Журнал «Медицина неотложных состояний» 2 (65) 2015

Статья опубликована на с. 19-23

Субкортикальна активність головного мозку під час загальної анестезії

Під час загальної анестезії гіпнотики пригнічують свідоме сприйняття болю, тому для характеристики фізіологічних реакцій нервової системи, що викликаються хірургічною стимуляцією, найбільше підходить термін «ноцицепція». Ноцицептивна стимуляція призводить до пластичних змін у нервовій системі та обумовлює нервово-ендокринну стресову реакцію. Еферентною ланкою цієї стресової реакції є симпатична нервова система та ендокринні органи. Активація симпатичної нервової системи викликає підвищення тонусу еферентних симпатичних нервів та вивільнення катехоламінів із мозкової речовини надниркових залоз. Гормональні реакції зумовлені підвищенням симпатичного тонусу та рефлексами, опосередкованими через гіпоталамус, і проявляються підвищенням секреції адренокортикотропного гормона, бета-ендорфіну, гормона росту, пролактину, вазопресину, кортизолу, альдостерону, глюкагону та зниженням секреції інсуліну й тиреоїдних гормонів [1].

Якщо протягом тривалого часу існування спеціальності завданнями загальної анестезії вважалось пригнічення свідомого сприйняття болю та створення адекватних умов для роботи хірурга, то пізніше значну увагу почали приділяти контролю стресової відповіді на операційну травму. У 1981 р. M.F. Roizen та співавт. запропонували термін MAC-BAR — мінімальна альвеолярна концентрація анестетика, що блокує відповідь автономної нервової системи на хірургічний розтин [2]. У своїй роботі вони зазначили: «…адекватний рівень анестезії має забезпечувати дещо більше, ніж просто відсутність рухів пацієнта. Якщо несприятливі наслідки… зумовлені нейроендокринною відповіддю на стимуляцію, то, мабуть, гіпотеза «чим менше анестетика, тим краще» є хибною». Оскільки концентрації інгаляційних анестетиків, що відповідають MAC-BAR, призводять до значних порушень гемодинаміки і є небезпечними, у клінічній практиці зазвичай використовують збалансовану анестезію: комбінацію інгаляційних анестетиків з опіатами. Останні, на відміну від інгаляційних та внутрішньовенних анестетиків, здатні ефективно контролювати вивільнення катехоламінів [3, 4].

Значна індивідуальна варіабельність потреби в анальгетиках, використання мультимодального підходу до періопераційного знеболення та поява нових хірургічних технік ставлять питання про розрахунок доз опіатів. Беручи до уваги несприятливий вплив адренергічної відповіді, стандартна практика передбачає введення більших доз опіатів, ніж це необхідно для блокування активації симпатичної нервової системи. Проте негативні наслідки передозування цих препаратів, такі як затримка пробудження, післяопераційна респіраторна депресія, та можливість розвитку гіпералгезії спонукають до удосконалення підходів до дозування цих препаратів.

Викликана опіатами гіпералгезія

Викликана опіатами гіпералгезія — це стан ноцицептивної сенситизації, коли пацієнти, які отримують опіоїди для лікування болю, мають підвищену чутливість до больових стимулів. Цей феномен вперше описав Albutt в 1870 р. у пацієнтів, що приймали морфін [5]. Дослідження, проведені в останні два десятиліття, свідчать про можливість виникнення гіпералгезії не лише при тривалому, а й при короткочасному застосуванні опіатів під час хірургічних утручань [6–8]. Нещодавній метааналіз [9] продемонстрував здатність високих інтраопераційних доз опіатів підвищувати інтенсивність післяопераційного болю, що вимагає збільшення кількості використаного для післяопераційного знеболення морфіну. V. Joly та співавт. [10], дослідивши пороги болю для механічної стимуляції, безпосередньо показали вплив високих інтраопераційних доз реміфентанілу на збільшення зони гіпералгезії навколо післяопераційної рани.

Детальні молекулярні механізми розвитку викликаної опіатами гіпералгезії поки що не до кінця з’ясовані. Вважається, що вона обумовлена нейропластичними змінами в периферичній та центральній нервовій системі та є нормальною адаптивною відповіддю на екзогенне введення опіатів. Цікаво, що при ураженні периферичних нервів спостерігаються подібні нейропластичні зміни, як і при розвитку викликаної опіатами гіпералгезії [11], що дає підстави вважати цей стан фактором ризику розвитку хронічного післяопераційного болю [12].

Отже, пошук методів, що дозволяли б під час хірургічних утручань об’єктивно оцінити баланс ноцицепції/аналгезії, є важливим завданням сучасної анестезіології.

Моніторинг адекватності анестезії

У стані загальної анестезії можна виділити три компоненти: відсутність свідомості, пригнічення субкортикальних реакцій та міорелаксацію (рис. 1).

Моніторинг нервово-м’язової провідності вже давно використовується в анестезіологічній практиці. Нові технології роблять можливим рутинний моніторинг нейрофізіологічного стану центральної нервової системи на основі аналізу електроенцефалограми, що дозволяє безпосередньо оцінити гіпнотичну дію препаратів для загальної анестезії. Проте на сьогодні немає єдиного стандарту оцінки субкортикальних реакцій. У клінічній практиці для оцінки потреби в опіоїдах зазвичай використовують такі показники, як артеріальний тиск та частота серцевих скорочень, однак вони не є достатньо чутливими та специфічними для оцінки рівня аналгезії. Тому протягом останнього десятиліття розроблено декілька технологій, що дозволяють оцінити баланс ноцицепції/аналгезії. Ці технології базуються на оцінці реакції симпатичної нервової системи на ноцицептивну стимуляцію.

Оцінка шкірної провідності

Стимуляція симпатичної нервової системи активує секрецію потових залоз, їх наповнення потом призводить до підвищення електропровідності шкіри [13]. Під керівництвом H. Storm було розроблено пристрій, що дозволяє вимірювати коливання шкірної провідності за допомогою трьох електродів, що кріпляться на поверхні долоні або стопи пацієнта. Швидка зміна (протягом 2 секунд) шкірної провідності при симпатичній стимуляції дозволяє моніторувати стан автономної нервової системи в реальному часі.

Під час загальної анестезії кількість коливань шкірної провідності протягом секунди (NFSC) корелювала з концентрацією катехоламінів [14] та з оцінкою за клінічною шкалою стресу [15]. Підвищення NFSC з чутливістю 86 % та специфічністю 86 % вказувало на неадекватність анестезії згідно з клінічною шкалою стресу [16]. Підвищення NFSC спостерігалось при тетанічній нейростимуляції під час загальної анестезії та пригнічувалось інфузією реміфентанілу [15]. Ці дані свідчать про те, що показники шкірної провідності об’єктивно відображають ноцицептивну стимуляцію. Проте при достатньо глибокому рівні анестезії NFSC не змінювалась при введенні опіоїдів та лише частково корелювала з рівнем катехоламінів, оскільки протягом значної частини вимірювань дорівнювала нулю [17]. Автори дійшли висновку, що підвищення NFSC вказує на дуже високий рівень стресу та є детектором лише екстремального болю, тому має обмежену користь для моніторингу інтраопераційної ноцицепції.

У післяопераційному періоді NFSC > 0,1 з чутливістю 50 % та специфічністю 64 % вказувала на інтенсивність болю > 3 балів за десятибальною цифровою вербальною шкалою (NRS) [18]. Така невисока відповідність інтенсивності болю, визначеної пацієнтами, показникам шкірної провідності може пояснюватись впливом емоційного стану на активність симпатичної нервової системи.

Слід відзначити, що недостатньо вивченим є вплив температури шкіри на здатність NFSC об’єктивно відображати баланс ноцицепції/аналгезії [19].

Визначення реакції зіниць

Відповідь автономної системи на ноцицептивні стимули може бути оцінена за реакцією зіниць. Рефлекс розширення зіниць (PDR) у відповідь на пошкоджуючі стимули було описано Budge ще в 1852 р. На сьогодні розроблено пристрої, які дозволяють вимірювати діаметр зіниці та амплітуду фотореакції. Причому саме зміна діаметра зіниці у відповідь на стандартизований ноцицептивний стимул (наприклад, тетанічна стимуляція), а не сам діаметр дає уявлення про баланс аналгезії/ноцицепції. Під час загальної анестезії, спричиненої дією гіпнотиків, діаметр зіниць зменшується, але PDR у відповідь на ноцицептивні стимули зберігається. Цей рефлекс пригнічується дією опіоїдів [30] та регіонарною анестезією [31]. У післяопераційному періоді величина PDR у відповідь на стандартизований ноцицептивний стимул корелювала з інтенсивністю болю [32]. Також зміна діаметра зіниць корелювала з інтенсивністю болю під час пологів [33]. Недоліками методу є дискретність оцінювання та складність процедури вимірювання.

Вимірювання амплітуди пульсової хвилі

Активація симпатичної нервової системи викликає периферичну вазоконстрикцію. Це призводить до зниження амплітуди пульсової хвилі, що може бути оцінено за допомогою фотоплетизмографії. У 2007 р. M. Huiku представив розроблений індекс хірургічного стресу, який пізніше було перейменовано на хірургічний плетизмографічний індекс (SPI) [20]. Він базується на вимірюванні амплітуди пульсової хвилі та RR-інтервалів. Ці два параметри нормалізуються та обробляються за допомогою унікального алгоритму, що дозволяє отримати індекс, значення якого можуть коливатися від 0 до 100.

Під час оперативних утручань SPI добре корелював із показниками варіабельності серцевого ритму [21]. Показано, що рівень SPI підвищується під час ноцицептивної стимуляції [22] та знижується при введенні опіоїдів [17, 23, 24]. X. Chen та співавт. [25] показали значне зниження кількості використаного реміфентанілу при його дозуванні на основі SPI порівняно з традиційним підходом до визначення потреби в опіатах на основі клінічної картини. При цьому паралельно знижувалась частота небажаних епізодів (рухів пацієнта, гіпертензії). Швидкість пробудження та інтенсивність післяопераційного болю були однаковими в обох групах. Інше дослідження подібного дизайну підтвердило зниження доз реміфентанілу, а також показало більш швидке пробудження при знеболюванні на основі SPI [26].

Стосовно оцінки післяопераційного болю, то SPI дещо поступався NFSC за можливістю відрізняти слабкий біль (< 3 балів за NRS) від більш інтенсивного при порівнянні цих методів [18]. Утім інше дослідження показало вищу чутливість та специфічність даного методу (67 та 69 % відповідно) [27].

Ряд факторів впливають на рівень SPI і можуть позначатися на адекватності вимірювань. До таких факторів належать волемічний статус пацієнта, локальна вазоконстрикція (гіпотермія, шок) або вазодилатація (регіонарна анестезія), зміна положення тіла (перехід у літотомічне положення), внутрішньовенне введення болюсу рідини, гіпертонічна хвороба, лікування діуретиками [22, 28, 29].

Аналіз варіабельності серцевого ритму

Варіабельність серцевого ритму є результатом симпатичної та парасимпатичної модуляції серцевого ритму. При збільшенні симпатичного впливу парасимпатичний вплив зменшується, і навпаки. Таку автономну рівновагу прийнято називати симпатовагальним балансом. Парасимпатична модуляція серцевого ритму може бути оцінена за допомогою аналізу дихального компонента варіабельності серцевого ритму. Подразнення механорецепторів легень під час вдиху (як спонтанного, так і штучного) призводить до зменшення інтервалів між комплексами QRS за рахунок зниження парасимпатичного впливу. Видих, навпаки, зменшує частоту серцевих скорочень.

В університетській лабораторії нейрофізіології м. Ліль (Франція) під керівництвом M. Jeanne було розроблено оригінальний індекс — Analgesia Nociception Index (ANI). Він розраховується за допомогою складного алгоритму з сигналу електрокардіограми та може мати значення від 0 до 100 [34]. Показано, що ANI знижується під дією ноцицептивних стимулів та є більш чутливим, ніж показники гемодинаміки [35, 36]. Під час загальної анестезії зниження індексу дозволяло прогнозувати гемодинамічну реактивність та рухи пацієнта [37, 38]. Цікаво, що під час загальної анестезії можливість ANI та SPI відображати ноцицептивну стимуляцію була приблизно однаковою [38, 39]. Значення ANI під час пробудження після загальної анестезії корелювало з інтенсивністю болю одразу після прибуття в післяопераційну палату. Рівень індексу нижче ніж 50 із чутливістю 86 % та специфічністю 86 % дозволяв відрізнити інтенсивний біль (> 3 балів) від слабкого (< 3 балів за VRS) [40].

Основною перевагою даного методу оцінки ноцицепції є простота його використання. Приваблює також відсутність впливу таких факторів, як гіповолемія, гіпотермія тощо. Серед обмежень даного методу слід згадати апное та несинусовий ритм.

Висновки

Оцінка субкортикальної активності головного мозку під час загальної анестезії є важливим компонентом забезпечення адекватного знеболювання. Протягом останнього десятиліття було розроблено декілька пристроїв, що дозволяють отримати уявлення про баланс аналгезії/ноцицепції. Ці методи ґрунтуються на визначенні стану автономної нервової системи. Оцінка шкірної провідності показала недостатню чутливість для моніторингу ноцицепції під час загальної анестезії. Вимірювання реакції зіниць, хоча й добре відображає рівень стимуляції, є дещо складною методикою для рутинного використання. Результати досліджень ANI та SPI є багатообіцяючими. Обидві технології достатньо прості у використанні. Однак залежність амплітуди пульсової хвилі від багатьох факторів, що з великою ймовірністю можуть впливати під час хірургічних утручань, потребує обережності в інтерпретації даних SPI. При оцінці інтенсивності післяопераційного болю всі описані методики показали недостатню специфічність, оскільки в пацієнтів зі збереженою свідомістю на баланс автономної нервової системи значно впливає емоційний стан.