Traumatismo encefalocraneano grave en pediatra Conceptos Fisiopatolgicos Dra

Traumatismo encefalocraneano grave en pediatría: Conceptos Fisiopatológicos Dra Jazmina Bongain Hospital Roberto del Rio Universidad de Chile 2011

Fisiología cerebral

FLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL – 50 ml/100 gr/min* • Sustancia gris 80 ml/100 gr/min • Sustancia blanca 20 ml/100 gr/min Isquemia cerebral – 15 - 20 ml/100 gm/min → disfunción neuronal reversible – 10 -15 ml/100 gm/min → disfunción dependiente de tiempo – < 10 ml/100 gr/min → perdida de homeostasis celular Rangel-Castilla Neurosurg Focus 25 (4): E 7, 2008

FSC niños sanos. Diferencia por edad y sexo Udomphorn Y et al. Pediatric Neurology ( 2008) vol 38 N 4

FSC y Metabolismo cerebral • Metabolismo cerebral – CMRO 2: max 5, 2 ml/100 gh/min en niños de 3 a 6 años – Consumo metabólico de glucosa: max 3 y 9 años 49 - 65 µm. I 100 gr/min

Metabolismo cerebral

Mecanismos homeostáticos de control del FSC • • • Metabolismo cerebral Presión parcial de CO 2 Presión parcial de O 2 Viscosidad sanguínea Autorregulación cerebral por presión

Autorregulación cerebral Miogénico Neurogenico Metabólico

Curvas de control autorregulación

FISIOPATOLOGIA TEC

Lesión primaria • Contusión sustancia gris y blanca • HSA, HSD, HED. • Daño axonal difuso (DAD) • Niño: > lesión difusa ( concusión a DAD), HED.

1. -Injuria secundaria intrínseca Eventos bioquímicos, celulares y moleculares que profundizan daño inicial

Injuria Secundaria – Isquemia, excitotoxicidad, falla energética, cascadas de muerte celular – Edema cerebral secundario – Daño axonal – Inflamación y regeneración

Kochanek and colleagues.

Hipoperfusión

Excitotoxicidad Hipotermia Barbituricos Kochanek and colleagues.

Daño axonal • Daño axonal difuso – Axotomía primaria • Rotura axonal directa • Fuerzas aceleración y desaceleración – Axotomía secundaria • Mediada por Ca intracelular • Progresión de anomalías citoesqueléticas • Relación con mantención y/o progresión del insulto hipóxico/isquémico Kochanek and colleagues.

Edema Cerebral • Edema citotoxico • Edema vasogénico ( alteración BHE) • Carga osmolar • Hipertensión endocraneana • Herniación

Inflamación -Reparación • Inflamación aguda clásica perilesional • Inflamación difusa → citoquinas inflamatorias de origen neuronal

Fisiopatología TEC Kochanek and colleagues.

Cambios Funcionales • Cambios en Hemodinámica Cerebro vascular • Cambios en metabolismo cerebral • Parénquima cerebral susceptible

Hemodinámica cerebral Alteración en autorregulación cerebral (ARC) – Fenómeno evolutivo relacionado con pronostico neurológico a largo plazo – Dependiente de gravedad insulto primario y mecanismo TEC ( 17%- 60%) – Unilateral o bilateral (40% asimetría) – Variable en severidad, distribución y en el tiempo Bramlett and Diatrich J Cereb Blood Flow Metab vol 24 Nº 2 2004 Udomphorn Y et al. Pediatric Neurology ( 2008) vol 38 N 4 Tontisirin N, Amsteat Childs Nerv Syst 2010 26: 431 - 439

Autorregulación cerebral alterada Udomphorn Y et al. Pediatric Neurology ( 2008) vol 38 N 4

Alteración en autorregulación cerebral Hipotensión isquemia Hipertensión : Hiperemia - hemorragia

Status Autorregulación cerebral • Determina el FSC para una presión arterial determinada • Puede contribuir a injuria secundaria • Puede llevar a consecuencias insospechadas luego de intervenciones terapéuticas especificas • Tiene implicaciones en el impacto de la PA en la PIC Figajy A. Childs Nerv Syst 2010 26: 431 - 439

Cascada vasodilatadora (Autorregulación intacta) Hipotensión (hipoperfusión cerebral) Vasodilatación ↓PPC ↑ VSC Edema cerebral ↑ PIC

Katja Elfriede Wartenberg, MD Crit Care Clin 23 (2007) 507– 538

Cambios en hemodinámia cerebral • Perdida del acople entre FSC y Metabolismo • Alteración de la vasoreactividad al CO 2* • FSC ↓, ↑ o normal. – Hipoperfusion? – Hiperemia? (10%) – vasoespasmo * David Adelson. Pediatr Neurosurg 1997; 26: 200 -207 Mandera Marek. Child’s Nerv Syst (2002) 18: 124 -128

Cambios en metabolismo cerebral • Disminución del CMRO 2 (↑ o normal) • Variación regional • ↓consumo de O 2 y ↑ de la extracción de O 2 cerebral • Crisis energética (metabólica) – variación regional – resultado de disfunción mitocondrial – ↑ relación lactato/piruvato (RLP) > 40 en ausencia de isquemia cerebral

↓FSC RLP > 40 CMRO 2 ↓ CEO 2 ↑

Monitorización • Zonas de penumbra MCBF ↓ CMRO 2 ↓ EO 2 ↑

2 - Injuria secundaria externa • Efectos del insulto secundario sobre parénquima susceptible • Determinante de evolución • Evitable

Insulto secundario • • Hipertensión → edema, hemorragia. Hipoxia Hipercapnea Hipocapnea Hipertermia Hipoglicemia, hiperglicemia Hipertensión endocraneana Irradiación por TAC

Hipertensión endocraneana post TEC • Lesión que ocupa espacio – Hematomas traumáticos • HSD – HSA- HED- Parénquima – Edema cerebral • Vasogénico • Citotoxico • Aumento VSC • Hidrocefalia postraumática

Reserva compensatoria cerebral

Hipertensión endocraneana • Consecuencia – Isquemia cerebral – Herniación

Injuria secundaria Isquemia cerebral en TEC – Interpretación compleja de valores de FSC – FSC inadecuado para las demandas metabólicas del momento – < 18 ml/100 gm/min → no se ajusta a mediciones de FSC en TEC.

Isquemia/ Tiempo Liewellyn C, Figaji M, R. Childs Nerv Syst (2010) 26; 441 - 452

Hiperglicemia - Hipoglicemia • Hiperglicemia: acidosis tisular , estrés oxidativo, inmunodepresión celular • Hipoglicemia : falla energética y despolarización de membrana • Ambas situaciones empeoran el pronostico neurológico. Hipoglicemia → ↑ mortalidad

• No se aconseja en control estricto de glicemia (van den Berghe 2001 - 2005) → 80 - 110 mg/dl • Control estricto de glicemia → hipoglicemia cerebral, y ↑relación Lactato/ piruvato (microdiálisis) • No hay evidencia que mantener un control normal (glicemia <200 mg/dl) aumente mortalidad ni empeore evolución Paul Vespa Critical Care 2008, 12: 175

Hipotermia ( Hipertermia) • Historia: – Observación evolución neurológica favorable en casi ahogamiento en aguas frías → isquemia global – Guías de manejo en paro cardiorespiratorio y asfixia neonatal – Buenos resultados (mortalidad y función motora y cognitiva) en modelo de TBI en ratas

NEUROPROTECCION Isquemia Hipotermia Zona de penumbra DAÑO SECUNDARIO

Mecanismos de acción Atenúa aumento en la permeabilidad de la BHE Disminuye mecanismos proinflamatorios Disminuye metabolismo Disminución exitotoxicidad Cambio en el FSC. Dependiente de Tº Cambios en las señales intracelulares dependientes de calcio • Modula la muerte celular programada • • •

Hipotermia • Estudios clínicos muestran resultados contradictorios (Hutchison et al. 2008 v/s Hao Li 2009) • PIC↓ (↓ edema cerebral), hipotensión. • Estudios multicentricos en marcha: – Hipotermia precoz < 8 horas acc – Duración 48 horas – Recalentamiento lento (24 h)

Tratamiento

Objetivo Manejo Neurointensivo Lograr el mejor outcame neurológico – Evitar o al menor disminuir en lo posible el daño sobre parénquima susceptible (zona penumbra) • Mantener oxigenación sistémica y perfusión cerebral adecuados

I. Manteniendo un balance adecuado entre aporte de O 2 y demandas metabólicas II. Disminuir consumo de O 2 (↓metabolismo) Fiebre - Hipotermia Convulsiones Drogas

PPC = PAM- PIC

Valores PIC y PPC en pediatría • PIC < 20 mm. Hg • PPC > 6 años 60 a 70 mm. Hg 2 a 6 años 50 mm. Hg lactantes 40 mm. Hg Isquemia- Hipoxia tisular con PIC y PPC en rango teórico normal

Manejo Tradicional Drenar lesiones que ocupan espacio Mantener PIC bajo nivel critico Mantener PPC ¿ ? INSUFICIENTE

Correlación entre autorregulación heterogénea y pobre evolución

Monitorización

Objetivo Monitorización • Determinar pacientes con mayor susceptibilidad de presentar injuria secundaria • Detectar precozmente situaciones de riesgo

Presión intracraneana

Monitoreo PIC • Drenaje ventricular externo → gold estándar • Intraparenquimatosos – Camino – Codman – Reumedick • No invasivo – TCD → Indice de pulsatividad

Hipertensión endocraneana

Análisis espectral

Monitorización • • Reactividad cerebro vascular Flujo sanguíneo cerebral Oxigenación tisular cerebral Metabolismo cerebral

Reactividad Cerebro vascular

Ecodoppler Transcraneal • Indice de pulsatilidad: resistencia cerebro vascular distal – PI= (FVs- FVd)/ Fvmed – Valor normal 0, 7 -1

Patrón de alta resistencia al flujo : HTEC

Patrón de alta velocidad: vasoespasmo Patron de alta velocidad Hiperemia

Patrón de Muerte encefálica: espiga sistólica mínima y flujo diastólico reverberante

Monitorización autorregulación ETC • Estática: Evalúa cabios de RCV en relación a aumento de PA : vasoconstricción cerebral – ARI= 0 → ausencia de autorregulación – ARI ~ 1 → autorregulación intacta ARI = % Δ e. CVR / Δ %PAM o PPC e. CVR = PAM/ VF

Monitorización autorregulación • Dinámica: evalúa capacidad de autorregular el FSC en respuesta a un episodio de hipotensión brusca: Capacidad vasodilatadora ARI: (Δ CVR/ ΔT)/ Δ MABP

ARI Dinámico ARI Estático

Perfusión - Oxigenación cerebral • Tomografía con emisión de positrones (gold estándar): PET • Saturación bulbo yugular (SJVO 2) • Espectroscopia cercana al infrarrojo (NIRS)

Tomografía con emisión de positrones

Saturación venosa yugular • Intermitente • Continua • Evalúa balance entre aporte y demanda de O 2 CMRO 2 FSC= CMRO 2 / AVO 2 FSC~ Svj. O 2 aceptable 50%- 70% •

Interpretación SJv. O 2 • Valor normal 55%- 70% • < 50% → ↓ aporte O 2 ( local- sistémico) Hipotensión, hipoxemia, HTE, vasoespasmo, → CMRO 2↑: Hipertermia- convuln • > 75% : → Hiperemia → CMRO 2 ↓: Hipotermia, infarto barbituricos, muerte cerebral → Hiperoxia

• AVO 2 = extracción tisular de O 2 • AVL poca sensibilidad y especificidad Evolución • Valores extremos de Svj. O 2 y AVO 2 reducida → mal pronostico • Discrepancia entre valores aceptados como normales y evolución

Estimación de FSC global v/s FSC regional Limitación Sj. O 2 70% Poca y col. Neurocirugia 2005 : 301 - 322

Relación entre volumen cerebral isquémico y saturación bulbo yugular JP Coles et al: Journal of Cerrebral Blood Flow & Metabolism vol 24 N 2, 2004

NIRS • Diferencia de absorción de luz infrarroja de Oxihemoglobina y Deoxihemoglobia • Monitor continuo aplicado al cuero cabelludo • Medición de flujo en tejido cerebral

NIRS • Aun no hay estudios que nos indiquen un valor umbral bajo el cual se inicie el daño cerebral • Nos muestra variaciones sobre un basal? • Variación interindividual 10% • Caída en un 13% indicaría isquemia • Limitaciones técnicas

Adecuación perfusión- metabolismo • Presión de tisular de oxigeno cerebral (Pb. O 2) • Microdialisis

Presión tisular de oxigeno cerebral • Refleja la interacción de un conjunto de factores que determinan la entrega de O 2 y difusión del mismo en el tejido cerebral

Presión tisular de oxigeno cerebral Pti. O 2 • Objetivos: – Detectar precozmente episodios críticos de hipoxia- isquemia en el tejido cerebral – Detectar efectos adversos de terapias instauradas con otros fines fisiopatológicos – Titular terapia de optimización FSC

Presión tisular de oxigeno cerebral Pti. O 2 • Dispositivos – LICOX : Integra Neuroscience , Pleinsboro, NY • Ptb. O 2 y IT 2 – NEUROTREND: Codman • No disponible en el mercado – Neurovent-PTO: Raumedic- Germany • Ptb. O 2 - PIC

• Se instala en sustancia blanca subcortical a 2535 mm de duramadre • Presión O 2 en área de 14 mm • Promedio O 2 art, cap, extrac, intrac y venoso • Reacción red-ox

Presión tisular de oxigeno cerebral Pti. O 2 Variables Flujo sanguíneo cerebral PIC PPC PAM Pa. O 2 Barrera de difusión tisular PCO 2 Hematocrito Neurosurgical Anesthesiology and Neuroscience vol 109 (3) 2009 Rohlwink- Figaji Chil Nerv System 26 453 -464 2010

Presión tisular de oxigeno cerebral Pti. O 2 • Interpretación – Valor normal : 25 a 30 mm. Hg – Bajo 20 mm. Hg → isquemia tisular – Valor critico < 10 mm. Hg → disfunción mitocondrial – Importa Nº de episodios y duración

Pbt. O 2 ≤ 20 mm. Hg Con PIC Normal §Optimizar Oxigenación Sistémica §Aumentar Fi. O 2 §Revisión parámetros VM §Optimizar Perfusión Sistémica §Optimizar volemia (Euvolemia) §Apoyo con Drogas Vasoactivas §Optimizar DO 2 §Mejorar Ca. O 2 §Disminuir tasa de Consumo Metabólico Cerebral (CMRO 2) §Medidas farmacológicas (Tiopental, etc) §Medidas generales de manejo (silencio estricto, evitar estímulos Con PIC aumentada o. Medidas anteriores, mas control de HTIC mediante uso de: §Soluciones hipertónicas §Uso de coma barbitúrico (tiopental) §Uso de parálisis neuromuscular §Craniectomía descompresiva (o ampliación de esta de haberse efectuado)

PTi. O 2 • Correlación entre PTi. O 2 < 10 y mala evolución (factor independiente) • 1/3 de pacientes pediátricos con TEC grave presentan PTi. O 2 baja a pesar de mantener PIC, PPC y oxigenación sistémica en rango adecuado

Microdiálisis • Permite monitorear metabolitos cerebrales • Neurotrnasmisores ( glutamato) sustratos (glucosa), productos del metabolismo (lactato y piruvato) y otros metanolitos extracelulares (colina, glucerol etc) • Monitoreo local continuo • Evalúa tendencia mas que valores absolutos

Microdiálisis • Se instala junto con PIC, PTi. O 2. • Relación ↓ glucosa /lactato → isquemia con buena correlación con mala evolución

Gracias