( M + m , n = 26)

Тип церебральной волемии	Параметры церебрального кровообращения
	МСБН, Ом/c	ССМН, Ом/c	РСИ, Ом	ДИ, %	ВА, %	ВО, %
Нормоволемический ( n = 4)	622,42 ± 60,74	237,23 ± 21,50	0,89 ± 0,03	52,39 ± 3,12	54,63 ± 3,98	42,81 ± 7,95
Гиповолемический ( n = 12)	432,44 ± 15,31 *	170,99 ± 10,29 *	0,62 ± 0,03 *	64,83 ± 5,13 #	66,73 ± 4,93 #	31,45 ± 2,29 *
Гиперволемический ( n = 10)	801,80 ± 32,34 *	304,85 ± 15,11 *	1,18 ± 0,03 *	58,78 ± 4,89	59,47 ± 4,85	38,97 ± 4,01

Примечание . Знаком «*» отмечены достоверности различий с нормоволемическим типом (р < 0,05 и выше); знаком «#» – тенденции различий с нормоволемическим типом.

волемическом типе, как и в нормоволемическом, обнаружены признаки регионарного венозного застоя крови (ВО = 39,0 + 4,0).

Параметры системного кровообращения у обследованных с гипер- и нормоволемическим типами достоверных различий не имеют, за исключением АДП, которое в гиперволемическом типе существенно выше (р < 0,03) и МОК, имеющий в гиперволемическом типе достоверно меньшие величины (р < 0,04). В гиперволемическом типе выявлены тенденции к снижению УОК и ЧСС, возрастанию ОПС (во всех случаях р > 0,05).

Таким образом, в гиперволемическом типе (как и в нормоволемическом) обнаружены признаки функционального церебрального венозного застоя крови. Однако, по нашим наблюдениям, причины данного феномена здесь иные – преимущественно местные, органные: резкое снижение тонуса крупных мозговых артерий, дилатация церебральных сосудов распределения. По-видимому, даже при сравнительно малых величинах сердечного выброса и нормальных величинах ЧСС это приводит к переполнению церебрального региона кровью и формированию венозного застоя.

Исследование типов церебрального кровенаполнения позволяет уточнить характер взаимодействий системных и регионарных механизмов обеспечения притока крови в регион головного мозга, механизмов регуляции тонуса крупных органных артерий распределения, выявить ряд факторов, способствующих развитию функционального венозного застоя крови в церебральном бассейне. Однако выявление типа мозгового кровенаполнения обследуемого не позволяет в полной мере выяснить соответствие механизмов регуляции тонуса мозговых сосудов сопротивления, сосудов микроциркуляторного звена условиям оттока крови из ткани головного мозга. Однако у обследованных выявлены значительные индивидуальные различия тонуса регионарных мелких артерий, не связанные с типом церебральной волемии.

В связи со значительной вариабельностью реографических показателей, отражающих тонус мелких мозговых артерий, условия органной микроциркуляции, на следующем этапе анализа первичной информации предпринята попытка изучения типов регионарной микроциркуляции.

Выборка обследованных ( n = 26) была разделена на три типа в зависимости от уровня тонуса мелких резистивных артерий головного мозга. Критерием – классификатором выделения типов являлся показатель веноартериального (систолического) отношения (ВА). Методом сигмальных отклонений определены три типа церебральной микроциркуляции: гипотонический (ВА < 57,4 %), ( n = 10); нормотонический (ВА = 57,4–66,8 %), ( n = 7); гипертонический (ВА > 66,8 %), ( n = 9).

Величины показателей церебральной гемодинамики в типах микроциркуляции представлены в таблице 2.

У обследованных с нормотоническим типом церебральной микроциркуляции величины ДИ, ВА, МСБН, ССМН, РСИ соответствуют возрастным нормативам. Значения ВО

Таблица 2

Параметры кровообращения головного мозга у лиц с различными типами церебральной микроциркуляции ( M + m , n = 26)

Тип церебральной микроциркуляции	Параметры церебрального кровообращения
	МСБН, Ом/c	ССМН, Ом/c	РСИ, Ом	ДИ, %	ВА, %	ВО, %
Нормотонический ( n = 7)	583,85 ± 75,00	231,15 ± 25,97	0,86 ± 0,09	57,90 ± 1,39	61,11 ± 1,04	28,02 ± 4,09
Гипотонический ( n = 10)	661,41 ± 69,83	245,01 ± 25,55	0,93 ± 0,08	46,88 ± 2,00 *	47,86 ± 1,94 *	43,58 ± 4,10 *
Гипертонический ( n = 9)	555,10 ± 50,37	220,12 ± 25,80	0,84 ± 0,11	77,91 ± 4,09 *	78,62 ± 4,08 *	34,05 ± 1,42 #

Примечание . Знаком «*» отмечены достоверности различий с нормотоническим типом (р < 0,05 и выше); знаком «#» отмечены тенденции различий показателей с нормотоническим типом (р > 0,05).

равны 28,0 + 4,1 %. Таким образом, в данном типе отсутствуют признаки регионарного венозного застоя крови.

Обследуемые с гипотоническим типом церебральной микроциркуляции, по сравнению с нормотоническим типом, имеют более низкие значения ДИ, ВА (р < 0,001). Одновременно с этим в гипотоническом типе величина ВО достоверно выше (р < 0,01), чем в нормотоническом. Таким образом, для гипотонического типа церебральной микроциркуляции характерен низкий тонус преимущественно мелких артерий головного мозга – пиальных и, по-видимому, радиальных. МСБН, ССМН, РСИ в гипотоническом типе несколько выше, однако различия показателей проявляются в виде незначительных тенденций. Можно предполагать, что регионарная гипотония в данном типе имеет селективный (избирательный) характер, обусловлена дилатацией преимущественно резистивных артерий и артериол.

Лица с гипотоническим типом имеют достоверно более высокий уровень ЧСС (р < 0,02), тенденцию к понижению УОК и ОПС и повышению СИ, МОК. (Повышение двух последних показателей обусловлено более высокими значениями ЧСС.) Параметры системного артериального давления выраженных типологических различий не имеют (р > 0,05). Следовательно, в гипотоническом типе поддержание необходимого для нормальной жизнедеятельности уровня системного АД осуществляется преимущественно за счет хронотропной функции сердца (ЧСС). Это неблагоприятный тип регуляции кровообращения. Повышенный в покое уровень ЧСС свидетельствует о низкой экономичности сердечной деятельности. Одновременно с этим рост ЧСС способствует сокращению диастолы сердечного цикла и способствует ухудшению условий оттока крови из региона головного мозга. Местные веноартериальные эффекты, которые должны противодействовать развитию функционального застоя крови, недостаточно эффективны. В замкнутом пространстве черепной коробки генерализованное расширение артерий и артериол способствует переполнению венозных коллекторов кровью, приводя к регионарному функциональному застою крови. О последнем свидетельствует высокий уровень значений ВО –

43,6 + 4,1 % (при норме не более 30 %) в гипотоническом типе.

Гипертонический тип характеризуется наиболее высоким уровнем ДИ, ВА, которые по сравнению с нормотоническим типом достоверно выше (р < 0,001). МСБН, ССМН, РСИ у лиц с гипертоническим типом имеют слабую тенденцию к понижению (р > 0,05). Таким образом, у обследованных данной группы выявлена констрикция регионарных артерий сопротивления, в сочетании с некоторым снижением пульсового кровенаполнения головного мозга в целом, без выраженного функционального венозного застоя крови в регионе (ВО=34,0 + 1,4 %).

Анализ системной гемодинамики позволил выявить, что в гипертоническом типе УОК имеет тенденцию к снижению. ЧСС ниже, чем в нормотоническом типе (р = 0,07); вследствие чего значительно ниже МОК (р < 0,05). Несколько повышены АДС (р < 0,04) и ОПС (р < 0,02). Следовательно, пульсовое кровенаполнение головного мозга в гипертоническом типе осуществляется в условиях сниженной насосной функции сердца и высокого сопротивления сосудов большого круга кровообращения.

Для гипертонического типа характерна тенденция к формированию системной артериальной гипертензии. По-видимому, регионарная сосудистая констрикция обусловлена необходимостью лучшей экстракции кислорода крови для обеспечения нормального метаболизма нервной ткани в условиях недостаточной насосной функции миокарда. ВО в гипертоническом типе несколько выше нормы, что свидетельствует о недостаточной эффективности веноартериальных миогенных эндотелийзависимых реакций резистивных артерий мозга.

Завершающие исследования эффективности регуляции мозгового кровообращения и взаимосвязей параметров системной и церебральной гемодинамики осуществлялись с помощью метода парных линейных корреляций.

У лиц с нормотоническим типом выявлены слабые отрицательные корреляции МСБН – ВА (r= 0,74), АДС– ВО (r= 0,78), УОК – ВО (r = 0,80). Это свидетельствует об эффективности механизмов противодействия функциональному регионарному венозному за- стою крови: регуляция тонуса крупных и мелких артерий взаимносогласована; повышение системного давления и ударного объема крови сопровождается снижением ВО, иначе говоря, возможность возникновения застоя крови в церебральном бассейне вследствие причин центрального характера минимальна.

У обследованных с гипотоническим типом выявлены положительные корреляции МСБН – ВО (r = 0,86), ОПС– ВА (r = 0,84), СИ– ВО (r = 0,88), слабая положительная взаимосвязь МОК – ВО (r = 0,74). Таким образом, при повышенных МОК и СИ механизмы саморегуляции мозгового кровотока имеют малую эффективность: в условиях физиологического покоя формируется функциональный церебральный венозный застой. Дальнейшее увеличение МОК во время активной деятельности (физической или умственной) может вызвать венозную гиперемию головного мозга.

У студентов с гипертоническим типом доминируют отрицательные корреляции МОК– ВО (r = 0,80), СИ– ВО (r = 0,83), мощность левого желудочка – ВО (r = 0,79). Контур регуляции тонуса артерий крупного и малого диаметра автономен, не связан с контуром регуляции системной гемодинамики. Данный способ противодействия ухудшению условий оттока крови из церебрального бассейна более эффективен, чем в гипотоническом типе, поскольку при увеличении насосной функции сердца компенсирует регионарный застой крови. Однако высокий тонус сосудов микроциркуляторного звена, наблюдаемый в условиях покоя, может ограничить эффективность местных веноартериальных механизмов компенсации венозного застоя крови в случае увеличения системного АД при нагрузках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Типы церебральной волемии и типы церебральной микроциркуляции не тождественны. Тип церебральной волемии целесообразно определять у обследуемого для изучения влияний различных факторов на тонус крупных церебральных артерий, а также для выявления влияний параметров системной гемодинамики на отток крови из церебрального бассейна в различных условиях жизнедеятельности. Данные типы являются своеобразным «промежуточным звеном» между типами системной гемодинамики, определяемыми по методике Н.И. Аринчина (1978) (сосудистый, сердечный, смешанный) [1, с. 569–570], или по способу И.К. Шхвацабая, Е.Н. Константинова, И.А. Гундарова (1981) (гипокинетический, эукинетический, гиперкинетический) [9, с. 10–13], широко известными врачам-клиницистам и физиологам-теоретикам и, собственно, типами церебральной микроциркуляции.

Важно отметить, что нормоволемический тип, являясь оптимальным в отношении регуляции тонуса крупных мозговых артерий и пульсового кровенаполнения церебрального бассейна, не представляется оптимальным в отношении риска развития регионарного венозного застоя крови. Напротив, гиповолемический тип более благоприятен в отношении риска развития венозной гиперемии мозга, но это достигается дорогой «ценой» – снижением уровня кровоснабжения органа в целом.

Типы церебральной микроциркуляции, являясь математической абстракцией, позволяют уточнить эффективность преимущественно местных, органных механизмов регуляции кровообращения головного мозга и состоятельность миогенных эффектов ограничения притока крови в регион при затруднении ее оттока. Следовательно, оба типологических подхода дополняют друг друга.

По-видимому, типы регионарного кровообращения человека отражают фундаментальное правило физиологии – правило «исходного состояния», согласно которому конечный эффект регуляции определяется тем, насколько та или иная физиологическая функция проявляется в условиях покоя: если функция повышена в покое, дальнейшая ее стимуляция не вызывает эффекта, а в некоторых случаях приводит к противоположным результатам – ее снижению. В связи с этим, определение типа регионарной микроциркуляции конкретного лица позволяет уточнить диапазон физиологических изменений тонуса резистивных сосудов головного мозга, прогнозировать вероятность негативных изменений церебральной гемодинамики при нагрузках.

ВЫВОДЫ

• 1.    Определение типов церебральной гемодинамики необходимо осуществлять на основе принципа многоконтурности регуляции кровообращения головного мозга. Целесообразно построение двухкомпонентной модели типологических характеристик мозгового кровообращения: типологии церебрального кровенаполнения – волемии и типологии церебральной микроциркуляции.

• 2.    Типы церебрального кровообращения отражают условиях притока крови в регион, соотношение системных и местных факторов, влияющих на эластотонические свойства регионарных артерий распределения.

• 3.    Типы церебральной микроциркуляции характеризуют тонус мелких, резистивных артерий головного мозга и позволяют исследовать эффективность миогенных веноартериальных механизмов, обеспечивающих сбалансированность притока и оттока крови в церебральном бассейне.