POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Selektywne chłodzenie mózgu noworodka przy niedotlenieniu okołoporodowym. Opracowała: Katarzyna Sawicka IMM, sem. I, st. II 2012/2013
1. Wstęp co oznacza niedotlenienie? Niedotlenienie jest to ogólne określenie niedoboru lub braku tlenu we krwi lub w tkankach. Wynika ono z różnicy między zapotrzebowaniem a zaopatrzeniem organizmu w tlen. Niedotlenienie okołoporodowe oznacza niewydolność oddechową u noworodka, która spowodowana jest niewystarczającą ilością tlenu przed, w trakcie lub po porodzie. Termin ten stosuje się w odniesieniu do nieudanej próby rozpoczęcia regularnego oddychania przez dziecko w ciągu minuty od narodzin. Podczas niedotlenienia okołoporodowego dochodzi do niepożądanych reakcji biochemicznych. Prowadzą one do powstawania wolnych rodników tlenowych, które mają niezwykle toksyczne działanie na komórki nerwowe, uszkadzają je i nieodwracalnie niszczą. Proces ten trwać może nawet kilka tygodni. Przyczyn niedotlenienia jest bardzo wiele. Do najczęstszych można zaliczyć: Niedotlenienie dziecka przed porodem Ucisk pępowiny w trakcie porodu Poród przedwczesny lub złożony Podanie osobie rodzącej środka znieczulającego Komplikacje porodowe Wpływ ma również wiek rodzącej (większe ryzyko, gdy matka ma mniej niż 16 lub więcej niż 40 lat), przebyte przez nią choroby oraz zachowanie w czasie ciąży (odżywianie, picie alkoholu, palenie papierosów). Skutki niedotlenienia okołoporodowego mają ogromny wpływ na dziecko. Mogą się przejawiać w różny sposób, zależnie od czasu i stopnia niedotlenienia, zaczynając od przemijających zaburzeń neurologicznych, przez trudności w nauce, upośledzenie umysłowe, padaczkę aż po mózgowe porażenie dziecięce a nawet śmierć mózgu. 2. Sposoby minimalizacji uszkodzeń mózgu po niedotlenieniu Aktualnie medycyna zna tylko dwa sposoby ograniczenia uszkodzeń mózgu doznanych na skutek niedotlenienia: Środki farmakologiczne Terapeutyczna hipotermia 2.1. Środki farmakologiczne Badania nad skutecznością leków, których zadaniem byłaby minimalizacja uszkodzeń mózgu trwają nieprzerwanie. Do tej pory wyróżniono kilka grup leków wykazujących pewną skuteczność. Pierwsza z nich to receptor jonotropowy NMDA. Lek ten niestety powoduje bardzo wiele skutków ubocznych, np. katatonia czy halucynacje, jest, więc stosowany tylko w wyjątkowych sytuacjach i z dużą ostrożnością. Drugą grupą leków są receptory receptory metabotropowe mglur. Innym lekiem wykazującym działanie są antyoksydanty, które zmniejszają uszkodzenia spowodowane działaniem wolnych rodników tlenowych.
2.2. Terapeutyczna hipotermia Metodą wychłodzenia organizmu noworodków urodzonych z cechami niedotlenienia mózgu posługiwano się od bardzo dawna. Polewano główkę dziecka lub nawet zanurzano je całe w zimnej wodzie. Zauważono również dobre wyniki resuscytacji po długim okresie niedotlenienia przebytym w niskiej temperaturze, np. po utonięciu w zimnej wodzie. Pierwsze badania kliniczne dotyczące hipotermii noworodków nie potwierdzały teorii o jej skuteczności. Było to spowodowane źle dobranymi parametrami badań. Jednak kolejne eksperymenty zaczęły dawać dobre wyniki. Wykazano, że pozytywny efekt hipotermii można uzyskać po wdrożeniu jej w ciągu pierwszych 6 godzin po niedotlenieniu. Powoduje to zahamowanie reakcji biochemicznych odpowiedzialnych za wtórne uszkodzenie mózgu. Terapeutyczne hipotermia polega na wychłodzeniu organizmu poniżej temperatury 35 C. Obniżenie temperatury o 2-3 C powoduje zmniejszenie urazu spowodowanego niedokrwieniem. Zmniejsza się metabolizm komórek, hamowane są kaskady reakcji biochemicznych powstałych po niedotlenieniu oraz zahamowany zostaje stan zapalny. Wprowadzenie w stan hipotermii może być osiągnięte na dwa sposoby: Hipotermia ogólna, czyli wyziębienie całego ciała noworodka do temperatury wewnątrz ok. 33 C Selektywne ochłodzenie mózgu dziecka za pomocą specjalnego kapturka chłodzącego 3. Warianty systemu chłodzenia mózgu noworodka Selektywne chłodzenie mózgu noworodka można podzielić na trzy warianty: Bezpośredni system chłodzenia mózgu Pośredni system chłodzenia mózgu Hybrydowy system chłodzenia mózgu 3.1. Bezpośredni system chłodzenia mózgu Bezpośredni system chłodzenia mózgu zakłada bezpośrednie użycie stron zimnych modułów termoelektrycznych do schłodzenia głowy dziecka. Układ taki składa się z kapturka obłożonego termoelektrodami (1) odbierającymi ciepło. Od strony gorącej termoelementów ciepło odbierane jest przez płyn chłodzący, który z kolei, oddaje ciepło w konwencjonalnej chłodnicy wentylatorowej (2). Reszta ciała dziecka ogrzewana jest przez promiennik podczerwieni (4), z funkcją kontroli ogrzewania. Wadami tej metody są punktowy odbiór ciepła oraz trudności z konserwacją i sterylizacją urządzenia.
Rys. 1 Schemat blokowy bezpośredniego systemu selektywnego chłodzenia mózgu noworodka 3.2. Pośredni system chłodzenia mózgu Pośredni system chłodzenia mózgu wykorzystuje moduły termoelektryczne w celu schładzania płynu pośredniczącego, który następnie chłodzi główkę dziecka. Założenia techniczne są podobne do systemy bezpośredniego z tą różnicą, że rozdzielona została jednostka chłodząca od miejsca wymiany ciepła. System składa się z czapki chłodzącej (1), czyli wymiennika ciepła, w którym krąży woda chłodzona w układzie chłodzącym (2). Do zalet takiego rozwiązania można zaliczyć łatwość przemieszczania urządzenia, wyrównanie gęstości strumienia ciepła oraz łatwość czyszczenia i sterylizacji. Metoda ta posiada również określone wady, wśród których można wyróżnić np. trudną do przewidzenia możliwość podgrzania nośnika oraz wydłużony okres odpowiedzi organizmu na zmianę temperatury płynu pośredniczącego. Rys. 2 Schemat blokowy pośredniego systemu selektywnego chłodzenia mózgu noworodka
3.3. Hybrydowy system chłodzenia mózgu Hybrydowy układ w zamierzeniu łączy zalety dwóch poprzednich i nie powiela ich wad. Składa się on z bloku chłodzenia (5) obejmującego kulistą część z zatopionymi termoelektrodami, których gorące strony mają kontakt z wodą chłodzącą. Woda chłodzona jest za pomocą chłodnicy (2), do której dostarczana jest pompą (1). Strony zimne termoelektrod są w kontakcie z poduszką wodną, która podłączona jest do pompy wymuszającej obieg wody (8). Zastosowanie hybrydowego systemu zmniejsza bezwładność układu, wyrównuje strumień ciepła odbieranego od tkanek oraz nie pozwala na niekontrolowane podgrzewanie wody podczas transportu pomiędzy jednostką chłodzącą a wymiennikiem. Pacjent nie ma również bezpośredniego kontaktu z urządzeniem elektrycznym. Rys. 1 Schemat blokowy pośredniego systemu selektywnego chłodzenia mózgu noworodka 4. Powikłania Po terapii selektywnej hipotermii występują powikłania, wszystkie jednak, są odwracalne. Można do nich zaliczyć: Upośledzenie funkcji układu krążenia i oddechowego Przejściowy obrzęk skalpu (przy stosowaniu Cool Cap) Przejściowa hipoglikemia, zatokowa Bradykardia Lekkie zniekształcenie odcinka QT w zapisie EKG Zaburzenia krzepnięcia krwi Niskie ciśnienie systemowe krwi z potrzebą korekty Objętości krwi krążącej lub użycia leków izotropowych
5. Podsumowanie Zastosowanie systemu selektywnego chłodzenia mózgu pozwala dzisiejszej medycynie na pomoc noworodkom w skutecznym zwalczaniu okołoporodowego niedotlenienia mózgu. Dzięki temu systemowi nie jest konieczne stosowanie środków farmakologicznych, których działanie często jest niepewne, ani ogólnej hipotermii, która również jest ryzykowna.
6. Bibliografia Praca poglądowa Gulczyńska Ewa, Gadzinowski Janusz Hipotermia lecznicza w encefalopatii niedokrwienno-niedotlenieniowej u noworodka, Klinika Neonatologii ICZMP w Łodzi, Katedra i Klinika Neonatologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu Żmuda E, Selektywne chłodzenie mózgu dziecka po niedotlenieniu okołoporodowym, Techniki chłodnicze i klimatyzacja 6-7 2009 Żmuda E, Aspekt techniczny i użytkowy wybranych systemów chłodzenia mózgu noworodka dla utrzymania w warunkach umiarkowanej hipotermii, materiały seminaryjne