KAFA İÇİ BASINCI DEĞİŞİKLİKLERİ
Talat KIRIŞ (Prof Dr., İÜ İstanbul Tıp Fakültesi, Nöroşirurji Anabilim Dalı)
Betül BAYKAN (Prof Dr., İÜ İstanbul Tıp Fakültesi, Nöroloji Anabilim Dalı)
Kafa içi basınç artması sendromu (KİBAS) pek çok nörolojik ve nöroşirürjikal hastalığın gelişiminde bir son ortak yol olarak karşımıza çıkar. Nadiren spontan iyileşmeler olsa da genelde ilerleyici bir tablodur. KİBAS’a yol açan hastalık ve/veya KİBAS’ın kendisi tedavi edilmezse hastanın ölümüne veya körlük gibi nörolojik bir sekel gelişmesine yol açabilir. Bir sendrom olarak KİBAS’ı ele almadan önce intrakranyal basınç (İKB) ile ilgili temel fizyolojik ve fizyopatolojik mekanizmaların anlaşılması gereklidir. Bölümün en sonunda ise intrakranyal hipotansiyon yani kafa içi basınç azalmasına değinilecektir.
TEMEL FİZYOLOJİK VE FİZYOPATOLOJİK MEKANİZMALAR
Normal İntrakranyal Basınç
İKB, intrakranyal olarak doğrudan beyin parankiminden, epidural veya subdural mesafeden ya da en sık yapıldığı şekliyle lateral ventriküldeki beyin omurilik sıvısından (BOS) ölçülen basınçtır. Normal koşullarda yan yatar ve başı lomber bölgeyle aynı hizada bulunan bir kimsede lomber ponksiyonla lomber subaraknoid mesafeden ölçülen basınç, intrakranyal mesafeden ölçülen basınca eşittir. Ölçülen basınç mmHg, mmH20 veya kPa birimleriyle ifade edilir. 10 mmHg,136 mmH2O ‘ya ve 1.3 kPa’ ya eşittir. Ortalama BOS basıncı 150 mmH2O’dur ve normal kişilerde 70-200 mmH2O arasındadır. Normalin üst sınırı 250 mmH2O olarak da alınmaktadır. Erişkinlerde normal İKB 0-15 mmHg, kafatası sütürleri henüz kapanmamış bebeklerde ise 0-5mmHg olarak da kabul edilebilir.
Kranyum intrakranyal boşluğu sert bir kabuk olarak çevreler. Bu rijid yapıyı başlıca beyin parankimi, BOS ve kan doldurur. Falks ve tentoryum kranyum içinde semi-rijid bir yapı oluşturur. Foramen magnum başta olmak üzere diğer küçük foraminalar aracılığıyla kranyum içi ve dışı arasında bağlantı olmakla beraber, intrakranyal hacim-basınç ilişkilerini anlamak açısından kranyal boşluk kapalı bir alan olarak kabul edilebilir.
Monro-Kellie Doktrini
1783 yılında anatomist Alexander Monro tarafından ortaya atılan ve sonrasında 1825 yılında patolog George Kellie tarafından geliştirilen doktrine göre beyin, BOS ve kan hacimlerinin toplamı kranyum içinde sabit bir toplam hacmi oluşturur. Bunlardan birindeki artış, diğerlerindeki eşit azalma ile dengelenmelidir. V hacim olarak kabul edildiğinde aşağıdaki eşitlik Monro-Kellie doktrinini tanımlar.
VBeyin + VBOS + VKan = Sabit
Bu eşitlikte beyin yaklaşık 1400 cc lik bir hacimle toplam hacmin % 80’ini oluştururken, BOS ve kan yaklaşık 150 ml ile kalan % 20 lik hacmi eşit olarak paylaşırlar. Bu eşitliğe intrakranyal boşlukta gelişen bir kitleyi (örneğin hematom ya da tümör) eklediğimizde Monro-Kellie doktrini aşağıdaki gibi ifade edilir.
VBeyin + VBOS + VKan + VKitle = Sabit
Sıvıların hacim-basınç ilişkilerini belirleyen fizik yasalarına göre bu rijid boşlukta bulunan hacimlerden birinde artış olduğunda önce BOS ve kan volümünde kompensatuvar bir azalma olur, ancak hacim artışı sürdüğünde ve daha fazla uzaklaştırılabilecek kan ya da BOS hacmi kalmadığında İKB da eksponensiyal bir artış oluri
İntrakranyal boşluğun % 80 ini beyin, kalanını da eşit olarak kan ve BOS doldurur. İntrakranyal yer kaplayıcı bir kitle geliştiğinde önce ventrikül ve sisternalardaki BOS spinal boşluğa doğru yer değiştirir, ardından kanın başlıca venöz komponenti kranyum dışına itilir. Bu durum gelişen kitleye yer kazandırır ve intrakranyal basınç artmaz. Kitle büyümeye devam ettiğinde kompensatuvar olarak yer değiştirebilecek hacim kalmaz ve İKB artar.
İntrakranyal hacim-basınç ilişkisini gösteren eğri. İntrakranyal boşlukta hacim artışı olduğunda, belli bir noktaya kadar, BOS ve kanın kranyum dışına kaçmasıyla İKB artışı tamponlanır. Ancak bu noktadan sonra küçük hacim artışları (dV), giderek artan oranlarda (dP) basınç artışına neden olur
Beyin Elastansı ve Kompliyansı
Beyin elastansı intrakranyal hacimdeki birim yükselmeye bağlı, intrakranyal basınçtaki birim yükselmeyi ifade eder ve dP/dV olarak gösterilir. Kompliyans ise bunun tersidir ve dV/dP olarak gösterilir. Kompliyans beynin artmakta olan bir hacmi tolere edebilme kapasitesini gösterir. Sıkışık bir beyinde kompliyans düşüktür. İKB artışını düşüren mekanizmalar kompliyansı arttırır. Buna karşılık yüksek elastanstan söz edildiğinde küçük bir hacim eklenmesiyle basınçta ciddi bir artış olacağı anlaşılır.
Basınç-Hacim İndeksi - BHİ (“Pressure-Volume Index – PVI)
İntraventriküler olarak yerleştirilmiş bir kateterden ventriküle, 1 saniyede 1ml serum fizyolojik eklendiğinde alınan cevaba hacim-basınç cevabı (“volume-pressure response – VPR”) adı verilir. Normal koşullarda 0-2mmHg/ml dir. 4 mmHg/ml ve daha yüksek değerler düşük beyin kompliyansını gösterir. Basınç-Hacim İndeksi (BHİ) kranyospinal aksa eklendiğinde basınçta 10 kat artışa neden olacak volümü ifade eder. BHİ=V/(logP1/P2) formülü yardımıyla hesaplanır. Burada P1 ilk basıncı, P2 ise belirli bir volüm (V) enjekte edildikten sonra ulaşılan basıncı ifade eder. BHİ nin normal değeri 26 ml dir. 13 ml den daha düşük değerler kompliyansın ciddi olarak azaldığını gösterir.
Beyin Perfüzyon Basıncı (“Cerebral Perfusion Pressure” – CPP)
Herhangi bir dokunun perfüzyon basıncı, o dokuda bulunan vasküler yataktaki sistemik arteryel basınçtan, venöz boşaltım basıncının çıkartılmasıyla bulunur. Dural sinüslerde intrakranyal venöz boşaltım basıncı İKB la hemen hemen eşittir. Bu nedenle pratikte beyin perfüzyon basıncı (BPB) aşağıdaki formülle bulunur.
BPB = Ortalama Arter Basıncı – İKB (Ortalama arter basıncı= 2/3 Diastolik Basınç + 1/3 Sistolik Basınç)
İskemik bir beyin bölgesi BPB nın düşmesiyle daha fazla hasar görür, yükseltilmesiyle de iskeminin etkilerinden korunur. Optimal BPB kesin olarak bilinmemekle birlikte pek çok klinik çalışmada 70-80 mmHg kritik değer olarak kabul edilmiştir. Merkezi sinir sisteminin çeşitli hastalıklarında, bu değerlerin altında, mortalite ve morbiditede artış olduğu bildirilmiştir. Hastaların takibinde ve tedavinin planlanmasında İKB yerine BPB nın kullanılmasının daha doğru olacağını belirten çalışmalar da mevcuttur.
Beyin Kan Hacmi (“Cerebral Blood Volume”) ve Otoregülasyon
Otoregülasyon ortalama arter basıncının 70-150 mmHg arasındaki değişikliklerine karşın, arteryollerin genişlemesi ve daralmasıyla beyin kan akımının sabit tutulmasıdır. Bu değerler alt ya da üst limitlerin ötesine doğru aşıldığında beyin kan akımı pasif olarak sistemik kan basıncındaki değişiklikleri izler. Beyin kan akımının (BKA-“Cerebral Blood Flow”) normal değeri dakikada 100gr beyin dokusu için 50 ml dir.
İKB yükseldiğinde otoregülasyon mekanizması sağlamsa BKA sabit tutulur. BKA karotis arter basıncından (KAB), juguler ven basıncının (JVB) çıkartılıp, sonucun serebrovasküler dirence (SVD) bölünmesiyle elde edilir.
BKA= KAB – JVB / SVD
Beynin venöz basıncı İKB a eşit olduğundan, normal koşullarda JVB yerine İKB ı koyabiliriz. Bu durumda formül aşağıdaki gibi de okunabilir.
BKA= KAB – İKB / SVD
KAB-İKB da BPB’ na eşit olduğundan BKA= BPB / SVD olarak kabul edilebilir.
İKB yükseldiğinde, BPB ı düşer. BKA nın sabit tutulabilmesi için otoregülasyon sınırlarında SVD azalır ve vazodilatasyon meydana gelir.
BOS Dolanımının Fizyolojisi
BOS nın başlıca üretim yeri lateral, III. ve IV. ventriküllerdeki koroid pleksustur (%70-80). Üretim iki aşamada gerçekleşir: 1-Endotelyal kapiller duvardan filtrasyon, 2- Koroidal epitelden sodyum ve bikarbonatın aktif sekresyonu. BOS sekresyon miktarını otonomik sinir sistemi, koroidal kan akımı ve asetazolamid gibi bazı enzim inhibitörleri etkiler. BOS üretiminin koroid pleksus dışı bölümü beyin parankiminden olur. Bu muhtemelen interstisyel sıvının beyin parankiminden transepandimal olarak ventriküllere ya da transpial olarak kranyal veya spinal subaraknoid mesafeye geçmesi şeklinde gerçekleşir.
BOS üretimi yaklaşık olarak 0.35 ml/dak veya toplam 500ml/gündür ve tüm BOS hacmi her 6-8 saatte tümüyle yenilenmektedir. Toplam 150 ml BOS hacminin yaklaşık 25-30 ml si ventriküler sistemde bulunur. BOS ventriküler sistemde aşağı doğru hareket eder. Bu hareketinde epandim silialarının, solunum ve arter pulsasyonlarının ve sinüslerle, ventriküller ve subaraknoid mesafe arasındaki basınç gradyanının rolü vardır. BOS IV. ventrikül çıkış deliklerinden (her iki yanda foramina Luschka ve ortada foramen Magendie) bazal sisternalara boşalır. Buradan bir kısmı spinal subaraknoid mesafeye geçerken, bir kısmı da diğer bazal sisternalara, oradan da kortikal subaraknoid mesafeye doğru yol alır, ve venöz sinüslerin içine girmiş olan araknoid villuslar (granülasyonlar) tarafından emilir. Emilimin çok az bir bölümü de sinir kökü düzeyinde pacchioni granülasyonlar tarafından olur. (Şekil 3). Venöz basınç BOS emiliminde çok önemli bir rol oynar, değişiklikleri normal basınç gradyanını ve BOS’un intrakranyal alandan düzenli çıkışını etkiler.
BOS üretimi ve emilimi arasındaki denge Dawson eşitliğiyle ifade edilir. Bu eşitliğe göre İKB sabit tutulduğunda (İKB = Fr Rboşaltım + Pss) şeklindedir. Burada Fr BOS üretim oranını, Rboşalım BOS boşaltımına olan direnci ve Pss de sagittal sinüs basıncını verir. İnsanlar en fazla BOS üretim ve boşaltım kapasitesiyle, en düşük boşaltım direncine sahip canlılardır. Ciddi İKB yükselmelerinde boşaltım direncinin değişmesiyle yüksek miktarda BOS’un vasküler sisteme akıtılması, beynin yükselen İKB’ye karşı ana korunma mekanizmalarından biridir. BOS üretiminde de yaklaşık %20-30 civarında bir azalma meydana gelebilir.
BOS üretim, dolanım ve boşaltımı (k.p.: koroid pleksus)
İKB Ölçümü ve İKB Dalgaları
İKB doğrudan beyin parankiminden, epidural, subdural, subaraknoid aralıklardan ya da en sık yapıldığı şekliyle lateral ventriküllerden ölçülebilir. İlk kez 1951 yılında Guillaume and Janny insanlarda ventrikül basıncının sürekli kaydını yaptılar. Daha sonraları Lundberg çeşitli intrakranyal patolojik durumlarda yaptığı uzun süreli kayıtlar sonucunda İKB yükselmelerini ve İKB dalgalarını sınıfladı. İKB’nin 40 mmHg nın üzerinde seyretmesini ciddi yükselme, 20-40 mmHg arasını orta derecede yükselme, 10-20 mmHg arasını ise hafif yükselme olarak tanımladı. Kayıtlarında değişik büyüklükte, frekansta ve paternde beliren, üç tipte BOS basınç dalgası ortaya çıktığını belirledi.
A dalgası (ya da plato dalgası) düzensiz aralıklarla ortaya çıkan, 5-20 dakika arasında süren ve aniden normal düzeye dönen İKB yükselmeleridir (Şekil 4). Bu esnada basınç 50-100 mmHg düzeyine kadar yükselebilir. Klinikte bu durum başağrısı, bulantı-kusma, bilinç bozulması, ekstansör tonusun artması şeklinde görülür. Serebral kompliyansın düşük olduğu bir durumda serebral vazodilatasyon ve kan volümünde bir artış sonucunda ortaya çıkar. Bu durumu tetikleyen mekanizmalar sıklıkla sistemik kan basıncında düşme ya da İKB’de hafif bir yükselme sonucunda BPB’deki düşmedir. B dalgaları 0.5-2 dakika arasında ortaya çıkan, solunumla ilintili ritmik değişikliklerdir. C dalgaları ise diğer ikisine göre daha yüksek frekansta görülen kan basıncındaki fazik değişikliklere uyan dalgalanmalardır. B ve C dalgalarının klinik önemi tartışmalıdır. B dalgaları bazı hastalarda Cheyne-Stokes tipi solumla ilişkili bulunmuştur.
Lundberg’in A dalgası (plato dalgası). Beyin kompliyansının düşük olduğuna ve ciddi İKB yüksekliğinin gelişebileceğine işaret eder
BEYİN ÖDEMİ
Beyin ödemi beyin su miktarındaki artışa bağlı olarak beyin hacminde meydana gelen artış olarak tanımlanabilir. Beynin su oranı normalde gri madde için %80, ak madde için %68’dir. Değişik beyin ödemi tipleri tanımlanmıştır. Ancak her beyin ödemi tipi için ortak olan nokta vasküler yataktan beyne artan oranlarda sıvı geçişidir. Starling yasası göz önünde bulundurulduğunda:(Kapiller hidrostatik basınç + Doku kolloid osmotik basıncı = Doku hidrostatik basıncı + Plazma kolloid osmotik basıncı) beyne sıvı geçişinde bu dengeyi bozacak faktörler arasında artmış intravasküler hidrostatik basınç, vasküler endotel hasarı ve plazma kolloid onkotik basıncında azalma sayılabilir.
İlk kez 1967 yılında Klatzo vazojenik ve sitotoksik olmak üzere iki farklı beyin ödemi tipi tanımladı. İlerleyen yıllarda Schutta, Langfitt, Fishman ve Miller’in katkılarıyla altı değişik tipte beyin ödemi tanımlandı. (Tablo 1)
Tablo 1. Beyin ödemi tipleri, nedenleri, örnekler ve tedavi seçenekleri
KBB: Kan Beyin Bariyeri, Ca: Kalsiyum, NMDA: N-Metil-D-Aspartat, NPBGD: Normal Perfüzyon Basıncının Geri Dönmesi, AVM: Arterio-Venöz Malformasyon , ADH: Antidiüretik Hormon, SAK: Subaraknoid Kanama, BOS:Beyin-Omurilik Sıvısı
Vazojenik Ödem: Kan-beyin bariyeri yıkımı sonucu meydana gelir. Su, sodyum ve proteinden oluşan ödem sıvısı ekstrasellüler mesafeye sızar. Ödem çoğunlukla gri maddede başlar, ancak daha gevşek yapıda olduğundan parmak şeklinde uzanımlarla ak maddede birikir. İntravasküler basıncı artıran ya da vazodilatasyona neden olan süreçler vazojenik ödemi arttırır. Bunlar arasında kan basıncının yükselmesi, hiperkarbi ve ateş sayılabilir. Ödem sıvısı ak madde lifleri arasından epandime ve onu da geçerek ventriküler sisteme ulaşarak temizlenir. Bu süreçte Starling yasası etkindir. Klinikte vazojenik ödem en sık menengioma, metastaz, yüksek evreli astrositoma gibi tümörlerin, serebral apselerin ve beyin kontüzyonlarının çevresinde gelişir. Kortikosteroidler vasküler geçirgenliği değiştirerek vazojenik beyin ödeminin tedavisinde etkindir.
Sitotoksik Ödem: Sellüler ödem olarak da adlandırılır. Hücre zarında meydana gelen fizyopatolojik ve mekanik hasar sonucu gelişir. Başlıca nedeni serebral iskemidir. Serebral iskemi sonucu hücre zarında transportu sağlayan Na-K ATPaz enzimi enerji azalması ya da kaybı sonucu işlev göremez. Hücre içinde sodyum birikmeye başlar. Yine iskemiyle birlikte hücre zarında bulunan eksitatör amino asit reseptörleri, (başlıcası NMDA) normal sinaptik iletiyi sağlayan glutamatın sinaptik aralıkta birikmesi sonucu aşırı uyarılırlar. Böylece önce Na, ardından da Ca yüksek miktarlarda hücre içine akar. Hücre şişer. Kalsiyumun hücre içinde inaktif olarak bulunan fosfolipazları tetiklemesiyle hücre membranı kırılır. Membranı oluşturan yağ asitlerinin (başlıca araşidonik asit) metabolize olmasıyla ortaya çıkan serbest radikaller ve lipid peroksitleri kısır bir döngüye yol açarak zincirleme reaksiyonlarla membran hasarını arttırır. Reperfüzyon gerçekleşmezse geri dönüşümsüz hasar oluşur. Serebral infarktlarda oluşan ödem bu tiptedir.
Deneysel olarak beyne uygulanan trimetil kalay ve heksaklorofen gibi toksinler de miyelin kılıfını haraplayarak sellüler ödeme neden olurlar. Klinikte fulminan hepatik hasar, ilerleyici ensefalopati ve artmış İKB ile seyreden Reye sendromunda da tipik olarak bu tarz ödem gelişir. Sitotoksik ödemin tedavisinde serbest radikal temizleyiciler, eksitatör amino asit reseptör antagonistleri, kalsiyum kanal blokerleri yararlı bulunmuştur.
Vazojenik ödemin tersine, iskemik inme veya kanamaya bağlı gelişen sitotoksik ödem tedavisinde kortikostreoidlerin yeri yoktur, hatta sistemik yan etkileri nedeniyle hastanın genel durumunu kötüleştirebilirler.
Hidrostatik Ödem: Kranyum içinde artmış intravasküler basıncın kapiller yatağa yansıması ve prekapiller segmentte, koruyucu olarak serebrovasküler direnci arttıracak otoregülasyon mekanizmalarının bozuk olması sonucu gelişir. Bu tip ödemde vazojenik ödemden farklı olarak ekstrasellüler alana sızan ödem sıvısı proteinden zengin değildir. Starling eşitliğindeki intravasküler hidrostatik basınç artışı bu tip ödemin başlıca nedenidir. Arteriyovenöz Malformasyon (AVM) ameliyatlarından sonra görülebilen normal perfüzyon basıncının geri dönmesi tablosu bu ödem tipine örnektir. AVM çevresindeki dokuda bulunan otoregülasyon özelliğini yitirmiş vasküler yatağa AVM çıkarıldıktan sonra normal basınçta gelen kan, artmış intravasküler hidrostatik basınca ve ödeme neden olur. Büyük bir intrakranyal kitlenin ani dekompresyonu sonrasında da bu tipte ödem görülebilir.
Hipoozmotik Ödem: Deneysel olarak peritoneal kaviteye distile su enjeksiyonuyla plazma ozmolalitesinin düşürülmesinin İKB da ve beyin su oranında artışa neden olduğu gösterilmiştir. Klinikte bu duruma benzer bir tablo hiponatremiye neden olan süreçler sonucu gelişebilir. Merkezi sinir sisteminin hastalıklarında ortaya çıkabilen uygunsuz ADH sendromu ve serebral tuz kaybı sendromu hiponatremiye ve difüz beyin ödemine yol açabilir. İlkinde dilüsyonel ve hipervolemik bir hiponatremi söz konusudur. İkincisinde ise sodyumla birlikte su kaybı da gelişir ve hipovolemik hiponatremi oluşur. Tedavide uygunsuz ADH sendromunda hipertonik tuz solüsyonlarının infüzyonuyla su kısıtlaması yapılırken, serebral tuz kaybı sendromunda bir mineralokortikoid olan fludrokortizon verilir. Hipoozmotik ödem hipovolemiyi düzeltmek amacıyla %5 dekstroz solüsyonunun infüzyonu sonucu da gelişebilir.
İnterstisyel Ödem: Obstrüktif hidrosefalisi olan hastaların bilgisayarlı tomografi ya da manyetik rezonans görüntüleme (MRG) T1 ağırlıklı kesitlerinde lateral ventrikül kesitlerinin etrafında görülen hipodens-hipointens alan bu tip ödemin göstergesidir. Artmış intraventriküler basınç sonucu transepandimal geçiş periventriküler ak maddede ödeme yol açar. Tedavide hidrosefaliye neden olan kitle çıkartılır ya da BOS un drenaj ya da şant ameliyatıyla ventriküllerden uzaklaştırılması sağlanır.
Beyin Şişmesi: Miller tarafından beyin ödemi tipleri arasında yer verilen beyin şişmesi, arteryel dilatasyon, hipertansiyon ve venöz konjesyon sonucu serebral kan volümünün artması nedeniyle gelişir.
Talat KIRIŞ (Prof Dr., İÜ İstanbul Tıp Fakültesi, Nöroşirurji Anabilim Dalı)
Betül BAYKAN (Prof Dr., İÜ İstanbul Tıp Fakültesi, Nöroloji Anabilim Dalı)
Kafa içi basınç artması sendromu (KİBAS) pek çok nörolojik ve nöroşirürjikal hastalığın gelişiminde bir son ortak yol olarak karşımıza çıkar. Nadiren spontan iyileşmeler olsa da genelde ilerleyici bir tablodur. KİBAS’a yol açan hastalık ve/veya KİBAS’ın kendisi tedavi edilmezse hastanın ölümüne veya körlük gibi nörolojik bir sekel gelişmesine yol açabilir. Bir sendrom olarak KİBAS’ı ele almadan önce intrakranyal basınç (İKB) ile ilgili temel fizyolojik ve fizyopatolojik mekanizmaların anlaşılması gereklidir. Bölümün en sonunda ise intrakranyal hipotansiyon yani kafa içi basınç azalmasına değinilecektir.
TEMEL FİZYOLOJİK VE FİZYOPATOLOJİK MEKANİZMALAR
Normal İntrakranyal Basınç
İKB, intrakranyal olarak doğrudan beyin parankiminden, epidural veya subdural mesafeden ya da en sık yapıldığı şekliyle lateral ventriküldeki beyin omurilik sıvısından (BOS) ölçülen basınçtır. Normal koşullarda yan yatar ve başı lomber bölgeyle aynı hizada bulunan bir kimsede lomber ponksiyonla lomber subaraknoid mesafeden ölçülen basınç, intrakranyal mesafeden ölçülen basınca eşittir. Ölçülen basınç mmHg, mmH20 veya kPa birimleriyle ifade edilir. 10 mmHg,136 mmH2O ‘ya ve 1.3 kPa’ ya eşittir. Ortalama BOS basıncı 150 mmH2O’dur ve normal kişilerde 70-200 mmH2O arasındadır. Normalin üst sınırı 250 mmH2O olarak da alınmaktadır. Erişkinlerde normal İKB 0-15 mmHg, kafatası sütürleri henüz kapanmamış bebeklerde ise 0-5mmHg olarak da kabul edilebilir.
Kranyum intrakranyal boşluğu sert bir kabuk olarak çevreler. Bu rijid yapıyı başlıca beyin parankimi, BOS ve kan doldurur. Falks ve tentoryum kranyum içinde semi-rijid bir yapı oluşturur. Foramen magnum başta olmak üzere diğer küçük foraminalar aracılığıyla kranyum içi ve dışı arasında bağlantı olmakla beraber, intrakranyal hacim-basınç ilişkilerini anlamak açısından kranyal boşluk kapalı bir alan olarak kabul edilebilir.
Monro-Kellie Doktrini
1783 yılında anatomist Alexander Monro tarafından ortaya atılan ve sonrasında 1825 yılında patolog George Kellie tarafından geliştirilen doktrine göre beyin, BOS ve kan hacimlerinin toplamı kranyum içinde sabit bir toplam hacmi oluşturur. Bunlardan birindeki artış, diğerlerindeki eşit azalma ile dengelenmelidir. V hacim olarak kabul edildiğinde aşağıdaki eşitlik Monro-Kellie doktrinini tanımlar.
VBeyin + VBOS + VKan = Sabit
Bu eşitlikte beyin yaklaşık 1400 cc lik bir hacimle toplam hacmin % 80’ini oluştururken, BOS ve kan yaklaşık 150 ml ile kalan % 20 lik hacmi eşit olarak paylaşırlar. Bu eşitliğe intrakranyal boşlukta gelişen bir kitleyi (örneğin hematom ya da tümör) eklediğimizde Monro-Kellie doktrini aşağıdaki gibi ifade edilir.
VBeyin + VBOS + VKan + VKitle = Sabit
Sıvıların hacim-basınç ilişkilerini belirleyen fizik yasalarına göre bu rijid boşlukta bulunan hacimlerden birinde artış olduğunda önce BOS ve kan volümünde kompensatuvar bir azalma olur, ancak hacim artışı sürdüğünde ve daha fazla uzaklaştırılabilecek kan ya da BOS hacmi kalmadığında İKB da eksponensiyal bir artış oluri
İntrakranyal boşluğun % 80 ini beyin, kalanını da eşit olarak kan ve BOS doldurur. İntrakranyal yer kaplayıcı bir kitle geliştiğinde önce ventrikül ve sisternalardaki BOS spinal boşluğa doğru yer değiştirir, ardından kanın başlıca venöz komponenti kranyum dışına itilir. Bu durum gelişen kitleye yer kazandırır ve intrakranyal basınç artmaz. Kitle büyümeye devam ettiğinde kompensatuvar olarak yer değiştirebilecek hacim kalmaz ve İKB artar.
İntrakranyal hacim-basınç ilişkisini gösteren eğri. İntrakranyal boşlukta hacim artışı olduğunda, belli bir noktaya kadar, BOS ve kanın kranyum dışına kaçmasıyla İKB artışı tamponlanır. Ancak bu noktadan sonra küçük hacim artışları (dV), giderek artan oranlarda (dP) basınç artışına neden olur
Beyin Elastansı ve Kompliyansı
Beyin elastansı intrakranyal hacimdeki birim yükselmeye bağlı, intrakranyal basınçtaki birim yükselmeyi ifade eder ve dP/dV olarak gösterilir. Kompliyans ise bunun tersidir ve dV/dP olarak gösterilir. Kompliyans beynin artmakta olan bir hacmi tolere edebilme kapasitesini gösterir. Sıkışık bir beyinde kompliyans düşüktür. İKB artışını düşüren mekanizmalar kompliyansı arttırır. Buna karşılık yüksek elastanstan söz edildiğinde küçük bir hacim eklenmesiyle basınçta ciddi bir artış olacağı anlaşılır.
Basınç-Hacim İndeksi - BHİ (“Pressure-Volume Index – PVI)
İntraventriküler olarak yerleştirilmiş bir kateterden ventriküle, 1 saniyede 1ml serum fizyolojik eklendiğinde alınan cevaba hacim-basınç cevabı (“volume-pressure response – VPR”) adı verilir. Normal koşullarda 0-2mmHg/ml dir. 4 mmHg/ml ve daha yüksek değerler düşük beyin kompliyansını gösterir. Basınç-Hacim İndeksi (BHİ) kranyospinal aksa eklendiğinde basınçta 10 kat artışa neden olacak volümü ifade eder. BHİ=V/(logP1/P2) formülü yardımıyla hesaplanır. Burada P1 ilk basıncı, P2 ise belirli bir volüm (V) enjekte edildikten sonra ulaşılan basıncı ifade eder. BHİ nin normal değeri 26 ml dir. 13 ml den daha düşük değerler kompliyansın ciddi olarak azaldığını gösterir.
Beyin Perfüzyon Basıncı (“Cerebral Perfusion Pressure” – CPP)
Herhangi bir dokunun perfüzyon basıncı, o dokuda bulunan vasküler yataktaki sistemik arteryel basınçtan, venöz boşaltım basıncının çıkartılmasıyla bulunur. Dural sinüslerde intrakranyal venöz boşaltım basıncı İKB la hemen hemen eşittir. Bu nedenle pratikte beyin perfüzyon basıncı (BPB) aşağıdaki formülle bulunur.
BPB = Ortalama Arter Basıncı – İKB (Ortalama arter basıncı= 2/3 Diastolik Basınç + 1/3 Sistolik Basınç)
İskemik bir beyin bölgesi BPB nın düşmesiyle daha fazla hasar görür, yükseltilmesiyle de iskeminin etkilerinden korunur. Optimal BPB kesin olarak bilinmemekle birlikte pek çok klinik çalışmada 70-80 mmHg kritik değer olarak kabul edilmiştir. Merkezi sinir sisteminin çeşitli hastalıklarında, bu değerlerin altında, mortalite ve morbiditede artış olduğu bildirilmiştir. Hastaların takibinde ve tedavinin planlanmasında İKB yerine BPB nın kullanılmasının daha doğru olacağını belirten çalışmalar da mevcuttur.
Beyin Kan Hacmi (“Cerebral Blood Volume”) ve Otoregülasyon
Otoregülasyon ortalama arter basıncının 70-150 mmHg arasındaki değişikliklerine karşın, arteryollerin genişlemesi ve daralmasıyla beyin kan akımının sabit tutulmasıdır. Bu değerler alt ya da üst limitlerin ötesine doğru aşıldığında beyin kan akımı pasif olarak sistemik kan basıncındaki değişiklikleri izler. Beyin kan akımının (BKA-“Cerebral Blood Flow”) normal değeri dakikada 100gr beyin dokusu için 50 ml dir.
İKB yükseldiğinde otoregülasyon mekanizması sağlamsa BKA sabit tutulur. BKA karotis arter basıncından (KAB), juguler ven basıncının (JVB) çıkartılıp, sonucun serebrovasküler dirence (SVD) bölünmesiyle elde edilir.
BKA= KAB – JVB / SVD
Beynin venöz basıncı İKB a eşit olduğundan, normal koşullarda JVB yerine İKB ı koyabiliriz. Bu durumda formül aşağıdaki gibi de okunabilir.
BKA= KAB – İKB / SVD
KAB-İKB da BPB’ na eşit olduğundan BKA= BPB / SVD olarak kabul edilebilir.
İKB yükseldiğinde, BPB ı düşer. BKA nın sabit tutulabilmesi için otoregülasyon sınırlarında SVD azalır ve vazodilatasyon meydana gelir.
BOS Dolanımının Fizyolojisi
BOS nın başlıca üretim yeri lateral, III. ve IV. ventriküllerdeki koroid pleksustur (%70-80). Üretim iki aşamada gerçekleşir: 1-Endotelyal kapiller duvardan filtrasyon, 2- Koroidal epitelden sodyum ve bikarbonatın aktif sekresyonu. BOS sekresyon miktarını otonomik sinir sistemi, koroidal kan akımı ve asetazolamid gibi bazı enzim inhibitörleri etkiler. BOS üretiminin koroid pleksus dışı bölümü beyin parankiminden olur. Bu muhtemelen interstisyel sıvının beyin parankiminden transepandimal olarak ventriküllere ya da transpial olarak kranyal veya spinal subaraknoid mesafeye geçmesi şeklinde gerçekleşir.
BOS üretimi yaklaşık olarak 0.35 ml/dak veya toplam 500ml/gündür ve tüm BOS hacmi her 6-8 saatte tümüyle yenilenmektedir. Toplam 150 ml BOS hacminin yaklaşık 25-30 ml si ventriküler sistemde bulunur. BOS ventriküler sistemde aşağı doğru hareket eder. Bu hareketinde epandim silialarının, solunum ve arter pulsasyonlarının ve sinüslerle, ventriküller ve subaraknoid mesafe arasındaki basınç gradyanının rolü vardır. BOS IV. ventrikül çıkış deliklerinden (her iki yanda foramina Luschka ve ortada foramen Magendie) bazal sisternalara boşalır. Buradan bir kısmı spinal subaraknoid mesafeye geçerken, bir kısmı da diğer bazal sisternalara, oradan da kortikal subaraknoid mesafeye doğru yol alır, ve venöz sinüslerin içine girmiş olan araknoid villuslar (granülasyonlar) tarafından emilir. Emilimin çok az bir bölümü de sinir kökü düzeyinde pacchioni granülasyonlar tarafından olur. (Şekil 3). Venöz basınç BOS emiliminde çok önemli bir rol oynar, değişiklikleri normal basınç gradyanını ve BOS’un intrakranyal alandan düzenli çıkışını etkiler.
BOS üretimi ve emilimi arasındaki denge Dawson eşitliğiyle ifade edilir. Bu eşitliğe göre İKB sabit tutulduğunda (İKB = Fr Rboşaltım + Pss) şeklindedir. Burada Fr BOS üretim oranını, Rboşalım BOS boşaltımına olan direnci ve Pss de sagittal sinüs basıncını verir. İnsanlar en fazla BOS üretim ve boşaltım kapasitesiyle, en düşük boşaltım direncine sahip canlılardır. Ciddi İKB yükselmelerinde boşaltım direncinin değişmesiyle yüksek miktarda BOS’un vasküler sisteme akıtılması, beynin yükselen İKB’ye karşı ana korunma mekanizmalarından biridir. BOS üretiminde de yaklaşık %20-30 civarında bir azalma meydana gelebilir.
BOS üretim, dolanım ve boşaltımı (k.p.: koroid pleksus)
İKB Ölçümü ve İKB Dalgaları
İKB doğrudan beyin parankiminden, epidural, subdural, subaraknoid aralıklardan ya da en sık yapıldığı şekliyle lateral ventriküllerden ölçülebilir. İlk kez 1951 yılında Guillaume and Janny insanlarda ventrikül basıncının sürekli kaydını yaptılar. Daha sonraları Lundberg çeşitli intrakranyal patolojik durumlarda yaptığı uzun süreli kayıtlar sonucunda İKB yükselmelerini ve İKB dalgalarını sınıfladı. İKB’nin 40 mmHg nın üzerinde seyretmesini ciddi yükselme, 20-40 mmHg arasını orta derecede yükselme, 10-20 mmHg arasını ise hafif yükselme olarak tanımladı. Kayıtlarında değişik büyüklükte, frekansta ve paternde beliren, üç tipte BOS basınç dalgası ortaya çıktığını belirledi.
A dalgası (ya da plato dalgası) düzensiz aralıklarla ortaya çıkan, 5-20 dakika arasında süren ve aniden normal düzeye dönen İKB yükselmeleridir (Şekil 4). Bu esnada basınç 50-100 mmHg düzeyine kadar yükselebilir. Klinikte bu durum başağrısı, bulantı-kusma, bilinç bozulması, ekstansör tonusun artması şeklinde görülür. Serebral kompliyansın düşük olduğu bir durumda serebral vazodilatasyon ve kan volümünde bir artış sonucunda ortaya çıkar. Bu durumu tetikleyen mekanizmalar sıklıkla sistemik kan basıncında düşme ya da İKB’de hafif bir yükselme sonucunda BPB’deki düşmedir. B dalgaları 0.5-2 dakika arasında ortaya çıkan, solunumla ilintili ritmik değişikliklerdir. C dalgaları ise diğer ikisine göre daha yüksek frekansta görülen kan basıncındaki fazik değişikliklere uyan dalgalanmalardır. B ve C dalgalarının klinik önemi tartışmalıdır. B dalgaları bazı hastalarda Cheyne-Stokes tipi solumla ilişkili bulunmuştur.
Lundberg’in A dalgası (plato dalgası). Beyin kompliyansının düşük olduğuna ve ciddi İKB yüksekliğinin gelişebileceğine işaret eder
BEYİN ÖDEMİ
Beyin ödemi beyin su miktarındaki artışa bağlı olarak beyin hacminde meydana gelen artış olarak tanımlanabilir. Beynin su oranı normalde gri madde için %80, ak madde için %68’dir. Değişik beyin ödemi tipleri tanımlanmıştır. Ancak her beyin ödemi tipi için ortak olan nokta vasküler yataktan beyne artan oranlarda sıvı geçişidir. Starling yasası göz önünde bulundurulduğunda:(Kapiller hidrostatik basınç + Doku kolloid osmotik basıncı = Doku hidrostatik basıncı + Plazma kolloid osmotik basıncı) beyne sıvı geçişinde bu dengeyi bozacak faktörler arasında artmış intravasküler hidrostatik basınç, vasküler endotel hasarı ve plazma kolloid onkotik basıncında azalma sayılabilir.
İlk kez 1967 yılında Klatzo vazojenik ve sitotoksik olmak üzere iki farklı beyin ödemi tipi tanımladı. İlerleyen yıllarda Schutta, Langfitt, Fishman ve Miller’in katkılarıyla altı değişik tipte beyin ödemi tanımlandı. (Tablo 1)
Tablo 1. Beyin ödemi tipleri, nedenleri, örnekler ve tedavi seçenekleri
KBB: Kan Beyin Bariyeri, Ca: Kalsiyum, NMDA: N-Metil-D-Aspartat, NPBGD: Normal Perfüzyon Basıncının Geri Dönmesi, AVM: Arterio-Venöz Malformasyon , ADH: Antidiüretik Hormon, SAK: Subaraknoid Kanama, BOS:Beyin-Omurilik Sıvısı
Vazojenik Ödem: Kan-beyin bariyeri yıkımı sonucu meydana gelir. Su, sodyum ve proteinden oluşan ödem sıvısı ekstrasellüler mesafeye sızar. Ödem çoğunlukla gri maddede başlar, ancak daha gevşek yapıda olduğundan parmak şeklinde uzanımlarla ak maddede birikir. İntravasküler basıncı artıran ya da vazodilatasyona neden olan süreçler vazojenik ödemi arttırır. Bunlar arasında kan basıncının yükselmesi, hiperkarbi ve ateş sayılabilir. Ödem sıvısı ak madde lifleri arasından epandime ve onu da geçerek ventriküler sisteme ulaşarak temizlenir. Bu süreçte Starling yasası etkindir. Klinikte vazojenik ödem en sık menengioma, metastaz, yüksek evreli astrositoma gibi tümörlerin, serebral apselerin ve beyin kontüzyonlarının çevresinde gelişir. Kortikosteroidler vasküler geçirgenliği değiştirerek vazojenik beyin ödeminin tedavisinde etkindir.
Sitotoksik Ödem: Sellüler ödem olarak da adlandırılır. Hücre zarında meydana gelen fizyopatolojik ve mekanik hasar sonucu gelişir. Başlıca nedeni serebral iskemidir. Serebral iskemi sonucu hücre zarında transportu sağlayan Na-K ATPaz enzimi enerji azalması ya da kaybı sonucu işlev göremez. Hücre içinde sodyum birikmeye başlar. Yine iskemiyle birlikte hücre zarında bulunan eksitatör amino asit reseptörleri, (başlıcası NMDA) normal sinaptik iletiyi sağlayan glutamatın sinaptik aralıkta birikmesi sonucu aşırı uyarılırlar. Böylece önce Na, ardından da Ca yüksek miktarlarda hücre içine akar. Hücre şişer. Kalsiyumun hücre içinde inaktif olarak bulunan fosfolipazları tetiklemesiyle hücre membranı kırılır. Membranı oluşturan yağ asitlerinin (başlıca araşidonik asit) metabolize olmasıyla ortaya çıkan serbest radikaller ve lipid peroksitleri kısır bir döngüye yol açarak zincirleme reaksiyonlarla membran hasarını arttırır. Reperfüzyon gerçekleşmezse geri dönüşümsüz hasar oluşur. Serebral infarktlarda oluşan ödem bu tiptedir.
Deneysel olarak beyne uygulanan trimetil kalay ve heksaklorofen gibi toksinler de miyelin kılıfını haraplayarak sellüler ödeme neden olurlar. Klinikte fulminan hepatik hasar, ilerleyici ensefalopati ve artmış İKB ile seyreden Reye sendromunda da tipik olarak bu tarz ödem gelişir. Sitotoksik ödemin tedavisinde serbest radikal temizleyiciler, eksitatör amino asit reseptör antagonistleri, kalsiyum kanal blokerleri yararlı bulunmuştur.
Vazojenik ödemin tersine, iskemik inme veya kanamaya bağlı gelişen sitotoksik ödem tedavisinde kortikostreoidlerin yeri yoktur, hatta sistemik yan etkileri nedeniyle hastanın genel durumunu kötüleştirebilirler.
Hidrostatik Ödem: Kranyum içinde artmış intravasküler basıncın kapiller yatağa yansıması ve prekapiller segmentte, koruyucu olarak serebrovasküler direnci arttıracak otoregülasyon mekanizmalarının bozuk olması sonucu gelişir. Bu tip ödemde vazojenik ödemden farklı olarak ekstrasellüler alana sızan ödem sıvısı proteinden zengin değildir. Starling eşitliğindeki intravasküler hidrostatik basınç artışı bu tip ödemin başlıca nedenidir. Arteriyovenöz Malformasyon (AVM) ameliyatlarından sonra görülebilen normal perfüzyon basıncının geri dönmesi tablosu bu ödem tipine örnektir. AVM çevresindeki dokuda bulunan otoregülasyon özelliğini yitirmiş vasküler yatağa AVM çıkarıldıktan sonra normal basınçta gelen kan, artmış intravasküler hidrostatik basınca ve ödeme neden olur. Büyük bir intrakranyal kitlenin ani dekompresyonu sonrasında da bu tipte ödem görülebilir.
Hipoozmotik Ödem: Deneysel olarak peritoneal kaviteye distile su enjeksiyonuyla plazma ozmolalitesinin düşürülmesinin İKB da ve beyin su oranında artışa neden olduğu gösterilmiştir. Klinikte bu duruma benzer bir tablo hiponatremiye neden olan süreçler sonucu gelişebilir. Merkezi sinir sisteminin hastalıklarında ortaya çıkabilen uygunsuz ADH sendromu ve serebral tuz kaybı sendromu hiponatremiye ve difüz beyin ödemine yol açabilir. İlkinde dilüsyonel ve hipervolemik bir hiponatremi söz konusudur. İkincisinde ise sodyumla birlikte su kaybı da gelişir ve hipovolemik hiponatremi oluşur. Tedavide uygunsuz ADH sendromunda hipertonik tuz solüsyonlarının infüzyonuyla su kısıtlaması yapılırken, serebral tuz kaybı sendromunda bir mineralokortikoid olan fludrokortizon verilir. Hipoozmotik ödem hipovolemiyi düzeltmek amacıyla %5 dekstroz solüsyonunun infüzyonu sonucu da gelişebilir.
İnterstisyel Ödem: Obstrüktif hidrosefalisi olan hastaların bilgisayarlı tomografi ya da manyetik rezonans görüntüleme (MRG) T1 ağırlıklı kesitlerinde lateral ventrikül kesitlerinin etrafında görülen hipodens-hipointens alan bu tip ödemin göstergesidir. Artmış intraventriküler basınç sonucu transepandimal geçiş periventriküler ak maddede ödeme yol açar. Tedavide hidrosefaliye neden olan kitle çıkartılır ya da BOS un drenaj ya da şant ameliyatıyla ventriküllerden uzaklaştırılması sağlanır.
Beyin Şişmesi: Miller tarafından beyin ödemi tipleri arasında yer verilen beyin şişmesi, arteryel dilatasyon, hipertansiyon ve venöz konjesyon sonucu serebral kan volümünün artması nedeniyle gelişir.