Клоссовский Б. Н. - Циркуляция крови в мозгу

Пластические операции на черепе по закрытию его дефектов пластинками из различных металлов или органических материалов показали, что аллопластика имеет много преимуществ. Эти преимущества заключаются в том, что используемые для пластики материалы при введении под кожу не рассасываются, а также являются индиферентными и вызывают минимальную реакцию окружающей их ткани. Среди ряда употребляющихся для пластики материалов для нашей цели пригодной оказалась лишь прозрачная пластмасса полиметилметакрилат. Для приготовления «прозрачного черепа» мы использовали готовые пластинки из этой пластмассы, известные под названием органического стекла или плексигласа.

Этот вид пластмассы, с нашей точки зрения, обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими пластическими веществами. В отличие от тантала, тикония, нержавеющей стали, вителия или пластмас сы АКР-7, плексиглас прозрачен. В наших опытах, как уже говорилось, прозрачность крыши черепа являлась необходимым условием. Органическое стекло легко полируется, что создает наиболее благоприятные условия для наблюдения мозговой поверхности. Плексиглас отвечает и. другому основному требованию, предъявляемому нами к «прозрачному черепу», а именно он при нагревании становится мягким и легко формируется, а затем также легко затвердевает при комнатной температуре. Другими словами, плексиглас представляет собой наиболее пригодный материал для формирования из него искусственной крыши черепа, пс своим размерам точно соответствующей размерам крыши костного черепа, благодаря чему создается требуемая герметичность1.

Помимо всего, плексиглас устойчив по отношению к кислотам и щелочам, пропускает ультрафиолетовые и рентгеновы лучи, устойчив по отношению к действию бактерий. Органическое стекло не рассасывается подобно хрящу или кости. Единственным недостатком этого вида пластмассы является реакция со стороны твердой и мягкой мозговых оболочек. По нашим наблюдениям, реактивность тканей в случае «прозрачного» черепа меньше реактивности, наблюдающейся в нейрохирургической клинике при замещении дефектов костей черепа какими-либо другими материалами, например, пластмассой АКР-7 (Н. Д. Лейбзон и др.). Отсутствие отрицательных результатов при замещении небольших дефектов костей черепа металлом или пластмассой, употребляющимися в нейрохирургической практике, позволило нам надеяться на положительный эффект при замещении всей костной крыши черепа крышей из прозрачного плексигласа.

Попытка получить животных с «прозрачным черепом» была предпринята также Пуденцем и Шелденом (Pudenz a. Shelden, 1944, 1946). Их эксперименты, проделанные на обезьянах, ставили своей целью разработать метод замещения больших участков черепа прозрачным веществом и в последующем проследить смещения мозга в черепе при травме. Первое сообщение этих исследователей, появившееся в 1946 г., посвящено изложению технических приемов, необходимых для замещения больших по протяженности дефектов костей черепа. Метод авторов при этом заключался в том, что с обеих сторон черепа делались два больших трепанационных отверстия. По средней линии оставлялась широкая костная пластинка, полностью прикрывавшая продольный синус и места впадения в него поверхностных вен полушарий головного мозга. Обезьяны с большими «окнами» из пластмассы, по сообщению Шелдена, жили в течение двух месяцев. К сожалению, никаких сведений о поведении этих обезьян во время жизни их с «прозрачным черепом» приведено не было. Отсутствовали также сведения о состоянии мозга под прозрачными пластинками и данными о состоянии мозгового вещества после смерти животных. Работа была иллюстрирована рисунками, имелась только одна фотография, на которой был представлен общий вид «прозрачного черепа». В работе, появившейся два года спустя, также нет фотографий, за исключением снимков разрезов мозга, и основные положения авторов иллюстрированы рисунками.

Отсутствие фотографической документации, отражающей состояние животных после операции, отсутствие клинических описаний их состояния и поведения лишают возможности делать какие-либо заключения о пригодности оперированных таким образом обезьян для последующих физиологических опытов.

Целью опытов Пуденца и Шелдена было проследить пути смещения мозга в закрытом черепе и грубые нарушения в мозговой ткани при нанесении животному травмы черепа.

Приступая к разработке метода прозрачного черепа, мы ставили перед собой значительно более широкие задачи совершенно иного характера. Для нас животное с прозрачным черепом являлось благодарным объектом для наблюдения циркуляции крови в артериях и венах соеудиетой сети мягкой мозговой оболочки в том виде, как она происходит в замкнутом, полностью закрытом черепе. Прозрачный череп давал нам возможность проследить циркуляцию крови в указанных сосудах в покойном состоянии животного и при эмоциях. Используя этот метод, мы могли объективно проследить характер реакций сосудов мягкой мозговой оболочки при различных состояниях мозгового вещества, вызванных экспериментальным путем. Замена крыши костного черепа прозрачным плексиглазом позволяла также проследить непосредственное действие на сосуды мягкой мозговой оболочки различного рода лекарственных и других веществ, введенных в ток крови и в субарахнои-дальное пространство. Одной из основных задач, также поставленной нами для решения, было проследить развитие мозга животного под прозрачным черепом в продолжение первых месяцев его жизни (;при наложении прозрачного черепа щенкам в возрасте 1 1/2—2 месяцев).

Перечисленные выше исследования, проводящиеся в нашей лаборатории, в настоящее время закончены лишь в одной части.

Рис. 163. Размер площади трепанации костей черепа собаки при замене крыши костного черепа прозрачной крышей из плексиглаза.

Как уже указывалось, одной из основных задач, от решения которой во многом зависит постановка ряда вопросов проблемы циркуляции крови в мозгу, является получение фактических данных о поведении мозга в закрытом черепе. Именно на вопросе о том, пульсирует или нет мозг в герметически закрытом черепе, мы и сосредоточим внимание в настоящей главе нашего изложения.

Замена костного черепа прозрачным для решения вопроса о пульсации мозга в закрытом черепе требует удаления всех костей крышки черепа, включая и части их. располагающиеся над продольным синусом. Методическая сторона этой части операции облегчалась тем, что в свое время она была разработана нами на людях в целях подхода через мозолистое тело к боковому и третьему желудочкам мозга при опухолях их (Б. К. Клосовский, 1948). Методика подготовки животных с прозрачным черепом была разработана совместно с моим сотрудником В. М. Балашовым.

Для опытов использовались взрослые кошки или щенки в возрасте около двух месяцев с хорошо выраженным, выступающим (не плоским) сводом черепа. Вся операция замены костного черепа черепом из пле ксигласа может быть разбита на две части. На первом этапе у животно го под наркозом удалялся свод костного черепа и снимался гипсовый слепок с мозга, покрытого твердой мозговой оболочкой. Для этой цели производилось тщательное, без повреждения отделение височной мышцы вместе с надкостницей от места прикрепления ее к лобной височной и затылочной костям. Затем над обоими полушариями снимались темен ные кости, верхние части чешуи височной кости и задние отделы лобных костей так, как это показано на рис. 163. На всех этапах операции сосуды тщательно коагулировались с помощью электроножа, кровотечение из костей черепа предотвращалось воском.

После удаления указанных костей на твердую мозговую оболочку накладывался листок целлофана, который отделял ее от височной мышцы, предотвращая сращение их. Разрез кожи тщательно зашивался. Для того чтобы избежать охлаждения мозга, лишенного крыши костного черепа, при бинтовании головы всегда применялся толстый слой ваты. Поверх марлевой повязки накладывался тонкий слой гипса. Вся эта сложная повязка была необходима не только для того, чтобы избежать охлаждения мозга, под влиянием которого происходит сужение сосудов мягкой мозговой оболочки, но и для того, чтобы предохранить мозг от случайных ударов или сдавлений, а также от попыток самого животного сорвать повязку.

Через 5—7 дней после этого приступали ко второму этапу операции — наложению прозрачного черепа. Между первой и второй частью операции по слепку, сделанному с наружной поверхности мозга, покрытого твердой мозговой оболочкой, отформовывалась прозрачная крыша черепа из плексигласа. Формование ее производилось по способу, широко распространенному в зубоврачебном деле. При изготовлении прозрачного черепа особое внимание обращалось на полировку его, так как от степени полировки зависела отчетливость наблюдений сосудов, располагающихся в мягкой мозговой оболочке.

Вторая часть операции начиналась с удаления твердой мозговой оболочки над обоими полушариями. Твердая мозговая оболочка оставалась нетронутой только на всем протяжении продольного синуса и представляла собой полоску не шире 3 мм.

После удаления ее сформованная прозрачная крыша черепа ставилась на оставшиеся кости основания черепа. Благодаря тому, что внутренняя поверхность краев «прозрачного черепа» предварительно покрывалась зубоврачебным цементом, при соприкосновении их с оставшимися костями костного черепа заполнялись все зазоры между ними. Таким образом создавалась герметичность вновь созданного прозрачного черепа.

Для прочности «прозрачный череп» привинчивался к костям костного черепа 4 серебряными винтами.

Обычно на самой выпуклой части крыши «прозрачного черепа» делались два отверстия, герметически закрывавшиеся хромированными или серебряными винтами. На рис. 164, а, б винты показаны стрелками. Отверстия в прозрачной крыше черепа делались со специальной целью. Через них можно было производить промывание мозговой поверхности, а также вводить в полость черепа различные лекарственные вещества.

Кожа по краям прозрачного черепа обрезалась. Места разреза лечились по общехирургическим правилам раствором моносепта, а затем сульфидиновой эмульсией. Профилактически животному проводился курс лечения пенициллином. Голова кошки или собаки с «прозрачным черепом» бинтовалась с предварительной прокладкой черной бумаги для предохранения мозга от действия световых и особенно от ультрафиолетовых лучей.

Через несколько часов после операции наложения «прозрачного черепа» животные чувствовали себя хорошо: бегали, пили молоко и принимали жидкую пищу. На следующий день по внешнему виду и поведению они ничем не отличались от контрольных животных. По рис. 165 (1, 2, 3. 4) можно судить о хорошем общем состоянии животных и полном Рис. 164, а и б. Общий вид «прозрачного черепа» у собаки.

Б — стрелками показаны хромированные винты; П — непульсирующий пузырек воздуха; П. С. — продельный синус.

сохранении эмоций. В настоящее время в лаборатории находятся несколько кошек и собак, проживших 2—2 1/2 месяца с «прозрачным черепом».

Наложив «прозрачный череп» и укрепив его зубным цементом и винтами, мы создавали под ним герметически замкнутую полость. Иначе говоря, мозг ставился в естественные физические условия, в которых он обычно находится в костном черепе. Во всех случаях между внутренней поверхностью крыши «прозрачного черепа» и поверхностью мозга имелось пространство, в одних случаях оно было щелевидным, в других — достигало 3—5 мм. Указанное пространство мы заполняли во время операции физиологическим раствором, затем постепенно оно самой собой заполнялось ликвором, причем находившийся там воздух медленно резорбировался.

Рис. 165. Внешний вид собаки «Чук» с «прозрачным черепом».

1 — через 15 дней после операции; 2 — через 30 дней после операции.

При нарушении герметичности полости «прозрачного черепа» вывинчиванием хотя бы одного из винтов неизменно наблюдалась пульсация мозга (рис. 166). Величина пульсаторных движений зависела от размаха дыхательных экскурсий и силы сердечных сокращений. В соответствии с дыханием и ритмом сердечной деятельности мозг ритмически то поднимался, то опускался. Каждое поднятие мозга сопровождалось наполнением кровью верхнего продольного синуса и впадающих в него поверхностных вен мозга. В то же время опускание мозга неизменно имело своим следствием опорожнение синуса и подходящим к нему вен.

Нужно думать, что поднятие мозга при пульсации его является результатом, с одной стороны, заполнения артериальной части сосудистой системы вследствие притока крови во время систолы, с другой — должно обусловливаться и затруднением венозного оттока крови в силу прекращения поступления ее в предсердие во время систолы. Опускание мозга возникает при оттоке большого количества венозной крови к сердцу во время диастолы и при прекращении притока артериальной крови к мозгу в продолжение той же диастолы.

Необходимо отметить, что отчетливая пульсация наблюдается только у вен мозговой поверхности. У артерий пульсаторные движения становятся ясно выраженными лишь при большой силе сердечных сокращений и глубоком дыхании.

Рис. 165. Внешний вид собаки «Чук» с «прозрачным черепом». через 45 дней после операции; 4 - через 60 дней после операции.

Рис. 166. Пульсация мозга в «прозрачном черепе» после нарушения его герметичности открытием одного винта.

Пульсация может быть прослежена по уменьшению и увеличению объема пузырька воздуха—п. Киносъемка 16 кадров в 1 секунду. Одна пульсовая волна приходится на 46 кадров. Отверстие в черепе, ке закрытое винтом.

показано стрелкой.

Рис. 167. Микрофотографии, иллюстрирующие извилистость капилляров при различные патологических состояниях, вызванных экспериментальным путем.

а — капиллярная сеть в мозгу взрослой собаки, убитой медленным выпусканием крови из бедренной артерии при открытом черепе; б — капиллярная сеть в мозгу взрослой собаки в области разветвления средней мозговой артерии через 1 час после ее закрытия.

Ряс. 167. Микрофотографии, иллюстрирующие извилистость капилляров мозга при различных патологических состояниях, вызванных экспериментальным путем.

d — капиллярная сеть в мозгу взрослой собаки при отеке; г — капиллярная сеть в мозгу взрослой нормальной собаки, убитой мгновенной декапитацией.

Импрегнация по методу Б. Н. Клосовского. Увеличение 340.

Пульсация артерий мягкой мозговой оболочки полушарий головного мозга и в задней черепной ямке часто очень хорошо видна во время операций на человеческом мозгу. Характерно, что в задней черепной ямке можно отметить не столько пульсацию артерий, сколько их меняющуюся змееобразную извилистость. В особенно отчетливой форме эта меняющаяся извилистость выступает в задней нижней мозжечковой артерии, которая после отхождения от позвоночной артерии до перехода на мозжечок располагается в виде петли длиной около 2,5 см в субарах-ноидальном пространстве. Таким образом, пульсаторные движения мозга, наблюдающиеся в условиях нарушенной герметичности черепа, вызывают изменение длины артерий в большей степени, чем изменение их калибра.

Перемещение мозга при пульсации его в открытом черепе безусловно должно отражаться на состоянии сосудов и капилляров внутримозгового вещества. Однако о характере изменений внутримозговых капилляров представление может быть получено лишь на основании косвенных фактов. При изучении различных состояний мозговой ткани, вызванных экспериментальным путем, мы могли констатировать, что в ряде их капилляры становятся отчетливо извилистыми. Извилистость капилляров наблюдается, например, при различного рода анемиях мозга. В качестве иллюстрации может служить характер капиллярной сети мозгового вещества собаки, погибшей при выпускании артериальной крови в условиях открытого черепа. На рис. 167, а отчетливо видно, что стенка капилляра утеряла свой нормальный тонус, капилляры «опали», приобрели извилистость. Такую же картину капиллярной сети мы встречаем в мозгу и при анемии отдельной области его, вызванной закрытием питающей эту область артерии (рис. 167, б), или при анемии всего мозга при выключении питающих его сонных и позвоночных артерий. Подобная извилистость, как видно из рис. 167, в, наблюдается также при отечных состояниях нервной ткани: отеке, набухании, гидроцефалиях, т. е. в тех случаях, когда сила набухшей ткани сдавливает капилляры и затрудняет ток крови по ним. Сравнение капилляров при этих состояниях с капиллярами мозгового вещества нормальной собаки (рис. 167, г) показывает, что в патологических случаях капилляры могут становиться извилистыми, т. е. могут несколько складываться по длине.

На основании сказанного выше можно полагать, что при систолическом увеличении объема мозга и при диастолическом уменьшении его в открытом черепе капилляры будут претерпевать одни и те же изменения. Такого рода предположение нам кажется более вероятным, чем мнение, высказанное в свое время Пфайфером, который считал, что удлинение капилляров при систолическом поднятии мозга происходит за счет уменьшения толщины их стенок, а не в результате расправления складчатости, как думаем мы. Напротив, при диастолическом опускании мозга, по мнению Пфайфера, капилляры укорачиваются в результате увеличения толщины их стенок. Мы же предполагаем, что сокращение их при пульсации мозга в открытом черепе происходит вследствие некоторой извилистости или складчатости при одновременном изменении диаметра.

В герметически закрытом «прозрачном черепе» наших животных при условии плотного закрытия отверстий винтами мы никогда не наблюдали пуль-саторных движений мозга (рис. 168). Пульсация отсутствовала не только при спокойном состоянии животного, но и при эмоциональном возбуждении его. В этом можно было убедиться не только невооруженным глазом, но и при рассмотрении поверхности мозга через Рис. 168. Отсутствие пульсации в герметически закрытом черепе. Объем пузырька воздуха (п), введенного в череп, остается неизмененным. Киносъемка 16 кадров 1 секунду. Отверстия черепа закрыты винтами (В), крышу прозрачного черепа с помощью капилляроскопа. Факт отсутствия пульсации мозга в полностью закрытом черепе совершенно несомненен и очевиден.

Но для того, чтобы исключить в дальнейшем возражения, подобные высказанным когда-то К. Нагелем, мы решили поставить специальный эксперимент. Как известно, К- Нагель указывал на отсутствие пульсации мозга в закрытом черепе возле неподатливых костей черепа и на возможность пульсации мозга у мягких мембран.

Рис. 169. Сравнительная величина пульсовой волны при регистрации кровяного давления в бедренной артерии и в периферическом конце сонной артерии.

а — давление в периферическом конце сонной артерии: б — давление в бедренной артерии. Запись ртутным манометром.

Содержимое черепа — мозговая ткань и ликвор — несжимаемы. Но мозговая ткань может сдвигаться, а ликвор может перемещаться. Поэтому при увеличении кровяного давления в среднем на 30 мм, наступающем при систоле, можно было бы ожидать повышения внутричерепного давления и перемещения ликвора. Ликвор должен был в этих случаях передвигаться из субарахноидального пространства большого мозга в суб-арахноидальные пространства продолговатого и спинного мозга, где имеются участки с податливыми стенками. Тогда надавливание на эти стенки должно сопровождаться выдавливанием венозной крови из больших венозных сплетений спинномозгового канала. Однако для подобного перемещения ликвора необходимо изменение давления внутри черепа при систолическом сокращении идиастоличе-ском расслаблении сердечней мышцы.

Наши работы с Е. Н. Космарской (1949), ставившие своей целью изучение физиологических особенностей кровообращения в мозгу при открытом и закрытом черепе, показали, что существует резкое различие в величине пульсовой волны в сосудах тела и артериях виллизиева круга. На рис. 169 представлена амплитуда пульсовой волны, записанная у собаки с бедренной артерии и с головного конца общей сонной артерии, отражающая пульсовую волну в артериях виллизиева круга. Различие в размере пульсовой волны в артериях конечности и в артериях виллизиева круга указывает на то, какие значительные изменения претерпевает ток крови, прежде чем он попадает в сосуды самого мозга. Целый ряд защитных механизмов ведет к ослаблению пульсового толчка и к равномерному поступлению тока крови к внутримозговым сосудам. Такие же соотношения мы встречаем при регистрации кровяного давления в сонной артерии при положении канюли в ней к сердцу и при записи давления в той же артерии, но при направлении канюли от сердца. Из рис. 170 можно убедиться, как резко уменьшена пульсовая волна в сосудах виллизиева круга по сравнению с размахом ее в сосудах возле сердца.