Vliv hyperbarické oxygenoterapie na pacienty trpící neurologickým deficitem v důsledku traumatického poranění mozku

ÚVOD Traumatická poranění mozku (TBI) jsou hlavní příčinou morbidity a mortality na celém světě. V důsledku zlepšení pohotovostní lékařské péče, dopravy a specializovaných traumatologických zařízení se v posledních letech výrazně zvýšil počet lidí, kteří přežili TBI s postižením. Dlouhodobé kognitivní následky, které často nejsou viditelné, přetrvávají daleko za hranicí řešení zjevných tělesných postižení. To v kombinaci s relativně nízkým povědomím široké veřejnosti označilo TBI za „tichou epidemii“ (TBI CDC 2006). Hyperbarická oxygenoterapie (HBOT) byla navržena jako možná léčebná modalita pro tyto případy a předběžné studie jsou slibné.

Účelem této studie je zhodnotit účinnost HBOT v léčbě chronických lehkých traumatických poranění mozku (mTBI). Sekvenční SPECT skenování mozku a neurokognitivní testování budou použity k vyhodnocení odpovědi cerebrálního krevního toku (CBF), kognitivního a funkčního zlepšení po léčbě.

Traumatická poranění mozku (TBI) Traumatická poranění mozku jsou hlavní příčinou morbidity a úmrtnosti vedoucí k závažným dlouhodobým následkům na osobní i národní úrovni, přičemž odhadem 5,3 milionu Američanů trpí trvalým postižením souvisejícím s TBI (24). Prevalence traumatických poškození mozku ve Spojených státech se odhaduje na přibližně 1,5 milionu jedinců ročně (24,25). To však nezahrnuje osoby, kterým se nedostalo péče v zařízení zahrnutém do národních sledovacích systémů nebo nedostali žádnou lékařskou péči, a proto pravděpodobně významně podhodnocují skutečný počet obětí TBI. Konsenzus NIH z roku 2006 uvádí prevalenci 2,5 – 6 milionů lidí ročně trpících TBI(23).

V důsledku zlepšení pohotovostní lékařské péče, dopravy a specializovaných traumatologických zařízení se v posledních letech výrazně zvýšil počet lidí, kteří přežili TBI s postižením. Dlouhodobé důsledky TBI jsou rozsáhlé a postihují velké množství lidí s podstatným dopadem na samotné pacienty, jejich rodiny a společnost jako celek. Tato zranění také představují významnou ekonomickou zátěž pro zúčastněné osoby, a to jak osobně, tak jako společnost. Přibližně 80 000 - 90 000 jedinců ročně trpí dlouhodobým postižením a odhadované náklady zahrnující jak přímou lékařskou péči, tak nepřímé výdaje, jako je ztráta výdělku, byly v roce 2001 v USA přes 60 milionů dolarů (28).

Dlouhodobé následky TBI mohou zahrnovat poškození fyzického, kognitivního a psychosociálního fungování jednotlivce. Neurologické důsledky jsou četné a komplexní a ovlivňují různá místa a funkce. Mohou být postiženy smyslové, motorické a autonomní systémy a symptomy mohou zahrnovat bolesti hlavy, záchvaty, zrakové vady, poruchy pohybu a poruchy spánku. Kognitivní důsledky jsou rovněž široké a rozmanité. Mezi nejčastěji zaznamenané příznaky patří deficity paměti a problémy s pozorností a koncentrací. Mohou se vyskytnout zhoršené výkonné funkce, schopnosti řešit problémy a jazykové potíže, stejně jako problémy s plánováním, zpracováním informací, úsudkem a náhledem. Zatímco některé z těchto příznaků mohou být zjevné ihned po poranění, jiné se mohou projevit dny, týdny nebo měsíce po počátečním traumatu (Kushner, 24). Navíc v průběhu času může docházet k velkým výkyvům a změnám v závažnosti a prezentaci.

Další oblast obtíží vyplývajících z TBI zahrnuje behaviorální, emocionální a psychologické poruchy. Může docházet k rozsáhlým osobnostním změnám, včetně ztráty nebo snížené schopnosti iniciovat reakce a aktivity, disinhibice, impulzivity, agresivního chování – jak verbálního, tak fyzického, a změn v sexuálním chování. Mohou se objevit poruchy osobnosti a nálady a po TBI jsou často zaznamenány deprese, úzkost a změny v emoční kontrole.(23) Sociální důsledky mohou být také rozsáhlé a často zničující. Po TBI je zvýšený výskyt rozvodů, chronické nezaměstnanosti, sebevražd a zneužívání návykových látek. I v chroničtějších stádiích, kdy je pacient ve stádiu rekonvalescence, mohou zvýšené nároky na něj kladené na pracovišti nebo při plnění nových úkolů odhalit problémy s exekutivními funkcemi a plánovacími schopnostmi, které byly dosud nepovšimnuty.

Tyto problémy a břemeno dlouhodobé péče o tyto jedince klade kumulativní tlak na rodinu a její podpůrnou síť. Rodinní příslušníci a pečovatelé uvádějí zvýšený výskyt depresí, hněvu a sociální izolace. To vše vede k narušení rodinného fungování a vztahů a tyto problémy mohou přetrvávat nebo se časem zhoršovat.(24)

HBO pro TBI Hyperbarická kyslíková terapie (HBOT) se používá od 30. let 20. století, kdy byla původně používána k léčbě dekompresní nemoci. Krátce poté začali lékaři používat HBOT pro řadu dalších onemocnění. Použití HBOT pro neurologické indikace začalo počátkem 60. let 20. století prací Smitha et al., která prokázala její ochranný účinek při mozkové ischemii a Saltzman, který prokázal účinnost u pacientů s mrtvicí.(Jain) HBOT je inhalace 100% kyslíku při tlacích přesahujících absolutní 1 atmosféru (ATA) za účelem zvýšení množství kyslíku rozpuštěného v krvi a tělesných tekutinách, a tím umožnění zvýšeného dodávání kyslíku do tkání. Mechanismus, kterým se předpokládá, že HBOT zlepšuje výsledek poranění mozku, je mnohostranný.

Teorie Neubauer a Walker (2000) předpokládá, že HBOT zlepšuje cerebrální metabolismus tím, že zlepšuje fungování spících neuronů a stimuluje axonální růst (10). Zhang et al navrhují, že potenciální cíle kyslíkové terapie zahrnují prevenci apoptózy, inhibici neurozánětu a poškození BBB (Zhang pathophysiology 2005, Rossignol). Existuje stimulace angiogeneze a neovaskularizace, stejně jako přímé účinky na krevní cévy v mozku a udržování integrity BBB. (1((5-12)),20). Podobně SPECT skeny prokázaly pozitivní vliv na průtok krve mozkem (CBF) v poškozeném mozku po HBOT (2,8,10,16,19,17,neubauer HBOT uzavřené hlavy,20,). HBOT také přináší zlepšení neurokognitivních funkcí u pacientů trpících chronickým poraněním mozku. (14,9,6,13,20,21).

Za normobarických podmínek je množství kyslíku rozpuštěného v krvi pouze 0,3 ml/dl. Při 1,5 ATA se toto množství zvyšuje 10krát na 3,2 ml/dl. Pomocí zvířecího modelu myší s poraněním mozku Daughrty et al (rockswall 9) zjistili 250% zvýšení hladiny kyslíku v místní mozkové tkáni mezi 100% kyslíkem podávaným při 1 ATA (103 mmHg) oproti tomu, který byl podáván při 1,5 ATA (247 mmHg ). Zdá se, že to naznačuje, že tento rozpuštěný O2 je pro mozkovou tkáň snadněji dostupný než kyslík vázaný na hemoglobin (20). Kromě toho se zdá, že práce několika výzkumníků naznačují, že HBOT umožňuje efektivnější využití výchozích hladin kyslíku poraněnou mozkovou tkání po léčbě, což zase vede k pozitivnímu trvalému ovlivnění této tkáně (20).

Objevila se teorie, že po poranění mozku z jakékoli příčiny existuje v ischemické zóně polostínu oblast „nečinných neuronů“, které jsou stále životaschopné a potenciálně zachránitelné, pokud se jim dostane správné léčby. Tato oblast se skládá ze spících neuronů mezi oblastmi mrtvé tkáně a nepostiženou zdravou tkání, která ji obklopuje. .(2,16,17,18,19,jain,22). Zdá se, že těmto buňkám je k dispozici dostatek kyslíku pro udržení buněčného života a mechanismů iontové pumpy, ale ne dost pro vytvoření akčního potenciálu a umožnění jim fungovat jako fungující neurony (17,19).

Hyperoxie z HBOT způsobuje vazokonstrikci mozkových krevních cév, u které bylo prokázáno, že způsobuje snížení edému mozku a ICP (11,13,6,7,12 fr rockswald). Zdá se, že tato vazokonstrikce nemá žádný škodlivý vliv na mozkovou tkáň v důsledku značně zvýšené dostupnosti kyslíku pro tkáň. Existuje také příznivý účinek na BBB, doložený snížením postischemického defektu permeability BBB (jaine,veltkamp, ​​rockswald 52,55,63).

Existují dobře zdokumentované zvířecí modely TBI a rostoucí množství literatury využívající HBOT na těchto zvířecích modelech ověřujících výše uvedené hypotézy a zjištění.

Sun et al prokázali zlepšenou penumbrální oxygenaci po léčbě HBO u fokální ischemie za použití zvířecího modelu měřením jak vnějších, tak vnitřních markerů hypoxie (SUN). Harch a kol. použili krysí model TBI k vyhodnocení účinků HBO na prostorové učení a paměť, stejně jako jeho vliv na hustotu krevních cév. Po obdržení jednostranné kortikální kontuze byly krysy Long-Evans testovány v Morris Water Task (MWT) 31-33 dní po poranění. Krysy byly rozděleny do neléčené kontrolní skupiny, falešně léčené normobarické vzduchové skupiny a HBO skupiny, která dostala 80 bid ošetření HBO při 1,5 ATA/90 minut. Krysy byly následně znovu testovány v MWT a poté usmrceny. Hustota krevních cév byla měřena bilaterálně v hipokampu a korelovala s výkonem MWT. HBOT způsobila signifikantní zvýšení vaskulární denzity hipokampu (p < 0,001) as tím související významné zlepšení prostorového učení (p < 0,001) ve srovnání s kontrolními skupinami. Podobně zvýšená vaskulární hustota a zlepšená MWT ve skupině HBOT vysoce korelovaly (p<0,001). (11)

SPECT pro vyšetřování a sledování Jednofotonová emisní CT (SPECT) byla shledána jako účinná při hodnocení posttraumatických lézí u pacientů s mTBI a jsou užitečná jako prostředek sledování zotavení.

V prospektivní studii hodnotící užitečnost SPECT skenů v diagnostice pacientů s mTBI a její korelaci s běžnými klinickými symptomy, jako je post otřes mozku (PCS), posttraumatická amnézie (PTA) a ztráta vědomí (LOC), Gawda et al zjistili abnormality perfuze u 63 % pacientů. To na rozdíl od pozitivních CT nálezů pouze u 34 % těchto pacientů. U dospělých byl nejčastěji postižen čelní lalok, zatímco temporální laloky byly častěji postiženy u dětí. Bylo zjištěno, že SPECT sken je citlivější než CT u pacientů s LOC, PTA a PCS (14).

Jacobs et al hodnotili prediktivní hodnotu SPECT skenů pro klinický výsledek u 136 pacientů s mTBI v prospektivní studii. Žádný z pacientů neměl abnormální nálezy na CT. Všichni pacienti podstoupili úvodní SPECT vyšetření a CT vyšetření do 4 týdnů od traumatu. Následná hodnocení byla provedena 3, 6 a 12 měsíců po poranění. U všech pacientů s abnormálními studiemi SPECT nebo se zhoršujícími se klinickými nálezy byla v následné době hodnocení provedena následná vyšetření SPECT.

Počáteční SPECT byl pozitivní u 54 % pacientů s postupným snižováním počtu pozitivních skenů v průběhu času. Klinická normalizace nastala rychleji než normalizace zobrazovacích studií. Bylo prokázáno, že SPECT má vysokou senzitivitu a negativní prediktivní hodnotu od 3 měsíců po poranění, takže negativní časný SPECT je spolehlivým kritériem pro vyloučení klinických následků. Pozitivní počáteční SPECT sken nevyloučil pozitivní klinický výsledek, nicméně pozitivní SPECT sken 12 měsíců po poranění byl spolehlivým prediktorem klinického výsledku [13]. Golden et al prokázali zlepšený průtok krve měřený sekvenčními studiemi SPECT u 50 pacientů s chronickými neurologickými poruchami (10).

SHI Xiao-yan prezentoval rozsáhlou studii 310 pacientů, ve které byl zkoumán účinek HBOT na CBF a také užitečnost SPECT v diagnostice a hodnocení neurokognitivních poruch po TBI. Snímky před a po léčbě byly porovnány a procento pozitivních úvodních skenů SPECT bylo podstatně vyšší než u skenů zjištěných při samotném CT (81,3 % vs. 15,2 %). Po HBOT se 63,5 % skenů SPECT normalizovalo současně s výrazným zlepšením klinických příznaků bolesti hlavy, závratí, špatné koncentrace a špatné paměti. Dalších 36,5 % počátečních pozitivních SPECT skenů ukázalo mezi 33-66 % zlepšení CBF spolu s klinickým zlepšením.

Navrhovaný design studie Bude přijato 60 souhlasných pacientů s TBI v jakémkoli věku, kteří jsou alespoň jeden rok po zranění se stabilními kognitivními deficity. Každý pacient s předchozím neurologickým deficitem, traumatem hlavy nebo zneužíváním návykových látek bude vyloučen, stejně jako každý s jakýmikoli kontraindikacemi pro HBOT. Všichni pacienti nebo jejich svěřenci podepíší písemný informovaný souhlas před jejich zařazením a protokol studie bude schválen místním helsinským výborem.

Pacienti budou vyloučeni, pokud budou splňovat jedno z následujících kritérií:

1. Byli léčeni HBOT kvůli jakékoli indicii před jejich zařazením.
2. Máte nějaké jiné indikace pro HBOT
3. Patologie hrudníku neslučitelná se změnami tlaku
4. Onemocnění vnitřního ucha
5. Pacienti trpící klaustrofobií.
6. Neschopnost udělit písemný informovaný souhlas ze strany pacienta nebo jeho pověřence. Bude zaznamenána kompletní anamnéza včetně lékařských a souběžných léků. Pacienti podstoupí hodnocení aktivit denního života (ADL), fyzikální vyšetření, neurokognitivní testování a SPECT sken bude proveden na začátku. Mírné traumatické poranění mozku bude definováno podle definice Amerického kongresu rehabilitační medicíny z roku 1993 jako poranění hlavy se ztrátou vědomí trvající méně než 30 minut, skóre Glasgow Coma Score (GCS) 13 nebo více a posttraumatická amnézie trvající méně než 24 hodin. (Kay a kol.).

Pacienti budou náhodně rozděleni do dvou skupin. Skupina I dostane zpočátku 40 po sobě jdoucích ošetření HBOT a skupina II žádnou léčbu HBOT. Na konci této první fáze, která trvá přibližně dva měsíce, budou obě skupiny přehodnoceny pomocí druhého SPECT skenu a neurokognitivního testování. Poté dojde ke zkřížení dvou skupin a skupina II (dříve žádná léčená) dostane léčbu HBOT, zatímco skupina I (dříve léčená) nebude dostávat žádnou další léčbu. Opět na konci této druhé fáze budou následovat SPECT skeny a neurokognitivní testování pro obě skupiny. Navíc na konci každé fáze bude podrobný tazatel hodnotící nepříznivé účinky a hodnocení jakýchkoli změn v ADL.

Po první fázi bude provedeno vyhodnocení výsledků s porovnáním rozdílů mezi léčenými a neléčenými skupinami a také umožněním vyhodnocení jakýchkoli spontánních změn, ke kterým došlo v neléčené skupině v důsledku plynutí času nebo křivky učení pro neléčenou skupinu. kognitivní hodnocení.

Po dokončení druhé fáze bude provedeno další hodnocení výsledků srovnávající účinek HBOT na skupinu II ve srovnání s jejich výchozí hodnotou a také hodnocení, zda účinky pozorované ve skupině I přetrvávají po dvou měsících bez léčby.

Léčba HBOT se bude skládat ze 40 po sobě jdoucích jednohodinových ošetření při 1,5 ATA se 100% O2 buď na vícemístných nebo jednomístných jednotkách podle preference pacienta. Léčba bude podávána jednou denně pětkrát týdně.

Kognitivní hodnocení

Statistická analýza Toto je pilotní randomizovaná zkřížená studie. Velikost vzorku 30 pacientů v každé podskupině (celkem 60 pacientů) po ischemické cévní mozkové příhodě i po hemoragické cévní mozkové příhodě byla stanovena tak, aby bylo dosaženo 90% síly na základě následujícího předpokladu souvisejícího s očekávanou změnou v neurologickém vyšetření: průměrný rozdíl mezi skupinami alespoň 25 % s mírou poklesu 16 % a alfa 5 % před obdobím křížové zkoušky.

Statistická analýza bude provedena pomocí statistického softwaru SPSS-verze 13. Parametrická data budou vyjádřena jako průměr ± standardní odchylky a porovnána pomocí jednosměrné ANOVA. Neparametrická data budou porovnána pomocí Kolmogorova-Smirnovova testu. Rozdíly mezi výsledky poskytujícími hodnoty p menší než 0,05 (p<0,05) budou považovány za statisticky významné.