Udar Mózgu
2004, tom 6, nr 1, 1 6
Copyright © 2004 Via Medica
ISSN 1505 6740
PRACA ORYGINALNA
Spirografia mózgowa we wczesnym okresie
udaru niedokrwiennego mózgu  doniesienie wstępne
Brain spirography in acute ischemic stroke  a pilot study
Roman Mazur1, Małgorzata Świerkocka-Miastkowska2, Barbara Książkiewicz1,
Robert Princ1, Andrzej Ogonowski3, Mirosław Wołoszyn3
1
Katedra i Klinika Neurologii Akademii Medycznej w Bydgoszczy
2
Katedra Neurologii, Klinika Neurologii Dorosłych Akademii Medycznej w Gdańsku
3
Ośrodek Doświadczalny Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
________________________________________________________________________
Streszczenie
Wstęp. Istotą udaru niedokrwiennego mózgu, podobnie jak wieńcowej niedomogi serca, jest ostry deficyt energetyczny,
który doprowadza do wystąpienia ogniskowego deficytu neurologicznego, a często  również do uogólnionych zaburzeń
czynności mózgu. Niedokrwienie i niedotlenienie mózgu powodują zmiany czynności oddechowej.
Materiał i metody. W badaniach posłużono się oryginalnym urządzeniem  spirografem mózgowym (SGM). Pozwala ono
na uzyskanie zapisu krzywej oddechowej dzięki zastosowaniu czujnika przepływowego. Przebadano 50 chorych we wcze-
snym okresie udaru niedokrwiennego mózgu oraz grupę kontrolną złożoną z 40 zdrowych ochotników. Rozległość niedo-
krwienia mózgu oceniano szacunkowo według klinicznych grup motoryki ogólnej ciała (KG MOC).
Wyniki. Dotychczasowe wyniki badań wskazują na zależność między rozległością niedokrwienia a zapisem krzywej spiro-
graficznej mózgu.
Wnioski. Spirografia mózgowa jest prostym, nieinwazyjnym badaniem, znajdującym zastosowanie w ocenie nasilenia
niedomogi krążenia w przebiegu udaru niedokrwiennego mózgu. Może posłużyć jako narzędzie do monitorowania wczesnej
fazy udaru niedokrwiennego mózgu.
Słowa kluczowe: udar niedokrwienny mózgu, rozległość niedokrwienia mózgu, monitorowanie, spirografia mózgowa
___________________________________________________________________________
Abstract
Background. The main issue of stroke is an acute energy deficit which causes brain focal neurological deficits. The same
situation is observed in heart circulation insufficiency. Brain ischemia and hypoxia leads to changes in breathing rhythm.
Material and methods. The original device called brain spirograph was used during research. Thanks to usage of a flow
sensor, brain spirograph allows to registrate a breathing curve. Fifty patients in an acute phase of ischemic stroke and
40 volunteers were examined. The size of brain circulation insufficiency was assessed according to Clinical Groups of Whole
Body Motorics Method.
Results. Our results indicate the connection between the size of brain circulation insufficiency and the shape of breathing curve.
Conclusions. Brain spirography is a simple, non-invasive method of assessment of the size of brain circulation insufficiency.
This method could be used in monitoring of an acute phase of stroke.
Key words: ischemic stroke, acute phase, size of the brain circulation insufficiency, monitoring
U podłoża udaru niedokrwiennego mózgu leży
Wstęp
ostra niedomoga krążenia mózgowego, wywołują-
Udar mózgu jest nagłym stanem zagrażającym ca kaskadę zaburzeń biochemicznych oraz zmia-
życiu. W Polsce roczna zapadalność wynosi około ny morfologiczne. Szybkość i gwałtowność ich
60 000, a śmiertelność poudarowa należy do najwyż- narastania w niedokrwionej, niedotlenionej i do-
szych w Europie. Około 50% chorych dotkniętych tkniętej deficytem energetycznym tkance nerwo-
udarem pozostaje z ciężkim kalectwem i do końca wej stwarzają konieczność doskonalenia metod
życia jest uzależniona od swoich opiekunów. monitorowania i leczenia chorych we wczesnej
fazie niedokrwienia mózgu, by ograniczyć zakres
Adres do korespondencji:
nieodwracalnych zmian.
Prof. dr hab. med. Roman Mazur
W monitorowaniu wykorzystuje siÄ™ metody
Katedra i Klinika Neurologii Akademii Medycznej w Bydgoszczy
ul. M. Skłodowskiej-Curie 9, 85 094 Bydgoszcz
kliniczne i neuroobrazujÄ…ce.
Tel./faks: [phone]
Praca wpłynęła do Redakcji: 7 marca 2004 r.
Zaakceptowano do druku: 6 kwietnia 2004 r.
www.um.viamedica.pl
1
Udar Mózgu 2004, tom 6, nr 1
Metody kliniczne rębie pniowego ośrodka oddechowego nakładają
Badanie kliniczne jest podstawową i niezastą- się wpływy modulujące pochodzenia centralnego
pioną metodą oceny stanu neurologicznego. (kora mózgowa, układ limbiczny, twór siatkowaty
Oprócz jakościowego, klasycznego badania neuro- i in.) oraz obwodowego (układ sercowo-naczynio-
logicznego w ocenie stanu chorych z udarem nie- wy, układ oddechowy, układ chemo- i barorecep-
dokrwiennym mózgu autorzy od wielu lat stosują torów obwodowych).
własną ilościową metodę klinimetryczną [1, 2]. Kli- Wszystkie modulatory płynnie współpracują,
niczna metoda motoryki ogólnej ciała (KM MOC) nakładając się na podstawowy tor oddechowy i za-
pozwala, między innymi, na podział chorych we pewniając zachowanie homeostazy tkankowej.
wczesnym okresie udaru na 3 kliniczne grupy (KG) W przebiegu niedomogi krążenia mózgowego
MOC, zależnie od rozległości niedokrwienia mózgu: dochodzi do deficytu energetycznego w obrębie nie-
I KG MOC (niedokrwienie miejscowe)  cho- dokrwionych struktur, objawiajÄ…cego siÄ™ zaburze-
rzy z ogniskowym deficytem neurologicznym niami ich funkcji. Dotyczy to również struktur ryt-
(niedowład, zaburzenia mowy, zaburzenia mogennych i modulatorowych pniowego ośrodka
czucia), którzy potrafią samodzielnie utrzy- oddechowego, co przejawia się zmianami w obra-
mać postawę pionową; zie krzywej oddechowej. Założeniem pracy jest oce-
II KG MOC (niedokrwienie rozlane)  cho- na krzywych spirograficznych uzyskanych za po-
rzy z rozlanym deficytem neurologicznym, mocą oryginalnego narzędzia spirografu mózgowe-
którzy nie potrafią samodzielnie stać; go u chorych we wczesnym okresie udaru mózgu.
III KG MOC (niedokrwienie uogólnione)
 chorzy z zaburzeniami przytomności [3, 4].
Materiał i metody
Metody neuroobrazujące Materiał kliniczny
Współczesne metody obrazowania mózgu, ta- Ocenie spirograficznej poddano 90 osób.
kie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (MRI, Grupę kontrolną stanowiło 50 chorych w ostrej
magnetic resonance imaging) czy pozytronowa to- fazie udaru niedokrwiennego mózgu z obszaru
mografia emisyjna (PET, positron emission tomo- unaczynienia przedniego. Tworzyło ją 27 kobiet
graphy) są niezwykle dokładne i pozwalają uwi- i 23 mężczyzn w wieku 40 85 lat (śr. wiek 72,4 ro-
docznić bardzo wczesne zaburzenia perfuzji. Jed- ku). Rozpoznanie udaru niedokrwiennego mózgu
nak wysoki koszt tych badań znacznie ogranicza udokumentowano badaniem klinicznym, bada-
ich dostępność. Powszechnie stosowana klasycz- niami neuroobrazującymi (CT, computed tomo-
na tomografia komputerowa pozwala jedynie na graphy, MRI). U wszystkich chorych wykonano
uwidocznienie tworzącego się, a przede wszystkim badania pomocnicze, które przeprowadza się
już uformowanego ogniska zawałowego. Jak dotąd, standardowo w klinice neurologicznej. Rejestra-
żadne z badań neuroobrazujących nie znalazło cję krzywych spirograficznych przeprowadzono
zastosowania w rutynowym monitorowaniu prze- w ostrej fazie udaru niedokrwiennego mózgu,
biegu udaru niedokrwiennego. czyli od 1. doby wystąpienia udaru mózgu. Gru-
pa kontrolna składała się z 40 ochotników bez za-
Założenia pracy burzeń w krążeniu mózgowym oraz bez schorzeń
Na przestrzeni wieków proces oddychania był układu oddechowego, w wieku 22 89 lat (śr. wie-
przedmiotem obserwacji i dociekań. We współcze- ku 50,2 roku).
snej literaturze medycznej znane sÄ… opisy oddechu Badania prowadzono po uzyskaniu zgody od-
Cheyne a-Stokesa czy Kussmaula, występujące powiednich Niezależnych Komisji Bioetycznych
w kwasicy metabolicznej [5]. Z uszkodzeniem ds. Badań Naukowych. Chorych podzielono we-
ośrodkowego układu nerwowego wiązany jest od- dług klinicznych grup motoryki ogólnej ciała (KG
dech Biota, z okresami bezdechów różnej długo- MOC), pozwalających na szacunkową ocenę roz-
ści, przerywanych 4 5 oddechami o jednakowej ległości niedomogi krążenia mózgowego w przebie-
głębokości [5]. Podstawową strukturą do wytwa- gu udaru niedokrwiennego.
rzania rytmu oddechowego jest pniowy ośrodek od-
dechowy znajdujący się w obrębie pnia mózgu. Jest Metoda
on utworzony z wielu grup neuronów o funkcjach Do przeprowadzenia badań skonstruowano
wdechowych, wydechowych oraz rytmogennych. własne urządzenie, nazwane spirografem mózgo-
Te ostatnie, tworząc kompleks  Botzinger i  pre- wym. Inspiracją do jego budowy stały się wielo-
-Botzinger , stanowiÄ… struktury rozrusznikowe. Na letnie badania Klajmana i Betlejewskiego nad ry-
podstawowy rytm oddechowy wytwarzany w ob- nospirografem [6, 7].
www.um.viamedica.pl
2
Roman Mazur i wsp., Spirografia mózgowa we wczesnym okresie udaru niedokrwiennego mózgu  doniesienie wstępne
Faza wydechu
Expiration phase
Faza wdechu
Inspiration pfase
Rycina 1. Schemat rurki pomiarowej
Rycina 3. Model krzywej spirograficznej
V1 i V2  prędkości liniowe gazu w odpowiednich średnicach D1 i D2;
P1 i P2  mierzone ciśnienia
Figure 3. The model of spirographic curve
Figure 1. The schema of measuring tube
V1 and V2  linear gas speed in diameters D1 and D2; P1 and P2
 pressure measurements
Urządzenie wykreśla na ekranie monitora Spirograf mózgowy pozwala na zapis toru od-
przebieg czasowy sygnału będącego odzwierciedle- dechowego, który nazwano krzywą spirograficzną
niem natężenia objętościowego gazu przepływają- (ryc. 3). Zastosowane oprogramowanie umożliwia
cego przez rurkÄ™ pomiarowÄ… (ryc. 1). W odpowied- archiwizacjÄ™, katalogowanie, drukowanie wyni-
nich punktach dokonuje ono pomiaru ciśnień i okreś- ków oraz cyfrową analizę krzywej spirograficznej.
la ich różnicę, która jest zależna od natężenia obję- W cyfrowej analizie sygnału zastosowano między
tościowego przepływającego gazu. innymi analizę czasowo-częstotliwościową oraz
W rurce pomiarowej gaz płynie w obie strony analizę falkową [8 10].
w zależności od tego, czy następuje wdech, czy wy-
dech. Powstała różnica ciśnień P2  P1 zostaje zamie-
Wyniki
niona w przetworniku ciśnieniowym na sygnał elek-
tryczny. Przyjmuje on wartość dodatnią lub ujemną, Wybrane krzywe spirograficzne osób
zależnie od kierunku przepływu strumienia powietrza. z grupy kontrolnej
Wzmocniony sygnał elektryczny jest dostar- Wszystkie zapisy krzywych spirograficznych
czany do przetwornika analogowo-cyfrowego, wykonywano u pacjentów pozostających w po-
gdzie zostaje zamieniony na sygnał cyfrowy i prze- zycji leżącej, w trakcie spokojnego oddychania.
słany do komputera za pośrednictwem mikropro- Każda z badanych osób oddychała początkowo
cesora, kontrolującego jednocześnie układ pomia- przez nos, a następnie, po wykonaniu kilku po-
głębionych wdechów i wydechów, przez usta
rowy. Schemat blokowy spirografu mózgowego
(ryc. 4, 5).
przedstawiono na rycinie 2.
Rycina 2. Schemat blokowy spirografu mózgowego
Figure 2. Modular schema of the brain spirograph
www.um.viamedica.pl
3
Udar Mózgu 2004, tom 6, nr 1
Oddychanie przez nos (55 sek.)
(26 sek.)
Respiration through the nose (55 sec.)
(26 sec.)
Oddychanie przez usta
Respiration through the mouth
Rycina 4. Zapis krzywej spirograficznej u 38-letniej kobiety Rycina 6. Zapis krzywej spirograficznej pacjenta K.E. lat 60, I KG MOC
Figure 4. Spirographic curve registration from 38-year-old female Figure 6. Spirographic curve registration from 60-year-old male
patient KE, class I CG WBMM
(23 sek.) (29 sek.)
(23 sec.) (29 sec.)
Rycina 5. Zapis krzywej spirograficznej u 64-letniego mężczyzny Rycina 7. Zapis krzywej spirograficznej pacjenta Z.K. lat 85, I KG MOC
Figure 5. Spirographic curve registration from 64-year-old male Figure 7. Spirographic curve registration from 85-year-old male
patient ZK, class I CG WBMM
(29,5 sek.)
Wybrane zapisy krzywych spirograficznych
(29,5 sec.)
u pacjentów we wczesnym okresie
udaru niedokrwiennego mózgu w I KG MOC
Wszystkie zapisy krzywych spirograficznych
prowadzono u osób w pozycji leżącej. Pacjenci
oddychali w sposób dowolny  przez usta lub
przez nos.
Pacjenta K.E., lat 60, przyjęto do kliniki z po-
wodu nagłego osłabienia siły mięśniowej koń- Rycina 8. Zapis krzywej spirograficznej pacjentki S.E. lat 78, II KG MOC
czyn lewych. W dniu przyjęcia za pomocą bada-
Figure 8. Spirographic curve registration from 78-year-old female
nia CT uwidoczniono ognisko hipotensyjne
patient SE, class II CG WBMM
w prawej półkuli mózgu. U chorego stwierdzo-
no nadciśnienie tętnicze, chorobę wieńcową,
dyslipidemiÄ™ oraz cukrzycÄ™ typu 2. Po przepro-
w dobrym stanie ogólnym (RR 140/90, akcja ser-
wadzeniu badania neurologicznego stwierdzono
ca miarowa 80/min).
zespół piramidowy lewostronny pod postacią
porażenia połowiczego (I KG MOC, w skali NIH
Wybrane zapisy krzywych spirograficznych
1  pkt). W trakcie wykonywania zapisu krzy-
u pacjentów we wczesnym okresie
wej spirograficznej (ryc. 6) pacjent był w dobrym
udaru niedokrwiennego mózgu w II KG MOC
stanie ogólnym (RR 120/80, akcja serca miarowa
PacjentkÄ™ S.E., lat 78, hospitalizowano z powo-
72/min).
du nagłego osłabienia kończyn lewych. W badaniu
Pacjent Z.K., lat 85, został przyjęty do klini-
CT stwierdzono ognisko hipotensyjne w prawej
ki z powodu nagłego osłabienia kończyn lewych.
półkuli mózgu. Chora była obciążona napadowym
Chory był obciążony napadowym migotaniem
migotaniem przedsionków oraz cukrzycą typu 2.
przedsionków. W badaniu CT uwidoczniono
Prezentowany zapis (ryc. 8) wykonano w 2. dobie
ognisko niedokrwienne prawej półkuli mózgu.
hospitalizacji, po upływie około 2 godzin od epi-
Dzięki badaniu neurologicznemu stwierdzono zodu migotania przedsionków z czynnością komór
zespół piramidowy lewostronny pod postacią 160/min, w czasie którego chora zgłaszała ból za-
niedowładu połowiczego (I KG MOC, w skali NIH mostkowy oraz uczucie duszności. Za pomocą ba-
 10 pkt.). W trakcie badania (ryc. 7) pacjent był dania neurologicznego stwierdzono niedowład
www.um.viamedica.pl
4
Roman Mazur i wsp., Spirografia mózgowa we wczesnym okresie udaru niedokrwiennego mózgu  doniesienie wstępne
(29 sek.) (54,5 sek.)
(54,5 sec.)
(29 sec.)
Rycina 9. Zapis krzywej spirograficznej pacjentki K.B. lat 75, II KG MOC
Rycina 10. Zapis krzywej spirograficznej pacjentki L.U. lat 83, III KG MOC
Figure 9. Spirographic curve registration from 75-year-old female
Figure 10. Spirographic curve registration from 83-year-old female
patient KB, class II CG WBMM
patient LU, class III CG WBMM
piramidowy lewostronny oraz objawy piramidowe
(45 sek.)
prawostronne (II KG MOC, w skali NIH  7 pkt.). (45 sec.)
Pacjentka K.B., 75-letnia, została przyjęta do
kliniki z powodu nagłego osłabienia siły mięśnio-
wej kończyn prawych oraz zaburzeń mowy o cha-
rakterze afazji mieszanej. U chorej stwierdzono
nadciśnienie tętnicze, cukrzycę typu 2, chorobę
wieńcową oraz utrwalone migotanie przedsion-
Rycina.11. Zapis krzywej spirograficznej pacjenta O.A. lat 80, III KG MOC
ków. W badaniu CT uwidoczniono ognisko hipo-
tensyjne w lewej półkuli mózgu. Za pomocą bada-
Figure 11. Spirographic curve registration from 80-year-old male
nia neurologicznego stwierdzono niedowład poło- patient OA, class III CG WBMM
wiczy prawostronny oraz afazjÄ™ mieszanÄ… (II KG
MOC, w skali NIH  10 pkt.). W trakcie wykony-
wania zapisu krzywej spirograficznej (ryc. 9) cho- (III KG MOC, w skali NIH  27 pkt., w skali ITC
ra była w dość dobrym stanie ogólnym (RR 180/
 52 pkt. w skali Glasgow  7 pkt.). Prezentowany
/100, akcja serca niemiarowa ok. 100/min).
zapis (ryc. 11) wykonano w trakcie epizodu brady-
kardii zatokowej, z akcją komór 40/min.
Wybrane zapisy krzywych spirograficznych
u pacjentów we wczesnym okresie Omówienie
udaru niedokrwiennego mózgu w III KG MOC Powstająca w Polsce sieć oddziałów, których
Pacjentka L.U., lat 83, została przyjęta do kli- zadaniem jest kompleksowa diagnostyka i lecze-
niki z powodu nagłego osłabienia lewych kończyn nie chorych we wczesnym okresie udaru mózgu,
oraz towarzyszących zaburzeń przytomności. W ba- powinna dysponować prostymi, tanimi, powtarzal-
daniu CT uwidoczniono rozległe ognisko hipoten- nymi metodami kontrolowania przebiegu choroby.
syjne w obrębie prawej półkuli mózgu. Chora była Wymaga to, poza oceną kliniczną, odpowiedniej
obciążona nadciśnieniem tętniczym, chorobą wień- aparatury, która mogłaby obiektywnie informować
cową, przebytym zawałem serca, cukrzycą typu 2 o czynnościach mózgu, rozległości niedokrwienia
oraz dyslipidemią. Po przeprowadzeniu badania i głębokości deficytu neurologicznego. Autorzy
neurologicznego stwierdzono porażenie połowicze oparli monitorowanie kliniczne na sprawdzonej od
lewostronne, pacjentka pozostawała w śpiączce móz- wielu lat metodzie klinicznej oceny motoryki ogól-
gowej. Przedstawiany zapis krzywej spirograficznej nej ciała (KG MOC). Niestety, jak dotąd, neurolo-
(ryc. 10) wykonano w 12. dobie hospitalizacji. Pa- dzy nie dysponują aparaturą przyłóżkową do nad-
cjentka była w stanie ogólnym bardzo ciężkim zorowania w sposób względnie prosty i obiektyw-
(RR 80/0, bradykardia ok. 30/min, III KG MOC, NIH ny czynności mózgu w warunkach ostrego niedo-
 31 pkt., ITC  12 pkt., GCS  4 pkt.). krwienia.
Pacjenta O.A., lat 80, przyjęto do klinki z powo- Na podstawie założenia charakterystycznego
du nagłego osłabienia kończyn prawych, zaburzeń zapisu krzywej oddechowej, zależnej od rozległo-
mowy o charakterze afazji mieszanej oraz senności ści zmian niedokrwiennych w pierwotnej lub wtór-
patologicznej. U chorego występował zespół tachy- nej niedomodze pnia mózgu, zaprezentowano ba-
-brady. W badaniu CT stwierdzono ognisko hipoten- dania wskazujące pośrednio na zachowanie się
syjne w lewej półkuli mózgu. Za pomocą badania ośrodka oddechowego w poszczególnych grupach
neurologicznego stwierdzono porażenie połowicze
KG MOC, pozwalających szacunkowo oceniać roz-
prawostronne, afazję mieszaną, senność patologiczną
ległość niedokrwienia mózgu. Przedstawione wy-
www.um.viamedica.pl
5
Udar Mózgu 2004, tom 6, nr 1
niki wstępne potwierdziły założenia pracy, dając
Piśmiennictwo
nadzieję, że dalsze badania nad rozwojem spiro-
1. Mazur R.: Zawał mózgu. Bydgoskie Towarzystwo Naukowe,
Bydgoszcz 1987.
grafii mózgowej umożliwią skonstruowanie prak-
2. Mazur R.: Intensywny nadzór nad ośrodkowym układem ner-
tycznego narzędzia monitorującego funkcje mózgo-
wowym. Bydgoskie Towarzystwo Naukowe, Bydgoszcz 1982.
3. Książkiewicz B.: Kliniczna Metoda Motoryki Ogólnej Ciała
wia we wczesnym okresie udaru niedokrwienne-
w ocenie udaru niedokrwiennego mózgu. Rozprawa habilita-
go mózgu.
cyjna. Wydawnictwo Uczelniane AM, Bydgoszcz 1996.
4. Binek M., Książkiewicz B., Wiśniewski J.: Pniowy potencjał
życiowy w okresie rokowania dotyczącego przeżycia u chorych
Wnioski z niewydolnością pnia mózgu o podłożu naczyniowym. Udar
Mózgu 2002, 2, 53 64.
5. Hacke W. i wsp.:  Malignant middle cerebral artery territory
1. Spirografia mózgowa umożliwia ocenę rozle-
infarction; clinical course and prognostic signs. Arch. Neurol.
głości zaburzeń niedokrwienia mózgu we 1996, 53 (4), 309 315.
6. The Merck Manual. Podręcznik diagnostyki i terapii. Urban
wczesnym okresie udaru niedokrwiennego
& Partner, Wrocław 2001.
mózgu. 7. Klajman S., Betlejewski S.: Rynospirograf. Otolaryngologia Pol-
ska 1970, 5.
2. Dalsze badania powinny dać odpowiedz
, czy
8. Klajman S., Sitkowski J.: Przepływomierze. Practi. Oto-Rhino-
spirografia mózgowa może się stać praktycznym -Laryng. 1961, 15.
9. Cohen L.: Time Frequency Analysis. Prentice Hall, Inc. A. Si-
narzędziem, służącym monitorowaniu mózgu
mon & Schuster Co. New Jersey 1995.
w ostrej fazie jego udaru niedokrwiennego. 10. Białasiewicz J.: Falki i aproksymacje. WNT, Warszawa 2000.
www.um.viamedica.pl
6