POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Selektywne chłodzenie mózgu noworodka po niedotlenieniu okołoporodowym Karolina Majchrzak IMM sem. I, stopień II Nr albumu: 127602 Gdańsk 2013
1. Czym jest niedotlenienie okołoporodowe? Niedotlenienie okołoporodowe jest dla noworodka poważnym stanem zagrożenia życia. Może dojść do niego wskutek wystąpienia komplikacji podczas samego porodu albo różnego rodzaju chorób łożyska i pępowiny. Niedotlenienie okołoporodowe jest zazwyczaj stanem nieoczekiwanym i może zdarza się również w przypadku porodów, które przebiegały zupełnie prawidłowo. Ciągła, systematyczna kontrola położnicza i niepowikłany przebieg ciąży nie gwarantują uniknięcia tego stanu. Ze względu na to, że nie można go przewidzieć, nie można też przygotować i zaplanować porodu w odpowiednik ośrodku, który zapewniłby zagrożonemu noworodkowi optymalne leczenie. O niedotlenieniu okołoporodowym mówimy w przypadku dzieci, które zaraz p o u r o d z e n i u u z y s k a ł y m i ę d z y i n n y m i b a r d z o n i s k ą o c e n ę w dziesięciostopniowej skali Apgar. Stan noworodka, który uzyska od 0 do 3 punktów wskazuje na ciężkie niedotlenienie i wymaga zwykle reanimacji oraz leczenia w oddziale intensywnej opieki medycznej. Wielu dzieci nie udaje się uratować a u części, które przeżywają dochodzi do różnych zaburzeń, które wynikają z niedotlenienia i niedokrwienia mózgu, zwanych encefalopatią niedokrwienno - niedotlenieniową. Choroba ujawnia się pod postacią zaburzeń neurologicznych w rozwoju intelektualnym i ruchowym, które powodują rozwój różnych stopni upośledzenia umysłowego, takich jak, mózgowe porażenie dziecięce czy padaczka. Mechanizm powstania niedotlenienia okołoporodowego polega na zaburzeniu krążenia krwi pomiędzy płodem a łożyskiem matki. W życiu wewnątrzmacicznym łożysko stanowi narząd wymiany gazowej płodu, dlatego zaburzenie przepływu krwi między dzieckiem a łożyskiem prowadzi do stanu odpowiadającemu duszeniu. Wskutek tego narządy rodzącego się dziecka ulegają uszkodzeniu, a najbardziej wrażliwy jest mózg, w którym bardzo szybko dochodzi do nieodwracalnych uszkodzeń. Do niedawna nie znano żadnych skutecznych metod leczenia przebytego niedotlenienia okołoporodowego, a te które się pojawiały 2
i dawały pewne nadzieję na sukces niestety zawiodły. Pomoc dziecku jaką oferowała służba zdrowia ograniczała się jedynie do postępowania objawowego, czyli łagodzenia skutków przebytego niedotlenienia oraz rehabilitacji. Kilka lat temu pojawiła się nowa, skuteczna metoda, którą jest hipotermia, czyli schładzanie ciała. Rys. 1. Chronologia procesów zachodzących w mózgu po urazie niedotlenieniowo-niedokrwiennym 2. Hipotermia czym jest i jak działa Aby leczyć noworodki z niedotlenieniem okołoporodowym za pomocą hipotermii należy pamiętać o dwóch bardzo istotnych aspektach. Pierwszy z nich dotyczy uszkodzenia mózgu, które ma charakter dwuetapowy. Drugi natomiast uwzględnia fakt, że niska temperatura ciała łagodzi proces uszkodzenia mózgu. W mózgu noworodka u którego wystąpił stan niedotlenienia okołoporodowego w pierwszych godzinach jego życia dochodzi do niekorzystnych i nieodwracalnych reakcji chemicznyc h, a obniżenie temperatury mózgu spowalnia i wycisza te reakcje, dzięki czemu zmniejsza ich negatywne skutki. Przeprowadzone w ostatnich latach badania naukowe jednoznacznie wykazały korzyści ze stosowania hipotermii u noworodków z niedotlenieniem 3
okołoporodowym. Udowodniono, że stosowanie tej metody u wielu nowonarodzonych dzieci łagodzi skutki przebytego niedotlenienia, a u niektórych pozwala całkowicie ich uniknąć. Leczenie metodą hipotermii może być wykorzystywane wyłącznie u noworodków urodzonych o czasie. Istnieje niewiele przeciwwskazań do jej stosowania oraz wiąże się z niewielkim ryzykiem powikłań, dzięki czemu praktycznie każdy noworodek, niebędący wcześniakiem, z ciężkim niedotlenieniem okołoporodowym powinien być leczony tą metodą. Istotnym warunkiem skuteczności hipotermii jest odpowiednio szybkie jej wdrożenie, najpóźniej w szóstej godzin po narodzinach. Leczenie trwa trzy doby, jedną z dwóch istniejących już metod. Metoda całkowita lub selektywna hipotermia głowy. Oba sposoby leczenia są skuteczne jednak selektywne chłodzenie głowy ma więcej zalet. 3. Olympic Cool Cap System system selektywnego chłodzenia głowy Jest to system wykorzystujący specjalny czepek, zapewniający chłodzenie mózgu dziecka, przy jednoczesnym zachowaniu temperatury ciała na bezpiecznym poziomie poprzez zastosowanie cieplarki promiennikowej. Chłodzenie mózgu odbywa się dzięki czapce, w której przepływa płyn chłodzący, którym jest sterylna woda o temperaturze około 10ºC. Całość urządzenia składa się z: jednostki chłodzącej płyn jednostki sterującej procesem chłodzenia czujników temperatury trójwarstwowej czapki 4
Jednostka chłodząca płyn jest układem wykorzystującym urządzenie termoelektryczne. Chłodzona woda przepływa przez aluminiowy wymiennik ciepła do którego zamocowane są dwa ogniwa Peltiera. Jednostką sterującą jest komputer ze specjalnie przystosowanym systemem operacyjnym, wyposażony w mikroprocesor, który przetwarza dane z czujników temperatury umiejscowionych w pięciu odpowiednio wyznaczonych punktach. Czujnikami temperatury są termometry termistorowe przeznaczone do pomiaru temperatur z zakresu 25ºC - 45ºC. Umieszczone są na skórze głowy oraz brzuch pacjenta, w odbytnicy oraz w miejscu, które umożliwia pomiar temperatury promiennika ogrzewającego ciało noworodka. Trójwarstwowa czapka, w której środkowa warstwa pełni funkcję wymiennika ciepła z krążącą wewnątrz chłodzącą wodą. Składa następujących części: się z trzech warstwy wewnętrznej, której zadaniem jest odbieranie i odprowadzanie wilgoci oraz ochrona czoła i uszu noworodka przed ochłodzeniem warstwy chłodzącej wykonanej z pojedynczego kanału o półowalnym przekroju, który został tak zaprojektowany aby zapewnić możliwie najlepsze przyleganie części chłodzącej do głowy dziecka. Wlot i wylot wody umiejscowione są u szczytu części czołowej czapki gdyż takie ułożenie uniemożliwia zamknięcie światła rurek w wyniku ruchów i zmiany pozycji noworodka zewnętrznej warstwy izolacyjnej oddziela warstwę chłodzącą od otoczenia. Jej zadaniem jest zapobieganie przed dostaniem się ciepła z otoczenia do chłodzącej głowę wody. Od strony zewnętrznej pokryta jest warstwą metalu, który odbija promieniowanie podczerwone emitowane prze promiennik ciepła. 5
Rys. 2. Chłodząca czapka systemu OCCS 4. Hipotermia całego ciała Terapia ta zakłada oziębianie całego ciała noworodka aż do osiągnięcia określonej wartości temperatury wewnętrznej, wynoszącej około 33ºC. Wartość ta wyznacza granicę pomiędzy hipotermią umiarkowaną i łagodną ciała dziecka. Poduszka wodna, odbierająca ciepło od ciała noworodka, zbudowana z termoelementów, w których krąży woda. Pomiędzy zimnymi stronami termoelementów i skórą dziecka umieszczona jest warstwa płynu chłodzącego o regulowanej prędkości przepływu. Istotnym elementem systemu jest pompa o zmiennej wydajności przetłaczania wody przez kanały poduszki wodnej. Pozwoliło to na ujednolicenie odbioru ciepła oraz dało możliwość kontroli nad przebiegiem całego procesu. Metoda ta jest dobra, lecz nadal znajduje się w fazie badań nad eliminacją niepożądanych efektów jej działania. Rys. 3. Schemat ideowy stanowiska terapeutycznego 6
5. Podsumowanie Skuteczność terapii z zastosowaniem hipotermii umiarkowanej w przypadku noworodków po niedotlenieniu okołoporodowym została potwierdzona wieloletnimi badaniami naukowymi. Do tej pory opracowano dwie metody, które mają zarówno wady jak i zalety ale mimo wszystko dają możliwość ratowania życia noworodków rodzących się z zespołem niedotlenieniowo-niedokrwiennym. 7
6. Bibliografia 1. Walas W.: Hipotermia głowy - szansa dla noworodków z ciężkim niedotlenieniem okołoporodowym. Miesięcznik Wojewódzkiego Centrum Medycznego w Opolu, 12(23), grudzień 2010. 2. Gulczyńska E.: Selektywne chłodzenie głowy z łagodną hipotermią ciała. Praca poglądowa, Klinika Neonatologii w Łodzi. 3. Żmuda E.: Aspekt techniczny i użytkowy wybranych systemów chłodzenia mózgu noworodka dla jego utrzymania w warunkach umiarkowanej hipotermii. Materiały seminaryjne, Politechnika gdańska. 4. Żmuda E.: Model chłodzenia organizmu noworodka dla uzyskania stanu hipotermii łagodnej. Technika chłodnicza i klimatyzacyjna, 10-11/2011. 5. Żmuda E.: Selektywne chłodzenie mózgu noworodka po niedotlenieniu okołoporodowym. Technika chłodnicza i klimatyzacyjna, 4-5/2009. 8