Тимофеев И.С., MRCS
Кафедра Нейрохирургии Кембриджского Университета, Госпиталь Адденбрукс, Кембридж, Великобритания.
Источники финансирования aвтора: гранты от Evelyn Trust и Cambridge Overseas Trust (TNK-BP Kapitza Scolarship).
Резюме
Микродиализ, как метод прижизненного определения биохимических параметров в ткани органа, за несколько десятилетий прошел путь от экспериментальной лабораторной стадии до практического применения как самостоятельного вида мониторинга во многих клинических дисциплинах. Вместе с тем, микродиализ сохраняет свою роль уникального метода изучения метаболизма живой ткани в клинических и лабораторных исследованиях. Целью данного обзора является рассмотрение принципов и практических особенностей метода, а также областей его клинического применения с акцентом на использований микродиализа в нейроинтенсивной терапии.
Краткий исторический обзор
Тканевой микродиализ это инвазивный метод определения концентрации веществ в межклеточной жидкости in vivo. Bito et al [1] одними из первых использовали свойства полунепроницаемой мембраны для прижизненного измерения тканевых биохимических параметров у собак путем субдуральной имплантации мембранных полостей, наполненных изотоническим раствором. Delgado [2] в 1972 году описал применение стеклянных катетеров для взятия проб внеклеточной жидкости, получивших название диалитрода и послуживших прототипом современного микродиализа. Всего несколькими годами позднее Urgenstedt и Pycock [3] опубликовали похожую методику, которая получила дальнейшее развитие и привела к созданию тканевого микродиализа в его современном виде. В 1987 году Lonnroth et al [4] впервые имплантировали катетер в подкожную жировую клетчатку добровольцев и показали возможность и эффективность определения внеклеточной концентрации глюкозы. Появление доступных промышленных катетеров и портативных анализаторов привело к дальнейшему расцвету клинического и лабораторного микродиализа. В начале 1990-х годов появились первые сообщения о применении микродиализа в нейрохирургии и нейроинтенсивной терапии для мониторирования биохимических параметров в ткани мозга [5-8].
В последующие декады клинические области применения микродиализа продолжали расширяться и метод начал занимать все более устойчивые позиции в практической медицине, в основном в связи с уникальными возможностями для непрерывного определения концентрации биохимических показателей непосредственно в ткани органов.
Основные принципы
В основе метода микродиализа лежит пассивная диффузия веществ по градиенту концентрации через полунепроницаемую мембрану. Катетер для микродиализа представляет собой двуполостную концентрическую полиуретановую трубочку с наружным диаметром 1мм, конечный отдел которой представлен полунепроницаемой мембраной (стандартной длиной 10мм). (Рисунок 1). Катетер имплантируется в ткань мониторируемого органа. Перфузионный раствор изотоничный внеклеточной жидкости поступает по внутренней части катетера с очень низкой скоростью (0.1-5.0 микролитра/мин) при помощи инфузионного мини-насоса (помпы). Для перфузии может применяться раствор Рингера, хотя предпочтительно использование специализированного перфузионного раствора (CNS perfusion fluid, CMA Microdialysis, Solna, Sweden), который по своему ионному составу наиболее близок тканевой жидкости. Общепринята стандартная скорость перфузии в 0.3 микролитра/мин. При достижении жидкостью мембранного участка катетера происходит пассивный транспорт веществ из межклеточной жидкости в полость катетера по градиенту концентрации. Проницаемость мембраны для большинства веществ определяется размером ее пор (membrane cut-off size). Типовые катетеры, применяющиеся в клинической практике в настоящее время, имеют поры размером 20 килодальтон (катетер CMA70, для определениея небольших молекул, ионов, аминокислот итп) и 100 килодальтон (катетер СМА71, позволяет дополнительное извлечение небольших белков и цитокинов). С прежней скоростью раствор, содержащий извлеченные вещества, оттекает по наружной части катетера и накапливается в микроампуле, объемом 200 микролитров. Непрерывное обновление раствора в области мембраны поддерживает трансмембранный градиент концентрации. Таким образом, катетер, находящийся во внеклеточной жидкости органа, имитирует функцию кровеносного сосуда (капилляра). По мере накопления достаточного количества диализата (каждые 20-60 минут) микроампула заменяется следующей, а полученный раствор используется для анализа концентрации интересующих метаболитов. Экспресс анализ основных клинических маркеров (глюкоза, лактат, пируват, глутамат, глицерол и мочевина) производится энзиматическим колориметрическим методом при помощи портативного анализатора у кровати больного (Рисунок 2). Этот анализ отражает биохимический профиль тканевой жидкости во время сбора диализата и поэтому всегда ретроспективен. Следует также принимать во внимание время транзита диализата от мембраны до микроампулы, которое при стандартной скорости перфузии (0.3 микролитра/мин) составляет 17 минут. Это время необходимо учитывать при проведении клинических испытаний, например для более точного соответствия времени экспериментального вмешательства и изменений в тканевой биохимии. При рутинном клиническом мониторировании обычный интервал измерений составляет 60 минут, и учет времени транзита имеет меньшее значение.
Рисунок 1.
Схематическое изображение принципа микродиализа.
Микро-насос (1) - перфузирует двухканальный катетер для микродиализа (2), который имплантирован в ткань органа.
Дистальный отдел катетера содержит полунепроницаемую мембрану (2а), через которую происходит диффузия веществ по градиенту их концентрации. Конечный участок катетера (2б) содержит золотой фрагмент, для улучшения визуализации при компьютерной томографии. Держатель ампул (3), оснащен иглой, которая проникает через резиновую пробку микроампулы (4) при помещении последней в держатель. Микроампулы служат для сбора диализата в течение определенного периода времени.
Рисунок 2.
Устройство доступа и портативные анализаторы для микродиализа.
А. Устройство (болт) для имплантации и фиксации катетера микродиализа и других видов нейромониторинга (ВЧД и тканевой оксигенации).
Б. Портативный анализатор ISCUS, позволяющий одновременный анализ 5 маркеров у одного пациента, в отделении интенсивной терапии.
В. С помощью портативного анализатора СМА-600 возможен одновременный анализ до 4 маркеров у трех пациентов, а также кассетный анализ серий из 24 микроампул с диализатом собранным ранее.
Лабораторное измерение концентрации практически любого вещества, молекулярный вес которого не препятствует его транспорту через поры мембраны, возможно при наличии необходимых аналитических методов (жидкостная хроматография, масс-спектроскопия и т.п.). Диализат может подвергаться заморозке и сохраняться длительное время при температуре -800С для отсроченного анализа, хотя при более высоких температурах может наблюдаться потеря объемов диализата за счет испарения.
Извлечение вещества (recovery)
При условии полной неподвижности перфузионного раствора в дистальной части катетера через определенное время происходит выравнивание концентрации диффузирующих веществ по обе стороны мембраны и концентрация метаболитов в диализате полностью соответствует таковой в тканевой жидкости. Однако в связи с непрерывным, хотя и медленным, током перфузионного раствора, концентрация вещества в диализате никогда не соответствует 100% его концентрации в тканевой жидкости [9, 10]. Таким образом, извлекаемое количество (recovery) это часть истинной внеклеточной концентрации вещества, находящаяся в диализате. Выделяют относительное и абсолютное извлекаемое количество (relative и absolute recovery). Относительное извлекаемое количество это содержание вещества в полученном диализате, выраженное как процент его концентрации в межклеточной жидкости. Абсолютное извлекаемое количество - это все содержащееся в диализате вещество, полученное за определеный период времени. Основными факторами, влияющими на извлечение вещества, являются скорость перфузии и длина мембраны катетера. Очевидно, что относительное извлечение вещества повышается при снижении скорости перфузии и увеличении длины мембраны в связи с удлинением времени мембранной диффузии. Напротив, абсолютное извлечение повышается при увеличении скорости перфузии, так как это приводит к увеличению объема диализата в заданный временной интервал.
Другими факторами, влияющими на извлечение вещества, хотя и в значительно меньшей степени, являются заряд мембраны и вещества, температура и pH среды.
Существует несколько лабораторных методов расчета истинной концентрации вещества в межклеточной жидкости на основе извлекаемого количества.
1) Добавления вещества к перфузионному раствору в различных концентрациях для определения концентрации, при которой наступает равновесие мембранной диффузии и которая соответствует истинному содержанию вещества.
2) Добавление стандартного вещества к перфузионному раствору и рассчет коэффициента его "потери" (диффузии) в ткань [11], которое соответствует коэффициенту диффузии вещества из межклеточной жидкости в катетер. Определение коэффициента диффузии позволяет произвести расчет истинной концентрации вещества в тканевой жидкости.
3) Применение различных скоростей перфузии с измерением относительной концентрации при каждой скорости. Соотношение концентраций и скоростей позволяет произвести расчет истинной концентрации, которая соответствует теоретической скорости перфузии равной нулю.
Вместе с тем, эксперименты с применением вышеупомянутых методов показали, что при стандартных длине мембраны (10мм) и скорости перфузии (0.3 микролитра/мин) относительное извлечение составляет 70% от истинной концентрации [10]. При этом именно это значение, а не истинная концентрация, в большинстве случаев используется в клинической практике и в научных публикациях.
Ретродиализ.
Мембрана катетера для микродиализа проницаема в обоих направлениях и, если концентрация вещества в перфузионном растворе превышает таковую в ткани, происходит его диффузия в межклеточную жидкость. Этот процесс получил название ретродиализа и может использоваться для доставки веществ, например антибактериальных или химиотерапевтических препаратов непосредственно в тканевую жидкость органа. В настоящее время этот метод имеет преимущественно экспериментальное применение и практически не используется в клинической практике.
Применение методики микродиализа для лабораторных и клинических исследований.
Микродиализ, как метод прямого прижизненного определения концентрации веществ в ткани органа, был изначально создан для исследования тканевых эффектов и фармакокинетики [12] лекарственных препаратов [13, 14]. Эта область применения остается значимой и в настоящее время, особенно для доклинических исследований новых лекарственных средств. Вместе с тем, возможность исследования биодоступности препаратов в клинических условиях также значительно расширяет потенциал экспериментальной фармакологии и других специальностей. Одним из примеров тому может служить использование микродиализа в клинических исследованиях 0-I фазы с целью изучения биодоступности и минимальной эффективной дозы препарата перед проведением дорогостоящих исследований II-III фазы. Значительное количество лабораторных и клинических научных работ посвящено изучению продукции и баланса нейротрансмиттеров в норме и при различной патологии [6].
Отдельный интерес представляет также возможность регистрации биохимических изменений в органах лабораторных животных при искусственно вызванных патологических процессах, например, создании моделей ишемии, воспаления, повреждений, опухолей и т.п. Возможность одновременного использования микродиализа в лабораторных и в реальных клинических условиях делают этот метод уникальным звеном в транслировании экспериментальных данных в клинические исследования. Микродиализ может также использоваться для оценки эффектов новых методов терапии, при этом улучшение или ухудшение биохимического состояния органа служит суррогатным эквивалентом, соответственно, эффективности или вреда воздействия.
Клиническое применение и основные биохимические маркеры.
Применение микродиализа в клинической медицине основано на возможности своевременной диагностики биохимических изменений, отражающих неблагоприятное состоянии ткани мониторируемого органа, в частности, развитие тканевой ишемии и нарушения целостности клеточных мембран. Характер таких изменений достаточно универсален во всех органах и системах и поэтому неудивительно, что микродиализ может применятся для мониторирования практически для всех органов, доступных для имплантации катетера. Растет также интерес к применению внутривенного микродиализа для мониторирования плазмы крови. В настоящее время наиболее устоявшимися областями клинического применения метода являются пластическая хирургия [15] (диагностика ишемических изменений в лоскутах), дерматология (реакция кожи на лекарственные воздействия и фармакодинамика), гепатология (мониторинг печеночной недостаточности), абдоминальная хирургия [16, 17] (кишечные анастомозы, тромбозы сосудов), трансплантология [18] (биохимический профиль в пересаженном органе), нейрохирургия и нейроинтенсивная терапия (мониторирования головного и спинного [19] мозга при повреждениях травматической, сосудистой и иной этиологии). Последняя область применения является на данный момент наиболее значимой и хорошо изученной и заслуживает более детального рассмотрения.
Наиболее часто употребляемыми биохимическими маркерами в центральной нервной системе являются глюкоза, лактат, пируват, глицерол и глутамат. "Нормальные значения" этих параметров были получены экспериментально путем имплантации катетеров в непораженный мозг у волонтеров, которым требовалось нейрохирургическое вмешательство по тем или иным причинам [20], а также у больных с аневризматическим субарахноидальным кровоизлиянием при отсутствии признаков ишемии [21] (Таблица 1).
Таблица 1
Параметры микродиализа при норме и патологии
Концентрации и соотношение глюкозы и ее метаболитов отражают состояние аэробного энергетического метаболизма. В норме в процессе аэробного гликолиза происходит расщепление глюкозы до пирувата, который поступает в митохондрии и служит субстратом для окислительного фосфорилирования и продукции АТФ (Рисунок 3). Этот процесс требует адекватной оксигенации ткани и нормального функционирования митохондрий. При нарушении доставки кислорода или функции митохондрий метаболизм глюкозы переключается на анаэробный путь с преимущественным синтезом лактата из пирувата, который более не может быть использован в цикле Кребса. Анаэробный гликолиз значительно менее эффективен с точки зрения продукции АТФ и может приводить к избыточному накоплению лактата и развитию ацидоза. В последние годы эта классическая теория метаболизма энергии уточняется, особенно в связи с происходящей переоценкой роли лактата. Многие авторы рассматривают последний не как побочный метаболит анаэробного гли колиза, а как необходимый нейронам субстрат. Необходимы дальнейшие исследования для проверки этой гипотезы. Однако изменения в соотношении биохимических маркеров при ишемии или нарушении функции митохондрий практически не зависят от роли лактата, так как отражают недостаточность окислительного фосфорилирования, а не недостаток его субстрата. Проявлениями развивающейся ишемии с точки зрения микродиализа являются снижение концентрации глюкозы, постепенное снижение концентрации пирувата и повышение концентрации лактата [22, 23]. Межклеточная концентрация глюкозы, как основного субстрата энергетического метаболизма мозга, в значительной степени зависит от локального кровоснабжения и может служить суррогатным параметром мозгового кровотока. Vespa et al [24] показали, что устойчивое снижение концентрации межклеточной глюкозы коррелирует с неблагоприятными исходами после черепно-мозговой травмы, и что низкие уровни глюкозы могут наблюдаться и при отсутствии ишемии, например, при повышении метаболизма глюкозы и гипергликолизе. Изменения концентрации лактата и пирувата должны рассматриваться в контексте изменений в концентрации глюкозы и других параметров, так как они могут быть лишь проявлением уровня метаболизма или доставки субстрата (например при гиперемии), а не свидетельствовать о преобладании анаэробного гликолиза. Кроме того, в связи с тем, что очень многие факторы оказывают влияние на извлекаемое количество вещества и не всегда могут быть приняты в расчет, концентрации метаболитов в диализате могут значительно отличаться от истинной тканевой концентрации. Использование коэффициентов, а не абсолютных концентраций снижает вероятность неправильной интерпретации. Одним из наиболее распространенных коэффициентов является соотношение между концентрациями лактата и пирувата (СЛП = лактат/пируват). При недостаточности окислительного фосфорилирования наблюдается повышение СЛП за счет увеличения концентрации лактата и/или снижения концентрации пирувата. Как было показано во многих исследованиях, СЛП является чувствительным маркером ишемии, несмотря на то, что его повышение может наблюдаться и при отсутствии последней, например, при нарушении функции митохондрий [25]. Менее часто используемое соотношение концентраций лактата и глюкозы (СЛГ = лактат / глюкоза) отражает степень метаболизма глюкозы и преобладание продукции лактата и также повышается при ишемии, тканевой гипоксии и гипергликолизе. Чувствительность маркеров энергетического метаболизма к нарушениям перфузии или оксигенации органа получила подтверждение при совместном применении микродиализа и других методов мониторинга [26, 27], включая "золотой стандарт" - позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) [28-30].
Рисунок 3.
Упрощенное изображение энергетического метаболизма клеток.
А.Условия адекватной перфузии, доставки субстрата (О2 и глюкозы) и нормально функционирующих митохондрий.
Б.Ишемия, недостаточная доставка О2 и / или нарушение функции митохондрий.
Дополнительными маркерами тканевого повреждения служат глутамат и глицерол. Концентрация глутамата повышается при повреждении [31], а также при значительной гипоксии или ишемии [32, 33] ткани мозга. После имплантации катетера в ткань мозга наблюдается значительный пик концентрации глутамата в диализате, отражающий местное повреждение, с последующей нормализацией в течение 24-48 часов. При развитии ишемии или недостаточности оксигенации может наблюдаться многократное повышение концентрации глутамата в межклеточной жидкости. Несмотря на то, что глутамат является одним из ключевых нейротрансмиттеров и, возможно, играет роль в развитии феномена эксайтотоксичности [7, 34] (excitotoxicity), как механизме вторичного повреждения мозга, глутамат, cодержащийся в межклеточной жидкости, по всей вероятности, имеет смешанное (синаптическое и внесинаптическое) происхождение и, таким образом, не может служить маркером синаптических процессов.
Механическое, имунное или биохимическое повреждение и нарушение энергетического гомеостаза мозга может проявляться в нарушении целостности клеточных мембран, в ряде случаев приводящее к гибели клеток. В результате расщепления фосфолипидов мембраны образуется глицерол, концентрация которого в межклеточной жидкости и в микродиализате повышается как следствие этого процесса [35, 36]. Важно отметить, что при повышенной проницаемости гемато-энцефалического барьера, нередкой при повреждениях мозга, увеличение концентрации глицерола в межклеточной жидкости может быть проявлением периферического липолиза (травма, стресс, выброс адреналина), а также применения глицерол-содержащих препаратов [37]. Следует подчеркнуть, что при интерпретации данных микродиализа, основное значение имеют тренды изменений биохимических параметров, а не отдельные значения. Так, например, однократно отмеченный низкий уровень межклеточной глюкозы может быть связан с погрешностью метода или с факторами, влияющими на извлечение веществ, тогда как устойчивая тенденция к снижению уровня глюкозы при последовательных измерениях, особенно в сочетании с повышением уровня лактата и СЛП, свидетельствует об ухудшении состояния органа. Кроме того, в норме существуют значительные различия в уровнях определяемых метаболитов у индивидуальных пациентов, что, вероятно, связанные с разными уровнями метаболической активности, поэтому характер изменений с течением времени имеет большее практическое значение, чем абсолютные значения.
Преимущественное использование вышеупомянутых маркеров обусловлено лишь доступностью и простотой в использовании портативных анализаторов. Многие другие параметры, включая метаболиты оксида азота [38, 39], N-ацетиласпартат [40] (гибель нейронов), продукты метаболизма АТФ, цитокины [41], ионы [42], pH [43] и т.д., могут использоваться в клинической практике и научных исследованиях при наличии необходимого лабораторного оборудования.
Практическое применение микродиализа в нейроинтенсивной терапии.
Использование микродиализа при острых поражениях нервной системы позволяет, в совокупности с другими методами нейромониторинга, диагностировать ухудшение состояния мозга, которое не всегда проявляется отчетливыми клиническими симптомами, и оптимизировать лечение с целью предотвращения так называемых вторичных повреждений. Имплантация катетера в паренхиму мозга может осуществляться через фрезевое отверстие в своде черепа или непосредственно во время нейрохирургической операции с фиксацией наружной части катетера к коже. Распространено также использование специальных устройств доступа [44, 45] (access device или bolt), которые закрепляются в фрезевом отверстии и могут содержать несколько каналов для одновременного использования других методов мониторинга ( внутричерепное давление (ВЧД), тканевая оксигенация, мозговой кровоток, ЭЭГ и т.д.). Несмотря на отсутствие специальных исследований считается, что риск серьезных геморрагических осложнений в результате установки катетера при отсутствии коагулопатии минимален (<1%). При этом большинство геморрагических осложнений носят локальный характер, могут быть своевременно диагностированы (проявляясь как повышение ВЧД) и купированы в условиях нейрохирургического стационара. Минимальные локальные кровоизлияния вокруг катетера, наблюдаемые на компьютерной томографии после имплантации, встречаются более часто и должны приниматься во внимание, так как в ряде случаев они могут влиять на результаты анализа. Тканевое повреждение [46], как результат внедрения катетера, носит временный характер и обычно не оказывает значительного влияния на уровни тканевых маркеров, за исключением глутамата, нормализация уровней которого может, как было упомянуто выше, занимать 24-48 часов. Уменьшение относительного извлекаемого количества веществ с течением времени, как следствие локального тканевого фиброза, отмеченное у животных, не получило подтверждения у людей и, возможно, связано с недостаточной стерильностью лабораторных экспериментов. В клинической практике длительность непрерывного использования микродиализа может составлять несколько недель при отсутствии заметных изменений в относительном извлекаемом количестве веществ.
В связи с тем, что диализат, получаемый при церебральном микродиализе, отражает биохимические процессы в очень ограниченном объеме мозговой ткани (несколько см3), одним из наиболее важных аспектов в интерпретации полученных данных является локализация катетера в ткани мозга по отношению к существующим повреждениям и очагам ишемии [47, 48]. Применяемые в клинической практике катетеры для микродиализа (CMA70 и CMA71) содержат золотой фрагмент в дистальном участке, который легко идентифицируется при КТ мозга (Рисунок 4). При расположении катетера в макроскопически неповрежденной ткани мозга и преимущественно диффузном общем характере патологии определяемые биохимические параметры с достаточной достоверностью представляют биохимический профиль мозга как единого целого. Если дистальный отдел катетера расположен в зоне травматической или ишемической пенумбры, маркеры микродиализа отражают достаточно локальные изменения, но при этом характеризуют ткань, наиболее подверженную вторичным повреждениям. Катетер, расположенный в центре зоны ушиба или ишемическом очаге, представляет зону состоявшихся некротических изменений и не должен использоваться для клинического мониторинга. Подобные зоны должны избегаться при имплантации катетера. Распространение и относительная простота использования методов нейронавигации позволяет повышать точность имплантации катетера в участки мозга, представляющие наибольший клинический интерес.
Рисунок 4.
Позиция катетера на компютерной томографии головного мозга при черепно-мозговой травме.
А. Катетер расположенный в относительно неповрежденной области мозга.
Б. Катетер расположен в непосредственной близости от контузионного очага, в зоне пенумбры.
Опыт применения микродиализа существует для большинства острых патологических процессов центральной нервной системы, при этом главными областями применения остаются черепно-мозговая травма (ЧМТ) [49] и аневризматическое субарахноидальное кровоизлияние (САК) [50]. Использование микродиализа при тяжелой ЧМТ позволяет, в совокупности с другими методами нейромониторинга, своевременно диагностировать неблагоприятные процессы [51], такие как развивающуюся ишемию или повреждение клеток, гипоксию [52], эпилептические эпизоды без клинических проявлений или у больного с миорелаксацией; определять оптимальные уровни церебрального перфузионного давления [53, 54] (ЦПД) и ВЧД и оценивать эффект терапевтических воздействий [55-58]. В ряде случаев изменения в биохимии мозга являются первым проявлением патологического процесса и определяются другими методами мониторинга лишь на значительно более поздней стадии (Рисунок 5). В контексте субарахноидального кровоизлияния основная роль микродиализа заключается в возможности ранней диагностики развивающегося отсроченного ишемического неврологического дефицита [59-61] (delayed ischaemic neurological deficit, также известный как "вазоспазм"). Как и при ЧМТ, во многих случаях изменения в биохимическом состоянии ткани мозга, определяе мые с помощью микродиализа, являются единственным проявлением развивающейся ишемии и часто задолго предвосхищают развитие клинических проявлений. Методика микродиализа может также применяться при ишемических [62, 63] и геморрагических[64] инсультах (имплантация в зону пенумбры, мониторирование отека мозга при инсультах в бассейне средней мозговой артерии [65-67]), эпилепсии [68, 69], метаболической энцефалопатии [70], инфекциях [71] и опухолях [72] ЦНС. Интраоперационное применение микродиализа [73-75] позволят определять относительно безопасную продолжительность иатрогенной ишемии мозга [76], например, при временном клипировании аневризм [77] или осуществлении анастомозов.
Рисунок 5.
Пример клинических трендов у больного с черепно-мозговой травмой.
Отмечается выраженное повышении концентрации глицерола и в последствии остальных маркеров микродиализа при отсутствии значимых изменений в церебральном перфузионном давлении (ЦПД). Изменения в тканевой биохимии наблюдались значительно раньше, чем клиническое ухудшение состояния и летальный исход.
Таблица 2
Зависимость параметров от локализации катетера
На ранних стадиях развития микродиализа существовали значительные вариации в практическом применении методики. С целью создания универсальных "правил применения" метода и лучшей сопоставимости публикуемых результатов в 2002 было проведено консенсус-заседание с участием ведущих экспертов в области клинического микродиализа, на котором был выработан свод рекомендаций по его применению в нейроинтенсивной терапии. С его текстом [78] рекомендуется ознакомиться всем нейроклиницистам, использующим метод. В частности было рекомендовано применение катетеров с длиной мембраны 10мм и стандартной скорости перфузии 0.3 микролитра/мин. Было отмечено, что данные, полученные в первый час после имплантации катетера, могут отражать тканевое повреждение и не должны использоваться для клинической интерпретации. Рекомендовано применение микродиализа у больных с тяжелыми случаями САК и ЧМТ, требующими мониторирования ВЧД. При САК катетер должен быть имплантирован в паренхиму мозга, находящуюся в территории бассейна наиболее вероятно вовлеченного сосуда [79]. При этом глутамат и СЛП являются преимущественными маркерами развивающейся ишемии. При преимущественно диффузном повреждении мозга, как следствие ЧМТ, достаточно имплантировать один катетер, обычно в правую лобную долю. У пациентов с контузионными очагами, один катетер должен быть помешен в зону, непосредственно прилежащую к очагу ушиба, при этом дополнительный катетер может быть помещен в неповрежденную область мозга. При ЧМТ наиболее достоверными маркером вторичного ишемического повреждения является СЛП, при этом глюкоза, глицерол и глутамат также могут использоваться как дополнительные маркеры ишемии и повреждения.
Ограничения методики микродиализа.
Несмотря на упомянутые выше достоинства микродиализа, метод также не лишен ряда недостатков, которые в определенной степени ограничивают его широкое распространение. Инвазивность и необходимость наличия нейрохирургической службы, а также стоимость анализаторов и расходных материалов препятствуют использованию микродиализа во многих потенциально заинтересованных центрах. Необходимость регулярной смены микроампул делает непрерывный мониторинг более сложным с практической точки зрения по сравнению с другими методами, такими как ВЧД или тканевая оксигенация, и требует наличие обученного и мотивированного персонала. Количество диализата получаемое при стандартной скорости перфузии невелико и ограничивает возможности анализа дополнительных веществ, который в свою очередь может требовать дорогостоящего оборудования. Отсутствие крупных исследований, демонстрирующих связь между уровнем биохимических параметров и клиническими исходами, также препятствует принятию метода скептически настроенной частью медицинского сообщества.
Уже упоминалось, что микродиализ отражает изменения в очень ограниченном объеме паренхимы органа, и это также может затруднять интерпретацию данных, которые в дополнение могут быть подвержены воздействию ряда факторов, влияющих на извлечение вещества и просто индивидуальным колебаниям [80]. Все это требует наличия определенного опыта применения метода для рационального использования микродиализа в клинической практике.
Заключение
Несмотря на сохраняющиеся трудности за последнее десятилетие, метод микродиализа занял устойчивые позиции в клинической практике, в основном, в связи с уникальными возможностями для прижизненной оценки тканевого гомеостаза, недостижимыми применением других методов. Для дальнейшего распространения микродиализа необходимио совершенствование технического оснащения (например, переход на непрерывный анализ), дальнейшее изучение роли биохимических параметров, подкрепленное крупными проспективными исследованиями и более полная интеграция с другими методами нейромониторинга.
Литература
1. Bito L, Davson H, Levin E, Murray M, Snider N. The concentrations of free amino acids and other electrolytes in cerebrospinal fluid, in vivo dialysate of brain, and blood plasma of the dog. J Neurochem. - 1966 - 13(11). - p. 1057-67.
2. Delgado JM, DeFeudis FV, Roth RH, Ryugo DK, Mitruka BM. Dialytrode for long term intracerebral perfusion in awake monkeys. Arch Int Pharmacodyn Ther. - 1972 - 198(1). - p. 9-21.
3. Ungerstedt U, Pycock C. Functional correlates of dopamine neurotransmission. Bull Schweiz Akad Med Wiss. - 1974 - 30(1-3). - p. 44-55.
4. Lonnroth P, Jansson PA, Smith U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. Am J Physiol. - 1987 - 253(2 Pt 1). - p. E228-31.
5. Hillered L, Persson L, Ponten U, Ungerstedt U. Neurometabolic monitoring of the ischaemic human brain using microdialysis. Acta Neurochir (Wien). - 1990 - 102(3-4). - p. 91-7.
6. Meyerson BA, Linderoth B, Karlsson H, Ungerstedt U. Microdialysis in the human brain: extracellular measurements in the thalamus of parkinsonian patients. Life Sci. - 1990 - 46(4). - p. 301-8.
7. Benveniste H. The excitotoxin hypothesis in relation to cerebral ischemia. Cerebrovasc Brain Metab Rev. - 1991 - 3(3). - p. 213-45.
8. Persson L, Hillered L. Chemical monitoring of neurosurgical intensive care patients using intracerebral microdialysis. J Neurosurg. - 1992 - 76(1). - p. 72-80.
9. Hutchinson PJ, O'Connell MT, Al-Rawi PG, Maskell LB, Kett-White R, Gupta AK, Richards HK, Hutchinson DB, Kirkpatrick PJ, Pickard JD. Clinical cerebral microdialysis: a methodological study. J Neurosurg. - 2000 - 93(1). - p. 37-43.
10. Hutchinson PJ, O'Connell MT, al-Rawi PG, Kett-White R, Gupta AK, Kirkpatrick PJ, Pickard JD. Clinical cerebral microdialysis--determining the true extracellular concentration. Acta Neurochir Suppl. - 2002 - 81- p. 359-62.
11. Lonnroth P, Strindberg L. Validation of the 'internal reference technique' for calibrating microdialysis catheters in situ. Acta Physiol Scand. - 1995 - 153(4). - p. 375-80.
12. Muller M, Schmid R, Georgopoulos A, Buxbaum A, Wasicek C, Eichler HG. Application of microdialysis to clinical pharmacokinetics in humans. Clin Pharmacol Ther. - 1995 - 57(4). - p. 371-80.
13. Lonnroth P, Carlsten J, Johnson L, Smith U. Measurements by microdialysis of free tissue concentrations of propranolol. J Chromatogr. - 1991 - 568(2). - p. 419-25.
14. Scheyer RD, During MJ, Hochholzer JM, Spencer DD, Cramer JA, Mattson RH. Phenytoin concentrations in the human brain: an in vivo microdialysis study. Epilepsy Res. - 1994 - 18(3). - p. 227-32.
15. Rojdmark J, Blomqvist L, Malm M, Adams-Ray B, Ungerstedt U. Metabolism in myocutaneous flaps studied by in situ microdialysis. Scand J Plast Reconstr Surg Hand Surg. - 1998 - 32(1). - p. 27-34.
16. Bahlmann L, Wagner K, Heringlake M, Wirtz C, Futterer T, Schmucker P, Klaus S. Subcutaneous microdialysis for metabolic monitoring in abdominal aortic surgery. J Clin Monit Comput. - 2002 - 17(5). - p. 309-12.
17. Jansson K, Ungerstedt J, Jonsson T, Redler B, Andersson M, Ungerstedt U, Norgren L. Human intraperitoneal microdialysis: increased lactate/pyruvate ratio suggests early visceral ischaemia. A pilot study. Scand J Gastroenterol. - 2003 - 38(9). - p. 1007-11.
18. Nowak G, Ungerstedt J, Wernerman J, Ungerstedt U, Ericzon BG. Clinical experience in continuous graft monitoring with microdialysis early after liver transplantation. Br J Surg. - 2002 - 89(9). - p. 1169-75.
19. Mertens P, Ghaemmaghami C, Bert L, Perret-Liaudet A, Sindou M, Renaud B. Amino acids in spinal dorsal horn of patients during surgery for neuropathic pain or spasticity. Neuroreport. - 2000 - 11(8). - p. 1795-8.
20. Reinstrup P, Stahl N, Mellergard P, Uski T, Ungerstedt U, Nordstrom CH. Intracerebral microdialysis in clinical practice: baseline values for chemical markers during wakefulness, anesthesia, and neurosurgery. Neurosurgery. - 2000 - 47(3). - p. 701-9; discussion 9
