Patofysiologiska mekanismer vid hjärndöd

Patofysiologiska mekanismer för hjärndöd

Allvarlig mekanisk hjärnskada uppstår oftast som ett resultat av trauma orsakat av plötslig acceleration med en motsatt riktad vektor. Sådana skador uppstår oftast vid bilolyckor, fall från hög höjd etc. Traumatisk hjärnskada orsakas i dessa fall av en skarp motfasrörelse av hjärnan i kranialhålan, vilket direkt förstör delar av hjärnan. Kritisk icke-traumatisk hjärnskada uppstår oftast som ett resultat av blödning antingen i hjärnsubstansen eller under hjärnhinnorna. Allvarliga former av blödning, såsom parenkymatös eller subaraknoidal, åtföljd av utflöde av en stor mängd blod i kranialhålan, utlöser mekanismer för hjärnskada som liknar traumatisk hjärnskada. Anoxi, som uppstår som ett resultat av tillfälligt upphörande av hjärtaktivitet, leder också till dödlig hjärnskada.

Det har visats att om blod helt slutar flöda in i kranialhålan under 30 minuter, orsakar detta irreversibla skador på neuroner, vars återställande blir omöjlig. Denna situation uppstår i två fall: med en kraftig ökning av det intrakraniella trycket till nivån av systoliskt arteriellt tryck, med hjärtstillestånd och otillräcklig indirekt hjärtmassage under den angivna tidsperioden.

För att fullt ut förstå mekanismen för utveckling av hjärndöd som ett resultat av sekundär skada vid övergående anoxi är det nödvändigt att mer i detalj diskutera processen för bildande och upprätthållande av intrakraniellt tryck och de mekanismer som leder till dödlig skada på hjärnvävnaden som ett resultat av dess svullnad och ödem.

Det finns flera fysiologiska system involverade i att upprätthålla jämvikten i volymen av intrakraniellt innehåll. För närvarande tror man att volymen av kranialhålan är en funktion av följande storheter:

Vtotal = Vblod + Vleukocyter + Vhjärna + Vvatten + Vx

Där V _total är den aktuella volymen av kranialt innehåll; V _blood är volymen av blod i de intracerebrala kärlen och venösa bihålorna; V _lkv är volymen av cerebrospinalvätska; V _brain är volymen av hjärnvävnad; V _water är volymen av fritt och bundet vatten; V _x är den patologiska ytterligare volymen (tumör, hematom, etc.), som normalt saknas i kranialhålan.

I ett normalt tillstånd är alla dessa komponenter som bildar volymen av skallinnehållet i konstant dynamisk jämvikt och skapar ett intrakraniellt tryck på 8-10 mm Hg. Varje ökning av en av parametrarna i den högra halvan av formeln leder till en oundviklig minskning av de andra. Av de normala komponenterna ändrar V _vatten och V _{leukv sin volym snabbast, och Vblod} i mindre utsträckning. Låt oss dröja oss mer i detalj vid de viktigaste mekanismerna som leder till en ökning av dessa indikatorer.

Cerebrospinalvätskan bildas av vaskulära (koroida) plexus med en hastighet av 0,3-0,4 ml/min, hela volymen cerebrospinalvätska ersätts fullständigt inom 8 timmar, dvs. 3 gånger om dagen. Bildningen av cerebrospinalvätska är praktiskt taget oberoende av värdet på det intrakraniella trycket och minskar med en minskning av blodflödet genom koroida plexus. Samtidigt är absorptionen av cerebrospinalvätska direkt relaterad till det intrakraniella trycket: med dess ökning ökar det, och med dess minskning minskar det. Det har fastställts att sambandet mellan cerebrospinalvätskans bildnings-/absorptionssystem och intrakraniellt tryck är icke-linjärt. Således kan gradvis ökande förändringar i volym och tryck av cerebrospinalvätska inte manifestera sig kliniskt, och efter att ha nått ett individuellt bestämt kritiskt värde inträffar klinisk dekompensation och en kraftig ökning av det intrakraniella trycket. Mekanismen för utveckling av dislokationssyndrom, vilket uppstår som ett resultat av absorption av en stor volym cerebrospinalvätska med en ökning av det intrakraniella trycket, beskrivs också. Medan en stor mängd cerebrospinalvätska absorberas mot bakgrund av venöst utflödeshinder, kan evakueringen av vätska från kranialhålan sakta ner, vilket leder till utveckling av dislokation. I detta fall kan prekliniska manifestationer av ökande intrakraniell hypertoni framgångsrikt fastställas med hjälp av EchoES.

I utvecklingen av dödlig hjärnskada spelar en viktig roll kränkning av blod-hjärnbarriären och cytotoxiskt hjärnödem. Det har fastställts att det intercellulära utrymmet i hjärnvävnaden är extremt litet, och den intracellulära vattentrycket bibehålls på grund av blod-hjärnbarriärens funktion, vars förstörelse av någon av komponenterna leder till att vatten och olika plasmasubstanser tränger in i hjärnvävnaden, vilket orsakar dess ödem. Kompensationsmekanismer som gör att vatten kan extraheras från hjärnvävnaden skadas också när barriären kränks. Skarpa förändringar i blodflöde, syre- eller glukosinnehåll har en skadlig effekt direkt på både neuroner och komponenter i blod-hjärnbarriären. Dessutom sker förändringarna mycket snabbt. Ett omedvetet tillstånd utvecklas inom 10 sekunder efter att blodflödet till hjärnan helt upphör. Således åtföljs varje omedvetet tillstånd av skador på blod-hjärnbarriären, vilket leder till att vatten och plasmakomponenter frigörs i det extracellulära utrymmet, vilket orsakar vasogent ödem. I sin tur leder närvaron av dessa ämnen i det intercellulära utrymmet till metabolisk skada på neuroner och utveckling av intracellulärt cytotoxiskt ödem. Sammantaget spelar dessa två komponenter en viktig roll för att öka den intrakranial volymen och leda till ökat intrakraniellt tryck.

För att sammanfatta allt ovanstående kan mekanismerna som leder till hjärndöd representeras enligt följande.

Det har fastställts att när det cerebrala blodflödet upphör och nekrotiska förändringar i hjärnvävnaden börjar, varierar graden av irreversibel död hos dess olika delar. Således är de mest känsliga för bristande blodtillförsel hippocampusneuroner, piriformneuroner (Purkinjeceller), neuroner i den dentata kärnan i lillhjärnan, stora neuroner i neocortex och basala ganglier. Samtidigt är ryggmärgsceller, små neuroner i hjärnbarken och huvuddelen av talamus betydligt mindre känsliga för anoxi. Om blod inte kommer in i kranialhålan alls under 30 minuter leder detta dock till fullständig och irreversibel förstörelse av den strukturella integriteten hos huvuddelarna i centrala nervsystemet.

Hjärndöd inträffar således när arteriellt blod slutar flöda in i kranialhålan. Så snart tillförseln av näring till hjärnvävnaden upphör, börjar processerna för nekros och apoptos. Autolys utvecklas snabbast i diencephalon och cerebellum. När artificiell ventilation utförs hos en patient med upphörande av cerebralt blodflöde blir hjärnan gradvis nekrotisk, karakteristiska förändringar uppträder som direkt beror på varaktigheten av andningsstödet. Sådana transformationer identifierades och beskrevs först hos patienter som var på artificiell ventilation i mer än 12 timmar i extrem koma. I detta avseende betecknas detta tillstånd i de flesta engelskspråkiga och ryskspråkiga publikationer med termen "respiratorisk hjärna". Enligt vissa forskare återspeglar denna term inte helt adekvat sambandet mellan nekrotiska förändringar och artificiell ventilation, medan huvudrollen ges till upphörande av cerebralt blodflöde, men denna term har fått globalt erkännande och används i stor utsträckning för att definiera nekrotiska förändringar i hjärnan hos patienter vars tillstånd uppfyller kriterierna för hjärndöd i mer än 12 timmar.

I Ryssland genomförde L. M. Popova ett stort forskningsprojekt för att identifiera sambandet mellan graden av hjärnautolys och varaktigheten av artificiell ventilation hos patienter som uppfyllde kriterierna för hjärndöd. Varaktigheten av artificiell ventilation före utveckling av extrasystoli varierade från 5 till 113 timmar. Beroende på vistelsetiden i detta tillstånd identifierades 3 stadier av morfologiska förändringar i hjärnan, karakteristiska specifikt för den "respiratoriska hjärnan". Bilden kompletterades av nekros i de 2 övre segmenten av ryggmärgen (ett obligatoriskt tecken).

• I stadium I, motsvarande den extrema komatiden på 1–5 timmar, observeras inga klassiska morfologiska tecken på hjärnnekros. Redan vid denna tidpunkt detekteras dock karakteristiska lipider och ett blågrönt finkornigt pigment i cytoplasman. Nekrotiska förändringar observeras i de nedre oliverna i medulla oblongata och i dentatuskärnorna i lillhjärnan. Cirkulationsstörningar utvecklas i hypofysen och dess tratt.
• I stadium II (12-23 timmar av extrem koma) upptäcks tecken på nekros i alla delar av hjärnan och I-II-segmenten av ryggmärgen, men utan uttalad karies och endast med initiala tecken på reaktiva förändringar i ryggmärgen. Hjärnan blir mer slapp, initiala tecken på karies av de periventrikulära sektionerna och hypotalamiska regionen uppträder. Efter isoleringen breds hjärnan ut på bordet, hjärnhalvornas strukturmönster bevaras, medan ischemiska förändringar i neuroner kombineras med fettdegeneration, granulär karies, karyocytolys. I hypofysen och dess tratt ökar cirkulationsstörningarna med små nekrosfokus i adenohypofysen.
• Stadium III (ultimalt koma 24-112 timmar) kännetecknas av ökande utbredd autolys av nekrotisk hjärnsubstans och uttalade tecken på nekrosavgränsning i ryggmärgen och hypofysen. Hjärnan är slapp och håller sin form dåligt. De klämda områdena - hypotalamiska regionen, krokar i hippocampus gyri, cerebellära tonsiller och periventrikulära områden, samt hjärnstammen - är i nedbrytningsstadiet. De flesta neuroner i hjärnstammen saknas. I stället för de nedre oliverna finns det flera blödningar från nekrotiska kärl, som upprepar sina former. Artärer och vener på hjärnans yta är vidgade och fyllda med hemolyserade erytrocyter, vilket indikerar att blodflödet i dem har upphört. I en generaliserad version kan 5 patologiska tecken på hjärndöd urskiljas:
  • nekros av alla delar av hjärnan med död av alla delar av hjärnsubstansen:
  • nekros av ryggmärgens första och andra cervikala segment;
  • närvaron av en avgränsningszon i hypofysens främre lob och i nivå med ryggmärgens III och IV cervikala segment;
  • stoppar blodflödet i alla hjärnans kärl;
  • tecken på ödem och ökat intrakraniellt tryck.

Mycket karakteristiskt i ryggmärgens subaraknoidala och subdurala utrymmen är mikropartiklar av nekrotisk cerebellär vävnad, som transporteras med flödet av cerebrospinalvätska till de distala segmenten.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]