Účinek nitroprusidu sodného na průtok krve mozkem

Pozadí Cerebrální autoregulace je obecně považována za udržující cerebrální krevní průtok (CBF), pokud je střední arteriální tlak (MAP) mezi 60 a 150 mmHg. Přesto je sporné, zda existuje plató pro CBF. Rychlost krve střední cerebrální arterie (MCA Vmean), jako index CBF, je tedy ovlivněna farmakologickými změnami v MAP mezi přibližně 40-125 mmHg. Naproti tomu průtok krve vnitřní krční tepnou není ovlivněn mírným poklesem krevního tlaku.

Mozek je zásobován vnitřní karotidou a vertebrálními tepnami, které mají jinou regulaci s vyšší reaktivitou CO2 a větší ortostatickou redukcí pro vnitřní krkavice než vertebrální tepna. Rozdílná regulace těchto dvou tepen může odrážet vyšší sympatickou inervaci tepen, které vycházejí z a. carotis interna, než jsou arterie vertebrální. Arteria carotis interna může přispívat k autoregulaci mozku, protože céva se během mírného poklesu MAP rozšíří, zatímco průtok krve arteria carotis interna je zachován. Arteriální napětí CO2 (PaCO2) je důležitým regulátorem CBF a pro regulaci CBF je důležité také udržování centrálního krevního objemu a srdečního výdeje. V této studii je pomocí duplexního ultrazvuku hodnocen průtok krve vnitřní karotidou a vertebrální arterií u 20 zdravých mužů, když je MAP snížen nitroprusidem sodným, silným krátkodobým vazodilatátorem.

Cíl Účelem studie je vyhodnotit, zda je CBF ovlivněn 20% a 40% snížením MAP nitroprusidem sodným. Reaktivita CO2 vnitřních karotid a vertebrálních arterií je hodnocena za účelem kontroly hyperventilace během hypotenze vyvolané nitroprusidem sodným. Dále bude studie hodnotit, zda jsou změny v prokrvení vnitřní krkavice a vertebrální tepny při 40% snížení MAP odlišné a zda mají tepny odlišnou reaktivitu CO2. Nakonec studie vyhodnotí, zda je sklon lineární regrese CBF a MAP vyšší u hodnocení, když je MAP snížen o 40 % a 20 % než u hodnocení na začátku a když je MAP snížen o 20 %.

Hypotézy

• Snížení MAP o 40 % vyvolané nitroprusidem sodným snižuje CBF
• Nitroprusid sodný indukované snížení MAP o 20 % snižuje CBF
• Nitroprusidem sodným indukované snížení MAP o 40 % způsobuje větší relativní snížení průtoku krve vnitřní krční tepnou než vertebrální tepnou
• Reaktivita CO2 arteria carotis interna je vyšší než reaktivita vertebrální arterie
• Sklon lineární regrese MAP a CBF při hodnocení, kdy je MAP snížen o 20 % a 40 % nitroprusidem sodným, je vyšší než u hodnocení na začátku a když je MAP snížen o 20 %.

Metody Studie bude zahrnovat 20 zdravých mužů. Experiment trvá přibližně tři hodiny a subjekt musí být nalačno alespoň 4 hodiny, musí se zdržet alkoholu a kofeinu po dobu 12 hodin a musí 24 hodin tvrdě cvičit. Před zahájením experimentu se vyhodnotí vnitřní krkavice a vertebrální tepny a v případě, že nelze cévy zobrazit, např. z důvodu vysoké bifurkace karotidy se subjekt nebude moci zúčastnit studie. Subjekt během studie spočívá v poloze na zádech.

Měření Katétr se umístí do radiální nebo brachiální tepny na nedominantní paži pro vyhodnocení arteriálního tlaku a proměnných plynů. Celkový objem odebrané krve je menší než 25 ml. Dlouhá linie se umístí do kubitální žíly a postoupí do podklíčkové žíly pro infuzi nitroprusidu sodného. Měření arteriálního tlaku se používá pro vyhodnocení tepového objemu, srdečního výdeje a celkového periferního odporu pomocí modifikované analýzy pulzního obrysu. Tepová frekvence je hodnocena elektrokardiogramovým svodem II. Okysličení pokožky čela a průtok krve se hodnotí v blízkosti vlasové linie pomocí laserové Dopplerovy průtokoměry s integrovaným okysličovacím senzorem v hloubce 1-2 mm v oblasti přibližně 9 mm^2. Okysličení mozkových a bicepsových svalů se hodnotí pomocí blízké infračervené spektroskopie. Transkraniální doppler se používá k hodnocení MCA Vmean. Při konstantním průměru MCA odrážejí změny rychlosti krve změny regionálního CBF, ale průměr může být ovlivněn změnami MAP a PaCO2.

Změny centrálního krevního objemu jsou hodnoceny záznamem hrudní elektrické admitance. Centrální hemodynamika, MCA Vmean, elektrokardiogram a okysličení kůže a průtok krve se zaznamenává při 100 Hz, okysličení mozku a svalů se zaznamenává při 0,1 Hz a hrudní vstup při 0,25 Hz a ukládá se do počítače.

Průtok krve vnitřní karotidou a vertebrální tepnou se hodnotí jednostranně na krku pomocí duplexního ultrazvuku. Hodnocení je v podélném řezu 1-2 cm distálně od bifurkace karotidy a vertebrální tepna je hodnocena mezi transverzálními výběžky C2-5 s hlavou otočenou přibližně o 30° ke kontralaterální straně. Aby se omezil vliv ventilace, jsou na každé úrovni MAP provedeny dva záznamy přibližně 20 s obou tepen a je uveden průměr. Používá se frekvence 8-12 megahertzů a zisk je nastaven na co nejvyšší možnou hodnotu, zatímco lumen cévy je bez echa. Doppler s pulzní vlnou při stabilním úhlu ≤ 60º určil úhlem korigovanou časovou průměrnou maximální rychlost průtoku (TAVMAX), která odpovídá dvojnásobku střední rychlosti krve. Průměr je hodnocen pomocí automatického softwaru pro sledování cévní stěny a průtok krve je: 0,125 * 60 * TAVMAX * π * průměr^2 a CBF je součet jednostranného krevního průtoku vnitřní karotidou a vertebrální tepnou.

CO2 reaktivita vnitřní krkavice a vertebrální arterie je: změna průtoku krve *100 / změna PaCO2 * základní průtok krve pomocí individuální lineární regrese pro hodnocení během normo-, hypo- a hyperkapnie. CO2 reaktivita MCA Vmean a cerebrální oxygenace jsou hodnoceny podobně a měření během infuze nitroprusidu sodného jsou korigována na změny v PaCO2 od výchozí hodnoty pomocí CO2 reaktivity na hypokapnii.

Postupy Vyhodnocení základní linie v klidu se provádí alespoň 30 minut po umístění katétrů. Následně je hodnocena reaktivita CO2 během hypo- a hyperkapnie v náhodném pořadí. Hypokapnie je dosažena hyperventilací po dobu 6 minut k vyvolání 0,7-1,2 kilopascal (kPa) snížení PaCO2 a hodnocení se opakuje, pokud snížení PaCO2 není v tomto intervalu. Hyperkapnie je dosaženo dýcháním 6% CO2 po dobu 6 minut.

Poté je infuzí podáván nitroprusid sodný ke snížení MAP o 20 % (15 %-25 %) a 40 % (35 %-45 % a minimálně MAP 50 mmHg při maximální rychlosti infuze 10 µg/(kg*min)). Nitroprusid sodný je krátkodobě působící, silný vazodilatátor, který aktivuje guanylátcyklázu přímo nebo produkcí oxidu dusnatého, což způsobuje relaxaci buněk hladkého svalstva v tepnách a žilách. Účinek nitroprusidu sodného je dosažen během 2 minut a poločas je 2 minuty, přičemž účinek je krátkodobý. Nitroprusid sodný nemá přímý účinek na CBF. Infuze nitroprusidu sodného se provádí elektronickou infuzní pumpou při 0,25 µg/(kg*min) po dobu jedné minuty a každou minutu se zvyšuje o 0,25 µg/(kg*min). Účinek na MAP se vyhodnocuje každou minutu před zvýšením rychlosti infuze. Když je dosaženo úrovně MAP, MAP se udržuje další minutu, po které se po dobu 2-3 minut provádějí měření. Když byla provedena hodnocení na obou úrovních MAP, rychlost infuze se postupně snižuje, aby se zabránilo takzvané "rebound hypertenzi". V tomto okamžiku je experiment dokončen a katétry jsou odstraněny.

Statistika Velikost studie: V podobné studii snížení MAP vyvolané nitroprusidem sodným o 43 % snížilo CBF o 15 % po korekci na pokles PaCO2. Výpočet síly ukazuje, že je zapotřebí alespoň 14 subjektů k detekci 15% snížení CBF se směrodatnou odchylkou 18%, když je MAP snížen o 40% nitroprusidem sodným s 5% hladinou významnosti a silou 80%.