Нейрофизиологические аспекты хронической эпидуральной стимуляции спинного мозга у пациентов со спастическим и болевым синдромами

Электронейромиография (ЭНМГ) – сравнительно новый метод исследования нервномышечной системы. История его клинического применения насчитывает около 50 лет, но с учетом электрофизиологических основ, изучение которых началось в школе Keiton R. С 1875 г., давно вышла из разряда редко используемых методов исследования. Она заняла свое почетное место как неотъемлемый, а зачастую и единственный способ диагностики заболеваний, в первую очередь нервно-мышечной системы. Не только распознавание патологии, но и контроль за эффективностью лечения в области неврологии, нейрохирургии, ортопедии и травматологии – делают использование ЭНМГ весьма важным и надежным аспектом медицинской деятельности.

Электронейромиография (ЭНМГ) – метод исследования нервно-мышечной системы путем регистрации и анализа электрических потенциалов мышц в покое, а также нервов или мышц в ответ на электрическую стимуляцию различной интенсивности и частоты.

Изучение функционального состояния нервов и мышц, степени их вовлечения в патологический процесс являются основными вопросами, решаемыми при проведении ЭНМГ-обследования.

В XIX веке были заложены основы нейронной теории, которая исходила из того, что нейрон является функциональной единицей нервной системы. Развитие этой концепции позволило Ch. Sherrington определить функциональной единицей нервно-мышечной системы двигательную единицу (ДЕ), которая представляет собой мотонейрон переднего рога спинного мозга или ядра ствола, аксон и совокупность мышечных волокон, иннервируемых этим мотонейроном.

ДЕ может включать различное число мышечных волокон: от 10–25 в мелких мышцах и до 2000 – в крупных. С функциональной позиции мышечные волокна, входящие в ДЕ, разделяют на два основных типа: медленные (I тип, красные) и быстрые (II тип, белые).

Сегментарный мотонейрон является структурным элементом двигательной единицы. В 1963 г. J. Eccles, A. Hodgkin и J. Hyxley были удостоены Нобелевской премии за выдающиеся исследования в области микрофизиологии нейронов. К настоящему времени доказано, что с помощью раздражения и регистрации электрических процессов, в т.ч. по изменению электрического потенциала, возможно качественно и количественно определить активность нервных клеток.

Современная комплексная клиническая ЭНМГ наряду с изучением электрической активности мышц в спокойствии, при рефлекторных и произвольных сокращениях включает изучение электрических реакций нервов и мышц на стимуляцию – регистрация и анализ параметров вызванного потенциала мышцы (М-ответ), Н-рефлекса, F-волны, подсчет числа функционирующих ДЕ, опредление скорости проведения импульса (СПИ) и другие.

М-ответ – это созданный потенциал мышцы, являющийся суммарным синхронным разрядом ДЕ в ответ на электрическое раздражение нерва. При изучении М-ответа анализируют порог раздражения, латентный период вызванного отца, его форму, амплитуду, длительность. М-ответ используется для дефиниции числа функционирующих ДЕ – диагностически важного метода, отражающего функционально состояние мышцы.

Н-рефлекс – является ответом мышцы на электрическое раздражение афферентных волокон нервного ствола. Рефлекс был впервые описан P. Hoffmann в 1918 году. В норме он определяется у взрослых в мышцах голени при стимуляции большеберцового нерва в подколенной ямке. Н-рефлекс – рефлекторный ответ, который возникает в результате раздражения чувствительных волокон, ПД которых распространяется центростремительно к сегменту L5-S1 спинного мозга с последующим синаптическим переключением на мотонейрон и по двигательным волокнам к мышце. Н-рефлекс появляется при силе тока подпороговой для М-ответа. В дальнейшем при усилении раздражения, достигнув максимума, амплитуда Н-рефлекса падает, а амплитуда М-ответа возрастает. Такое соотношение амплитудных характеристик обусловлено различными порогами возбуждения афферентных и эфферентных структур нервного ствола. Несомненно, в динамике угнетения Н-рефлекса принимают участие интра – и супрасегментарные структуры спинного и головного мозга. Так, при поражении нисходящих надсегментарных влияний, осуществляющих пресинаптическое торможение I-a афферентов, реализация H-рефлекса облегчается.

В экспериментах на животных D. Dubussion (1989) обнаружил, что локальная электростимуляция задних столбов спинного мозга, где располагаются афферентные проводники большого диаметра, вызывает активацию до 80 % нейронов желатинозной субстанции и клеток маргинального слоя задних рогов. Это подтверждют и электронейромиографические исследования. Ряд авторов (Цибуляк В.Н., 1985; Решетняк В.К., Долгих В.Г., 1986; Решетняк В.К, 1989) в своих исследованиях свидетельствовали, что низкочастотная (1–2 Гц) электростимуляция приводит к увелечению амплитуды Н-рефлекса. По мнению авторов, это связано с усилением рефлекторных защитных реакций, что приводит к возникновению длительного процесса возбуждения в мотонейронах на сегментарном уровне. Высокочастотная электростимуляция, напротив, активирует процессы торможения на сегментарном уровне, на что указывает угнетение амплитуды Н-рефлекса.

Состояние рефлекторной возбудимости сегментарных мотонейронов принято определять соотношением максимальных амплитуд Н/М. Средней величиной Н/М является 50–74 % для камбаловидной мышцы и 17–18 % – для икроножной мышцы (Бадалян Л.О., 1986).

Взаимодействие надсегментарных структур со спинальными сегментарными образованиями сложны и изучены недостаточно. Они не всегда укладываются в классические представления нейрофизиологии. Еще в 1958 году оригинальное объяснение механизма супраспиналь-ной иннервации сделал J. Szentagothali. Исходя из представления о существовании тормозных интернейронов («клетки, тормозящие мотонейроны»), автор предположил, что премоторные нейроны передают к мотонейронам пирамидную импульсацию, обеспечивая ее доминирование над реципрокным торможением, путем торможения тормозных интернейронов.

Именно отсутствие тормозных надсегментарных влияний на периферические мотонейроны лежат в основе формирования патологического мышечного тонуса.

Поражение сегментарного аппарата спинного мозга также достаточно часто проявляется выраженным болевым синдромом. Наиболее плодотворной теорией боли является теория «воротного контроля». Основные положения теории заключаются в том, что импульсы, протекающие по тонким (болевым) волокнам отпирают «ворота» в нервную систему, чтобы добраться до её центральных отделов. Закрываются ворота в двух случаях: передвижение импульсов по толстым («тактильным») волокнам и нисходящее влияние антиноцицептивной системы высших отделов нервной системы.

Теория «воротного контроля» и нейрофизиологические представления о механизме возникновения мышечного тонуса легли в основу сегодняшних способов хирургического лечения хронической боли и спастического синдрома.

Нарушение функции спинного мозга в 70 % случаев сопровождается спастическим синдромом в конечностях и в 40 % случаев у пациентов развивается стойкий болевой синдром при травматизации спинного мозга или нарушениях спинального кровообращения. Исходя от уровня повреждения вышеописанные симптомы отмечаются в верхних или нижних конечностях. Это в значительной степени тревожит больных и снижает их качество жизни.

Наиболее частой причиной травматизации спинного мозга является ДТП. В 40–70 % случаях закрытых травм позвоночника сопровождаются повреждением спинного мозга.

В России, по данным различных отечественных авторов, отмечается, что в структуре сочетанной травмы наблюдается устойчивый рост доли повреждений спинного мозга. Количество больных с позвоночно-спинномозговой травмой (ПСМТ) возросло в 200 раз, по данным литературы за последние 70 лет. В России ежегодно траматизируются более 8 тыс. человек, в США – 10 тысяч.

Развитие болевого и спастического синдромов также отмечаются при воспалительных заболеваниях позвоночного канала – 25–40 % случаев. 10–15 % пациентов с нарушением спинального кровообращения. Нейродегенеративные заболевания отмечаются в 1–3 % случаев. Все эти состояния требуют терапевтического и хирургического устранения боли и спастики.

Хроническая эпидуральная нейростимуляция спинного мозга является одним из методов хирургической коррекции. Этот метод позволяет увеличить возможности реабилитации пациентов с болевым и спастическим синдромами. Суть этого метода заключается в воздействии на функцию нейронов спинного мозга в конкретной зоне при помощи микротоков – нейромодуляции. Такое воздействие на сегментарном уровне обеспечивает блокаду проведения болевых импульсов, способствует выработке эндогенных антиноцицептивных веществ (ГАМК, серотонин, глицин, норадреналин). Благодаря воздействию на симпатическую нервную систему формирует вазодилатацию периферических сосудов, а также формирует надсегментарное, тормозящее воздействие на периферические мотонейроны. Результатом такого воздействия является выраженный обезболивающий эффект и снижение патологического мышечного тонуса у пациентов с травмированным спинным мозгом.

На современном этапе не существует единого эффективного способа лечения болевых и спастических синдромов – терапия должна быть комплексной. Важную и часто незаменимую роль играет функциональная нейрохирургия в комплексе терапии тяжелых болевых синдромов. Современная хирургия болевых и спастических синдромов заинтересовывает не только своей минимальной инвазивностью, эффективностью и безопасностью, но и ее главным достоинством – контролируемость и длительность эффекта при своевременном применении.

Материалы и методы. Исследованы результаты терапии 28 больных, 19 мужчин и 9 женщин в возрасте от 22 до 75 лет. У всех больных отмечалась травматизация спинного мозга с развитием болевого или спастического синдрома. Последствия травматизации спинного мозга отмечены в 14 наблюдениях. Последствия нарушения спинномозгового кровообращения – у 4 больных, В 7 случаях наблюдений отмечался FBSS (постламинэктомический синдром). У 2 пациентов – воспалительные заболевания позвоночного канала. Рассеянный склероз отмечался у 1 больного.

Среди исследованного числа больных у 10 имелось травма спинного мозга на цервикальном уровне, у 14 – на торакальном уровне и 4 пациента имели повреждение люмбального отдела спинного мозга. В комплексном лечении этих пациентов применялся метод хронической эпидуральной электростимуляции спинного мозга (SCS).

Имплантирование системы для стимуляции исполнялось в 3 этапа. На 1 этапе имплантировался эпидуральный электрод в условиях рентген-операционной. Обязательным условием на данном этапе являлось проведение рентген-контроля при пункции эпидурального пространства и внедрения электрода. В большинстве случаев пункция осуществлялась на уровне L2 или L3 позвонков, под контролем тестовой стимуляции, после введения электрода в заднее эпидуральное пространство на предполагаемом уровне. Далее проводилась завершающая его установка в «зону интереса». Электрод фиксировался к апоневрозу, затем с помощью коннектора выводился на поверхность кожи для проведения внешней тестовой стимуляции. Пациенту производилась стимуляция с использованием различных программ в течение последующих 5–7 дней. В течение этого времени врач и пациент могли оценить эффективность стимуляции и решить вопрос о необходимости имплантации всей системы.

Если пациентом отмечалась эффективность после проводимой стимуляции, то на следующем этапе имплантированный электрод с помощью коннектора соединялся с генератором импульсов, который обычно размещался в левой подвздошной области. Эти действия проводили в условиях операционной. Вся система размещалась в подкожной клетчатке и была полностью «закрытой».

Программирование генератора импульсов производилось на следующем этапе. Подбор оптимальной программы стимуляции осуществлялся с учетом эффективности и энергозатратности батареи генератора.

Четырехконтактные цилиндрические электроды и коннекторы, соединяющие электрод с генератором импульсов ITREL3 Medtronic (USA) имплантировались всем пациентам.

Критериями отбора для хирургического лечения являлись следующие:

• -    наличие частых спазмов в конечностях;

• -    неэффективность консервативных способов лечения;

• -    болевой синдром, не купирующийся медикаментозно;

• -    нарастание мышечного тонуса по шкале ASHWORD более 2 баллов.

Противопоказаниями для стимуляции служили:

• -    отсутствие эффекта на этапе тестовой стимуляции;

• -    наличие грубых фиксированных контрактур;

• -    инфекционные осложнения;

• -    общехирургические противопоказания;

• -    не согласие пациента.

Результаты и обсуждение. Пациенты были обследованы по стандартному протоколу. Протокол включал в себя оценку болевого синдрома, спастического синдрома, а также оценку качества жизни. Первое обследование проводилось до момента имплантации электрода и начала стимуляции, второе через месяц, после стимуляции, третье и четвертые обсладования производились через полгода и год соответсвенно после начала лечения.

Критерии изменения качества жизни оценивались с помощью опросника SF-36, состоящего из 11 разделов. Этот опросник позволяет оценить удовлетворенность пациента своим физическим и писихическим состоянием, социальным функционированием, с субъективной точки зрения. Также данный опросник позволяет выразить собственную оценку выраженности болевого синдрома. Результаты оцениваются баллами по 8 шкалам, где более высокая оценка от 0 до 100 отражает лучшее качество жизни, где 100 – означало полное здоровье.

В течение года стимуляции, после анализа полученных данных в общей группе пациентов, мы отметили улучшение качества жизни в среднем на 8,04 балла по всем показателям. В группе пациентов, с выраженными двигательными нарушениями, которым не проводилась спинномозговая стимуляция, показатель качества жизни увеличился на 9,7 балла.

Исследование болевого синдрома проводилось с помощью визуально-аналоговой шкалы (ВАШ), в которой 0 баллов означало отсутсвие боли, а 100 баллов – нетерпимой боли. Совместно с врачом пациент самостоятельно определял уровень боли за последние сутки. У всех больных, которым проводилась спинномозговая стимуляция в течение 1 года, показатели болевого синдрома в среднем сниизились на 36–41 %. Пациенты, которым в комплексной терапии проводили спинномозговую стимуляцию, впоследствии значительно уменьшили или вовсе отказались от приема сильнодействующих анальгетиков. Следует отметить, что эффективность обезболивающего эффекта напрямую зависела от точности имплантации электрода в зону интереса и сохранности чувствительности в зоне болевых ощущений.

Оценка мышечного тонуса проводилась по модифицированной шкале ASHWORTH от 0 до 4 баллов.

• 0    – мышечный тонус не повышен;

• 1    – легкое повышение тонуса, периодически со схватыванием и расслаблением или с легким сопротивлением в конце движения;

• 1 + – легкое повышение тонуса с феноменом схватывания, после чего сохраняется небольшое сопротивление до конечной точки движения;

• 2    – более значимое повышение тонуса практически на протяжении всего объема движения, но пассивное движение выполняется легко;

• 3    – значительное повышение тонуса, пассивные движения затруднительны;

• 4    – ригидность, невозможность пассивных движений.

Пациенты всех групп отметили снижение мышечного тонуса после имплантации электродов в среднем на 1,5 балла. Однако необходимо отметить, что в группе пациентов с тра- мами грудного отдела спинного мозга, на фоне стмуляции, мышечный тонус в среднем снижался на 1,8 балла, с травмами шейного – на 1,2 балла.

При стимуляции отмечалось уменьшение числа мышечных спазмов в среднем в 2 раза, более эффективно этот показатель снижался в группе пациентов с травмой грудного отдела в среднем в 2,3 раза.

По данным СЭМГ у пациентов со спастическим синдромом на дооперационном этапе отмечались характерные изменения спинно-мозговой нейрофизиологии – увеличение Н-рефлекса, повышение отношения Н/М. Были выявлены две группы пациентов – в первой группе Н/М было больше 60 % (< 60 %), с среднем 69,7 %, во второй группе были пациенты с Н/М меньше 60 % (> 60 %), в среднем – 8,4 %. После имплантации системы стимуляции уже в тестовый период отмечалось объективное снижение мышечного тонуса и в последующем на контрольной СЭМГ мы отмечали нормализацию взаимоотношений Н/М в первой группе – 51 %, во второй группе – 45,95 %. Следует отметить, что прогностически неблагоприятным является отсутствие Н-рефлекса при проведении СЭНМГ – у таких пациентов стимуляция спинного мозга оказывается неэффективной.

Выводы. После проведенного исследования были сделаны следующие выводы. Метод хронической эпидуральной нейростимуляции, основываясь на нейрофизиологических механизмах, эффективно уменьшает болевой и спастический синдромы у пациентов с травмой спинного мозга. При исследовании качества жизни пациентов с грубыми двигательными нарушениями и хроническим болевым синдромом позволяет комплексно оценить эффективность проводимого лечения, в том числе эффективность хронической спинномозговой нейростимуляции, программ реабилитации и консервативной терапии. Эффективность стимуляции и определение правильных показаний на дооперативном этапе находятся в прямой зависимости между собой. Наилучшая эффективность хронической спинномозговой стимуляции отмечалась в группе пациентов с травмой на уровне грудного отдела позвоночника, а худшие результаты были получены у больных с повреждением спинного мозга на цервикальном уровне.

Эффективность спинномозговой стимуляции подтверждается данными СЭМГ в послеоперационном периоде. Проведение СЭМГ на дооперационном этапе помогает правильно осуществить отбор пациентов для эффективной стимуляции спинного мозга. Таким образом, стимуляционная ЭМГ является методом исследования, с помощью которого можно прогнозировать эффективность хронической эпидуральной стимуляции мозга и корректировать программу стимуляции у больных с уже имплантированными системами.