Влияние чрескожной электростимуляции спинного мозга и механотерапии на возбудимость спинальных нейронных сетей и локомоторные функции пациентов с нарушениями мозгового кровообращения

Введение. Широкая распространенность двигательных нарушений, связанных с последствиями нарушений мозгового кровообращения, требует поиска новых методов восстановления локомоторных функций. Известно, что в регуляции локомоций человека и животных важная роль принадлежит ней- рональным сетям интернейронов спинного мозга, которые локализованы в поясничном утолщении [1]. В норме активность этих структур регулируется головным мозгом, а в случае нарушения супраспинальных связей они могут быть активированы эпидуральной стимуляцией спинного мозга [2]. Метод ис- пользуется в нейрофизиологических исследованиях на различных экспериментальных моделях и успешно применяется в клинической практике для двигательной реабилитации больных с повреждениями спинного мозга [3–5].

Сравнительно недавно был предложен неинвазивный способ воздействия на нейронные структуры поясничного утолщения с использованием чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ), что открыло перспективу ее применения не только для изучения механизмов регуляции локомоций у здоровых испытуемых, но и для поиска методов коррекции у лиц с нарушениями двигательных функций [6, 7]. В последние годы были получены доказательства эффективности мультисегментарной ЧЭССМ в регуляции локомоторного поведения человека. Показано, что стимуляция спинного мозга на уровне позвонков Т11–Т12 является триггером для активации нейронных спинальных локомоторных сетей у здорового человека [8]. Доказано, что при мультисегмен-тарной ЧЭССМ происходит конвергенция нисходящих и восходящих влияний на нейронные сети, ответственные за регуляцию постуральных и локомоторных функций [9]. Полученные данные на здоровом человеке позволяют предположить, что ЧЭССМ способна воздействовать на спинальные нейронные сети пациентов с двигательными нарушениями различного генеза. Предполагается, что ЧЭССМ можно использовать в качестве метода коррекции нарушений локомоторных функций.

Цель исследования. Изучить влияние курса чрескожной электрической стимуляции спинного мозга в сочетании с проприоцептивной стимуляцией мышц нижних конечностей на возбудимость спинальных нейронных сетей и коррекцию локомоторных функций пациентов с нарушениями церебрального кровообращения.

Материалы и методы. Группу обследуемых составили 10 пациентов (4 женщины и 6 мужчин) с диагнозами геморрагического (3 чел.) и ишемического (7 чел.) инсультов головного мозга с клиническими признаками гемипареза. Все испытуемые были способны к передвижению при наличии дополнительной точки опоры. Обследование проводилось в отделении медицинской реабилитации пациентов с нарушением функции центральной нервной системы ЦК МСЧ г. Ульяновска, в условиях стационарного пребывания, по направлению врача-невролога. Возраст пациентов составлял от 30 до 73 лет (53,4±15,8 года). В соответствии с принципами Хельсинкской декларации у всех пациентов было получено информированное письменное согласие на участие в исследованиях.

Для ЧЭССМ использовался стимулятор физиологический лабораторный «Кулон» (ГУАП, г. Санкт-Петербург), который позволяет безболезненно стимулировать спинной мозг с применением сложного по форме электрического стимула, где биполярные низкочастотные импульсы (1–40 Гц) заполняются высокочастотной составляющей (5–10 кГц) [10].

Применялось два варианта электростимуляции спинного мозга: одноканальная и мультисегментарная. В обоих случаях стимулирующий электрод (катод) в виде диска диаметром 2,5 см фиксировался по средней линии позвоночника на уровне грудных позвонков T11 и T12 между остистыми отростками. Индифферентные электроды (анод) – пластины овальной формы – располагались симметрично на коже над гребнем подвздошных костей. В случае применения мульти-сегментарной электростимуляции спинного мозга второй стимулирующий электрод фиксировался между остистыми отростками L1–L2-позвонков. В качестве воздействия использовались прямоугольные биполярные электрические стимулы длительностью 0,5 мс с несущей частотой 10 кГц. Величина тока подбиралась индивидуально для каждого испытуемого в зависимости от уровня порога активации мышц нижних конечностей. Использовались два частотных спектра электростимуляции: одиночные стимулы 1 Гц; при мультисегментарной ЧЭССМ – 30 и 5 Гц.

Для проприоцептивной стимуляции (навязанные движения нижних конечностей в режиме поочередного сгибания-разгибания в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах со зрительной биологической об- ратной связью) применялся специализированный аппаратно-программный комплекс для чрескожной электростимуляции спинного мозга и механотерапии с биологической обратной связью (ООО «Косима»). Для проведения обследования испытуемые располагались лежа на спине на кушетке аппаратнопрограммного комплекса.

Курс продолжительностью 3 нед. включал 16–18 сеансов воздействий. Длительность сеанса варьировала в диапазоне 20–60 мин на разных этапах курса.

Во время исследований осуществлялся контроль показателей сердечно-сосудистой системы (ЧСС, АД). Для оценки возбудимости нервно-мышечных структур до, в середине и после курса ЧЭССМ регистрировались вызванные моторные ответы (ВМО) мышцы бедра (m. rectus femoris) и голени (m. tibialis anterior) по методике K. Minassian et al. [11] с помощью восьмиканального электромиографа «Нейро-МВП-8». Для регистрации ВМО биполярные накожные электроды с межэлектродным расстоянием 2 см были установлены на брюшках исследованных мышц. Показатели ВМО рассчитывались с помощью специа- лизированной программы. В электронейро-миографических исследованиях изучались пороги и средняя амплитуда (Аср) ВМО.

Локомоторные возможности пациентов определялись при бипедальной (вертикальной) ходьбе с внешней опорой на ходунки по времени преодоления расстояния 10 м. Оценивался эффект в середине (после 8–9-го сеанса) и после проведения курса в целом (тестирование до, в середине и после курса).

Статистическая обработка данных производилась с применением пакета стандартных компьютерных программ (Statistika).

Результаты и обсуждение. При оценке возбудимости нервно-мышечных структур до коррекционного курса отмечалась выраженная асимметрия порогов и амплитудных характеристик ВМО мышц бедра (табл. 1) и голени (табл. 2) в здоровой и паретичной конечностях. В ходе курса и по его окончании обращало на себя внимание достоверное увеличение средней амплитуды моторных ответов и снижение пороговых значений m.rectus femoris и m.tibialis anterior в паретичной конечности. В здоровой ноге изменения были выражены в меньше степени.

Таблица 1

Параметры ВМО m.rectus femoris у пациентов с нарушениями двигательных функций в ходе курса ЧЭССМ и проприоцептивной стимуляции

Показатель	Парезы			Отсутствие парезов
	До курса	В середине курса	После курса	До курса	В середине курса	После курса
Порог, мА	69,30±2,65	66,40±2,59	60,40±3,45*	58,60±1,25	57,10±1,15	53,40±1,22*
Аср, мВ	2,54±0,16	2,66±0,17	2,98±0,21*	3,08±0,19	3,14±0,22	3,27±0,26

Примечание. * – различия достоверны по сравнению с контролем (до курса ЧЭССМ) при p≤0,05.

При анализе исходных значений ВМО m.rectus femoris было показано, что пороговая сила тока, необходимая для инициации рефлекторного ответа, в здоровой ноге на 15,5 % ниже, чем в паретичной. В то же время средняя амплитуда ВМО в здоровой ноге на 21,6 % выше, чем в паретичной. При исследовании параметров ВМО в динамике проведенного курса было установлено, что порог ВМО m.rectus femoris в паретичной ноге снизился на 4,2 % в середине курса и на 12,9 % после проведения курса по сравнению с исходными данными. В здоровой ноге эти изменения составили 2,6 и 8,9 %. Кроме того, отмечалось увеличение средней амплитуды ВМО. Так, в паретичной ноге средняя амплитуда ВМО увеличилась на 4,7 % в середине курса и на 17,3 % после курса стимуляции. В здоровой ноге эти изменения составили 1,9 и 6,1 % соответственно. Похожие данные отмечались и при анализе изменений пороговых значений и амплитудных характеристик ВМО m.tibialis anterior (табл. 2).

Таблица 2

Параметры ВМО m.tibialis anterior у пациентов с нарушениями двигательных функций в ходе курса ЧЭССМ и проприоцептивной стимуляции

Показатель	Парезы			Отсутствие парезов
	До курса	В середине курса	После курса	До курса	В середине курса	После курса
Порог, мА	74,30±3,39	71,80±3,21	66,40±2,98*	67,20±2,51	65,60±2,44	61,30±2,11*
Аср, мВ	2,12±0,13	2,23±0,14	2,58±0,17*	2,88±0,24	2,97±0,26	3,16±0,31

Примечание. * – различия достоверны по сравнению с контролем (до курса ЧЭССМ) при p≤0,05.

В мышце голени паретичной конечности порог ВМО снизился на 3,4 и 10,7 % в середине и после курса соответственно. В здоровой конечности эти изменения составили 2,9 и 8,8 %. Средняя амплитуда ВМО в паре-тичной конечности увеличилась на 5,1 % в середине курса и на 21,6 % после курса, в здоровой конечности – на 3,1 и 9,7 % соответственно.

Отличия порогов и амплитудных характеристик ВМО в мышцах здоровой и паре-тичной конечностей объясняются снижением возбудимости нейронных структур, иннервирующих паретичную конечность, вследствие повреждения проводящих путей при инсульте. Снижение пороговых значений и увеличение амплитудных характеристик в ходе курса ЧЭССМ и механотерапии свидетельствуют о повышении возбудимости спинальных нейронных сетей пациентов с двигательными нарушениями, причем эти изменения более выражены во второй половине коррекционного курса.

На рис. 1 представлено увеличение амплитуды ВМО m.rectus femoris и m.tibialis anterior в паретичной конечности при одиночной электростимуляции в ходе курса ЧЭССМ и механотерапии.

В середине курса

После курса

а

б

Рис. 1. ВМО m.rectus femoris (а) и m. tibialis anterior (б) испытуемого на разных этапах ЧЭССМ частотой 1 Гц и интенсивностью 70 мА и механотерапии

На рисунке виден прирост амплитудных характеристик, более выраженный во второй половине проведенного курса, что отражает вклад длительных и систематических тренировок в повышение возбудимости нейронных сетей спинного мозга.

При анализе клинической эффективности курса ЧЭССМ и механотерапии было выявлено, что у 8 испытуемых снижалось время прохождения дистанции при бипедальной ходьбе, более всего при тестировании после окончания всех стимуляционных сеансов (рис. 2).

До курса

В середине курса

После курса

Рис. 2.

Динамика времени прохождения дистанции (10 м) при бипедальной ходьбе

В середине курса время прохождения дистанции снизилось в среднем на 10 %, после курса – на 30 % по сравнению с исходными данными. У двух испытуемых после курса время выполнения локомоторного теста не изменялось либо возрастало из-за утомления. Тест на скорость преодолевания 10 м при бипедальной ходьбе показал улучшение локомоторных возможностей пациентов после курса воздействия, причем наибольший эффект приходится на вторую половину курса, что можно объяснять общебиологическими законами адаптации, в соответствии с которыми формирование устойчивых морфофункциональных изменений в организме при действии различных раздражителей происходит на 2–3-й нед. [12].

После проведенного коррекционного курса двое пациентов отказались от дополнительной точки опоры при ходьбе. При опросе один пациент отмечал улучшение походки, которое выражалось в нормализации фазы переноса поврежденной ноги. Кроме того, большинство испытуемых отметили увеличение амплитуды движений и улучшение координации при ходьбе.

Проведенное исследование указывает на положительное влияние комбинирования ЧЭССМ и механотерапии на локомоторные функции испытуемых. Известно, что ЧЭССМ повышает возбудимость нейронных сетей поясничных спинномозговых сегментов здоровых испытуемых, активируя входящие в спинной мозг афференты дорсальных корешков с их моно- и полисинаптическими проекциями к моторным ядрам [7]. Учитывая известные данные о роли рецепторов конечностей в регуляции движений [13–15], можно предположить, что механотерапия также вносит свой вклад в восстановление двигатель- ных функций, поскольку известно, что важным свойством спинного мозга, существенным для терапии нарушений двигательной функции, является нейропластичность – способность нервной ткани к структурнофункциональной перестройке. Доказано, что механизм нейропластичности активируется в процессе многократного целенаправленного повторения движений [16, 17].

Синергичное действие ЧЭССМ и механотерапии, вероятно, вносит свой вклад и в восстановление нарушенных или активацию сохраненных супраспинальных связей посредством увеличения афферентного притока в высшие отделы ЦНС, поскольку у испытуемых в ряде случаев после курса отмечается улучшение произвольного контроля движений.

Заключение. Проведенное исследование продемонстрировало возможность использования курса ЧЭССМ в области поясничного утолщения в сочетании с проприоцептивной стимуляцией в качестве коррекционного воздействия на локомоторные возможности пациентов с двигательными нарушениями центрального генеза. Вариации различных режимов и комбинации одиночной и мульти-сегментарной электростимуляции спинного мозга, их сочетание с проприоцептивной стимуляцией мышц нижних конечностей могут применяться в качестве методического подхода при построении реабилитационных программ для больных с двигательными нарушениями центрального генеза. Курс чрескожной электрической стимуляции спинного мозга на фоне проприоцептивной стимуляции приводит к повышению возбудимости спинальных нейронных сетей и улучшению локомоторных функций пациентов с двигательными расстройствами вследствие нарушений мозгового кровообращения.