Neurofisiologia y Autorregulación Cerebral

Dr Luis Castillo F.

Departamento de Medicina Intensiva

Universidad Catolica de Chile

fisiopatología de edema cerebral

contenido cavidad craneana:

tejido cerebral 80%

LCR 10%

sangre 10%

DistensibilidadFlujo Cerebral

15% del Gasto cardiaco

20% del consumo de oxigeno corporal total

Dependiente de p02,pH,pC02,Pam,p50,etc.

En condiciones normales hay acople Flujo-consumo de oxigeno

DistensibilidadConceptos básicos

CBF 50 ml/100 g/min.

Ca02 20 ml/100 ml

Cjvo2 13 ml/100 ml

Sjvo2 65%

CAVo2(Cao2- Cjvo2) 6.3-7 ml/100 ml

CDo2(CBFxCao2) 10 ml/100g/min

CVo2(CBFxCAVo2) 3.5 ml/100g/min.

Distensibilidad

Disfunción eléctrica CBF 15-20 ml/100g/min.

Falla de membrana CBF 6-10 ml/100g/min.

Penumbra isquemica CBF entre 6-20 ml/100g/min.(eléctricamente silente,no funcional pero viable metabólicamente)

Distensibilidad

Volumen de cavidad intracraneana fijo

Cráneo no distensible (adulto)

Cerebro no comprensible

Doctrina Monroe-Kellie(aumento de volumen de un componente va asociado a disminución de otro)

Fisiopatología

PIC –PPCDoctrina Monroe – Kellie:

1. Presión es proporcional a los volúmenes dentro del cráneo2. PIC V cerebral + V sanguíneo + V LCR

Trauma:1. V cerebral x edema principalmente citotóxico2. V sanguíneo:

Drenaje venosoFSC x Tº o convulsionesPérdida de la autorregulación

3. V LCR:Bloqueo del flujoInterferencia con la reabsorción

4. Efectos de masas: Hematomas

Cambios de volúmenes rápidos, mecanismos compensatorios exhaustos o disfuncionales Aumentan la PIC

Fisiopatología

Volúmenes Intracraneales:

1. V sanguíneo cerebral:

Arterial + Venoso (compliance)

Este último se afecta en:

1. Disrupción de venas

2. Trombosis de senos

3. Interferencias con el drenaje venoso yugular

4. Pº intratoráxica

2. V LCR

Compensado por desplazamientos al espacio subaracnoideo espinal

3. V cerebral

El edema citotóxico estresa la capacidad de compensar

Cuando la compliance cerebral es mala:

1ml produce PIC de 10 mmHg

Autorregulación

Hipotenso

Hipertenso

Rango de perfusión normal

PAM (mm Hg.)

FS

C (

ml/

10

0g

r/m

in.

Edema

Isquemia

PAM, PaO2, PaCO2 (mmHg)

0

25

50

75

100

125

0 25 50 75 100 125 150 175

FSC

(ml/100g/min)

PAM

PaO2

autoregulación cerebral

PaCO2

Factores de regulación

RVC regional,CBF,VSC y V02

Pp. Regional,CBF,VSC y VO2

Patologías predominantes unilaterales

Supra e infratentorial

Distensibilidad bicompartamentalizada

Supra e infratentorial

Supratentorial bihemisferica

Gradientes

volumen

0

10

20

30

40

50

PIC

(mmHg)

distensibilidad cerebralGlobal

volumen

0

10

20

30

40

50

PIC

(mmHg)

Distensibilidad Cerebralbihemisferica(dp/dv)

Fisiopatología

PPC ideal?: Estudios con micro diálisis muestran que si bien el cerebro normal puede ser más resistente a bajas PPC, el cerebro con TEC muestra signos de isquemia con PPC < 50 mmHg

Nordstrom, Anesthesiology 2003

Elevar PPC:

1. Con autorregulación deteriorada el efecto sobre la PIC no es previsible: hay pacientes en que la PIC = o .

2. Un estudio comparó PPC 70 vs. PPC 50 pero con PIC < 20 Mg.. No hubo diferencias en outcomes, pero el grupo con PPC 50 tuvo RR de 5 para SDRA y en estos pacientes RR 2,5 de HIC refractaria.

Robertson, Crit Care Med 1999

Fisiopatología

FSC / Metabolismo

Clínicamente puede ser explorado por la Dif (A-V) de O2 cerebral y la SjO2

Pudiendo encontrar 3 patrones:

1. Hiperemia

2. hipoperfusion-isquemia

3. Infarto

SjO2 < 50% conlleva un peor outcome.

En un estudio prospectivo los pacientes sin desaturación tenían una mortalidad de 18 % vs los con un y múltiples episodios donde la mortalidad era de un 46 y 71% respectivamente.

Robertson, Acta Neurochir 1993

pti02 < 15 mmHg aumenta la probabilidad de morir

Valadka, Crit Care Med 1998

FIGURE 8. Complex relationships have been discovered

between CBF, cerebral metabolic rate of oxygen

(CMRO2), cerebral arteriovenous difference of oxygen

content (AVDO2), hyperemia, hypoperfusion,

ischemia, and infarction. (From, Robertson CS,

Narayan RK, Gokaslan ZL, Pahwa R, Grossman RG,

Caram P Jr, Allen E: Cerebral arteriovenous oxygen

difference as an estimate of cerebral blood flow in

comatose patients. J Neurosurg 70:222–230, 1989).

Presión de perfusión cerebral

involucra monitorización PIC

2008

Resistencia Vascular Cerebral

•Capacidad del lecho vascular cerebral de modificar su Diámetro

ante diversos estímulos

•El Diámetro vascular es el principal componente de la RVC,

y esta a su vez del FSC

•Los estímulos mas importantes son: PaCO2, CRMO2, PPC

PaCO2

FSC

RVC

CMRO2

FSC

PaCO2/CRMO2

Autorregulación C. por presión

ACp

Habilidad cerebral de mantener un FSC estable ante amplios cambios de perfusión

Reflejo músculo liso endotelial pial ante cambios en la P transmural, simpático-mediado

En pacientes sedados y ventilados, la ACp es determinante del FSC

•Es un mecanismo protectivo del SNC que

puede alterarse en diversos tipos de injuria

Autorregulación por PPCarterias piales

P.P.C.

60 - 150 mmHg

RVC RVC

Perdida de ACP

P.P.C.

HIPEREMIA

HEC

OLIGOEMIA

ISQUEMIA

ACp abolida:

extrema vulnerabilidad neuronal

debido a cambios de flujo

dependientes de la perfusión

ACp en la injuriaFSC

FSC

PPC

PPC

ACp CONSERVADA

ACp ABOLIDA

FCS

PPC

ACp DETERIORADA

..EL DETERIORO DE LA ACp NO ES UN FENOMENO A “TODO O NADA”

SON FRECUENTES DIVERSOS NIVELES DE DETERIORO REGIONALES,

EVOLUTIVOS, E INDEPENDIENTES DEL VALOR BASAL DE PIC..

Bouma GJ et al, J. Neurosurg., 1992

Porque debe evaluarse ACp?

Evidencia histopatológica de isquemia

Opción terapéutica

Protocolo de tratamiento “PPC Guided”

Relación pronostica

“Gran frecuencia de necrosis cerebral isquemica en autopsias”

Adams et al, 1971. Adams et al, 1982a

“el mantenimiento de una PPC >60 podría asociarse a menor

mortalidad o secuelas”

Guidelines for management of SHI, BTF, 2000

Up today 2007

“valores de PPC superiors a 60 mmHg no ofrecen beneficios”Steiner L., Czosnyka M, Stroke 2003

“Valores de PPC de 50 fue hallado como umbral isquemico por MDial”Nordstrom et al, Anesthesiology, 2003

Teoría vasodilatadora/vasoconstrictoraRosner M, Becker, et al, Neurosurg. 1984.

Se recomienda evaluar el estado de ACp si se ha decidido utilizar

esta opción de tratamiento

Alteraciones de ACp se asocia constantemente a malos resultados,

con diferente significancia estadística según el ensayo considerado

Steiger and Aaslid, 1994

Czosnyka et al, 2002

Panerai et al, 2004

Evaluar la ACp es cada vez mas necesario en la practica diaria,

por lo que ha aumentado el interés en el desarrollo de

técnicas de monitoreo adecuadas que permitan:

. descubrir umbrales inferiores de PPC (evitar la isquemia)

.. racionalizar la manipulación de la perfusión cerebral

(tratar la HEC establecida)

… valorar pronostico

Secundariamente se exploran beneficios potenciales

(Valorar PPC en forma no invasiva)

Assessment of cerebral pressure autorregulation, Rasulo et al., Current Opinion in Anesthesiology, 2002

ACp - PIC

Deterioro ACp

Test Autorregulación cerebral p Estática

Test Autorregulación cerebral p Dinámica

Test de Respuesta Hipérmica Transitoria

Autorregulación cerebral p Continua

Evalúa monto del cambio del FSC (o sus variables

derivadas) entre valores estáticos de perfusión cerebral (Modificación farmacológica de la PA )

sAC= (%ΔCVR/%ΔABP) . 100

Evalúa latencia y monto de recuperación del FSC (o sus

variables derivadas) durante modificaciones de perfusión cerebral (Modificación mecánica de la PA )

Autorregulatory index = (ΔCVR/ ΔABP) . SecEvalúa cambios en la VF post a compresión carotídea

THT Ratio: VF hiperemia/VF basal

Evalúa los cambios de VF o PIC ante oscilaciones espontáneas de la perfusión cerebral

Moving correlación index (Mx)

Pressure Reactivity Index (PRx)

ACp - Métodos de valoración

Reactividad Vascular Cerebral- ACp Estática

Lang E., Chesnut R (A bedside method for investigating the integrity and critical

thresholds of pAR in SHI, BJN, 2000),

Modifican la PAM y evalúan el cambio secundario de la PIC; describen tres

respuestas:

I: Pasiva

II: Estable

III: Activa

Describen valores de PPC umbrales (breakpoints) para la pAR, luego de los cuales

se modifica el tipo de respuesta.

Concluyen que debería evaluarse la pAR para definir umbrales de pAR intacta y

evitar eventos secundarios.

Solo en los pacientes con respuesta tipo III debería manipularse la PPC como parte

del manejo de la HEC establecida

•Test de AC Estática, utilizando DTC

•VF ACM se registra después de Δ20 mmHg PAM

•IOR: %Δ RVC/%ΔPPC (RVC=PAM/VF)

Esencialmente mide AC total (eficiencia)

No informa latencia de respuesta

Si AC intacta, ΔVF es igual a cero, por lo que el IOR se acerca a 1

IOR menor de 0.4 sugiere alteración de la AC

La dirección y amplitud de los cambios en la PIC causados por cambios en la PAM

dependen del estado de autorregulación (IOR) en ptes con HEC y sin HEC.Changes in intracranial pressure and cerebral autoregulation in patients with severe traumatic

Brain injury. Aram Minassian, Laurent Dube, Anne Guilleux- Crit Care Med 2002.

•Test de AC Dinámica

PA

VF

ACM

AC abolida

AC intacta

segundos

ARI se ha considerado alterado precozmente en TEC .

ARI Asociado a resultados.Panerai R, et al, BJNS, 2004

Mediante desinflado de manguitos de presión, se provoca una reducción

brusca de PA. Evalúa la velocidad de respuesta (latencia) del VFSC en

retornar a valores basales y el monto final.

Intracranial Pressure Response to Induced Hypertension: Role of Dinamic

Pressure Autoregulation. Roman Hlaltky, Alex Valadka, Claudia Robertson. Neurosurgery 2005

Valores basales y posterior infusión Epinefrina (PAM, PIC , SyO2, PtiO2, VF ACM,

AC dinámica (ARI) y THRR. )

El aumento de la PAM = Aumento VF ( p= <0.001), PTiO2 (p=0.011 y SyO2(p= 0.008).

Inducción HTA causa aumento PIC 57%. vs. disminución PIC 43%

Los pacientes HEC tenían mayores valores basales de Syo2 , y menores índice de

autorregulación dinámica . Mayor aumento en la VF con aumento PAM

Test de autorregulación dinámica podrían identificar

ptes que desarrollarían aumentos de la PIC con

inducción HTA.

Conclusión: Los pacientes que presentan incremento PIC inducido

por HTA tienen un mayor grado de deterioró de la AC y la inducción

de HTA resulta en un mayor incremento VF

Potencial utilidad clínica AC dinámica predecir respuesta PIC inducción HTA

Oscilación continua espontánea lenta de PA

•Registro continuo de variables PAM, PIC, VF•Modelo matemático de correlación (“moving correlation coefficient”) •Índices derivados: Mx / PRx (otras utilidades, nPIC)

PAM

PPC

Registro

&

Análisis

VFSC

PIC

INDICES

CORRELACION

Mx

PRx

ACp

AC y Reactividad VascularLos Índices de Correlación

AC y Reactividad Vascular

Los Índices de Correlación

VF

PAM

Mx: cero

Mx: 1

Fluctuación de VF ante cambios espontáneos de PASi el Mx es negativo o cero , significa que ante aumentos de la PA, la VF no se modifica, por lo que la ACp conservada

Mx = 1 , significa que aumentos de la PA, provocan aumentos de la VF, por lo que la ACp Alterada

ACp continua,

índice Mx: VF/PPC

Czosnyka and Smielevski, Stroke, 1996Exploran la respuesta hemodinámica con DTC ante oscilaciones

espontáneas de la PPC.Encuentran que el coeficiente de relación de movimiento (Mx)

se correlaciona con PPC (p=<0.002), PIC, factores pronósticos iniciales (GCS), y resultados (GOS)

Valores Positivos Mx (coeficiente de correlación VFCm y PPC) indicaron perdida de la ACp con PPC < 55 mmhg .Punto de corte: 0.3

HEC refractaria: disminución VFs y d. , Mx valores positivos ypeores resultados

Concluyen :que Mx, indica correctamente el estado de Reactividad

Vascular por Presión.

“en los pacientes que murieron, la AC mostró

disturbios severos en las primeras 24 hs.

Mx podría utilizarse para guiar la terapéutica”

AC y Reactividad Vascular

Los Índices de Correlación

PIC

PAM

PRx: cero

PRx: 1

Fluctuación de PIC ante cambios espontáneos de PASi el PRx es negativo o cero , significa que ante aumentos de la PA, la PIC no se modifica, por lo que la Acp conservada

PRx = 1 , significa que aumentos de la PA, provocan aumentos de la PIC, por lo que la ACp esta Alterada

ACp continua,

El índice PRx: PIC/PAM

Czosnyka and Smielevski, 1997

Exploran la fluctuación de PIC ante cambios espontáneos de PA

Encuentran que el coeficiente de relación de movimiento (PRx) se correlaciona con PIC elevada (p=<0.002), GCS al ingreso, y resultados (GOS a los 6 meses)

Durante ondas Plateau PIC el Prx aumento valores negativos a

valores positivos ( Inicio inestabilidad PIC)

HEC refractaria Prx aumento a valores cercanos a 1

(PPC < 60 mmhg y disminución VF)

índice PRx y PPCopt

El PRx reacciona dinámicamente a cambios en la PPC

Se han demostrado puntos limites de AC mediante su valoración

Podría orientarse el tratamiento

Steiner L, Czosnyca L, CCM, 2002

índice PRx y PPCopt

Steiner L, Czosnyka M, CCM, 2002

Definen PPC opt: aquella que se relaciona al menor índice de PRx).

Exploran la hipótesis de que los pacientes con malos resultados fueron manejados con PPC que difiere mas de PPC optque el grupo con buenos resultados.

Encuentran una relación estadística entre diferencia PPC-PPCopt yresultados (>PPCopt p:0.001; <PPCopt p:0.05)

Concluyeen que la PPC opt puede ser valorada (Prx) en la mayoría de los

pacientes. Pacientes con CPP cercana a CPPopt tuvieron mejores resultados que aquellos en que la PPC fue diferentes CPP opt . Proponen evaluarla ante PPC Therapy

Protocolo UC

Suspender Tto.AntiHIC lenta/.

Considerar nuevo TC

Si

Repetir si osmol.serica menor a 320

No

Soluciones hipertonicas

Craniectomía HIPOTERMIA

Hiperventilación, PaCO2 menor a 30, M. Metab. C.

CONCLUSIONES

En injuria cerebral existen variaciones de perfusión y de autoregulacion que alteran intensamente la fisiopatologia

La AC es un mecanismo protector, que puede medirse• Descubrir umbrales inferiores de PPC (evitar la

isquemia)

• Racionalizar la manipulación de la perfusión cerebral

(tratar la HEC establecida)

La AC alterada se asocia invariablemente a malos resultados y peor pronostico

El Estado de la AC debería integrarse al monitoreo en niños y adultos

Gracias