Функциональная активность автономной нервной системы при различных уровнях сознания у пациентов с повреждением головного мозга

Цель — оценка уровня сознания у пациентов с повреждением головного мозга на основе электрофизиологического обследования функционального состояния автономной нервной системы путем регистрации параметров вариабельности ритма сердца.

Материал и методы исследования. В исследование включили 77 пациентов на 20-50-е сутки после черепно-мозговой травмы, аноксического повреждения, последствий острых нарушений мозгового кровообращения. В качестве критериев нормы и патологии активности автономной нервной системы (АНС) приняли следующие параметры вариабельности ритма сердца (ВРС) для 5-минутной записи: парасимпатическую гиперактивность (гипервагусное состояние) с 95% доверительными интервалами принимали в пределах значений для SDNN (стандартное отклонение от средней длительности всех синусовых R—R интервалов), [41,5–149,3 мс]; для rMSSD (среднеквадратичное отклонение разности двух смежных отсчетов R—R кардиоинтервалов в мс), [42,4–175,0 мс]; для pNN50% (доля в % соседних синусовых R—R интервалов, которые различаются более чем на 50 мсек), [8,14–54,66%]; для SI (стресс-индекс напряжения Баевского), [0—80 нормализованных единиц н. е.]; симпатическую гиперактивность принимали в пределах значений для SDNN [4,54—13,30 мс]; для rMSSD [2,25—5,77 мс]; для pNN50% [0—0,109%]; для SI >900 н. е.; Норма параметров ВРС принималась в пределах значений для SDNN [13,31—41,4 мс]; для rMSSD [5,78—42,3 мс]; для pNN50% [0,110—8,1%]; для SI [80—900 н. е.]. Для верификации гипервагусного состояния, симпатической гиперактивности или нормы в указанных пределах принимали 3 из 4-х параметров.

Результаты. У 40 (51,9%) пациентов из обследованных 77-и после повреждения головного мозга параметры функциональной активности АНС находились в зоне патологических значений. Симпатическую гиперактивность выявили у 34-х пациентов и в 6-ти случаях зафиксировали гипервагусное состояние. Патологические параметры HRV выявили у 80% пациентов при тяжелых формах нарушения сознания (вегетативное состояние, кома), а при норме сознания — обнаружили лишь у 20% пациентов.

Заключение. Компьютерный анализ вариабельности сердечного ритма — необходимый элемент обследования пациентов с различными уровнями сознания после повреждения головного мозга травматического и нетравматического генеза. Частота патологических изменений со стороны функционального состояния автономной нервной системы достоверно нарастает в группах пациентов от нормального уровня сознания к состоянию минимального сознания, вегетативному состоянию и коме. Основным вариантом патологии АНС в группах пациентов находящихся в состоянии минимального сознания, вегетативном состоянии и коме является симпатическая гиперактивность. 

1. Sadaka F., Pate D., Lakshmanan R. The FOUR score predicts outcome in patients after traumatic brain injury. Neurocrit. Care. 2012; 16 (1): 95- 101. DOI: 10.1007/s12028-011-9617-5. PMID: 21845490

2. Jalali R., Rezaei M. A comparison of the Glasgow Coma Scale score with full outline of unresponsiveness scale to predict patients’ traumatic brain injury outcomes in intensive care units. Crit. Care Res. Pract. 2014; 2014: 289803. DOI: 10.1155/2014/289803. PMID: 25013727

3. Teasdale G.M., Pettigrew L.E., Wilson J.T., Murray G., Jennett B. Analyzing outcome of treatment of severe head injury: a review and update on advancing the use of the Glasgow Outcome Scale. J. Neurotrauma. 1998; 15 (8): 587-597. DOI: 10.1089/neu.1998.15.587. PMID: 9726258

4. Abou El Fadl M.H., O’Phelan K.H. Management of traumatic brain injury: an update. Neurol. Clin. 2017; 35 (4): 641-653. DOI: 10.1016/j.ncl.2017. 06.003. PMID: 28962805

5. Zafar S.F., Postma E.N., Biswal S., Fleuren L., Boyle E.J., Bechek S., O’Connor K., Shenoy A., Jonnalagadda D., Kim J., Shafi M.S., Patel A.B., Rosenthal E.S., Westover M.B. Electronic health data predict outcomes after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Neurocrit. Care. 2017; Oct 5. [Epub ahead of print]. DOI: 10.1007/s12028-017-0466-8. PMID: 28983801

6. Bartolo M., Bargellesi S., Castioni C.A., Intiso D., Fontana A., Copetti M., Scarponi F., Bonaiuti D.; the Intensive Care and Neurorehabilitation Italian Study Group. Mobilization in early rehabilitation in intencive care unit patients with severe acquired cerebral injury: an observational study. J. Rehabil. Med. 2017; 49 (9): 715-722. DOI: 10.2340/16501977-2269. PMID: 28980699

7. Martinell L., Nielsen N., Herlitz J., Karlsson T., Horn J., Wise M.P., Undén J., Rylander C. Early predictors of poor outcome after out-of-hospital cardiac arrest. Crit. Care. 2017; 21 (1): 96. DOI: 10.1186/s13054-017-1677-2. PMID: 28410590

8. Majdan M., Brazinova A., Rusnak M., Leitgeb J. Outcome prediction after traumatic brain injury: comparison of the performance of routinely used severity scores and multivariable prognostic models. J. Neurosci. Rural. Pract. 2017; 8 (1): 20-29. DOI: 10.4103/0976-3147.193543. PMID: 28149077

9. Hilz M.J., Aurnhammer F., Flanagan S.R., Intravooth T., Wang R., Hösl K.M., Pauli E., Koehn J. Eyeball pressure stimulation unveils subtle autonomic cardiovascular dysfunction in persons with a history of mild traumatic brain injury. J. Neurotrauma. 2015; 32 (22): 1796-1804. DOI: 10.1089/neu.2014.3842. PMID: 26192266

10. Hoarau X., Richer E., Dehail P., Cuny E. Comparison of long-term outcomes of patients with severe traumatic or hypoxic brain injuries treated with intrathecal baclofen therapy for dysautonomia. Brain Inj. 2012; 26 (12): 1451-1463. DOI: 10.3109/02699052.2012.694564. PMID: 22725634

11. Esterov D., Greenwald B.D. Autonomic dysfunction after mild traumatic brain injury. Brain Sci. 2017; 7 (8): pii: E100. DOI: 10.3390/brainsci 7080100. PMID: 28800081

12. Hilz M.J., Wang R., Markus J., Ammon F., Hösl K.M., Flanagan S.R., Winder K., Koehn J. Severity of traumatic brain injury correlates with long-term cardiovascular autonomic dysfunction. J. Neurol. 2017; Aug 2. [Epub ahead of print]. DOI: 10.1007/s00415-017-8581-1. PMID: 28770375

13. Osteraas N.D., Lee V.H. Neurocardiology. Handb. Clin. Neurol. 2017; 140: 49-65. DOI: 10.1016/B978-0-444-63600-3.00004-0. PMID: 28187814

14. Rogobete A.F., Sandesc D., Papurica M., Stoicescu E.R., Popovici S.E., Bratu L.M., Vernic C., Sas A.M., Stan A.T., Bedreag O.H. The influence of metabolic imbalances and oxidative stress on the outcome of critically ill polytrauma patients: a review. Burns Trauma. 2017; 5: 8. DOI: 10.1186/s41038-017- 0073-0. PMID: 28286784

15. Sauaia A., Moore F.A., Moore E.E. Postinjury inflammation and organ dysfunction. Crit. Care Clin. 2017; 33 (1): 167-191. DOI: 10.1016/j.ccc. 2016.08.006. PMID: 27894496

16. Giacino J.T., Ashwal S., Childs N., Cranford R., Jennett B., Katz D.I., Kelly J.P., Rosenberg J.H., Whyte J., Zafonte R.D., Zasler N.D. The minimally conscious state: definition and diagnostic criteria. Neurology. 2002; 58 (3): 349-353. DOI: 10. 1212/ WNL. 58. 3. 349. PMID: 11839831

17. Malik M., Huikuri H., Lombardi F., Schmidt G.; e-Health/Digital Rhythm Study Group of the European Heart Rhythm Association. The purpose of heart rate variability measurements. Clin. Auton. Res. 2017; 27 (3): 139- 140. DOI: 10.1007/s10286-017-0416-8. PMID: 28349277

18. Кирячков Ю.Ю., Салтанов А.И., Хмелевский Я.М. Компьютерный анализ вариабельности ритма сердца. Новые возможности для анестезиолога и врачей других специальностей. Вестн. интенс. терапии. 2002; 1: 3-8.

19. Godbolt A.K., Stenberg M., Jakobsson J., Sorjonen K., Krakau K., Stålnacke B.M., Nygren DeBoussard C.Complications during recovery from severe traumatic brain injury: frequency and associations with outcome. BMJ Open. 2015; 5 (4): e007208. DOI: 10.1136/bmjopen-2014-007208. PMID: 25941181

20. Kupas D.F., Melnychuk E.M., Young A.J. Glasgow Coma Scale motor component («Patient Does Not Follow Commands») performs similarly to total Glasgow Coma Scale in predicting severe injury in trauma patients. Ann. Emerg. Med. 2016; 68 (6): 744.e3-750.e3. DOI: 10.1016/j.annemergmed.2016.06.017. PMID: 27436703

21. Mirow S., Wilson S.H., Weaver L.K., Churchill S., Deru K., Lindblad A.S. Linear analysis of heart rate variability in post-concussive syndrome. Undersea Hyperb. Med. 2016; 43 (5): 531-547. PMID: 28768072

22. Hinson H.E., Schreiber M.A., Laurie A.L., Baguley I.J., Bourdette D., Ling G.S. Early fever as a predictor of paroxysmal sympathetic hyperactivity in traumatic brain jnjury. J. Head Trauma Rehabil. 2017; 32 (5): E50-E54. DOI: 10.1097/HTR.0000000000000271. PMID: 28060200

23. Samuel S., Allison T.A., Lee K., Choi H.A. Pharmacologic management of paroxysmal sympathetic hyperactivity after brain injury. J. Neurosci. Nurs. 2016; 48 (2): 82-89. DOI: 10.1097/JNN.0000000000000207. PMID: 26954919

24. Fernandez-Ortega J.F., Prieto-Palomino M.A., Garcia-Caballero M., Galeas-Lopez J.L., Quesada-Garcia G., Baguley I.J. Paroxysmal sympathetic hyperactivity after traumatic brain injury: clinical and prognostic implications. J. Neurotrauma. 2012; 29 (7): 1364-1370. DOI: 10.1089/neu.2011.2033. PMID: 22150061

25. Toklu H.Z., Sakarya Y, Tümer N. A proteomic evaluation of sympathetic activity biomarkers of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis by western blotting technique following experimental traumatic brain injury. Methods Mol. Biol. 2017; 1598: 313-325. DOI: 10.1007/978-1-4939-6952-41_6. PMID: 28508370