Воздействие АВМ на церебральные функции
В. С. Панунцев, П. И. Никитин
Артериовенозные мальформации часто оказывают предсказуемое патологическое воздействие на центральную нервную систему. Оно включает локальный масс-эффект, обструкцию, возможное нарушение венозного дренажа от нормальных областей, кровоизлияние и цереброваскулярное обкрадывание.
Локальный масс-эффект
Неразорвавшиеся супратенториальные АВМ редко развивают значимый масс-эффект (Wortzmann, 1983). На КТ редко имеется смещение желудочков, и примыкающие извилины и борозды в целом не изменены. Краниотомия при АВМ обычно выявляет дряблость твердой мозговой оболочки, и мозг пульсирует нормально. Однако тщательный осмотр КТ показывает область низкой плотности вокруг АВМ (Drake, 1979; Norman, 1984). Это может представлять собой скорее глиоз, чем отек (McCormick, 1966; Wortzman, 1983). Глиозная «псевдокапсула» неоднородна и пенетрирована множественными сосудами АВМ. Является ли это результатом локального масс-эффекта от пульсации сосудов АВМ, реакцией мозга на кровоизлияние или просто некрозом мозговой ткани от аноксии, остается предметом обсуждений.
Другими факторами, содействующими глиозной реакции вокруг АВМ, могут быть снижение циркуляции ЦСЖ, нарушение венозного дренажа и выделение метаболитов из сосудов АВМ в окружающие ткани.
Обструкция
Обструкция оттока ЦСЖ может возникать в нескольких случаях: прямая обструкция вызывает гидроцефалию, непрямая обструкция в пахионовых грануляциях – повышение венозного давления, что приводит к сообщающейся гидроцефалии. Наличие крови, или повышенный уровень белка в ЦСЖ, или повышение давления в венозной системе вызывают прекращение циркуляции ЦСЖ и плохую резорбцию.
Компрессия Сильвиева водопровода артериовенозными мальформациями вены Галена и задней черепной ямки часто приводит к обструктивной гидроцефалии (Rosenheck, 1937; Graf, 1946; French and Peyton, 1954; Logue and Monckton, 1954; Litvak et al., 1960; Poppen and Avmann, 1960; McCormick et al., 1968; Zingesser et al., 1969; Amacher and Shillito, 1973; Defeo et al., 1976; Yasargil, 1976; Esparza et al., 1980). Russell и Nevin задокументировали обструктивную гидроцефалию вследствие аневризмы большой вены Галена в 1940 г. Инфратенториальные АВМ, включая дуральные артериовенозные фистулы, приводят к симптомам обструкции чаще, чем супратенториальные мальформации (Brainin and Samec, 1983; Defeo et al., 1976; McCormick et al., 1968). Как при инфратенториальных опухолях, это считается вторичным эффектом сдавления компартментов и неспособностью аккомодации объемных образований.
Dandy Blackfan (1914) предположил, что абсорбция ЦСЖ будет перекрываться увеличивающимся давлением венозного обратного кровотока в дуральных венозных синусах. В 1948 г. Krayenbuhl и Luthy заявляли, что гидроцефалия развивалась из-за повышенного венозного давления при некоторых аневризмах вены Галена. Блокада венозного оттока может также влиять на вид и рост артериальных менингеальных фистул (Brainin и Samec, 1983). Многими клиническими исследованиями показано, что увеличение давления в верхнем сагиттальном синусе приводит к псевдоопухолевому эффекту (Gardner 1939) и/или сообщающейся гидроцефалии (Esparza et al., 1980; Sainte-Rose et al., 1984). Показано, что увеличение субарахноидальных и вентрикулярных пространств может возникать в случаях, когда пациент молод и имеет растяжимый череп (Haar and Miller, 1975; Lamas et al., 1977; Rosman and Shands, 1978; Sainte-Rose et al., 1984). Cronqvist et al. (1972) и Lamas et al. (1977) выявили схожие данные у пациентов с артериовенозными мальформациями. Гидроцефалия часто возникает при аневризмах вены Галена (Yasargil 1976). У всех пациентов с аневризмами вены Галена в возрасте более 2 лет гидроцефалия была обструктивной.
McCormick et al. (1968) обнаружили, что из 157 пациентов с АВМ задней черепной ямки гидроцефалия была выявлена в 10 случаях. Из них обструкция обнаружена на уровне водопровода, тогда как у троих больных были признаки дилатации желудочков без механической обструкции. McCormick отмечал, что двое из этих троих больных имели субарахноидальное кровоизлияние. Авторы не смогли найти причину в третьем случае.
Кровоизлияние
Повторное кровоизлияние может возникать из питающих сосудов близко к АВМ, внутри мальформации или из дренирующих вен. Оно также может возникать из аневризмы, обнаруженной на питающем сосуде или близко, или удаленно от мальформации.
Кровоизлияние имеет две основные формы. Первая приводит к внутримозговой гематоме с растяжением желудочков и деструкцией церебральной ткани или без них. Патофизиология таких кровотечений зависит от их размера и локализации. Как отмечено ранее (закон Laplace), гематомы, ассоциированные с АВМ, обычно вторичны к венозному разрыву (Nornes, Grip, 1980) или хотя бы расположены на венозной стороне мальформации (Pellettieri, 1979) и, таким образом, редко бывают такими же разрушительными, как артериальные кровоизлияния.
Nornes и Grip (1980) исследовали давление в дренирующих венах в случаях АВМ, обнаружив среднее давление на уровне 17 мм рт. ст. у пациентов с анамнезом кровоизлияния и 14 мм рт. ст. у больных без него. Эти данные были получены во время открытой краниотомии. Интересно, что пациенты с АВМ, страдавшие от больших, иногда обширных гематом вследствие разрыва АВМ, имеют значимую тенденцию к восстановлению даже без хирургического удаления гематом, тогда как пациенты с гематомами вследствие разрыва аневризм обычно оказываются в более тяжелом положении.
Второй тип кровоизлияния представляет классическое субарахноидальное кровоизлияние. АВМ реже проявляется субарахноидальным кровоизлиянием, рецидивным кровоизлиянием и дает низкую смертность от кровоизлияния в сравнении с церебральными аневризмами. Субарахноидальное кровоизлияние обычно не ассоциировано с вазоспазмом, даже если оно схожей выраженности и локализации с аневризматическим. Причины отсутствия даже локального артериального спазма остаются неясными. Мы наблюдали вазоспазм только в 1 из 500 случаев АВМ.
Глубоко расположенные АВМ проявляются раньше (Nystrom, 1978) и более часто симптомами, связанными с кровоизлиянием, по сравнению с поверхностными мальформациями. Поверхностные АВМ определенно более эпилептогенны, что является вторым по частоте проявлением. Pellettieri (1979) подтверждал, что, за исключением мальформаций вены Галена, глубоко расположенные центральные АВМ имеют большую склонность к кровотечению, чем поверхностные. Он предположил, что это происходит из-за того, что более глубокие поражения имеют большее количество хрупких питающих артериальных сосудов и худший венозный дренаж. Интересно, что кровоизлияние также чаще возникает при меньших артериовенозных мальформациях (Paterson and McKissock, 1956; Hook and Johanson, 1958; Kaplan et al., 1961).
Pellettieri в 1979 г. первым описал феномен обратного тока. Кровь в широкой дренирующей вене конвекситальной АВМ проходила в ретроградном направлении в вены, дренирующие нормальные области мозга. Результаты Pellettieri показали, что АВМ с обратным током крови в отводящие вены были менее склонны к кровотечению, чем АВМ с отсутствием такого обратного кровотока. В дополнение, этот ретроградный кровоток развивается более часто при АВМ с выраженным высокопоточным шунтированием. Pellettieri предположил, что «сниженная тенденция к кровотечению у АВМ с обратным кровотоком может быть вследствие циркуляторной адаптации сосудистого русла, с большим объемом на венозной стороне, который, в свою очередь, должен давать меньшее внутрисосудистое давление». Это объяснение соответствует наблюдению, что большие конвекситальные АВМ также имеют меньшую тенденцию к разрыву. Повторные субарахноидальные кровоизлияния дают прогрессивное поражение мозга. Патологоанатомические изменения могут включать сообщающуюся гидроцефалию, прямую механическую деструкцию соседствующих нейронов и формирование прогрессивного рубцевания с сосудистым или глиально-нейрональным препятствием. Steiner et al. в 1975 г. анализировали эффекты повторных субарахноидальных кровоизлияний у собак. Они подтвердили находки Burch et al. (1954), Eichbaum и Bisetti (1965) и Cruickshank et al. (1974) и показали, что высокое интракраниальное давление может вызывать различные степени повреждения миокарда.
Сосудистое обкрадывание
Murphy предложил данную концепцию в 1954 г. как «обкрадывание мозга» с описательными выражениями, такими как «паразит циркуляции», используемыми Pool and Potts (1965). Идея церебрального обкрадывания развивается от логического наблюдения, что если кровь, нормально доставляемая к нервным структурам, проходит по артериовенозному шунту, то эти нервные структуры будут недополучать жизненно важное кровоснабжение. Несмотря на логику данной теории, она остается крайне противоречивой. J. F. Fulton (1928) отмечал повышенную «интенсивность» шума у пациента с затылочной АВМ во время визуальной стимуляции. Этот феномен повышенного кровотока в области церебральной активности хорошо известен, но его возникновение в ассоциации с АВМ имеет причастность к жизнеспособности церебральной ауторегуляции в примыкающих тканях.
McRae и Valentine в 1958 г. обнаружили, что генерализованная или локальная атрофия была наиболее частой пневмоэнцефалической находкой у пациентов с АВМ. Они не поясняли, возникала ли она у всех пациентов или только у пожилых больных и являлась ли атрофия более частой находкой у пациентов с большими АВМ, до анамнеза субарахноидального кровоизлияния, и т. д. Атрофия определенно обнаруживалась у детей с АВМ вены Галена и при больших АВМ у молодых и пожилых пациентов.
В 1938 г. Elvidge показал ангиографически, что при наличии ангиом имелось малое время циркуляции с ранним наполнением дренирующих вен в сравнении с плохим наполнением нормальных артериальных ветвей. Norlen (1949) обнаружил, что дилатация артериальных питающих сосудов регрессировала до нормального состояния после удаления А-В шунта и что сосуды в мозге вокруг АВМ, плохо наполнявшиеся до удаления, наполнялись с нормальной ангиографической моделью через 2–3 недели после операции.
Bessman et al. описали схожую артериальную регрессию после операции в 1952 г. В 1959 г. Tonnis опубликовал значимый анализ физиологии АВМ, основанный на ангиографических исследованиях. На серийной ангиографии выявлялось, что увеличение церебрального кровотока было следствием АВМ. И объем, и скорость кровотока были значительно выше в АВМ (разница в 1,8–3,0 с). Lesczynski et al. (1963) обнаружили схожие различия во времени циркуляции и также продемонстрировали, что питающие сосуды наполнялись на 0,1–0,2 с раньше, чем сосуды, кровоснабжающие окружающую мозговую ткань. Однако на ангиографии выявлено, что эта разница была значительно меньше для больших АВМ. Tonnis предположил, что это значительное снижение скорости кровотока через АВМ было вторичным от повышения турбулентности. Поскольку сосуды больших АВМ имеют тенденцию к массивной дилатации, значение Reynold (турбулентность) становится большим. Schurr и Wickbom (1952) опубликовали ангиографическую картину такого замедления. Однако нет доказательств того, что АВМ с сильно увеличенными сосудами имеют менее выраженный эффект обкрадывания, чем АВМ схожего размера с сосудами меньшего диаметра.
Ангиография с флуоресцеином (Feindel et al., 1967, 1971) дала важные наблюдения в отношении церебрального обкрадывания. Малое время циркуляции вместе с ранним наполнением вен и относительно плохим наполнением нормальных артерий в примыкающей мозговой ткани с конверсией шунтирующего потока к перфузионному потоку наблюдались после экстирпации АВМ. Использовав доплеровские датчики, Nornes et al. (1979) смогли проанализировать интраоперационную церебральную гемодинамику артериовенозных мальформаций. Доплеровское исследование определяет скорость кровотока (см/с) и только косвенно определяет кровоток, последний выражается как мл/100 г мозговой ткани в мин. Для обсуждения физиологии Nornes определил области турбулентного и ламинарного потока (чьи параболические фронтальные скорости вдвое выше скорости кровотока) и, что важно, идентифицировал артериальные питающие ветви АВМ по увеличению скорости кровотока в них.
Hassler и Gilsbach (1984) исследовали 35 пациентов, прошедших резекцию АВМ с интраоперационным измерением доплеровских скоростей потока и немедленной послеоперационной ангиографией. После удаления АВМ доплеровское исследование показало снижение диастолической скорости потока, медленный ток в больших артериях и чрезмерный пульсовой изгиб, показывающие повышенное сопротивление и более высокое давление в артериях. Ангиографические исследования показали улучшение визуализации циркуляции у 27 из 35 пациентов, снижение диаметра ипсилатеральной экстрадуральной ВСА и наличие «застойных артерий» с медленным кровотоком. У 12 из 35 больных имелись осложнения в виде отека или кровоизлияния. Авторы связывали их с АВМ с высоким кровотоком до удаления и низким кровотоком и высоким сопротивлением после удаления, с наличием длинных питающих артерий и с расширением пиальных артерий вокруг области удаления. Они считали, что данные пациенты находились в зоне риска превышения перфузионного давления.
В настоящее время наиболее частым методом анализа церебрального кровотока является радиоизотопный количественный анализ, основанный на принципе Pick (1870). Shenkin et al. (1948) первыми исследовали пациентов с артериовенозными мальформациями с использованием N2O. Они показали повышение церебрального кровотока на ¾, несмотря на нормальный уровень потребления кислорода, и сделали заключение, что повышенный кровоток шунтировался по церебральным тканям.
Lassen и Munck в 1954 г. опубликовали сведения о первом использовании радиоактивного криптона для оценки церебрального кровотока у человека. Этим методом измерялся тотальный, но не региональный кровоток. Ксенон сменил криптон, и в результате совершенствования инструментария и изобретения компьютера относительно хорошие результаты измерения регионального церебрального кровотока стало возможным получить неинвазивным способом. Тем не менее принцип Pick имеет значимые недостатки, когда применяется к поражениям с высоким кровотоком.
Газовый анализ церебрального кровотока классически выявляет «пики выраженного шунтирования». Эти пики отражают большой объем радиоизотопного потока, проходящий с высокой скоростью через АВМ, в сравнении с более низкой и более длинной кривой через области нормального мозга (Heiss et al., 1970). При селективном анализе этих двух изгибов количественно измеряется кровоток через АВМ. Закрытие главного артериального питающего сосуда и/или удаление АВМ сопровождается снижением амплитуды и удлинением кривой изотопного потока. После оперативного удаления АВМ Feindel обнаружил увеличение перфузионного потока в окружающей нормальной мозговой ткани, таким образом подтвердив ангиографические находки Norlen и других исследователей. Deutsch, использовав анализ ингаляции ксенона-133 в 1983 г., получил подтверждение наблюдения Fulton (1928) об изменении кровотока через окципитальную АВМ при визуальной стимуляции. Визуальная стимуляция у нормальных субъектов дает повышение церебрального кровотока в затылочных долях (Lassen et al., 1977). В наблюдении Deutsch затылочной артериовенозной мальформации концентрационная визуальная активность также давала повышение кровотока в затылочной доле, содержащей АВМ. Самое интересное, однако, что при невизуальной стимуляции АВМ «оставалась областью повышенного кровотока во время расслабленного состояния, в то время как она имела нормальный кровоток, когда имелась потребность во внимании».
Таким образом, определенная невизуализационная ментальная активность «нормализовывала» кровоток через АВМ. Существовала ауторегуляция в определенной степени для областей мозга, удаленных от АВМ, достаточной силы, чтобы «отбирать» кровь от АВМ! Также можно предположить наличие ауторегуляции в пораженной затылочной доле.
Если АВМ отбирала кровь от примыкающей затылочной доли мозга, то во время невизуализационных заданий, когда лобные доли требовали больше крови, пациент мог испытывать визуальные симптомы, отражающие пограничную гипоксию. Хотя сообщений об острых симптомах такой природы нет, хроническое влияние на церебральные ткани ясно зафиксировано.
Специальное использование КТ введено для оценки специфических моделей регионального церебрального кровотока (Meyer et al., 1980; Lassen et al., 1981). Стабильный ксеноновый газ, как йодин, имеет высокое атомное число и таким образом поглощает рентгеновские лучи, но в отличие от йодина он является свободно диффундирующим контрастирующим агентом. Okabe et al. в 1983 г. исследовали региональный кровоток до и после удаления, сравнивая классический метод анализа сцинтилляционного обнаружения радиоактивного и нерадиоактивного ксенона при использовании КТ. Они также анализировали региональный церебральный кровоток у пациентов с АВМ и сравнивали свои результаты с результатами, полученными у нормальных здоровых волонтеров того же возраста. Средний региональный церебральный кровоток у пациентов АВМ был значительно ниже в областях, примыкающих к АВМ, и в сером и в белом веществе. Контралатеральный гемисферный кровоток был значительно снижен в сравнении с нормальной контрольной группой для серого вещества, но относительно белого вещества такой ситуации не было. Различие между двумя межгемисферными потоками в сером веществе было значимым у пациентов с АВМ (но, конечно, они были равными у здоровых волонтеров).
После успешного хирургического удаления АВМ средний региональный церебральный кровоток для серого вещества возвратился к нормальным значениям и в гемисфере, несущей АВМ, и в контралатеральной гемисфере. Поток в белом веществе в АВМ-содержащей гемисфере значительно улучшился, но улучшение кровотока в контралатеральной гемисфере оказалось статистически незначимым. Это общее увеличение кровотока отражало клиническое улучшение в серии пациентов Okabe. Однако у тех пациентов, у которых операция не была выполнена, КТ-анализ церебрального кровотока показал или отсутствие улучшения, или, в большинстве случаев, прогрессивное снижение регионального церебрального кровотока, сопутствующее клиническому ухудшению состояния пациента.
Важной является находка Okabe, что серое вещество было субъектом значительной степени сосудистого обкрадывания, и можно ожидать, что серое вещество в норме получает пропорционально больший кровоток, чем белое вещество. Схожая модель описана Meyer et al. (1982) при исследовании результатов операций обходного кровоснабжения у пациентов с гемисферной ишемией.
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография, изобретенная Kuhl в 1963 г., недавно приобрела большое клиническое значение (Lassen, 1983; Lassen et al., 1978) и может служить полезным методом в более детальных исследованиях АВМ. Pertuiset et al. (1981) проанализировали влияние гипотензии на церебральный кровоток и ауторегуляцию, использовав меченные технецием-99 эритроциты. Около 90% из 27 исследованных больных с АВМ имели доказательство ауторегуляции. Во время периодов гипотензии церебральный кровоток в примыкающем мозге повышался, в то время как кровоток в АВМ «пассивно» снижался пропорционально падению давления. Напротив, когда восстанавливалось нормальное давление, церебральный кровоток соответствующим образом снижался в окружающих тканях, снова пассивно повышаясь в мальформации. Таким образом, патологические сосуды были пассивны, когда примыкающие ткани показывали наличие ауторегуляции во время изменений давления крови. Однако когда кривые церебрального кровотока сравнивались со схожими показателями у пациентов с ассоциированными мешотчатыми аневризмами, например, пики АВМ значительно менее четко определялись.
Pertuiset также продемонстрировал, что артерии, не определяемые при нормальной ангиографии, наполняются при гипотензивных состояниях. Во время гипотензивной ангиографии капиллярная фаза на контралатеральной гемисфере также становится более выдающейся. Последние наблюдения добавили ангиографическую поддержку находкам Deutsch в том, что примыкающие церебральные ткани могут истощать или не истощать свои ауторегуляторные пути; и когда они еще не превышали максимальные лимиты ауторегуляторной дилатации (даже при наличии обкрадывания), сосуды в окружающем мозге были способны предоставлять тканям адекватное обеспечение.
Противоречие цереброваскулярного обкрадывания в том, что не ясно, возникает ли оно в соответствии со всеми законами гемодинамики, и в том, каково его клиническое значение. Таким образом, при наличии жизнеспособной ауторегуляции могут ли церебральные ткани получать достаточную перфузию для удовлетворения потребностей? Многие пациенты среднего или старшего возраста с кровоизлиянием или эпилепсией из-за АВМ ранее были физически максимально активными людьми, в их число входят спортсмены (мастера мирового уровня и золотые медалисты Олимпийских игр по атлетике), пилоты и много рожавшие женщины, в гиперметаболическом состоянии. В таких случаях едва ли можно предположить цереброваскулярное обкрадывание. Тем не менее естественное течение АВМ может сопровождаться прогрессивным снижением умственных способностей, даже в отсутствие кровоизлияния или других патологических механизмов. Цереброваскулярное обкрадывание можно рассматривать как причину болезненности, хотя, как отмечено Drake (1979) и Yamada (1982), кровоизлияние может часто проходить нераспознанным клиницистом или пациентом, и симптомы прогрессивного неврологического поражения могут быть более результатом малых кровоизлияний или, возможно, нераспознанных метаболических влияний АВМ как таковой.
Системные эффекты
Воздействие большинства церебральных артериовенозных мальформаций на остальную часть сердечно-сосудистой системы, за исключением аневризм вены Галена, возникающих у новорожденных (Glatt и Rowe, 1960; Levine et al., 1961), в общем имеет малое значение для нейрохирурга. Системные патофизиологические механизмы хорошо изучены у взрослых (Schlesinger and Hazen, 1954; Leslie et al., 1960; Wallace et al., 1965).
Wallace et al. (1965) предположили, что фистульный поток и кардиальные эффекты в положении стоя будут меньше, чем ожидается в положении лежа. Они обнаружили, что инъекция изопротеренола вызывала не только повышение системного кровотока вторично от снижения системного сопротивления, но также снижение количества крови, приходящей к АВМ. Это подтверждает теорию, что сосуды, кровоснабжающие АВМ, и сама АВМ максимально дилатированы и таким образом не могут снижать сопротивление для поддержания перфузии. Мышечные упражнения в норме повышают кровоток в мышцах в ответ на повышение метаболических требований.
Binak et al. (1960) показали, что когда мышцы, кровоснабжаемые артериями, питающими примыкающую А-В фистулу, натренированы, фистула не только остро увеличивалась, но и ускоряла темп своего роста. На основании исследований кровотока (Fulton, 1928; Lassen et al., 1977; Sokoloff, 1981; Deutsch, 1983, и др.) выдвинута гипотеза, что на рост церебральных АВМ возможно схожее влияние, но не потому, что мальформация становится «сильнее», а из-за повышения кровотока поблизости от нее. Bauer et al. (1975) проанализировали имевшуюся литературу и представили собственные находки по эффектам церебральных АВМ на сердечнососудистую систему. Они сделали следующие заключения.
1. Чем больше АВМ, тем быстрее время циркуляции и больше объем крови.
Это включало системный, а также церебральный круги. Высокий уровень кислородной сатурации в верхней и нижней полых венах показывал гиперкинетическую циркуляцию даже у взрослых.
2. Несмотря на гиперкинетическое состояние, повышения систолического или конечного диастолического давления в правожелудочковой или легочной артериях не было.
3. Кардиомегалии отмечено не было.
4. Только у детей, где размер АВМ пропорционален циркуляции, могут выходить признаки сердечной недостаточности.
Следующая глава:
Взаимоотношения оперативных аспектов и гемодинамики
Предыдущая глава:
Превышение нормального перфузионного давления