Транскраниальная электроимпульсная терапия в лечении хронического болевого синдрома

электричестве и физиологии в 1902 г. объединили экспериментальные исследования французского физика S.A.N. Leduc (1853–1939 гг.) с воздействием электричества на головной мозг. Опытным путем он определил наиболее эффективный импульсный ток частотой 100 ГЦ, с интервальным межимпульсным соотношением прямоугольной формы 1:10. При апробации действия электронаркоза на себе он позже охарактеризовал состояние «как во сне – ни двигаться, ни говорить не мог». Исторически это явление «электросна» получило название «ток Ледюка». Изыскания S.A.N. Leduc исходят из теории отечественного физиолога, создателя науки о высшей нервной деятельности, «отца» отечественной физиологической школы – И.П. Павлова, который считал, что внутреннее

торможение и сон являются единым процессом по своей организации, с разницей, что внутреннее торможение охватывает лишь отдельные группы клеток головного мозга, а при развитии сна торможение распространяется по коре головного мозга и спускается в подкорковые образования [4]. И.П. Павлов назвал активным сон, развивающийся при воздействии тормозных условных раздражителей, противоположным ему является пассивный сон, возникающий в результате прекращения или резкого ограничения афферентных импульсов в кору больших полушарий [5]. Вплоть до 50-х гг. прошлого столетия исследование электроимпульсной стимуляцией головного мозга человека продолжалось в основном отечественными учеными: А.Т. Болотовым, А.Е. Щербаком, Ф. Белявским, О. Ковалевским, А.Н. Обросовым, В.Г. Ясногородскими др. В 1967 г. в г. Граце (Австрия), состоялся первый симпозиум по электросну и электроанестезии, где было высказано мнение, что электросон на самом деле не вызывает сон, а является побочным действием тормозного эффекта электростимуляции. Поэтому название электросна было изменено на краниальную электростимуляционную терапию (CET). В 1969 г. был принят термин – трансцеребральная электротерапия (TCET), которую впоследствии переименовали в краниальную электротерапию Cranial Electrotherapy Stimulation (CES).

В результате двадцатилетних исследований на базе Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, в начале 1980-х гг. группа отечественных ученых (Ковалевский А.В., Газеева И.В., Гайсина А.В. и др.) под руководством профессора В.П. Лебедева, совершили прорыв в мировой электрофизиологии, открыв селективную активацию антиноцицептивных систем головного мозга под влиянием электрического тока.

Используемые методики электрофизиотерапии в мире при лечении болевого синдрома.

В современной медицине реформация методик электротерапии болевого синдрома происходит параллельно с учением о патофизиологии боли, и определяет направленность терапии, исходя из важнейших параметров электрического тока (постоянный, переменный, непрерывный или импульсный) [6; 7], табл. 1:

К примеру, супрессия возбудимости ноцицепторов, в т.ч. и их проводников, реализуется с помощью методики электрофореза локальных анестетиков, ультразвука (при определенных условиях). Подавление возбудимости ноцицептивных волокон происходит при помощи лазеротерапии, анодной гальванизации и др. [8]. Обезболивающие действия вторичного характера, отчетливо наблюдаются при использовании лечебных физических факторов (локальный холод, инфракрасное излучение, тепло, сверхвысокочастотные электромагнитные потоки и др.), с влиянием на звенья патогенеза физических причин болевой реакции – увеличение чувствительности ноцицепторов, развитие периневрального отека с локализацией алгоген-ных медиаторов (гистамин, серотонин, ацетилхолин, про-

Табл. 1. Методы применения электрического тока в клинической физиотерапии [7]

Постоянный электрический ток

Непрерывного действия:           Импульсного действия:

– гальванизация

– лекарственный электрофорез

– электросонтерапия

– транскраниальная электроанальгезия

– электростимуляция

– диадинамотерапия

– короткоимпульсная электроанальгезия

Переменного электрического тока

Низкой частоты:

Средней частоты:

– местная дарсонвализация

– амплипульстерапия

– интерференцтерапия

– флюктуоризация

– ультратонотерапия

стагландины, субстанция Р, нейрокинин А и др.). В 1965 г. Р. Мезлак (с соавт.) представили теорию «входных ворот», где отмечается система контроля афферентных входов через обратные связи; как механизм, реализующего обезболивающее действие. Через влияние на «входной блок,» предложены методики: диадинамического тока, акупунктурная анальгезия, короткоимпульсная электроаналгезия (чрескожная электронейростимуляция, и др.) [9].

Стимуляция электроимпульсами головного мозга или транскраниальная электроимпульсная стимуляция представлены, исходя из инвазивного и неинвазивного характера вмешательства.

Инвазивные методы предусматривают электродную имплантацию в ткань головного мозга:

• •    Глубокая стимуляция мозга (DBS) – воздействие на активирующие нейроны центров боли перивен-трикулярное и периакведуктальное серое вещество (PVG/PAG) и ростральную переднюю поясную кору (ACC) высокочастотными электрическими импульсами [10]. В терапии фантомной боли, при ампутациях конечностей, описаны положительные результаты при электростимуляции таламической области (DBS), Abreu et al. указывают на снижение болевого синдрома

  
  
  

у пациентов в диапазоне от 50,6 до 76,4%, участвовавших в исследовании [11].

• •    Стимуляция моторной коры (MCS) – электронейростимуляция, путем расположения активного электрода в прецентральной извилине или центральной борозде. В зависимости от расположения электрода в анатомическом пространстве головного мозга выделяют два метода MCS – субдуральная MCS и эпидуральная MCS. Первые сообщения об успешном клиническом использовании MCS при хронической боли датируются началом 1990-х гг. [12]. И хотя точный механизм анальгетического действия остается не до конца понятными, метод MCS хорошо описан в терапии хронических болевых состояний (центральную постинсультная боль (CPSP), тройничная невралгия, спинальная посттравматическая боль и пр. [13].

Ряд исследований, связанных с инвазивными методиками в терапии болевого синдрома, показали неблагополучные результаты или даже были остановлены до полного сбора данных [14]. Инвазивность в структуры головного мозга предполагает определённый риск осложнений, негативных эффектов: судорожный синдром (18%), раневые инфекции (12%), кровотечения, эпидуральные гематомы и дуральные рубцы [6].

По данным анализа зарубежных источников Xiong H.Y. еt al. (2022) показательна прогрессия за последние 20 лет актуальности и востребованности проблем по исследованию неинвазивных транскраниальных мето-дик(NIBS) в терапии хронической боли (Рис. 1).

Развитие анальгетического эффекта электростимуляции NIBS многоуровневое: с активацией на нейрональном уровне нейрогуморальных связей – синаптических нейромедиаторов, на сетевом межклеточном уровне нейронных цепей, изменяется нейропластичность, дисбаланс возбуждения и торможения нервных центров при передаче и обработке болевого импульса[10]. Perocheau D., и соавт. (2014) в своем исследовании по нейровизуализации боли показали взаимосвязь хронической боли с изменениями в нейронных сетях, включая пути восприятия, сенсибилизации и регуляции боли.

Неинвазивные методы опосредованы чрескожной электростимуляцией:

• •    транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS). Основа метода –электромодуляция нейрональных центров под воздействием импульсов постоянного тока низкой амплитуды (от 0,5 до 2 мА). Импульсы постоянного тока подаются через кожные электроды (анодный, катодный) [16]. В tDCS используется слабый ток, не вызывая потенциалов действия, но меняя потенциал покоя мембраны нейронов. При анодной стимуляции возникает деполяризация клеточной мембраны, увеличивая возбудимость коры головного мозга, катодная – гиперполяризует мембрану нейрона и подавляет возбудимость [17]. Однако, описанные изменения в мембранном потенциале окончательно не объясняют наблюдаемый стойкий анальгетический эффект [18]. В работе Lefaucheur J.P. и соавт. (2017) описывается tDCS влияние на межнейрональном уровне. Авторы отметили фоновую медиаторную активность серотонина, дофамина, ацетилхолина, клеточных мембранных каналов, натрия и кальция с возникновением tDCS зависимой аналгезии на уровне межсинаптических связей «кора-кора» и «кора-подкорка» при воздействии на таламические центры [19].

• •    Транскраниальная стимуляция переменным током (tACS). Особенность переменного тока – изменение направления и величины в единицу времени, по закону синуса графически отображается как синусоида Возможность синусоидальной стимуляции с фиксированной амплитудой и частотой методологически описывается в регуляции интенсивности болевого синдрома [20]. В межнейрональном взаимодействии направленные ионные токи через синапсы происходят в определенных ритмических электроимпульсных колебаниях, (мозговые волны) с параметрами частоты от 0,02 до 600 Гц. Альфа-активность (8–12 Гц), дельта (1–4 Гц), тета (4–8 Гц), мю (8–13 Гц), бета (13–30 Гц), гамма (30–150 Гц). Arendsen L.J. и соавт. (2018) в исследовании по взаимосвязи между альфа-активностью и

  

  Рис. 1. Количество исследований за последние 20 лет по изучению NIBS в терапии хронической боли [15].

  
  
  
  
  
  
  
  

болью, определили возможность tACS в подавлении боли и подтвердили, что супрессия нейронных колебаний в альфа– и гамма – диапазонах при болевой стимуляции могут регулировать восприятие боли, но только когда интенсивность и вероятность предстоящего болевого стимула была в эксперименте неизвестна [20]. Метод tACS пока представлен в экспериментальной медицине.

Повторная транскраниальная магнитная стимуля-ция(rTMS) основана на способности динамических магнитных полей индуцировать электрическую активность, и позволяет воздействовать на определенные нейрональные локусы и группы коры головного мозга и межнейронных сетях. При этом магнитная стимуляция может в достаточной степени деполяризовать нейроны вызывая потенциалы действия. Такая эффективность импульсной магнитной рестимуляции имеет накопительный характер. Посредством регулярного, повторного воздействия активизируется большее количество нейронов, развиваются кумулятивные изменения нейропластичности с повышением уровня эндогенных опиоидов. В настоящее время оказываемый анальгетический эффект rTMS указан многими авторами в качестве дополнительного метода лечения у пациентов с хроническими рефрактерными болевыми синдромами, после инсульта (таламическая/стволовая), при травмах и невропатиях периферического генеза [21]. Перспективное значение rTMS описывается во множестве представленных источниках.

Краниальная электротерапия (CES) – метод с минимальным уровнем побочных эффектов, одобрен международными сообществами для лечения боли, депрессии, тревожного расстройства и бессонницы. CES до сих пор называют электросном в некоторых регионах мира. В настоящее время большинство устройств CES ограничивают интенсивность стимула до менее 1,0 миллиампера при 0,5 или 100 Гц от источника 9 вольт. CES не обеспечивает достижения глубокого сна, но положительная эффективность описывается в независимости от бодрствования пациентов. Чрескожное воздействие импульсного электрического напряжения низкой амплитуды (<1 мА), в одних методиках выполнялось через электроды, наложенные на мочки ушей [22]. Другими авторами транскраниальная стимуляция осуществлялось с помощью постоянного импульсного тока низкой частоты (1–150 Гц) и малой силы (до 10 мА) при глазнично-сосцевидном или лобно-сосцевидном расположении электродов [23]. Исследования показали, что CESповышает уровни нейромедиаторов в крови (бета-эндорфин, серотонин), и действует через подкорково-стволовые образования, расположенные вблизи основания мозга, а именно: таламус, гипоталамус, гипофиз, ретикулярная формация ствола, лимбическая система [24]. Результаты такого муль- тилокального действия в виде седативного, обезболивающего эффекта, снижение поведенческих реакций на хроническую боль (эмоциональная лабильность, депрессия, улучшение когнитивных функций) указаны в терапии хронической боли (фибромиалгия, нейропатическая боль после травмы спинного мозга и др.) [25]. Также CES импульсные токи оказывают нормализующее действие на сердечно-сосудистую систему в целом, улучшая центральную гемодинамику, микроциркуляцию, благоприятно воздействует на психологический и неврологический статус больных, перенесших церебральный инсульт. Выделяют 3 эффективных диапазона частот CES [26]: малые (5–12 Гц) оказывают седативное, успокаивающее действие, с восстановлением баланса процессов торможения/возбуждения, и влияют на выработку серотонина; средние (70–80 Гц) оказывают анальгези-рующее действие при хронических болях, повышают уровень эндогенных опиатов, дофамина, адреналина, норадреналина; высокие (90–120 Гц) оказывают транквилизирующий, гипотензивный и седативный результаты. На частотах 90–120 Гц электроимпульсы стимулируют работу гипофиза, вызывая повышение секреции адренокортикотропного гормона. Taylor A.G. и соавт. (2013) в рандомизированных, двойных слепых, контролируемых клинических исследованиях указали эффективную анальгезию CES у пациентов с фибромиалгией [27], Tan G. и соавт. (2011) – при травматической невропатической боли спинного мозга [28], Barclay T.H. и соавт. (2014) – у пациентов с тревожным расстройством и коморбидной депрессией [29].

• •    Транскраниальный фокусированный ультразвук (tFUS). Сравнительно новая методика описывается в двух режимах – высокоинтенсивный (HIFU) (с энергией более 5 Вт/см²) и низкоинтенсивный (LIFU) (с энергией 0,125–3,0 Вт/см²) фокусированный ультразвук [30]. HUFI описан в терапии болевого синдрома радикального или паллиативного лечения больных с опухолевыми новообразованиями различной локализации. Действие HUFI основано на 2 интерстициальных механизмах в фокусированной зоне действия: термическая абляция (превращение механической энергии в тепловую) и акустическая кавитация [31]. По характеру действия на клетки ультразвук низких интенсивностей обладает энергетическим влиянием в меньшей степени, чем высокой, однако такая ультразвуковая энергия (1–3 МГц; 0,2–0,6 Вт/см²; 0,5–5 мин.) усиливает скорости циркуляции крови в тканях, повышает температуру тела на 0,5–1,5 °С, увеличивает проницаемость клеточных мембран с эффектом до 6–10 час. Tyler W.J. (2011) также отметил влияние низкоинтенсивного ультразвукового излучения на акустически зависимую проницаемость мембранных ионных (кальциевых, натриевых и калиевых) каналов нейронов [32]. Высокая пространственная точность

  
  

  LIFU позволяет использовать акустическую энергию для обратимой модуляции активности глубоких структур мозга [33]. Badran B.W. и соавт. (2020) продемонстрировали возможность методом LIFU влиять на болевую чувствительность при воздействии на таламус под контролем МРТ, с точкой фокуса на правую переднюю часть таламуса у 19 добровольцев, и отметили, что два 10-минутных сеанса оказывали антиноцицептивный эффект на болевую стимуляцию по сравнению c плацебо [34].

• •    Неинвазивная кортикальная электростимуляция со сниженным сопротивлением (RINCE). Основное отличие от других методов состоит в том, что используются определенные частоты тока, которые, за счет пониженного сопротивления кожи и свода черепа, обеспечивают более глубокое проникновение в кору головного мозга [35] для низкочастотной кортикальной модуляции, и как полагают, повышает передачу сигнала и эффективность стимуляции [36]. Неинвазивная кортикальная электростимуляция у пациентов с фибромиалгией обеспечивала умеренное улучшение боли, утомляемости и сна и лечение хорошо переносилось [37]. При наблюдении за пациентами с фибромиалгией, прошедших курс RINCE, в отдаленном периоде отмечалось значительное улучшение [38].

• •    Транскраниальная случайная шумовая стимуляция (tRNS). Принцип стохастического резонанса в переменном токе, используемый в методике tRNS [39] активизирует процессы возбуждения коры головного мозга, где случайная генерация частот от 0 до 640 Гц повышает возбудимость моторных отделов коры головного мозга [40; 41]. Доказательства, подтверждающие эффективность tRNS как единственного вмешательства для лечения хронической боли в настоящее время ограничены [42].

Основное направление в настоящее время занимают методы транскраниальной электростимуляции с преимущественным низкочастотной импульсной сложномоду-лируемой модуляцией, исходя из ее преимущественных характеристик: близость к физиологичной электро-импульсной активности головного мозга, сниженным сопротивлением тканей, отсутствием раздражения кожи, доминирующая эффективность анальгезии за счет ритмичности и упорядоченности импульсов.

Сохраняющаяся актуальность старейшего метода электросна (CES) объясняется его простотой и безопасной результативностью. Использование импульсации П-образной формы, малой силы (до 10 мА), с длительностью импульсов (0,8–0,5 мс), низкой частоты (от 1 до 160 Гц) признано безопасным и близким к электрофизиологическим параметрам человеческого головного мозга [43]. Применение электро-сонтерапии в лечении больных эпилепсией, обеспечивало вегетативный и гуморальный гомеостаз с нормализацией возбуждающих– тормозных процессов ЦНС, увеличением секреции эндорфинов лимбической системой, с анальгези-рующим и седативным эффектами [44].

Близкие по эффективности результаты электросон-терапии на эндорфиновый профиль больных ревматоидным артритом, описывается в работе Кошуковой Г.Н. и др. (2016), где отмечено высокое анальгезирующее действие электросна [45].

Изучение вариаций электрического импульса (величина, направление, форма, длительность импульса, период действия, скважность и др.), локуса действия в структуре ЦНС, механизмов формирования хронического болевого синдрома, а также селективное влияние на систему процессов антиноцицепции, явилось основой в разработке и внедрению отечественными учеными метода транскраниальной электростимуляции (ТЭС) эндорфинэргических механизмов головного мозга [46].

При ТЭС в отличие от электросна используются биполярные импульсы П-образной или синусоидальной формы до 150 Гц со среднечастотным заполнением (5–10 кГц), либо однополярные импульсы прямоугольной формы частотой до 3 кГц. При этом отмечены изменения биоэлектрической активности мозга с селективной активизацией опиоидной системы, подкорковых структур [47].

Схожим с ТЭС механизмом действия обладает ме-зодиэнцефальная модуляция (МДМ) [48]. Как и в предыдущих методиках здесь используется слабоинтенсивное электрическое потенцирование с точкой приложения на срединные структуры головного мозга. МДМ выгодно отличает от прочих транскраниальных электростимуляций используемая широта в низкочастотном диапазоне от 20 до 100 Гц, возможность генерировать как прямоугольные, так и треугольные, М-образные, полукруглые, трапециевидные импульсы, имеющие свои особенности. Для П – образной модуляции преобладающее значение имеют анальгетические, бронхолитические и репаративные эффекты, треугольная модуляция вызывает транквилизирующие, седативное влияние [49]. В настоящее время описаны методики МДМ с вариацией различных форм с целью достижения большей эффективности. С целью наибольшего влияния на мезодиэнцефальную зону и усиления седативного эффекта при МДМ анодный электрод располагают на область лба, акатодный электрод на затылочную область.

Выводы

Методики NIBS могут быть более эффективными и предпочтительными для лечения фантомной и нейропатической боли по сравнению с другими методами по ряду причин:

• 1.    Неинвазивность, безопасность, простота. Электросон, ТЭС, МДМ, в отличие от инвазивных методов, таких как глубокая стимуляция мозга, или электростимуляция периферических нервов, не требует хирургического вмешательства. Это снижает риск осложнений, таких как инфекции, кровоизлияния и эпидуральные гематомы, которые могут возникать при инвазивных методах. К тому же, электросон имеет минимальные

  
  

• 2.    Снижение боли за счет регуляции нейропластичности. Влияя на нейропластичность головного мозга, изменяя активность нейрональной сети, транскраниальная электростимуляция активирует эндогенные механизмы подавления боли через регуляцию системы антиноцицепции нейромедиаторов, таких как эндорфины и серотонин и др.

• 3.    Широта диапазона частот и форм электроимпульсов. Использование различных частот и форм импульсов для достижения конкретных терапевтических эффектов – низкие частоты (5–12 Гц) оказывают седативное действие, помогая при эмоциональной лабильности и тревоге, которые могут сопутствовать фантомной боли, в то время как более высокие частоты (70–80 Гц) эффективно подавляют хроническую боль, способствуя высвобождению эндогенных опиоидов. Это особенно важно при лечении фантомной боли, где нейропластичность и нарушение работы нейромедиаторных систем играют ключевую роль в поддержании болевых ощущений.

• 4.    Регуляция эмоционального состояния. Хроническая боль зачастую сопровождается тревогой и депрессией, что отягощает и усложняет лечение. Электросон одновременно воздействует на эмоциональные и болевые компоненты, улучшая психоэмоциональный паттерн пациентов. Это комплексное действие делает методику предпочтительной для пациентов с хроническими болевыми синдромами.

побочные эффекты, по сравнению с медикаментозными методами лечения. Медикаментозная терапия, особенно при хронической боли, может приводить к множеству нежелательных последствий, тогда как NIBS является неинвазивным методом и может применяться на регулярной основе без значительного риска для пациента, что доказано безопасным длительным использованием в терапии, не требующим каких – то особых, дополнительных условий.

Представленные клинические исследования показывают эффективность электроимпульсной терапии в лечении хронической боли, в том числе фантомной боли, особенно у пациентов, перенёсших травматические ампутации. Исследования подтверждают значительное снижение болевых ощущений при использовании этих методик, что делают их предпочтительными и доступными для долгосрочного контроля болевого синдрома.