Selektywne chłodzenie mózgu noworodka przy niedotlenieniu

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