Интраоперационная нейропротекция в кардиохирургии

Нейропротекция это комплекс мероприятий, позволяющих не только прекратить, но и восстановить функциональное состояние уже поврежденных структур центральной нервной системы. Не смотря на успехи кардиохирургии и анестезиологии-реаниматологии, актуальной клинической проблемой послеоперационного периода у пациентов, перенесших хирургическое вмешательство на сердце в условиях искусственного кровообращения (ИК), остается развитие неврологических нарушений. Патогенез интраоперационного повреждения мозга у кардиохирургических пациентов во время искусственного кровообращения включает в себя материальную эмболию, ишемически-реперфузионное повреждение, дисцитокинемию, перикисное окисление липидов, нарушение гемато-энцефалического барьера, трансформация пульсативного кровотока в ламинарный. Поэтому поддержание адекватного уровня артериального давления во время ИК является чрезвычайно важной задачей, а в некотором смысле и инструментом нейропротекции. Чем выше риск развития неврологических осложнений, тем более актуально использование нейромониторинга для ранней диагностики и адекватного лечения развившихся осложнений. В условиях гепаринизации мониторинг должен быть неинвазивным и постоянным. В таких условиях это могут быть только ЭЭГ, транскраниальная допплегрография, церебральная оксиметрия и ауторегуляция мозгового кровотока. 

Цель: оценить эффективность различных подходов оценки ауторегуляции мозгового кровотока в кардиохирургии в условиях искусственного кровообращения. Обобщить имеющиеся данные по интраоперационной нейропротекции в кардиохирургии на основании мониторинга ауторегуляции мозгового кровотока.

Материал: поиск информации осуществлялся в базах данных: Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL), Medline, Scopus, PubMed, E-library, Web of Science. Были отобраны литературные источники, содержащие актуальные данные клинических и научных исследований по данной проблеме.

Результаты: в данном обзоре были рассмотрены проблемы нейромониторинга и нейропротекции у кардиохирургических пациентов. Рассмотрены виды нейромониторинга и возможности нейропротекции с целью адекватного влияния на ауторегуляцию мозгового кровотока.

Заключение: послеоперационные неврологические осложнения при кардиохирургических вмешательствах, выполняемых в условиях ИК, являются одними из наиболее клинически значимых и количественно частых осложнений послеоперационного периода. В этой связи вопросы нейропротекции являются чрезвычайно важными и актуальными. Наиболее изученным и общепринятым методом интраоперационной нейропротекции является управляемая гипо-, нормотермия. Однако этот подход исчерпал свои нейропротекторные возможности, а количество неврологических осложнений по-прежнему остается высоким. Необходим поиск новых возможностей, которые бы смогли обеспечить реальную интраоперационную нейропротекцию. Достижение и поддержание оптимального артериального давления (АДопт), основанного на мониторинге в режиме реального времени ауторегуляции церебрального кровотока (ЦК), является перспективным и важным компонентом анестезиологического обеспечения. Необходимо проведение дальнейших исследований, направленных на изучение эффективности нейропротективного потенциала непрерывного интраоперационного мониторинга ауторегуляции ЦК.

1. Motshabi-Chakane P., Mogane P., Moutlana J., et al. Contemporary neuroprotection strategies during cardiac surgery: state of the art review. Int J Environ Res Public Health. 2021 Dec 3;18(23):12747. DOI: 10.3390/ijerph182312747

2. Sultan I., Bianco V., Kilic A., et al. Predictors and outcomes of ischemic stroke after cardiac surgery. Ann Thorac Surg. 2020 Aug;110(2):448-456. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2020.02.025

3. Hori D., Max L., Laflam A., et al. Blood pressure deviations from optimal mean arterial pressure during cardiac surgery measured with a novel monitor of cerebral blood flow and risk for perioperative delirium: a pilot study. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2016 Jun;30(3):606-12. DOI: 10.1053/j.jvca.2016.01.012

4. Raffa G.M., Agnello F., Occhipinti G., et al. Neurological complications after cardiac surgery: a retrospective case-control study of risk factors and outcome. J Cardiothorac Surg. 2019 Jan 25;14(1):23. DOI: 10.1186/s13019-019-0844-8

5. Joshi B., Brady K., Lee J., et al. Impaired autoregulation of cerebral blood flow during rewarming from hypothermic cardiopulmonary bypass and its potential association with stroke. Anesth Analg. 2010 Feb 1;110(2):321-8. DOI: 10.1213/ANE.0b013e3181c6fd12

6. Hogue C.W. Jr, Palin C.A., Arrowsmith J.E. Cardiopulmonary bypass management and neurologic outcomes: an evidence-based appraisal of current practices. Anesth Analg. 2006 Jul;103(1):21-37. DOI: 10.1213/01.ANE.0000220035.82989.79

7. Patel N., Minhas J.S., Chung E.M. Risk factors associated with cognitive decline after cardiac surgery: a systematic review. Cardiovasc Psychiatry Neurol. 2015;2015:370612. DOI: 10.1155/2015/370612

8. Salameh A., Kühne L., Grassl M., et al. Protective effects of pulsatile flow during cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg. 2015 Jan;99(1):192-9. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2014.07.070

9. O'Neil M.P., Alie R., Guo L.R., et al. Microvascular responsiveness to pulsatile and nonpulsatile flow during cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg. 2018 Jun;105(6):1745-1753. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2018.01.007

10. Stöhr E.J., McDonnell B.J., Colombo P.C., Willey J.Z. Cross talk proposal: blood flow pulsatility in left ventricular assist device patients is essential to maintain normal brain physiology. J Physiol. 2019 Jan;597(2):353-356. DOI: 10.1113/JP276729

11. Wadowski P.P., Steinlechner B., Zimpfer D., et al. Functional capillary impairment in patients with ventricular assist devices. Sci Rep. 2019 Apr 11;9(1):5909. DOI: 10.1038/s41598-019-42334-3

12. Salameh A., Dhein S., Dähnert I., Klein N. Neuroprotective strategies during cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Int J Mol Sci. 2016 Nov 21;17(11):1945. DOI: 10.3390/ijms17111945

13. Vedel A.G., Holmgaard F., Rasmussen L.S., et al. High-Target versus low-target blood pressure management during cardiopulmonary bypass to prevent cerebral injury in cardiac surgery patients: a randomized controlled trial. circulation. 2018 Apr 24;137(17):1770-1780. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.030308

14. Guyton A.C., Hall J.E. Textbook of Medical Physiology. Elsevier Saunders; 2006; 323.

15. Battaglini D., Santori G., Chandraptham K., et al. Neurological complications and noninvasive multimodal neuromonitoring in critically ill mechanically ventilated COVID-19 patients. Front Neurol. 2020 Nov 27;11: 602114. DOI: 10.3389/fneur.2020.602114

16. Попугаев К.А., Савин И.А., Ошоров А.В. Новые аспекты реаниматологии в неврологии и нейрохирургии. Ж. Общая реаниматология. 2014; 10 (6): 55-64. DOI 10.15360/1813-9779-2014-6-55-64

17. Thiele R.H., Shaw A.D., Bartels K., et al. American society for enhanced recovery and perioperative quality initiative joint consensus statement on the role of neuromonitoring in perioperative outcomes: cerebral near-infrared spectroscopy. Anesth Analg. 2020 Nov;131(5):1444-1455. DOI: 10.1213/ANE.0000000000005081

18. Milne B., Gilbey T., Gautel L., Kunst G. Neuromonitoring and neurocognitive outcomes in cardiac surgery: a narrative review. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2022 Jul;36(7):2098-2113. DOI: 10.1053/j.jvca.2021.07.029

19. Wahba A., Kunst G., De Somer F., et al; EACTS/EACTAIC/EBCP Scientific document group. 2024 EACTS/EACTAIC/EBCP Guidelines on cardiopulmonary bypass in adult cardiac surgery. Br J Anaesth. 2025 Apr;134(4):917-1008. DOI: 10.1016/j.bja.2025.01.015

20. Brenner R.P. Electroencephalography in syncope. J Clin Neurophysiol. 1997 May;14(3):197-209. DOI: 10.1097/ 00004691-199705000-00004

21. Stockard J., Calanchini P., Bickford R., Billinger T. Electroencephalographic seizures during cardiopulmonary bypass. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1974 Feb;37(2):181-90. DOI: 10.1136/jnnp.37.2.181

22. Sutter R., Stevens R.D., Kaplan P.W. Continuous electroencephalographic monitoring in critically ill patients: indications, limitations, and strategies. Crit Care Med. 2013 Apr;41(4):1124-32. DOI: 10.1097/CCM.0b013e318275882f

23. Demir A., Aydınlı B., Ünal E.U., et al. Intraoperative 16-channel electroencephalography and bilateral near infrared spectroscopy monitorization in aortic surgery. Turk J Anaesthesiol Reanim. 2015 Aug;43(4):274-8. DOI: 10.5152/TJAR.2015.78736

24. Zorrilla-Vaca A., Healy R.J., Wu C.L., Grant M.C. Relation between bispectral index measurements of anesthetic depth and postoperative mortality: a meta-analysis of observational studies. Can J Anaesth. 2017 Jun;64(6):597-607. English. DOI: 10.1007/s12630-017-0872-6

25. Gilmour T.P., Subramanian T. Three-dimensional reconstruction of transcranial ultrasound images obtained through the temporal bone window using a helmet-mounted mechanical beam-steering device. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2011;2011:413-6. DOI: 10.1109/IEMBS.2011.6090131

26. Lindsey B.D., Smith S.W. Pitch-catch phase aberration correction of multiple isoplanatic patches for 3-D transcranial ultrasound imaging. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2013 Mar;60(3):463-80. DOI: 10.1109/TUFFC.2013.2590

27. Lewis C., Parulkar S.D., Bebawy J., Sherwani S., Hogue C.W. Cerebral neuromonitoring during cardiac surgery: a critical appraisal with an emphasis on near-infrared spectroscopy. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2018 Oct;32(5):2313-2322. DOI: 10.1053/j.jvca.2018.03.032

28. Scolletta S., Taccone F.S., Donadello K. Brain injury after cardiac surgery. Minerva Anestesiol. 2015 Jun;81(6):662-77.

29. Vitt J.R., Tsetsou S., Galarza L., et al. Determination of cerebral autoregulation at the bedside: a narrative review. Crit Care Med. 2025 Oct 1;53(10):e2062-e2075. DOI: 10.1097/CCM.0000000000006790

30. Weijs R.W.J., Tromp S.C., Heijmen R.H., et al. Perioperative cerebral perfusion in aortic arch surgery: a potential link with neurological outcome. Eur J Cardiothorac Surg. 2023 Jun 1;63(6):ezad144. DOI: 10.1093/ejcts/ezad144

31. Patel K., Dan Y., Kunselman A.R., et al. The effects of pulsatile versus nonpulsatile flow on cerebral pulsatility index, mean flow velocity at the middle cerebral artery, regional cerebral oxygen saturation, cerebral gaseous microemboli counts, and short-term clinical outcomes in patients undergoing congenital heart surgery. JTCVS Open. 2023 Sep 9;16:786-800. DOI: 10.1016/j.xjon.2023.08.013

32. Patel N., Minhas J.S., Chung E.M. Intraoperative embolization and cognitive decline after cardiac surgery: a systematic review. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2016 Sep;20(3):225-31. DOI: 10.1177/1089253215626728

33. Kara I., Erkin A., Saclı H., et al. The effects of nearinfrared spectroscopy on the neurocognitive functions in the patients undergoing coronary artery bypass grafting with asymptomatic carotid artery disease: a randomized prospective study. Ann Thorac Cardiovasc Surg. 2015;21(6):544-50. DOI: 10.5761/atcs.oa.15-00118

34. Green D.W., Kunst G. Cerebral oximetry and its role in adult cardiac, non-cardiac surgery and resuscitation from cardiac arrest. Anaesthesia. 2017 Jan;72 Suppl 1:48-57. DOI: 10.1111/anae.13740

35. Ali J., Cody J., Maldonado Y., Ramakrishna H. Near-infrared spectroscopy (nirs) for cerebral and tissue oximetry: analysis of evolving applications. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2022 Aug;36(8 Pt A):2758-2766. DOI: 10.1053/j.jvca.2021.07.015

36. Sun Q., Wu W. Effect of near-infrared spectroscopy on postoperative delirium in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass: a systematic review and meta-analysis. Front Cardiovasc Med. 2024 Jun 18;11:1404210. DOI: 10.3389/fcvm.2024.1404210

37. Hansen M.L., et al; European society for paediatric research special interest group ‘NearInfraRed Spectroscopy’ (NIRS). Cerebral near-infrared spectroscopy monitoring (NIRS) in children and adults: a systematic review with meta-analysis. Pediatr Res. 2024 Sep;96(4):856-867. DOI: 10.1038/s41390-022-01995-z

38. Jo Y.Y., Shim J.K., Soh S., Suh S., Kwak Y.L. Association between cerebral oxygen saturation with outcome in cardiac surgery: brain as an index organ. J Clin Med. 2020 Mar 19;9(3):840. DOI: 10.3390/jcm9030840

39. Vu E.L., Brown C.H. 4th, Brady K.M., Hogue C.W. Monitoring of cerebral blood flow autoregulation: physiologic basis, measurement, and clinical implications. Br J Anaesth. 2024 Jun;132(6):1260-1273. DOI: 10.1016/j.bja.2024.01.043

40. Abbasciano R.G., Koulouroudias M., Chad T., et al. Role of hypothermia in adult cardiac surgery patients: a systematic review and meta-analysis. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2022 Jul;36(7):1883-1890. DOI: 10.1053/j.jvca.2022.01.026

41. Sandoo A., van Zanten J.J., Metsios G.S., et al. The endothelium and its role in regulating vascular tone. Open Cardiovasc Med J. 2010 Dec 23;4:302-12. DOI: 10.2174/1874192401004010302

42. Linassi F., Maran E., De Laurenzis A., et al. Targeted temperature management in cardiac surgery: a systematic review and meta-analysis on postoperative cognitive outcomes. Br J Anaesth. 2022 Jan;128(1):11-25. DOI: 10.1016/j.bja.2021.09.042

43. Sahu B., Chauhan S., Kiran U., et al. Neurocognitive function in patients undergoing coronary artery bypass graft surgery with cardiopulmonary bypass: the effect of two different rewarming strategies. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2009 Feb;23(1):14-21. DOI: 10.1053/j.jvca.2008.07.010

44. Stone J.G., Young W.L., Smith C.R., et al. Do standard monitoring sites reflect true brain temperature when profound hypothermia is rapidly induced and reversed? Anesthesiology. 1995 Feb;82(2):344-51. DOI: 10.1097/00000542-199502000-00004

45. Keeling W.B., Tian D.H., Leshnower B.G., et al. Safety of moderate hypothermia with antegrade cerebral perfusion in total aortic arch replacement. Ann Thorac Surg. 2018 Jan;105(1):54-61. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2017.06.072

46. Ono M., Brady K., Easley R.B., et al. Duration and magnitude of blood pressure below cerebral autoregulation threshold during cardiopulmonary bypass is associated with major morbidity and operative mortality. J Thorac Cardiovasc Surg. 2014 Jan;147(1):483-9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2013.07.069

47. Hori D., Ono M., Rappold T.E., et al. Hypotension after cardiac operations based on autoregulation monitoring leads to brain cellular injury. Ann Thorac Surg. 2015 Aug;100(2):48793. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2015.03.036

48. Claassen J.AHR., Thijssen D.HJ., Panerai R.B., Faraci F.M. Regulation of cerebral blood flow in humans: physiology and clinical implications of autoregulation. Physiol Rev. 2021 Oct 1;101(4):1487-1559. DOI: 10.1152/physrev.00022.2020

49. Webb A.JS, Werring D.J. New insights into cerebrovascular pathophysiology and hypertension. Stroke. 2022 Apr;53(4):1054-1064. DOI: 10.1161/STROKEAHA.121.035850

50. Lele A.V., Vavilala M.S. Cerebral autoregulation-guided management of adult and pediatric traumatic brain injury. J Neurosurg Anesthesiol. 2023 Oct 1;35(4):354-360. DOI: 10.1097/ANA.0000000000000933

51. Dietvorst S., Depreitere B., Meyfroidt G. Beyond intracranial pressure: monitoring cerebral perfusion and autoregulation in severe traumatic brain injury. Curr Opin Crit Care. 2023 Apr 1;29(2):85-88. DOI: 10.1097/MCC.0000000000001026

52. Panerai R.B., et al; Cerebrovascular Research Network (CARNet). Transfer function analysis of dynamic cerebral autoregulation: A CARNet white paper 2022 update. J Cereb Blood Flow Metab. 2023 Jan;43(1):3-25. DOI: 10.1177/0271678X221119760

53. Sharma P., Muthuchellappan R., Bharadwaj S., Chakrabarti D., Rajendran S.P., Raja P., Shashidhar A., Uppar A.M. Prognostic utility of noninvasive brain monitoring in moderate-to-severe cerebral venous thrombosis: a prospective observational study. J Neurosurg Anesthesiol. 2026 Mar 16. DOI: 10.1097/ANA.0000000000001106

54. Keller J.L., Traylor M.K., Gray S.M., Hill E.C., Weir J.P. Sex differences in NIRS-derived values of reactive hyperemia persist after experimentally controlling for the ischemic vasodilatory stimulus. J Appl Physiol (1985). 2023 Jul 1;135(1):3-14. DOI: 10.1152/japplphysiol.00174.2023

55. Thudium M., Moestl S., Hoffmann F., et al. Cerebral blood flow autoregulation assessment by correlation analysis between mean arterial blood pressure and transcranial doppler sonography or near infrared spectroscopy is different: A pilot study. PLoS One. 2023 Jun 22;18(6):e0287578. DOI: 10.1371/journal.pone.0287578

56. Hassett C.E., Uysal S.P., Butler R., et al. Assessment of cerebral autoregulation using invasive and noninvasive methods of intracranial pressure monitoring. Neurocrit Care. 2023 Jun;38(3):591-599. DOI: 10.1007/s12028-022-01585-1

57. https://icmplus.neurosurg.cam.ac.uk/home/about/

58. Ken M. Brady, Jennifer K. Lee, Kathleen K. Kibler, et al. 2007, Smielewski P, Czosnyka Z, Kasprowicz M, et al. 2012

59. Ku Y., Megjhani M., Alalqum T., et al. The relationship between pressure reactivity and cerebral oximetry indexes in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a singlecenter pilot study. Neurocrit Care. 2025 Dec;43(3):1043-1052. DOI: 10.1007/s12028-025-02314-0

60. Bird J.D., MacLeod D.B., Griesdale D.E., Sekhon M.S., Hoiland R.L. Shining a light on cerebral autoregulation: Are we anywhere near the truth? J Cereb Blood Flow Metab. 2024 Jun;44(6):1057-1060. DOI: 10.1177/0271678X241245488