|
Hjernens fysiologi gitte moos knudsen og olaf b paulson
|
| bet | 3/3 | | Sana | 07.04.2017 | | Hajmi | 68.26 Kb. | | #3271 |
Hyperventilationsbehandling kan således ved mange hjernesygdomme medvirke til at 1) genetablere CBF-autoregulationen, hvor der er dissocieret vasoparalyse, 2) modvirke acidose i læderet hjernevæv, 3) mindske det intrakranielle tryk og 4) nedsætte produktionen af cerebrospinalvæske. Reduktion af den arterielle kuldioxidtension (PaCO2) medfører desuden, at CBF nedsættes. Der skal derfor ved hyperventilationsbehandling stiles mod et moderat reduceret PaCO2, idet CBF reduktionen ikke børe være så udtalt, at der er risiko for vævshypoksi. I praksis stiles der ofte mod et PaCO2 på omkring 4.0 kPa (30 mmHg) i terapeutiske situationer ved hjernekirurgi, karkirurgiske operationer på halsen, svære akutte cerebrale læsioner og forhøjet intrakranielt tryk. Hvor længe en hyperventilationsbehandling bør fortsætte ved akutte cerebrale skader, er vanskeligt at afgøre. I praksis vedligeholdes den oftest nogle døgn. Efter længerevarende hyperventilation indtræder som nævnt adaptation til det lave PaCO2. En pludselig ændring til normoventilation vil nu sænke pH i hjernen og øge både CBF og det intrakranielle tryk med risiko for forværring af tilstanden. Derfor seponeres en hyperventilationsbehandling gradvist i løbet af et eller flere døgn. Hvis patienten kan vende tilbage til spontan ventilation direkte fra mekanisk hyperventilation, vil vedkommende fortsætte med at hyperventilere, til en ny adaptation har fundet sted.
Arteriel hypertension
Ved kronisk hypertension er såvel autoregulationens nedre som øvre grænse forskudt mod højere blodtryksniveauer (Fig. 11.4). Denne forskydning svarer til den midlertidige forskydning, som ses under aktivering af det sympatiske nervesystem. Autoregulationsforskydningen beskytter til en vis grad hjernen mod det kronisk forhøjede blodtryk. Beskyttelsen er dog kun partiel, fordi hypertensive forandringer i arterier og arterioler kan blive irreversible. Dermed nedsættes karrenes evne til at regulere CBF ved hjælp af vasomotorisk aktivitet. Meget taler for, at forskydningen af autoregulationens grænser ved kronisk arteriel hypertension kan normaliseres – i hvert fald hos yngre – ved behandling (Fig. 11.7). Hvor hurtigt dette sker, vides ikke. Det er derfor, i hvert fald ved behandling af yngre hypertonikere, rimeligt at sigte mod en gradvis normalisering af blodtrykket. Ved malign hypertension bør blodtrykket hurtigt, men forsigtigt, bringes ned på et acceptabelt niveau. Er det ubehandlede diastoliske blodtryk 140-150 mmHg, bør det ved den initiale behandling næppe bringes ned under 110-120 mmHg, fordi der ellers er risiko for cerebral iskæmisk skade – især i »vandskelsområderne« – ved middelblodtryksværdier under autoregulationens nedre grænse. Efter den initiale reduktion kan blodtrykket i løbet af uger eller måneder bringes gradvist ned mod normalområdet under stadig observation for symptomer på cerebral iskæmi.
Hypertensiv encefalopati er en kritisk cerebral tilstand, der oftest ses hos patienter, som i forvejen har moderat eller svær arteriel hypertension, og hos hvem blodtrykket af en eller anden grund pludselig er steget yderligere. I sjældne tilfælde kan akut opstået hypertension, fx ved fæokromocytom eller ved overdosering af pressorstoffer, fremkalde hypertensiv encefalopati. Den hypertensive encefalopati er betinget af, at blodtrykket når op over autoregulationens øvre grænse, hvorved der indtræder en trykinduceret dilatation af modstandskarrene, forhøjet intrakapillært tryk og øget permeabilitet af blod-hjerne-barrieren. Alle disse faktorer bidrager til udvikling af hjerneødem og til stigning af det intrakranielle tryk. De almindeligste symptomer er generaliserede eller fokale epileptiske anfald, ledsaget af hovedpine og opkastning, kortikal blindhed samt andre neurologiske udfald. Påvirket bevidsthedsplan med tiltagende konfusion og delir gående over i coma ses ved svær hypertensiv encefalopati. Ved oftalmoskopi ses almindeligvis udtalte retinale forandringer med fundus hypertonicus IV. Det retinale ødem og hæmoragier kan bidrage til differentialdiagnostisk at skelne fra forhøjet intrakranielt tryk. I øvrigt kan CT- eller MR-skanning af hjernen anvendes til at adskille tilstanden fra apopleksi. Diagnosen er i øvrigt ofte vanskelig, blandt andet fordi den blodtryksstigning, der fremkaldte den hypertensive encefalopati, kan være forbigående og blodtrykket således nået tilbage til habitualværdien, når patienten kommer til undersøgelse. De vigtigste differentialdiagnoser er akut cerebralt infarkt hos en hypertensiv patient, akut intrakraniel blødning, akut encefalitis med epileptiske anfald og uræmisk coma.
Korrekt terapi ved hypertensiv encefalopati er af største betydning, fordi symptomerne som regel er fuldt reversible ved tidlig behandling. Ved insufficient behandling kan permanent hjerneskade opstå. På den anden side er overbehandling lige så farlig og kan også medføre irreversible iskæmiske hjerneskader. Behandling af hypertensiv encefalopati er vanskelig og er en specialopgave. Til den akutte antihypertensive behandling benyttes furosemid, evt. små refrakte doser af labetalol. Angiotensin konverteringsenzym-hæmmere kan også anvendes til akut behandling, da de forskyder autoregulationsgrænserne mod lavere niveauer samtidig med blodtrykssænkningen. Dihydralazin i intravenøst drop har været brugt, men bør undgås, da det ophæver autoregulationen og fremkalder en betydelig stigning af det intrakranielle tryk.
Måling af hjernens gennemblødning, stofskifte og receptorforhold
Emissionstomografiske metoder
Måling og monitorering af fysiologiske forhold som fx CBF, hjernens oxygen- eller glukosemetabolisme, receptor- eller enzymforhold, oxygeneringsgrad eller energireservoir er i tiltagende grad væsentlige for korrekt diagnostik eller behandling. Inden for de seneste årtier har metoderne til regional måling af hjernens fysiologiske forhold gennemgået en betydelig udvikling. De fremherskende metoder til dette har hidtil været single photon emission computer tomography (SPECT), der anvender gamma-emitterende sporstoffer samt positron emission tomography (PET), hvor positron-emitterende stoffer anvendes. Begge metoder benytter computerassisteret tomografi til registrering af isotopaktivitets fordeling i hjernen og beregning af fysiologiske variable, fx CBF. Metoderne tillader registrering af aktiviteten med en regional opløselighed omkring 1 cm ved SPECT og ned til 2 mm for de mest avancerede specielle hjerne PET skannere. Ved at omsætte de fysiologiske variable til farver ved hjælp af en farvekodningsskala fremstilles et »landkort« over den regionale fordeling af fx CBF (Fig. 11.8). Gamma-emitterende sporstoffer fremstilles via en Tc-generator, hvor 99mTc anvendes i et kommercielt fremstillet »kit«, og sporstoffet til måling af CBF kan derved produceres lokalt. Desuden findes der, især til afbildning af hjernens receptorforhold, kommercielt tilgængelige 123I-mærkede sporstoffer med længere halveringstider, hvilket muliggør transport over længere afstande. Positron-emitterende stoffer fremstilles i en cyklotron og har gennemgående korte halveringstider, typisk 20 minutter. Dette nødvendiggør, at fremstilling og radiosyntese af sporstofferne generelt foregår i nærheden af PET-kameraet. De noget højere omkostninger, som dette medfører, modsvares dels af de langt større muligheder, der findes for at fremstille biologisk interessante sporstoffer (med indbygning af for eksempel 11C, 15O eller 18F), og dels af den højere billedopløselighed og generelt lavere stråledosis.
MR-undersøgelser
Principperne ved MR (magnetisk resonans) gennemgås i Kapitel 12 om strukturelle billeddannende undersøgelser.
Der er flere forhold af fysiologisk betydning, som influerer på MR-signalet: 1) paramagnetiske stoffer har betydning for MR-signalet fra protoner i det omkringliggende vand, fx er reduceret hæmoglobin paramagnetisk, hvorfor ændringer i mængden af reduceret hæmoglobin i hjernen vil medføre en ændring af MR-signalets intensitet. Dette har betydning for de senere omtalte funktionelle undersøgelser. 2) Hvis et vandmolekyle fra excitation til detektion bevæger sig selv et lille stykke langs en gradient i magnetfeltet, vil MR-signalet blive påvirket. Dette har betydning for diffusionsmålinger. 3) Hver kerne har sin egen magnetiske resonansfrekvens, som afhænger af den magnetiske feltstyrke. Den præcise resonansfrekvens afhænger imidlertid ikke alene af feltstyrken, men også af påvirkninger fra omgivende elektroner og nabokerner, hvilket er grundlaget for MR-spektroskopi (MRS).
MR spektroscopi udnytter det forhold, at resonansfrekvensen af en atomkerne afhænger af det mikromiljø, atomet befinder sig i, specielt af naboatomerne og den kemiske struktur, hvori de indgår. Der fås derfor et helt spektrum af resonansfrekvenser. Protonens resonansfrekvens afhænger således af, om brintatomet befinder sig i vand, i myoinositol, i laktat eller i en anden substans. For fosforatomet gælder, at svaret vil være forskelligt, afhængigt af, om det drejer sig om frit fosfat eller forskellige organiske fosfatforbindelser. Forskellen mellem resonansfrekvenser for de forskellige fosfatforbindelser vil give et mål for intracellulær pH, hvor fosforatomerne befinder sig. Kun en lille del af det naturligt forekommende kulstof er kulstof-13, det meste er kulstof-12. I modsætning til kulstof-12 giver kulstof-13 et MR-signal. Kulstof-13 kan indbygges i forskellige biologiske molekyler, hvorved der er mulighed for at følge forskellige metaboliske processer. MR-spektroskopi har således stor potentiel betydning for den kliniske diagnostik. Det er muligt at rekonstruere billeder af fordelingen af koncentrationen af metabolitterne målt med MRS (Fig. 11.9).
Andre metoder
Blodgennemstrømningen i halskarrene kan undersøges med Doppler metoden. Disse undersøgelser har interesse ved stenoserende processer i a. carotis. Ved transkranielle Doppler-undersøgelser anvendes Dopplerprincippet under insonation af een eller flere af hjernens basale arterier, typisk a. cerebri media, til måling af cirkulationsændringer. Anvendelse til monitorering forudsætter en uændret diameter af det insonerede kar. Metoden er i øvrigt vel anvendelig som bed-side undersøgelse, er non-invasiv og relativ let at gennemføre. Undersøgelsen kan give et relativt mål for gennemblødningen i den insonerede arterie. Meget lave eller meget høje værdier for blodgennemstrømningen (gennemstrømningshastigheden) kan således almindeligvis give et fingerpeg om, hvorvidt der er tale om sværere hypo- eller hyperperfusion.
Nær-infrarød spektroskopi er en metode, der bygger på måling af absorption af indsendt lys. Denne metode udmærker sig især ved at muliggøre non-invasiv monitorering af hjernevævets oxygeneringsgrad. Måleenhederne placeres almindeligvis i panden; målingerne repræsenterer kun en begrænset, overfladisk lokaliseret del af hjernen.
Måling af hjernens gennemblødning
De fleste metoder til måling af hjernens gennemblødning anvender frit diffusible inaktive stoffer som indikatorer. Disse diffunderer frit mellem blod og hjernevæv, og udvaskningen fra hjernevævet afhænger af gennemblødningen; jo højere gennemblødning, jo hurtigere udvaskning. Princippet blev introduceret i 1945 af Kety og Smith, der anvendte kvælstofforilte (N2O) som indikator. I dag anvendes radioaktive sporstoffer, der tilføres enten gennem inhalation eller intravenøs injektion. Sporstoffets fordeling i forskellige områder af hjernen og dets ankomst- eller udvaskningshastighed registreres med detektorer anbragt uden på hovedet, hvorved den regionale hjernegennemblødning kan beregnes. Indikationerne for undersøgelse af hjernens regionale blodgennemstrømning med SPECT eller PET er diagnostik af blandt andet cerebrovaskulære sygdomme, demenssygdomme og epilepsi.
Ved MR-skanning kan den regionale blodcirkulation måles eller estimeres ved anvendelse af et MR-kontraststof eller ved måling af, hvor mange vandmolekyler der tilføres eller forlader en speciel region i hjernen. Som MR-kontraststof anvendes oftest en paramagnetisk gadolinium-DTPA, som injiceres intravenøst. Ved at følge dens passage gennem de forskellige hjerneafsnit fås information om transittider m.m. Følges koncentrationsprofilen også i de store kar førende til hjernen, er det i princippet muligt at beregne gennemblødningsværdier. Klinisk har metoden specielt haft interesse i forbindelse med undersøgelser af patienter med cerebrale infarkter.
Vand er ved dets passage gennem den cerebrale karseng næsten frit diffusibelt. Det vil sige, at langt størstedelen af de vandmolekyler, som med blodet tilføres kapillærerne, vil diffundere ud i vævet samtidig med, at en tilsvarende mængde vandmolekyler fra vævet diffunderer ind i kapillærerne. Da vandmængden i vævet er betydeligt større end i kapillærerne, betyder det, at vandmolekyler, som er tilført hjernevævet, bliver »hængende« der i længere tid. I de lidt større kar, arterier, arterioler, venoler og vener er udvekslingen af vandmolekyler over karvæggen betydelig mindre. Gennemblødningen kan nu i princippet måles ved at excitere vandmolekylerne i et snit længere nede, fx i halsen. Vandmolekylerne i de store arterier exciteres derved og føres med blodstrømmen op til hjernevævet. Et snitbillede af hjernen vil da afspejle, hvor mange vandmolekyler der med blodet er tilført de forskellige hjerneregioner.
Den mest anvendte MR-metode til vurdering af ændringer i blodcirkulation bygger den såkaldte BOLD (Blood Oxygenation Dependent Level) effekt. Denne metode anvendes i udstrakt grad til funktionelle MRI undersøgelser (fMRI), hvor man ikke måler CBF i absolutte værdier, men undersøger forskelle i gennemblødningen ved at sammenligne to tilstande; fx kan det undersøges, hvilke områder der aktiveres under tale. Da hjernens regionale gennemblødning stiger betydeligt mere end iltforbruget i fysiologisk aktiverede områder, fx under en håndbevægelse, stiger mængden af oxygeneret hæmoglobin i hjernen, og tilsvarende aftager mængden af deoxygeneret hæmoglobin. Imidlertid stiger hjernens blodvolumen også, når gennemblødningen stiger, hvilket fører til en øget mængde af både oxygeneret og deoxygeneret hæmoglobin, men det er den førstnævnte af disse to faktorer, der er dominerende, når det drejer sig om deoxyhæmoglobinmængden. Deoxyhæmoglobin er i modsætning til oxyhæmoglobin paramagnetisk og påvirker dermed MR-signalet, som bliver kraftigere, når mængden af deoxyhæmoglobin aftager. Da ændringen kun er få procent, er det bedst at måle med 3 Tesla MR-skannere (eller mere). BOLD-metoden giver ikke helt samme resultater som med PET og 15O-H2O. Dette skal blandt andet ses i sammenhæng med, at PET måler gennemblødningen svarende til den kapillære perfusion, hvorimod MR-signalet ved BOLD mere vil være præget af de områder, hvor der er mest blod, dvs. i cerebrale venoler.
Undersøgelser af ændringer i hjernens blodtilførsel under aktivering målt med enten 15O-H2O- PET eller fMRI har bidraget enormt til kortlægning af hjernens normale funktioner, herunder neuropsykologiske kognitive funktioner. Klinisk vil interessen specielt samle sig om defekte aktiveringsmønstre ved sygdomme i hjernen samt om lokalisation af vigtige områder, fx sprogcentrenes relation til tumorer, som potentielt kan fjernes kirurgisk. Disse anvendelsesmuligheder er fortsat under udvikling.
Måling af hjernens stofskifte
Med PET kan der udføres regional bestemmelse af hjernens ilt- og glukosemetabolisme. Hertil anvendes intravenøs indgift af positronemitterende sporstoffer som 15O2, 11C indbygget i glukose eller 18F indbygget i et glukosederivat (fluorodeoxy-glukose, forkortet: FDG). Ud fra isotopaktiviteten i arterieblod og i hjernen kan metabolismen beregnes i områder af hjernen med en regional opløselighed ned til 2 mm. Ved hjælp af en farvekodningsskala kan de beregnede metabolismeværdier i de enkelte regioner omsættes til farver, således at der kan fremstilles et billede af hjernens regionale metabolisme. Inden for de neurologiske sygdomme har metoden indtil videre overvejende fundet anvendelse i forskningsmæssigt øjemed; dog foretages FDG-undersøgelser i lighed med SPECT-CBF undersøgelserne nu oftere som et supplement til den diagnostiske udredning af patienter med demens.
Måling af hjernens receptorforhold
Ved at radiomærke ligander for forskellige transmittersystemer kan man under anvendelse af forskellige kinetiske modeller ikke blot afbilde hjernens receptorsystemer, men også beregne kvantitative eller semi-kvantitative mål for disse.
Der er især for det dopaminerge transmittersystem gennemført en række undersøgelser, der peger på nytten af SPECT eller PET ved flere sygdomme. Indikationerne for undersøgelse af hjernens dopamintransporter er 1) at konfirmere eller afkræfte tilstedeværelsen af sygdomme med parkinsonistiske træk, 2) at etablere en tidlig diagnose eller gradere sværhedsgraden af Parkinsons sygdom (Fig. 11.10) eller 3) at monitorere sygdomsprogression.
Indikationerne for undersøgelse af hjernens D2/D3-receptorer er et omdiskuteret differentialdiagnostisk redskab ved parkinsonistiske syndromer (Fig. 11.10) samt at bestemme graden af D2/D3-receptorokkupans under behandling med neuroleptika. I dag er det muligt at afbilde en lang række forskellige neurotransmitteres receptorer, men dette har endnu ikke vundet indpas i klinisk diagnostik og behandling
|
| |
