Що означає смерть мозку. Патофізіологічні механізми смерті мозку Поняття клінічної та біологічної смерті

Смерть мозку (респіраторний мозок) – стан незворотної втрати функції мозку при збереженні кровообігу і дихання, які можуть штучно підтримуватися протягом багато часу.

Проблема смерті, що становить протилежний бік буття людини (проблема життя) – одне з наріжних каменів філософії, релігії, природознавства, зокрема медицини. Констатація смерті людини як завдання мала місце у всі часи, але особливо важливою вона стала в епоху розвитку реаніматології та трансплантології. У проблемі констатації моменту смерті важливу роль відіграють етичні, релігійні, правові та медичні питання.

Починаючи з XVI століття, в медичній та юридичній літературі описується безліч випадків помилкової діагностики смерті і навіть похорон уявних людей. У медицині неодноразово обговорювалася достовірність традиційних ознак смерті: - припинення дихання і серцебиття, - нечутливість до електричних імпульсів, - убогість м'язів, - блідість і ціаноз, - гіпостаз, - трупні плями та ін. Незважаючи на розвиток медичної науки та практики, на сьогоднішній день День питання критеріях смерті залишається дискусійним. На це вказує хоча б чимало міжнародних конференцій, симпозіумів з проблеми критеріїв смерті людини.

Сплеск інтересу до проблеми критеріїв смерті пов'язаний із бурхливим розвитком реаніматології та трансплантології, з гострою потребою у донорських органах. Виникає дилема: якщо раніше момент смерті судили з припинення життєво важливих функцій (пульс, серцебиття, дихання, рефлекси), нині такі технології як штучна вентиляція легень, електростимуляція, штучний кровообіг дозволяють за відсутності цих ознак штучно підтримувати функціонування людського організму, т.і. е. смерть можна зробити керованим процесом.

Але чи це завжди доцільно з погляду етики, медицини, релігії, права? Реаніматологія ставить гострі питання: - чи застосовувати реанімацію у свідомо невиліковних хворих; - як довго слід продовжувати штучне підтримання життя під час травми, несумісної із життям; - що все-таки вважати об'єктивним критерієм смерті людини?

На сьогоднішній день законодавства багатьох країн юридично зрівнюють терміни «смерть мозку» та «смерть людини». У 70-80-х роках XX століття численні медичні організації у всьому світі розробили специфічні критерії для діагнозу смерті мозку. Такі критерії з'явилися у Великобританії, Канаді, США, Швеції, Японії та деяких країнах Азії. Всі ці стандарти, по суті, дійшли згоди за трьома клінічними висновками: - кома, - відсутність дихання (втрата спонтанного дихання), - відсутність рефлексів стовбура мозку. Організм у стані смерті мозку приречений на смерть у традиційному розумінні (на зупинку серця) у межах найближчих днів або (рідко) двох тижнів, дуже рідко – протягом більшого часу.

Смерть мозку як синонім констатації смерті всього організму була спочатку описана в медичній літературі в 1959 р. На шляху вироблення прийнятних критеріїв смерті мозку приймалися і відкидалися: безмежна кома, незворотна кома, апалічний стан, смерть неокортексу та ін.

Зрештою, до 1994 р. склалися дві правові позиції щодо того, що означає бути мертвим у термінах функцій мозку: - «смерть мозку» - незворотна втрата всіх функцій мозку, включаючи стовбур мозку, «постійний вегетативний стан»; - Необоротна втрата вищих функцій мозку, стовбур мозку значною мірою не пошкоджений. Проте, остання позиція не має юридичного статусу.

Смерть мозку слід відрізняти від постійного стану вегетативного. Постійний вегетативний стан (ПВС) відбувається внаслідок пошкодження кори головного мозку, яка керує пізнавальними функціями. Однак тіло не є мертвим, все ще може мати місце мимовільне дихання та серцеве скорочення. Але відсутня свідома взаємодія із середовищем. Діагноз ПВС можна підтвердити під час спостереження від 3 до 6 міс. Люди в цьому стані вимагають співчутливого та поважного ставлення, бути вільними від болю та дискомфорту, але вони не потребують технологічної підтримки чи лікування, яке не принесе жодного покращення їхнього статусу. У зв'язку з подібним станом виникають серйозні проблеми з виділенням ресурсів на їхнє обслуговування, харчування, гідратацію.

У відповідні документи були затверджені МОЗ СРСР 1984 р. (тимчасова інструкція) й у 1987 р. (постійна інструкція), а Російської Федерації – 1993г. (Інструкція щодо констатації смерті людини на підставі діагнозу смерті мозку. Наказ МОЗ РФ №100/30 від 02.04.2001р.). Констатація настання смерті проводиться комісією лікарів, до якої входять реаніматолог-анестезіолог із досвідом роботи не менше 5 років, невролог, фахівці з додаткових методів досліджень. До складу комісії не можуть включатися фахівці, які беруть участь у паркані та трансплантації органів. Дія Інструкції не поширюється встановлення смерті мозку в дітей віком.

При обговоренні етичних, правових, релігійних та медичних аспектів критерію «смерть мозку» важливим є питання надійності цього критерію. Світовий 40-річний досвід свідчить, що діагностика смерті мозку, якщо вона виконується без порушення інструкцій, абсолютно надійна. Жоден хворий у світі у цьому стані не вижив більш зазначеного терміну, всі такі хворі приречені на зупинку серця.

Діагностика смерті мозку обов'язково повинна включати такі умови: - персонал, що пройшов спеціальну підготовку; - вся процедура документується; - Рішення про припинення життєпідтримуючих заходів приймається колегіально; - інформування родичів необов'язково, бо родичам важливо знати те, що було вжито всіх заходів для збереження життя та лікування хворого, але вони виявилися безрезультатними. Важливою етичною проблемою залишається ставлення всього суспільства до критерію смерті мозку. Адже для багатьох людей смерть знаменується зупинкою серця. Це вкотре свідчить у тому, що біоетична культура – ​​дуже затребуване завдання.

Створюють видимість життя.

У стані смерті мозку людина мертва. Можна сміливо сказати, що смерть мозку є смерть всього організму. В даний час під смертю мозку розуміють патологічний стан, пов'язаний з тотальним некрозом головного мозку, а також перших шийних сегментів спинного мозку, при збереженні серцевої діяльності і газообміну, забезпечених за допомогою безперервної штучної вентиляції легень. Смерть мозку обумовлена ​​припиненням кровообігу в головному мозку, що настає при різкому підвищенні внутрішньочерепного тиску і зрівнюванні його з артеріальним систолічним тиском. Некроз перших шийних сегментів обумовлений припиненням кровообігу системою вертебральних артерій. Фактичним синонімом смерті мозку є поняття «поза межами», лікування якої безглуздо. Хворий, у якого констатована смерть мозку, є живим трупом, як кажуть, препарат «серце - легені». У практиці патанатомів іноді використовують термін «респіраторний мозок».

Критерії смерті мозку

• A. Відсутність функцій стовбура мозку:
  • 1. Офтальмологічне дослідження (ocular examination)
    • «фіксовані» («fixed») зіниці: відсутність зіниці на світло (Особливості оцінки після реанімації див. нижче)
    • Відсутність корнеальних рефлексів
    • Відсутність окулоцефалічного рефлексу (лялькові очі doll's eyes – absent oculocephalic reflex – бути обережним при невиключеній травмі шийного відділу)
    • Відсутність окуловестибулярного рефлексу (калорична проба з крижаною водою). 60-100 мл крижаної води промивається зовнішній слуховий прохід одного вуха (не проводиться при пошкодженні барабанної перетинки) при положенні голови піднятої на 30 ° над горизонтальною площиною ліжка. Смерть мозку виключається, якщо у відповідь на промивання крижаною водою очні яблука повертаються у бік вуха, що промивається. Процедура повторюється з іншого боку через щонайменше 5 хвилин після попереднього обстеження.
    • Апное тест (Apnea test): відсутність спонтанних дихальних рухів при відключенні хворого від апарату штучної вентиляції легень (для визначення функції довгастого мозку. Підвищення СО 2 в артеріальній крові веде до підвищення внутрішньочерепного тиску, що, у свою чергу, може викликати герніацію мозку та ва нестабільність, тому цей тест повинен проводитися в останню чергу, коли причини смерті мозку очевидні.
    • PaCO2 має бути вищим 60ммHg, а відсутність дихання підтверджує діагноз Смерть мозку (Якщо дихання відсутня при цьому рівні РаСО2, то і буде відсутній і пр більш високих показниках). Тест не є доказовим у хворих з хронічними обструктивними захворюваннями легень (COPD) та хронічною серцевою недостатністю (CHF).
    • Гіпоксемія при проведенні тесту має бути виключена (через небезпеку розвитку серцевої аритмії та інфаркту міокарда). Для цього:
      • перед процедурою протягом 15 хвилин проводиться вентиляція легень 100% киснем.
      • Перед тестом хворий перекладається на штучну вентиляцію легень, що підтримує PaCO2 > 40mmHg (це вкорочує час проведення тесту та дозволяє з більшою впевненістю уникнути гіпоксемії.)
      • Протягом проведення тесту повинна проводитися пасивна інгаляція кисню зі швидкістю 6Л/хв через катетер для відсмоктування з трахеостомічної трубки No: 14French (який фіксується збоку від інгаляційної/трахеостомічної трубки-with the side port covered-лейкопла.
    • Починається з нормокапнии, середній час задля досягнення рівня РаСО2=60mmHg становить 6 хв (що відповідає класичної швидкості наростання −3,7 +/-2,3), іноді необхідно почекати до 12 хв. Тест повинен бути перерваний якщо:
      • хворий дихає (не відповідає визначенню смерті)
      • розвивається виражена артеріальна гіпотонія
      • Насичення киснем (Пульс-оксиметр) знижується нижче 80%
      • Розвивається виражена серцева аритмія
    • Якщо хворий не дихає, артеріальна кров посилається на визначення газів крові зі звичайними проміжками, незважаючи на причини, що призвели до припинення тесту. Якщо РаСО2 > 60ммHg і хворий не дихає, тест вважається позитивним. Якщо стан хворого стабільний, визначення газів крові займає лічені хвилини, а РаСО2<60mmHg. Тест может быть продолжен.
  • 2.Відсутність ротоглоткового рефлексу. (gag reflex)

• B. Відсутність моторної реакції на сильний, глибокий центральний біль (deep central pain)
  • 1.Наявність декортикаційних чи децеребраційних поз, а також судоми виключають діагноз Смерть мозку.
  • 2.Наявність спинальних рефлексів (згинальний рефлекс стопи -flexor plantar reflexes, flexor withdrawal, muscle stretch reflexes і, навіть, черевні і кремастерні рефлекси можуть спостерігатися при смерті мозку. Іноді можуть спостерігатися складні комплексні рухи-приведення однієї чи обох рук до обличчя сісти-симптом Лазаря-Lazarus sign-(особливо при гіпоксемії. Ці рухи пов'язані, ймовірно, зі стимуляцією непошкоджених рухових нейронів верхніх відділів спинного мозку. Якщо у хворого спостерігаються такі комплексні рухи інші підтверджуючі тести повинні бути проведені перед встановленням діагнозу.

• C. Відсутність ускладнюючих діагноз та симулюючих смерть мозку станів.
  • 1.Гіпотермія: Основна температура тіла (Core temp) має бути > 32C (90F)
  • 2.Дані про потенційно оборотні ендогенні та екзогенні інтоксикації, включаючи медикаментозне та метаболічне походження. чи на вміст препаратів .
  • 3.Шок (Середній артеріальний тиск має бути >90mmHg) та аноксія.
  • 4.Одразу після реанімації (фіксовані та розширені зіниці можуть бути результатом застосування атропіну)
  • 5.Хворі після барбітурової (зміст повинен не перевищувати 10мікрог/мл)
  • 6.Підтвердження діагнозу смерті мозку (ЕЕГ, Церебральна ангіографія, Церебральна ізотопна ангіографія (CRAG), Слухові викликані потенціали стовбура мозку (BSAER) не проводяться, але можуть бути визнані доцільними, консультуючим терапевтом.

• D.Спостереження за хворим має продовжуватися до встановлення діагнозу Смерть мозку та після проведених досліджень протягом певного періоду часу.
  • 1.При великих ураженнях головного мозку через незворотні патологічні процеси (масивний крововилив у мозок і т. д.) деякі експерти можуть встановлювати діагноз смерті мозку на підставі одноразового обстеження та підтвердження клінічними підтверджуючими тестами.
  • 2.При безперечних незворотних, клінічно встановлених станах та використанні клінічних підтверджуючих тестів через 6 годин.
  • 3.При безперечних незворотних, клінічно встановлених станах та за відсутності клінічних підтверджуючих тестів через 12 годин.
  • 4.При неточному клінічному діагнозі та за відсутності клінічних підтверджуючих тестів −12-24 години.
  • 5.При аноксичному пошкодженні мозку як причині смерті мозку-24 години, але період спостереження може бути скорочений при визначенні припинення мозкового кровотоку.

(President's Commission for Study of Ethical Problems in Medicine; Guidelines for the Determination of Death. «„JAMA“» 246:2184-6,1981.)

Необхідні критерії визначення смерті мозку

для хворих старше 1-го року.

1. Зроблено все можливе для встановлення найближчих родичів або інших близьких хворому людей.
2. Причини коми відомі та достатні, щоб вважати порушення функції мозку необоротним.
3. Препарати пригнічують функцію центральної нервової системи, гіпотермія (<32C) и гипотония (среднее артериальное давление <55ммHg) исключены, а также не обнаружено признаков применения препаратов,вызывающих нейромышечную блокаду.
4. Спостережені рухи відносяться до функції спинного мозку.
5. Кашель та/або глоткові рефлекси відсутні
6. Роговичні та зіниці рефлекси відсутні
7. Немає реакції на калоричну пробу з холодною, крижаною водою (зрошення зовнішнього слухового проходу при неушкодженій барабанній перетинці).
8. Відсутність дихальних рухів при апное тесті (apnea test) як мінімум протягом 8-ми хвилин при документованому підвищенні PaСО2>20mmHgвід вихідного рівня.
   1. Цей тест повинен бути зроблений з винятковою обережністю, щоб уникнути ризику гіпоксії або гіпотонії. Якщо під час тесту спостерігається падіння артеріального тиску-тест має бути припинено, а проба артеріальної крові надіслана на аналіз PaCO2, де при перевищенні 55 ммHg або 20ммHg над вихідним рівнем тест може вважатися таким, що підтверджує смерть мозку.
9. Як мінімум один із нижче перерахованих 4-х критеріїв має бути врахований.
   1. Пункти 2-8 повинні бути підтверджені двома незалежними дослідниками протягом не менше 6 годин.
   2. Пункти 2-8 мають бути підтверджені. ЕЕГ визначає відсутність біоелектричної активності. Друге дослідження проведено протягом 2-х годин на підтвердження пунктів 2-8.
   3. Пункти 2-8 підтверджено. Церебральна ангіографія не визначає мозковий кровоток. Друге дослідження проводиться протягом 2-х годин на підтвердження пунктів 2-8.
   4. Якщо пункти 2-8 не можуть бути визначені через травму або стан, що перешкоджає обстеженню (Наприклад: лицева травма перешкоджає проведенню калорічної проби) Необхідно дотримуватися таких критеріїв:
      1. Не виявлено мозкового кровотоку
      2. Можливий обсяг обстеження повторений через 6 годин після першого

Клінічні підтверджуючі дослідження

Церебральна ангіографія

Наразі застосовується рідко через дорожнечу, необхідність транспортування до рентгенологічного відділення, залучення висококваліфікованих працівників, витрати часу та потенційну небезпеку пошкодження органів, призначених для пересадки. Візуалізація відсутності мозкового кровотоку, несумісного із життям мозку на ангіографії 4-мозкових судин, є Золотим стандартом смерті мозку.

Електроенцефалографія-ЕЕГ

Може бути проведена на ліжку. Потребує участі кваліфікованого спеціаліста - інтерпретатора. Чи не визначає активність стовбура мозку. Електромозкова тиша (electrocerebral silensce-ECS) не виключає можливості оборотної коми. Необхідне продовження спостереження за хворим не менше 6 годин після визначення ECS. ЕЕГ може бути використане для уточнення діагнозу смерті мозку у хворих, у яких достовірно виключено: медикаментозна інтоксикація, гіпотермія чи шок. Визначення електроцеребральної тиші на ЕЕГ ґрунтується на відсутності електричної активності >2мікровольт за таких умов:

• Записуючі електроди зі скальпу та нейтральні (referential) електроди повинні знаходитись на відстані більше 10см
• Запис проведено з 8-ми електродів на скальпі та одному на вусі
• Опір між електродами менше 10 000 (або імпеданс менше 6 000), але більше 100
• Чутливість (Sensitivity) 2мікровольта/мм
• Константи часу частин запису 0,3-0,4 сек(time constants for part of recording)
• Відсутність реакції на стимули (біль, шум, світло)
• Запис понад 30 хв
• Повторне дослідження у сумнівних випадках
• Кваліфікований технік та електроенцефалографіст з досвідом роботи у відділеннях інтенсивної терапії
• Передача ЕЕГ телефоном не допустима.

Церебральна радіоізотопна ангіографія-Cerebral Radionuclid Angiogram-CRAG

Може бути виготовлена ​​на ліжку з використанням звичайної сцинтиляційної камери з коліматором низької енергії. Може бути не ефективною за наявності мінімального мозкового кровотоку, особливо стовбура мозку, тому рекомендовано продовжити спостереження протягом 6-ти годин, якщо ясні дані про масивне пошкодження мозку (травма, крововилив) та інші ускладнення відсутні. Обстеження проводиться досвідченим інтерпретатором.

Може бути використаний для діагностики смерті мозку при таких станах:

• За наявності ускладнюючих діагностику станів – гіпотермія, інтоксикація медикаментами (хворі на виведення з барбітурової коми), метаболічні порушення.
• У хворих з масивною лицьовою травмою, коли офтальмологічне дослідження утруднене чи сумнівне.
• У хворих з тяжким хронічним обструктивним захворюванням легень (COPD) або хронічною серцевою недостатністю (CHF), коли апное тест не може вважатися достовірним. Для скорочення періоду спостереження, особливо коли стоїть питання про пересадку органів.

Техніка проведення.

• Сцинтиляційна камера поміщається гад головою та шиєю у передньо-задній проекції
• Вводиться 20-30mCi 99m Tc мічений альбумін або пертехнетат об'ємом 0,5-1,5 мл у периферичну або центральну вену з подальшим введенням 30мл фізіологічного розчину.
• Проводиться серія динамічних знімків із 2-х секундним інтервалом протягом 60 сек.
• Потім проводиться статистичний аналіз зображень по 400 000 counts у передньо-задній і потім у бічній проекції.
• Якщо обстеження необхідно повторити з причин сумнівності результатів або не відповідності діагнозу смерті мозку, це можливо через 12-ти годинний інтервал, необхідний для видалення ізотопу з циркулюючої крові.

Дослідження підтверджує Смерть мозку, якщо демонструє відсутність кровотоку в сонних артеріях на підставі черепа, відсутність заповнення басейнів середньої та передньої мозкової артерій (при смерті мозку може спостерігатися затримана та справжня візуалізація синусів твердої мозкової оболонки). Відсутність «ефекту канделлабра» вказує на відсутність мозкового кровотоку над основою мозку.

• Відсутність:
  • свідомості, будь-якої мовної активності;
  • цілеспрямованої реакції на оклик, мова, спрямовану до пацієнта, на больове подразнення (наприклад, щипок за шкіру в області шиї);
  • цілеспрямованих рухів очних яблук: при цьому очі можуть спонтанно відкриватися, погляд при цьому не фіксується на чому-небудь, очі здійснюють "плаваючі" безладні рухи.
• Нетримання сечі та калу.
• Порушення дихання: неритмічність дихальних рухів, рідкісне дихання. Це змушує використовувати штучну вентиляцію легень – спосіб заміщення дихальної функції.
• Нестабільність артеріального (кров'яного) тиску: дуже низький рівень чи різкі коливання тиску. Для компенсації артеріального тиску застосовують медикаментозні засоби (гіпертензивні препарати).
• Рідкісні скорочення серця: для корекції серцевого ритму застосовуються медикаментозі (частіші серцеві скорочення).

Причини

• Смерть мозку розвивається під впливом екстремальних умов на головний мозок, насамперед на його стовбур (область головного мозку, що відповідає за підтримання нормального ритму дихання та артеріального (кров'яного) тиску):
  • тяжкі черепно-мозкові травми;
  • гостре порушення мозкового кровообігу (ішемічний чи геморагічний інсульт);
  • тяжкі отруєння;
  • пухлини головного мозку

• Ці захворювання можуть пошкоджувати стовбур мозку первинно (наприклад, черепно-мозкова травма з переломом основи черепа і порушенням функції стовбура) і вдруге (шляхом розвитку набряку головного мозку і виникненням стовбурового дислокаційного синдрому (набряк тканина мозку випинається через великий потиличний отвір і отлив) що призводить до загибелі його тканини)).

Діагностика

• Аналіз скарг та анамнезу захворювання:
  • як давно розвинувся такий стан (відсутність мовної та рухової активності, відсутність свідомості);
  • яка подія передувала виникненню цього стану (травма голови, діагностування порушення мозкового кровообігу чи пухлини головного мозку).

• Неврологічний огляд.
  • Оцінка рівня свідомості.
  • Перевірка рефлексів, за здійснення яких відповідає стовбур головного мозку (область мозку, в якій знаходяться центри підтримки життєдіяльності – дихальний, судинно-руховий).
  • Виняток факторів, які можуть викликати клінічну картину, що імітує смерть мозку:
    • токсикологічний аналіз: пошук токсинів, у тому числі наркотиків, у крові, які можуть імітувати смерть мозку;
    • вимірювання температури тіла: для діагностики смерті мозку вона повинна бути вищою за 32,2° С (низька температура тіла може викликати помилкову картину смерті мозку);
    • аналіз крові: рівень глюкози, продуктів обміну білка (креатинін, сечовина), а також визначення рівня гормонів надниркових залоз (кортизол), щитовидної залози (тироксин, трийодтиронін). Виключення порушень обміну речовин, необхідні діагностики смерті мозку.
• Апное-тест: мета проведення цього тесту – оцінка можливості дихального центру здійснювати самостійну роботу, провокуючи спонтанні дихальні движения. Для цього організм людини насичують киснем у режимі синхронізації з апаратом штучної вентиляції легень, а потім вимикають апарат. Якщо при досягненні критичного рівня вуглекислого газу в крові спонтанне дихання не з'являється, це сприймається як незворотне порушення функції дихального центру в стовбурі головного мозку.
• ЕЕГ (електроенцефалографія): метод оцінює електричну активність різних ділянок головного мозку, яка може змінюватись при різних його захворюваннях. При смерті мозку якась організована активність відсутня (біоелектричне мовчання).
• Ангіографія головного мозку: метод оцінює прохідність артерій головного мозку та активність кровотоку за ними. При смерті мозку виявляється відсутність кровотоку внутрішньочерепними артеріями.

Патофізіологічні механізми смерті мозку

Тяжкі механічні пошкодження головного мозку найчастіше виникають внаслідок травми, спричиненої різким прискоренням із протилежно спрямованим вектором. Такі травми найчастіше відбуваються при автомобільних аваріях, падіння з великої висоти і т.д. Черепно-мозкова травма у випадках обумовлена ​​різким протифазним рухом мозку в порожнини черепа, у якому відбувається безпосереднє руйнація ділянок мозку. Критичні нетравматичні ураження мозку частіше виникають у результаті крововиливу або речовина мозку, або під мозкові оболонки. Такі важкі форми крововиливів, як паренхіматозний або субарахноїдальний, що супроводжуються виливом великої кількості крові в порожнину черепа, запускають подібні до черепно-мозкової травми механізми пошкоджень мозку. До фатального ураження мозку веде також аноксія, що виникає внаслідок тимчасового припинення серцевої діяльності.

Показано, що якщо кров повністю припиняє надходити в порожнину черепа протягом 30 хв, це викликає незворотне ураження нейронів, відновлення яких стає неможливим. Така ситуація виникає в 2 випадках: при різкому підвищенні внутрішньочерепного тиску до рівня артеріального систолічного тиску, при зупинці серцевої діяльності і проведенні неадекватного непрямого масажу серця протягом зазначеного періоду часу.

Щоб повністю розуміти механізм розвитку смерті мозку в результаті вторинного ураження у разі минущої аноксії, необхідно докладніше зупинитися на процесі формування та підтримки внутрішньочерепного тиску та механізмах, що ведуть до фатального пошкодження тканин мозку внаслідок його набухання та набряку.

Існує кілька фізіологічних систем, що у підтримці рівноваги обсягу внутрішньочерепного вмісту. В даний час вважають, що об'єм порожнини черепа – функція наступних величин:

Vзаг = Vкрові + Vлкв + Vмозку + Vводи + Vх

де V заг - Об'єм вмісту черепа в даний час; V крові - об'єм крові, що знаходиться у внутрішньомозкових судинах та венозних синусах; V лкв – обсяг ліквору; V мозку – обсяг тканини мозку; V води - обсяг вільної та зв'язаної води; V x - патологічний додатковий обсяг (пухлина, гематома і т.д.), що в нормі відсутній у порожнині черепа.

У нормальному стані всі ці компоненти, що утворюють об'єм вмісту черепа, перебувають у постійній динамічній рівновазі та створюють внутрішньочерепний тиск, що становить 8-10 мм рт.ст. Будь-яке збільшення одного з параметрів у правій половині формули веде до неминучого зменшення інших. Найбільш швидко з нормальних складових свій обсяг змінюють V води та V лкв, меншою мірою – V крові. Зупинимося докладніше основних механізмах, які ведуть підвищення цих показників.

Ліквор утворюють судинні (хоріоїдні) сплетення зі швидкістю 0,3-0,4 мл/хв, повністю заміна всього об'єму ліквору відбувається за 8 год, тобто 3 рази на добу. Утворення ліквору практично не залежить від величини внутрішньочерепного тиску і зменшується при зниженні кровотоку судинними сплетеннями. У той самий час абсорбція ліквору безпосередньо з внутрішньочерепним тиском: за його підвищенні збільшується, а при зниженні - зменшується. Встановлено, що залежність між системою освіти/абсорбції ліквору та внутрішньочерепним тиском має нелінійний характер. Таким чином, поступово наростаючі зміни обсягу та тиску ліквору можуть не виявлятися клінічно, а після досягнення індивідуально певної критичної величини відбуваються клінічна декомпенсація та різке зростання внутрішньочерепного тиску. Описано також механізм розвитку дислокаційного синдрому, що виникає внаслідок абсорбції великого об'єму ліквору у разі підвищення внутрішньочерепного тиску. У той час як велика кількість ліквору абсорбувалася на тлі скрути венозного відтоку, може сповільнюватися евакуація рідини з порожнини черепа, що веде до дислокації. При цьому доклінічні прояви внутрішньочерепної гіпертензії, що наростає, можна успішно визначати за допомогою ЕхоЕС.

У розвитку фатального ушкодження мозку важливу роль відіграють порушення гематоенцефалічного бар'єру та цитотоксичний набряк мозку. Встановлено, що міжклітинний простір у тканині мозку надзвичайно мало, а напруга внутрішньоклітинної води підтримується рахунок функціонування гематоэнцефалического бар'єру, руйнація будь-якого з компонентів якого веде до проникнення води та різних речовин плазми у тканини мозку, викликаючи його набряк. Компенсаторні механізми, що дозволяють витягувати воду з тканини мозку, також ушкоджуються у разі порушення бар'єру. Різкі зміни кровотоку, вмісту кисню або глюкози пошкоджують безпосередньо і на нейрони, і на компоненти гематоенцефалічного бар'єру. При цьому зміни відбуваються дуже швидко. Несвідомий стан розвивається вже через 10 секунд після того, як повністю припиняється надходження крові в мозок. Таким чином, будь-який несвідомий стан супроводжується пошкодженням гематоенцефалічного бар'єру, що веде до виходу води та компонентів плазми у позаклітинний простір, що викликає вазогенний набряк. У свою чергу наявність цих речовин у міжклітинному просторі веде до метаболічного ушкодження нейронів та розвитку внутрішньоклітинного цитотоксичного набряку. У сумі ці 2 компоненти відіграють основну роль підвищення внутрішньочерепного об'єму і ведуть до підвищення внутрішньочерепного тиску.

Якщо підсумовувати все перераховане, то механізми, які ведуть смерті мозку, можна уявити так.

Встановлено, що при припиненні мозкового кровотоку та початку некротичних змін тканини мозку швидкість незворотної загибелі різних ділянок різна. Так, найбільш чутливі до нестачі надходження крові нейрони гіпокампу, грушоподібні нейрони (клітини Пуркіньє), нейрони зубчастого ядра мозочка, великі нейрони нової кори та базальних гангліїв. У той же час клітини спинного мозку, малі нейрони кори великого мозку та основна частина таламуса значно менш чутливі до аноксії. Тим не менш, якщо кров абсолютно не надходить у порожнину черепа протягом 30 хв, це веде до повного та незворотного руйнування структурної цілісності основних відділів ЦНС.

Отже, смерть мозку настає, коли артеріальна кров припиняє надходити в порожнину черепа. Як тільки припиняється надходження поживних речовин до тканини мозку, починаються процеси некрозу та апоптозу. Найбільш швидко аутоліз розвивається в проміжному мозку та мозочку. У міру проведення ШВЛ у хворого з мозковим кровотоком, що припинився, мозок поступово некротизується, з'являються характерні зміни, що прямо залежать від тривалості респіраторної підтримки. Такі трансформації вперше були виявлені та описані у хворих, які понад 12 год перебували на ШВЛ у позамежній комі. У зв'язку з цим у більшості англомовних та російськомовних публікацій такий стан позначають терміном «респіраторний мозок». На думку деяких дослідників, цей термін не зовсім адекватно відображає зв'язок некротичних змін саме з проведенням ШВЛ, при цьому основну роль відводять припиненню мозкового кровотоку, проте цей термін отримав світове визнання і широко застосовується для визначення некротичних змін мозку хворих, стан яких відповідає критеріям смерті мозку понад 12 год.

У Росії її велику дослідницьку роботу з виявлення кореляції між ступенем аутолізу мозку та тривалістю проведення ШВЛ у хворих, відповідних критеріям смерті мозку, провела Л.М. Попова. Тривалість проведення ШВЛ до моменту розвитку екстрасистолії склала від 5 до 113 год. Відповідно тривалості перебування у цьому стані було виділено 3 стадії морфологічних змін мозку, характерних саме для «респіраторного мозку». Картину доповнював некроз двох верхніх сегментів спинного мозку (облігатна ознака).

• У I стадії, що відповідає тривалості позамежної коми 1-5 год, класичних морфологічних ознак некрозу головного мозку не відзначають. Проте вже в цей час у цитоплазмі виявляють характерні ліпіди та синьо-зелений дрібнозернистий пігмент. У нижніх оливах довгастого мозку та зубчастих ядрах мозочка відзначають некротичні зміни. У гіпофізі та його лійці розвиваються порушення кровообігу.
• У II стадії (12-23 год позамежної коми) у всіх відділах головного та I-II сегментах спинного мозку виявляють ознаки некрозу, проте без вираженого розпаду і лише з початковими ознаками реактивних змін у спинному мозку. Головний мозок стає в'ялішим, з'являються початкові ознаки розпаду перивентрикулярних відділів та гіпоталамічної області. Після виділення мозок розпластується на столі, малюнок будови півкуль мозку збережений, при цьому ішемічне зміна нейронів поєднується з жировою дистрофією, зернистим розпадом, каріоцитолізом. У гіпофізі та його лійці наростають розлади кровообігу з невеликими осередками некрозу в аденогіпофізі.
• Для III стадії (помірна кома 24-112 год) характерні наростаючий поширений аутоліз некротизованої речовини головного мозку та виражені ознаки демаркації некрозу у спинному мозку та гіпофізі. Мозок в'ялий, погано утримує форму. Ущемлені ділянки - гіпоталамічна область, гачки гіпокампових звивин, мигдалики мозочка і перивентрикулярні області, а також стовбур мозку - у стадії розпаду. Більшість нейронів у стовбурі мозку відсутня. На місці нижніх олив розташовуються множинні крововиливи з некротизованих судин, що повторюють їх форми. Артерії та вени поверхні мозку розширені та заповнені гемолізованими еритроцитами, що вказує на припинення в них кровотоку. В узагальненому варіанті можна виділити 5 патологоанатомічних ознак смерті мозку:
  • некроз усіх відділів головного мозку із загибеллю всіх елементів мозкової речовини:
  • некроз I та II шийних сегментів спинного мозку;
  • наявність зони демаркації в передній частці гіпофіза та на рівні III та IV шийних сегментів спинного мозку;
  • зупинка кровотоку у всіх судинах мозку;
  • ознаки набряку та підвищення внутрішньочерепного тиску.

Дуже характерні в субарахноїдальному та субдуральному просторах спинного мозку мікрочастинки некротизованої тканини мозочка, що розносяться зі струмом ліквору до дистальних сегментів.