Оценка метаболических процессов в мозге базируется на мониторинге оксигенации и концентрации ряда биохимических субстратов в трех жидкостях: в крови, оттекающей от мозга, в интерстициальной жидкости мозга и в ликворе.

Церебральная оксигенация может оцениваться как по насыщению кислородом (сатурации) гемоглобина в оттекающей от мозга крови, так и при помощи непосредственной регистрации напряжения кислорода в мозге. Для определения насыщения гемоглобина кислородом в венозной крови, оттекающей от мозга по яремным венам (SjO₂), используют повторные анализы крови из этих сосудов. Возможно получение данных с помощью специального фиброоптического датчика, установленного в луковице яремной вены (методика югулярной оксиметрии). Показания датчика позволяют мониторировать сатурацию венозной крови и являются более информативными, чем дискретные данные (рис. 4.32). Патологическим считается величина SjO₂ ниже 50%, уровень 50-55% расценивается как критический.

Величина SjO₂ выше 75% считается проявлением повышенного кровенаполнения (гиперемии) мозга (J. Cruz. 1998).

Метод югулярной оксиметрии имеет ряд недостатков. Одним из них является большое количество артефактных данных из-за движений головы больного, низкой интенсивности сигнала и его искажения из-за примеси экстрацеребральной крови. Выполнение методики может вызывать осложнения, связанные с введением катетера – повреждение сонной артерии и окружающих нервных стволов. Имеются проблемы, вызванные нахождением катетера в яремной вене, основные из которых - инфицирование и тромбоз.

Прямое определение напряжения кислорода в ткани мозга (рtiO₂) основано на имплантации специального полярографического электрода непосредственно в вещество мозга (рис. 4.33). Такой же датчик может быть использован для оценки напряжения кислорода в ликворе. Принцип полярографического метода базируется на превращении минимального количества молекулярного кислорода, растворенного в электролитном растворе, в гидроксильные ионы. Указанная химическая реакция, протекающая вблизи полярографического катода, вызывает появление электрического тока, величина которого прямо пропорциональна диффузии молекулярного кислорода через мембрану электрода из окружающих тканей. Нормальными величинами рtiO₂ считаются 25-30 мм рт.ст. при напряжении кислорода в артериальной крови около 100 мм рт.ст.

Точность и отсутствие артефактов являются достоинствами полярографического метода. Величина рtiO₂ представляет собой баланс между кислородом, доставленным к мозгу и потребленным им. Данное обстоятельство, а также локальный характер измерений затрудняют интерпретацию полученных результатов. Как и югулярная оксиметрия, методика является инвазивной и несет потенциальную опасность инфекционных осложнений.

Церебральная оксиметрия в диапазоне излучения, близком к инфракрасному - неинвазивный метод (рис. 4.34). Принцип методики основан на детекции параинфракрасного излучения (длина волны 730 и 810 нм) двумя фотодиодами. Естественные хромофоры, в основном оксигенированный и восстановленный гемоглобин способны поглощать параинфракрасное излучение. Методика расчета основывается на вычислении относительной величины восстановленного гемоглобина по отношению к его общему количеству. Показатели выражаются в насыщении гемоглобина кислородом в процентах. Для детекции сигнала от мозгового вещества, не смешанного с сигналами от экстрацеребральных тканей, фотодиоды, служащие детекторами, располагаются на расстоянии 30 и 40 мм от источника света. Дальний из диодов воспринимает излучение, прошедшее через кожу, мышечные ткани, кости черепа и мозг, ближний - только излучение, прошедшее через ткани скальпа и черепа. Так как 80-85% крови в полости черепа является венозной, то показания церебрального оксиметра (rSO₂) отражают, в основном, насыщение кислородом гемоглобина венозной крови мозга региона мозга, находящегося в проекции датчика. Следует подчеркнуть разницу между методами церебральной оксиметрии и пульоксиметрии. При использовании последней анализируется не всë излучение, которое прошло через ткани, а только его изменения, связанные с пульсацией кровотока.

Возможности церебральной оксиметрии в настоящее время активно изучаются и выглядят перспективными. В нашей клинике использование этого метода позволило коренным образом изменить взгляды врачей на важность обеспечения повышенной оксигенации артериальной крови при поражениях головного мозга.

Метаболические процессы в мозге в настоящее время изучают не только с помощью оценки потребления кислорода. О метаболизме судят по содержанию лактата, глюкозы, глицерина и глутамата. Определять указанные вещества можно не только в крови яремной вены, но и непосредственно в веществе мозга с помощью специально разработанной техники микродиализа. Диализат интерстициальной жидкости получают при использовании микротрубочек, имплантируемых в исследуемый участок церебральной ткани.

Наибольший интерес вызывает оценка концентрации лактата. Накопление этого метаболита отражает вызванное гипоксией угнетение цикла трикарбоновых кислот и цепочки окислительного фосфорилирования с компенсаторной активацией гликолиза. Оценка уровня глюкозы расширяет возможности детализации нарушений углеводного обмена в мозге. Концентрация глицерина позволяет судить о нарушениях жирового обмена. Оценка уровня глутамата дает информацию об активации нейротоксического механизма церебральных повреждений. Методика микродиализа позволяет получать интересные результаты, но сейчас она находится только в начале своего развития.