На правах рукописи

ЧУХАРЕВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ РЕАКТИВНОСТИ

И ПЛАСТИЧНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНЫХ И ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ

НЕЙРОМОТОРНЫХ СТРУКТУР У ЛИЦ С ПОСЛЕДСТВИЯМИ

ПОЗВОНОЧНО-СПИННОМОЗГОВОЙ ТРАВМЫ

03.00.13 – физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Челябинск– 2007 2

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении науки «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А.Илизарова»

Научный руководитель: Шеин Александр Порфирьевич доктор биологических наук

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Кузнецов Александр Павлович ГОУ ВПО «Курганский государственный университет», г. Курган доктор биологических наук, профессор Исаев Александр Петрович ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», г. Челябинск Ведущее учреждение: ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет», г. Тюмень

Защита диссертации состоится «_9_» ноября 2007г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр.

Ленина, 69, ауд. 116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Челябинского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан «8» октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор Т..В. Гавриш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Основная проблема лечения травм позвоночника и спинного мозга, а также их последствий, состоит в создании оптимальных условий течения репаративных процессов в поврежденном фрагменте спинного мозга (СМ) и корешках «конского хвоста» (КХ). В связи с этим основное направление исследований ориентировано на поиск и разработку средств и способов декомпрессии спинного мозга, восстановление целостности его оболочек, ликвородинамики, ликвидации локальных отеков и обеспечения стабильной фиксации поврежденного участка позвоночника.

Существует мнение, что именно стабильная фиксация в травмированном участке позвоночника и СМ является фактором, препятствующим формированию рубцово-спаечных образований и благоприятному течению репаративных и компенсаторных процессов, лежащих в основе инволюции неврологической симптоматики (Базилевская,1962; Басков и соавт., 1998; Иргер, 1982: Гращенкова и соавт., 1992).

Разработанная в РНЦ «ВТО» под руководством профессора В. И. Шевцова методика внеочаговой фиксации поврежденного фрагмента позвоночника в сочетании с нейрохирургическим вмешательством на спинном мозге стимулирует нормализацию трофики пораженного фрагмента СМ и создает благоприятные предпосылки для оптимизации репаративно-компенсаторных процессов (Шевцов и соавт., 2003; Шеин, 1998).

В зависимости от уровня поражения нейромоторного аппарата (надсегментарный, сегментарный и корешковый), процесс восстановления структуры и функции поврежденного фрагмента СМ и периферических образований весьма продолжителен во времени, характеризуется определенной топографией и закономерностью в динамике тех или иных нейрофизиологических показателей (Воронович и соавт., 1991; Семейко и соавт., 1996; Шендерова, 1994) и растягивается на несколько лет и даже десятилетий в зависимости от тяжести травмы, локализации повреждений, продолжительности компрессии СМ и применения специализированных реабилитационных комплексов. В этом плане принципиальный интерес представляет возможность прогнозирования функциональных исходов лечения, основанная на динамике структурно-функциональных изменений в периферических нервах, а также дистальных и проксимальных группах мышц нижних конечностей с учетом возраста обследуемых, тяжести и уровня поражения СМ и продолжительности компрессии пораженного участка СМ (Беляев, 2001; Шалатонина и соавт., 2001; Цветовский и соавт., 1996).

Стремительный прогресс в развитии технической и методической базы электронейромиографии, а также результаты собственных предварительных исследований, убедили нас в необходимости разработки и совершенствования специализированного нейрофизиологического комплекса обследований, избирательно тестирующего изменения в системе моторной иннервации локальных мышечных групп верхних и нижних конечностей, кортикоспинальных трактов и сегментарных нейронных структур на различных этапах лечебно-реабилитационного процесса.

В реабилитационном аспекте, по-прежнему, наибольшее значение придается изучению механизмов формирования компенсаторных моторных координаций, обеспечивающих восстановление способности обследуемого к самостоятельному передвижению при частично сохраненном иннервационном статусе мышц нижних конечностей.

Цель работы: изучение динамики функционального состояния центральных и периферических нейромоторных структур в условиях частичного или полного нарушения связей двигательных центров с периферией на модели последствий недозированного травматического воздействия на грудо-поясничный отдел позвоночника и спинного мозга.

';

Задачи исследования:

1. Разработать алгоритмизированный комплекс электромиографических методик, ориентированный на оценку нейромоторного дефицита в системе нижних конечностей с учетом уровня повреждения позвоночно-спинномозговых структур.

2. Изучить динамику функционального состояния систем произвольной и рефлекторной регуляции мышечной активности в зависимости от уровня повреждения спинного мозга, тяжести, степени сдавления.

3. Проанализировать динамику ЭМГ-характеристик регресса нейромоторного дефицита у лиц, прошедших курс хирургической реабилитации, в отдаленные сроки после позвоночно-спинномозговой травмы.

4. Проанализировать корреляты между ЭМГ-характеристиками уровня восстановления моторной иннервации нижних конечностей и способностью субъектов к самостоятельному передвижению.

5. Сформулировать рекомендации по применению специализированных диагностических технологий в отношении субъектов с остаточными признаками сенсомоторного дефицита.

Научная новизна работы:

Разработана информативная технология комплексного нейрофизиологического тестирования проводниково-интегративных функций спинного мозга, ориентированная на диагностику и мониторинг сенсомоторного дефицита в системе нижних конечностей, связанного с позвоночно-спинномозговой травмой грудопоясничной локализации.

В отличии от ранее проведённых исследований, впервые проанализирована динамика восстановления функциональных характеристик спинного мозга, а также основных нервов и мышц нижних конечностей в условиях применения новой технологии стабильной фиксации поврежденного фрагмента позвоночного столба с сохранением мобильности пациентов.

Получены объективные данные для прогнозирования функциональных исходов лечения и обоснования по применению специализированных реабилитационных технологий.

Положения выносимые на защиту:

1. Позвоночно-спинномозговая травма грудо-поясничной локализации индуцирует развитие комплекса пролонгированных реактивно-репаративных изменений в центральных и периферических структурах нейромоторного аппарата нижних конечностей, отраженных в динамике нейрофизиологических показателей.

2. Оптимизация условий протекания компенсаторно-восстановительных процессов в спинном мозге, основанная на использовании технологии стабильной фиксации поврежденного отдела позвоночника с сохранением мобильности испытуемых, способствует регрессу сенсомоторного дефицита как при полном, так и частичном нарушении анатомической целостности поврежденного участка спинного мозга Теоретическая и практическая значимость работы. Использование разработанных в процессе выполнения исследований средств и способов электронейромиографической диагностики, коррекции и прогнозирования функциональных исходов лечения позволяет объективизировать показания к оперативному вмешательству, вносить своевременные коррекции в лечебный процесс и обоснованно применять специализированные реабилитационные технологии, ориентированные на восстановление опорных и двигательных функций нижних конечностей. В совокупности полученные данные следует рассматривать в качестве расширенного нейрофизиологического обоснования, разработанных в РНЦ «ВТО» им. акад.

Г.А.Илизарова оперативных технологий лечения лиц с позвоночноспинномозговой травмой.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международной конференции молодых учёных «Медицина в XXI веке. Эстафета поколений» (г. Курган, 2000 г.), III Всероссийском съезде нейрохирургов России (г.

Санкт-Петербург, 2002 г.), IV и V Российских национальных конгрессах «Человек и его здоровье» (г. Санкт-Петербург, 1999 и 2000 гг.), 5-й и 6-й Всероссийских конференциях по биомеханике (г. Нижний Новгород, 2000 и 2002 гг.), 4-й Всероссийской конференции «Биоуправление в медицине и спорте» (г. Омск, 2002 г.), XVIII съезде физиологического общества им.И.П.Павлова (г. Казань, 2001 г.), Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы и перспективы развития многопрофильного лечебного учреждения» (г. Шиханы, 2001 г.), Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии в диагностических исследованиях» (г. Днепропетровск, 2002), XX съезде физиологического общества им. И. П. Павлова (г. Москва, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ. Диссертация выполнена в соответствии с планом НИР ФГУН «РНЦ «ВТО» им. акад.

Г.А.Илизарова» (№ гос. регистрации - 01.99.00 06653) Структура диссертации. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитируемой литературы, включающего 230 источников, из которых 180 отечественных и 50 зарубежных авторов. Материал диссертации иллюстрирован 34 таблицами и 24 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проведено комплексное нейрофизиологическое обследование 113 лиц в возрасте от 11 до 60 лет с острой и застарелой травмой в грудном, грудо-поясничном и поясничном отделе позвоночника, которые проходили лечение в ФГУН РНЦ «ВТО».

В группу с травмой позвоночника и СМ в остром и раннем периодах вошло обследуемых (56 мужчин и 27 женщин). Уровень повреждения D4-L5 (грудной – 17 (20,5%), грудопоясничный – 25 (30,1%), поясничный – 41 человек 49,4%).

В группу с травмой позвоночника и СМ в промежуточном и позднем периодах вошло 30 обследуемых (27 мужчин и 3 женщины). Уровень повреждения D9-L (грудной – 15 (50,0%), грудо-поясничный –1 (3,33%), поясничный – 14 человек (46,67%).

Оценка тяжести послеоперационных нарушений, проводилась по электрофизиологическим параметрам на основе сравнения с соответствующими дооперационными величинами и данными контроля, полученными при ЭМГ- обследованиях 32 неврологически здоровых испытуемых (17 мужчин и 15 женщин) в возрасте 15лет.

При выполнении статистической обработки материалов исследований, выборки показателей левой и правой конечностей у здоровых испытуемых были объединены, поскольку значимых билатеральных асимметрий в группах анализируемых параметров отмечено не было.

Регистрация и анализ произвольной и вызванной биоэлектрической активности мышц производилась с использованием цифровой системы ЭМГ и ВП "VikingNicolet», США), совмещенной с магнитоимпульсным стимулятором «Quadropuls» («Magstim», Великобритания). Использовалась глобальная ЭМГ в условиях выполнения пробы «максимальное произвольное напряжение», стимуляционная ЭМГ (регистрация М-ответов). Тестировались мышцы нижних конечностей (m.

tibialis anterior, m. gastrocnemius (cар.lat.), m. rectus femoris, m. biceps femoris (регистрировалась только глобальная ЭМГ), m. soleus, m. extensor digitorum brevis, m.

flexor digitorum brevis (последние три мышцы тестировались только по показателям стимуляционной ЭМГ). При регистрации глобальной ЭМГ использовался биполярное отведение со стандартными электродами (диаметр - 8 мм, межэлектродное расстояние - 10 мм). При рассмотрении характеристик суммарной ЭМГ анализировалась средняя амплитуда (СА) и частота следования колебаний (ЧСК). Кроме того, регистрировались максимальные Н-рефлексы m. gastrocnemius (cар.lat.) и m.

soleus при стимуляции n. tibialis в области подколенной ямки. Способ отведения М-ответов и Н-рефлексов – униполярный («belly-tendon»). Максимальная амплитуда М-ответов («от пика до пика») определялась при воздействии на двигательный нерв прямоугольного электрического импульса супрамаксимальной интенсивности длительностью 1 мс. Максимальная амплитуда Н-рефлексов («от пика до пика») регистрировалась в условиях интерактивного подбора оптимальной интенсивности стимула и расположения стимулирующего электрода над нервом. Кроме того, униполярно регистрировались транскраниально вызванные потенциалы (ТВП) по отведению от m. tibialis anterior при одиночной магнитоимпульсной стимуляции (60% от максимальной выходной мощности стимулятора) соответствующих зон мотокортекса на фоне слабого произвольного напряжения тестируемой мышцы. Анализировались амплитуда ТВП («от пика до пика») и латентность получаемых ответов.

При статистической обработке полученного материала использовали пакет программ анализа данных Microsoft EXСEL-2000, дополненный программами непараметрической статистики и оценки нормальности распределения выборок AtteStat. Для оценки достоверности различия средних использовали t-критерий Стьюдента и дополнительно (в случае малочисленности выборок) непараметрический критерий Вилкоксона для независимых и сопряженных вариант. Степень взаимосвязи признаков оценивалась с помощью линейного коэффициента корреляции Пирсона. Принятый уровень значимости 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сопоставлены нейрофизиологические характеристики состояния сенсомоторной иннервации мышц нижних конечностей с различным уровнем локализации травмы в грудном и поясничном отделах позвоночника и СМ до, в процессе, после лечения и в отдалённые сроки после лечения (6 месяцев). При формировании групп для последующего анализа их нейрофизиологических данных в динамике руководствовались следующими ограничениями: количество поврежденных позвонков должно не превышать одного; возраст обследуемых - не должен превышать 55 лет; степень деформации позвоночного канала не должна превышать 60%.

Первая группа – 4 человека (мужчины) - уровень повреждения D4 - D8 (D4, D5, D6- 1 человек; D7 – 2 человека; D8 – 1 человек) в возрасте от 19 до 36 лет (средний возраст 25, 5 лет), время от травмы до операции от 15 до 60 дней (40,25±15,37).

Вторая группа – 10 человек (8 мужчин и 2 женщины), в возрасте от 20 до 47 лет (средний возраст 34,2 лет). Уровень повреждения D9 – D 12 (D9, D10 – 1 человек;

D10 - 1 человек; D11 – 2 человека; D12 – 6 человек), время от травмы до операции от 1 до 35 дней (15,15±4,23).

Третья группа - 34 человека (24 - мужчины и 10 – женщин), в возрасте от 11 до 55 лет (средний возраст 30,3 года). Уровень повреждения L1-L5 (L1- 18 человек;

L2 – 9 человек; L3 – 4 человека; L3, L4 – 1 человек; L4 – 2 человека), время от травмы до операции от 5 до 180 дней (34,11±5,73).

Приведены частоты встречаемости различных структурных типов суммарных ЭМГ, зарегистрированных в четырех парах отведений от мышц нижних конечностей в условиям максимального произвольного напряжения.

Показано, в частности, что до оперативного вмешательства средняя (по четырем парам отведений) частота встречаемости насыщенного типа суммарной ЭМГ у лиц 1-й группы составила 18,7 %, у лиц 2-й группы – 4,2 %, у лиц 3-й группы – 13,6 %: уреженного - соответственно – 25,0, 31,9 и 44,1 %:; редуцированного – 6,, 8,3 и 9,9 %; треморообразного – 0, 0 и 0%; произвольно-спастического – 3,1, 0 и 0,4 %; биоэлектрического молчания (БМ) – 46,9, 55,6 и 29,5 %.

Через 1 месяц после оперативного вмешательства характер распределения частот встречаемости типов суммарной ЭМГ в различных группах существенно изменился. Частота встречаемости насыщенной ЭМГ понизилась во всех группах обследованных лиц соответственно до 3,1; 5,0 и 12,7%; уреженной возросла в 1-й и 3-й группах - 46,9; 28,7 и 56,3 %. Частота встречаемости редуцированной ЭМГ заметно изменилась лишь у лиц 1 группы – 0,7; 5,0 и 7,8 %; треморообразной, произвольно-спастическая и БМ – существенно не изменилось (соответственно 0, 0 и 0 %; 0, 0 и 0%; 40,0, 58,7 и 21,1 %). Перед снятием аппарата фиксации позвоночника распределение средних частот встречаемости типов суммарной ЭМГ выглядело следующим образом: насыщенная – соответственно 9,4, 10,9 и 21,3; уреженная – 40,6, 27,4 и 52,1 %; редуцированная – 0, 9,7 и 6,7%; треморообразная - 0, 0 и 0,4 %; произвольно-спастическая – 0, 2,8 и 0%; БМ – 50,0, 51,4 и 19,6%.

Спустя 6 месяцев после снятия аппарата фиксации позвоночника распределение средней частоты встречаемости различных типов суммарной ЭМГ у лиц трех групп трансформировалось в следующий паттерн: насыщенная – 25,0, 12,5 и 18, %; уреженная – 25,0, 25,0 и 52,2%; редуцированная – 0, 5,4 и 7,6 %; треморообразная - 0, 0 и 0%; произвольно-спастическая - 0, 0 и 2,7 % ; БМ –50,0, 60,7 и 13,84 %.

Из приведенных данных становится очевидным, что как до, так и в различные сроки после оперативного вмешательства патологические типы суммарной ЭМГ встречались преимущественно у обследуемых 2-й группы и, в меньшей степени, у 3-й группы. Положительная динамика после завершения лечения, выражающаяся в приросте частоты встречаемости суммарной ЭМГ «насыщенного» типа присутствует у обследуемых всех групп. Основная количественная характеристика суммарного моторного потенциала тестируемых мышц (амплитуда), используемая в данной работе в качестве интегральной оценки посттравматической сохранности мотонейронных пулов до и в различные сроки после оперативного вмешательства также в определенной степени зависит от уровня повреждения позвоночника.

В частности, у лиц 1-й группы средняя (по шести парам отведений) амплитуда М-ответов, выраженная в процентах от контрольных (здоровые испытуемые) величин, составила 71,9, у лиц 2-й группы – 66,6, у лиц 3-й группы – 60,8%, что, на наш взгляд, вполне согласуется с существующими представлениями о вовлечении в патологический процесс различных структурных элементов кортикомускулярного тракта при различных уровнях повреждения позвоночника. Спустя 1 месяц после оперативного вмешательства средняя амплитуда М-ответов, выраженная в процентах от дооперационных величин, у лиц 1-й группы составила 86,6, у лиц 2-й группы – 55,5, а у лиц 3-й группы – 63,0%, что свидетельствует о более выраженной реактивности сегментарных нейронных структур системы кортикомускулярной связей у лиц 2-й группы на компримирующие факторы оперативного вмешательства по сравнению с реактивностью «периферически-проводниковых» (корешки КХ у лиц 3-й группы) и «центрально-проводниковых» (кортикоспинальные тракты у лиц 1-й группы) структур. Перед снятием аппарата фиксации позвоночника наблюдается следующая картина, отражающая общую тенденцию в изменении моторной иннервации мышц нижних конечностей: у лиц 1 группы усредненная величина М-ответов (в процентах от дооперационных величин) составила 98,2, у лиц 2-й группы – 52,5, а у лиц 3-й группы – 65,9%. Спустя 6 месяцев после снятия аппарата эти же показатели составили у обследуемых трех групп соответственно 91,8, 47,4 и 70,4% (рис. 1).

Представленное описание динамики усредненных величин М-ответов убеждает в том, что наиболее чувствительными структурами к травматическим воздействиям являются сегментарные моторные центры СМ (область локализации мотонейронных ядер). На втором месте по глубине и характеру послеоперационных изменений можно рассматривать проводниковый аппарат КХ, на третье – центральные проводниковые структуры.

Рис. 1. Динамика усреднённых по шести отведениям величин (m. rectus femoris, m. tib.

аnt., m. gastrocnemius (c,l.), m. soleus, m. ext. dig. brevis, m. flex. dig. brevis ) амплитуд М-ответов (в % от дооперационных величин) у лиц с различным уровнем локализации травмы в грудном и поясничном отделах позвоночника. 1 – до операции, 2 – через 1 месяц после операции, 3 – перед снятием аппарата фиксации позвоночника, 4 – через 6 месяцев после лечения.

Также были изучены особенности динамики нейрофизиологических показателей функциональной реабилитации нейромоторного аппарата у обследуемых с признаками частичного и полного нарушения в системе кортикомускулярных связей (СКМС) в промежуточном и позднем периодах травматической болезни СМ в условиях использования разработанной в РНЦ «ВТО» технологии оперативного лечения до, в процессе, после лечения и в отдалённые сроки после лечения (6 месяцев).

Было проведено электронейромиографическое обследование 30 лиц (27 – мужчин и 3 – женщины) в возрасте от 17 до 60 лет с переломами позвоночника в грудном, грудо-поясничном и поясничном отделах, поступивших на оперативное лечение в промежуточном и позднем периодах травматической болезни СМ, разделенных на две группы по исходным клиническим признакам полного (1 гр.) и частичного (2 гр.) нарушения проводимости в СКМС.

В 1 группу вошли 16 обследуемых (13 мужчин и 3 женщины) в возрасте от до 60 лет (преобладали лица трудоспособного возраста) с синдромом полного нарушения проводимости по кортикоспинальным трактам СМ и двигательным волокнам корешков КХ (больные группы «А» по классификации ISCSСI). Распределение выборки по локализации повреждения: грудной отдел – 10; поясничный отдел - 5 и грудо-поясничный отдел - 1. В остром и раннем периодах травматической болезни прооперировано 13 обследуемых. Распределение выборки по локализации повреждения: грудной отдел – 10; поясничный отдел - 5 и грудопоясничный отдел - 1. В остром и раннем периодах травматической болезни прооперировано 13 обследуемых.

Во 2 группу были отнесены 14 обследуемых (мужчины) в возрасте от 17 до лет (преобладали лица трудоспособного возраста) с повреждением СМ типов «В», «С», «D» по ISCSСI (синдром частичного нарушения проводимости по пирамидным трактам СМ и корешкам КХ). Распределение выборки по локализации повреждения: поясничный отдел – 9 человек, и грудной отдел – 5 человек. До поступления в РНЦ «ВТО» в остром и раннем периодах травматической болезни прооперировано 10 обследуемых.

Амплитуды М-ответов, усредненны по мышцам, срокам обследования и группам лиц. Показано, что до лечения у лиц 1 группы указанный показатель, выраженный в процентах от контрольных величин (здоровые испытуемые), составлял в среднем по всем отведениям 21,8 %, во 2 группе – 37,1 %. Через 1 месяц после операции эта величина снизилась у лиц обеих групп соответственно до 17,7 и 32,0%. Перед снятием аппарата фиксации позвоночника у обследуемых обеих групп она несколько возросла (до 19,6 и 44,3% соответственно). Отмечена тенденция к увеличению (до 23,6%) данного показателя через 6 месяцев после снятия аппарата у лиц 1 группы и снижение (до 40,8%) у лиц 2 группы.

Рассчитанные по всем шести мышцам средние значения коэффициента асимметрии амплитуд М-ответов, по срокам обследования «до лечения», «через 1 месяц после операции», «перед снятием аппарата» и «через 6 месяцев после операции» у лиц 1 группы составили соответственно 46,4, 44,3, 43,7 и 43,8%; у лиц группы – 43,7, 42,6, 28,7 и 40,6% (контрольная выборка – 15,3±2,0%).

Изменение амплитуд Н-рефлексов m.gastrocnemius (c.l.) и m.soleus, выраженных в процентах от контрольных величин, у лиц 1 группы выглядит составляет:

«до лечения» – 42,0 и 35,8%; «через 1 месяц после операции» - 16,9 и 29,9%; «перед снятием аппарата» – 31,7 и 59,7%; «через 6 месяцев после лечения» - 28,2 и 40,5%. У лиц 2 группы: «до лечения» – 30,9 и 26,9%; «через 1 месяц после операции» - 30,9 и 24,4%; «перед снятием аппарата» – 34,3 и 30,8%; «через 6 месяцев после лечения» – 33,6 и 22,8%.

Количественный показатель асимметрии Н-рефлексов в норме (данные контрольной выборки) практически полностью соответствует таковому для М-ответов (12,7+1,2). У обследуемых 1 и 2 групп до лечения усредненный по двум отведениям (от m. gastrocnemius (c.l.) и m. soleus) коэффициент асимметрии составил соответственно 53,58 и 42,0%; через 1 месяц после операции – 50,17 и 50,21%; перед снятием аппарата – 61,69 и 55,9%; в срок «через 6 месяцев после лечения» – 53, и 48,29%.

Выявленные тенденции в динамике клинико-нейрофизиологических показателей позволяют заключить, что следствием применения разработанной в РНЦ «ВТО» технологии оперативного лечения, основанного на использовании аппарата наружной фиксации позвоночника, является частичное купирование неврологических синдромов, характеризуемых прогрессирующими нарушениями не только в чувствительной и вегетативной но и в двигательной сферах у обследуемых в промежуточном и позднем периодах травматической болезни.

Было проведено электронейромиографическое обследование 45 лиц в возрасте от 11 до 56 лет (26 мужчин и 19 женщин) с переломами позвоночника в грудном и поясничном отделах, поступивших на оперативное лечение как неосложненные и разделенных после обследования на две группы: 1 гр. - без неврологических расстройств; 2 гр. – c легкими неврологическими расстройствами. У обследуемых с «неосложнёнными» и «осложнёнными» переломами позвоночника в грудном и поясничном отделах позвоночника до, в процессе и более 1 года после лечения.

Первая группа включала 17 человек (11 мужчин и 6 женщин) в возрасте от до 54 лет, с преобладанием лиц трудоспособного возраста, средний возраст 28, лет. Распределение выборки по локализации повреждения было следующим: грудной – 4, грудопоясничный – 7 и поясничный отдел позвоночника – 6. Время от травмы до операции от 2 до 37 дней.

Вторая группа включала 28 человек (15 мужчин и 13 женщин) в возрасте от до 56 лет, с преобладанием лиц трудоспособного возраста, средний возраст 27, лет. Распределение выборки по локализации повреждения было следующим: грудной – 2, грудопоясничный – 16 и поясничный отдел позвоночника – 10. Время от травмы до операции от 3 до 28 дней.

Амплитуды М-ответов, усреднены по мышцам, срокам обследования и группам больных. Показано, что до лечения у лиц 1 группы указанный показатель, выраженный в процентах от контрольных величин (здоровые испытуемые) составлял в среднем по всем отведениям 97,6%, во 2 группе – 83,1%. Перед снятием аппарата эта величина у лиц 1 группы равнялась 99,4%, у лиц 2 группы – 80,9%. В отдаленные сроки после лечения эти величины возросли соответственно до 105,1 и 83,4%.

Обследуемые 1 группы характеризуются более высокими величинами амплитуд М-ответов m. rectus femoris и m. soleus по сравнению с контрольной выборкой испытуемых. Разница указанных величин статистически значима (Р 0,05), R2 = -0, (Р< 0,01) и R3= -0,666 (P>0,05). Во всех трех группах зависимость М12 от СД близка к линейной.

Обнаружено также наличие соответствующих статистически значимых корреляций между М12 и СД у лиц второй и третьей групп усредненными по 12-ти отведениям значениями амплитуд М-ответов (М12), обследованных до оперативного вмешательства и через 1 месяц после операции.

У обследуемых первой группы данные нейрофизиологического тестирования, проведенного в указанные сроки, с СД не коррелировали. Наиболее тесная взаимосвязь между степенью выраженности моторного дефицита и СД обнаружена в отведениях от m. rectus fem., m. extensor dig.br.

До операции транскраниально вызванный потенциал m. tibialis anterior у лиц 1 группы существенно не отличался от контроля (101,0%) и был снижен у лиц 2-й (48,4 %) и 3-й (10,6 %) групп. Средние значения латентности ТКВП у лиц 1-й и 2- групп составили 93,1 и 90,3 %, длительности – 119,2 и 95,0 %, а числа фаз - 133,5 и 135,5 % (что заметно выше контрольных величин).

Полученные нами данные свидетельствуют о влиянии степени деформации позвоночного канала на выраженность денервационно-дегенеративных изменений в мышцах нижних конечностей (с учетом тяжести исходного поражения корешковосегментарных структур) и подтверждают существующее мнение о целесообразности максимального сокращения сроков между травмой позвоночника и декомпрессионным оперативным вмешательством.

Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что чем больше деформация позвоночного канала, тем меньше усредненные по 12 отведениям относительные величины М-ответов. Наиболее чётко эта зависимость прослеживается при анализе результатов, полученных при контрольном обследовании при сроке до 1 года.

При более детальном анализе данных по каждой отдельно взятой мышце было установлено, что больше всего при травме позвоночника страдают мышцы стопы и голени, менее - мышцы бедра. Восстановление мышц бедра происходит гораздо быстрее, чем мышц стопы и голени.

На основании результатов комплексного электрофизиологического обследования 55 лиц (41 мужчина и 14 женщин) в возрасте от 18 до 56 лет с закрытыми компрессионными переломами позвоночника в грудном, грудо-поясничном и поясничном отделах были сопоставлены выборочные нейрофизиологические характеристики состояния моторной иннервации мышц нижних конечностей у лиц с различным уровнем восстановления способности к самостоятельному передвижению в различные сроки после позвоночно-спинномозговой травмы.

К 1-й группе (20 человек,10 мужчин и 10 женщин, средний возраст – 26 лет) отнесены обследуемые, способные передвигаться без дополнительных средств опоры. Уровень повреждения позвоночника - D5-L3 (грудной - 4, грудо-поясничный поясничный - 14), продолжительность периода с момента травмы до операции – 10-37 (22+2) дней.

2-я группа (15 человек, 13 мужчин и 2 женщины, средний возраст – 37 лет) была представлена обследуемыми, самостоятельно передвигаются с дополнительными средствами опоры. Уровень повреждения позвоночника - D12–L4 (грудной – 1, грудопоясничный – 3, поясничный - 11), продолжительность периода с момента травмы до операции – 9-35 (20±2) дней.

К 3-й группе (20 человек, 18 мужчин и 2 женщины, средний возраст – 38 лет) отнесены обследуемые, передвигающиеся в инвалидной коляске. Уровень повреждения позвоночника - D7 – L3 (грудной – 10, грудопоясничный – 4, поясничный - 6), продолжительность периода с момента травмы до операции – 2-30 (15±2) дней.

Приведены амплитуды М-ответов, усредненные по мышцам, срокам обследования и группам лиц. До лечения, у обследуемых 1-й группы указанный показатель, выраженный в процентах от контрольных величин (здоровые испытуемые), составлял в среднем по отведениям от трех разноименных мышц правой и левой конечностей 83,8, во 2-й группе – 46,9 и в 3-й группе 61,3 %.

Через 1 месяц после операции эта величина снизилась у обследуемых трёх групп соответственно до 75,4, 25,2 и 40,5 %. Перед снятием аппарата она несколько возросла у пациентов 1-й и 2-й групп (до 85,5 и 43,6 % соответственно) и снизилась у 3 группы (35,0 %). Через 6 месяцев выраженного изменения анализируемого показателя у лиц всех трех групп не выявлено (83,9; 43,5 и 35,5 % соответственно).

Средние значения коэффициента асимметрии амплитуд М-ответов в соответствии со сроками обследования («до лечения», «через 1 месяц после операции», «перед снятием аппарата» и «через 6 месяцев после операции») у лиц 1-й группы составили соответственно 25,5, 23,1, 19,1 и 19,9 %; у лиц 2-й группы – 32,6, 50,3, 38,2 и 42,0 %; у лиц 3-й группы – 26,5, 40,3, 44,0 и 44,7 % (контрольная выборка – 13,0±1,8 %).

Рассматривая амплитуду М-ответа (А) и рассчитанную указанным способом среднюю амплитуду суммарной ЭМГ (СА) одной и той же мышцы в качестве двух взаимодополняющих характеристик трехкомпонентного структурнофункционального «модуля» моторного аппарата («моторная кора - спинальные мотонейроны – мышца»), мы сочли целесообразным объединить их в одном показателе – цереброспинальном индексе ЦСИ где К – масштабный коэффициент, равный «100»), косвенно характеризующем предел возможностей пирамидных структур в произвольной активации максимального числа двигательных единиц (ДЕ) до уровня предельно возможной частоты их разрядов. Таким образом, в ЦСИ учитывается минимально возможная произвольная активность, характеризуемая всем многообразием структурных типов суммарной ЭМГ и определяемая степенью сохранности кортикоспинальных трактов СМ, и текущий структурно-функциональный статус мышечной части ДЕ. Последнее отражено в соответствующих значениях амплитуд М-ответов этих же мышц, характеризуемых наличием в той или иной степени выраженных гипо- и атрофии части мышечных волокон.

Подобный способ «нормализации» нестационарных форм биоэлектрической активности мышц использован в различных вариантах другими исследователями, в частности, при анализе рефлекторных ЭМГ-паттернов мышц, возникающих в ответ на пассивное изменение взаимного положения звеньев конечности в пространстве, и рекомендовано в автоматизированном варианте в качестве дополнения к пакету прикладных программ современных диагностических ЭМГ-систем.

Контрольные значения ЦСИ m.rectus fem., m.tibialis ant., m.gastrocnemius (c.l.) составили соответственно: 3,6+0,2; 9,7+0,3; 1,6+0,1.

Усредненные по трем отведениям значения ЦСИ, выраженные в процентах от контрольных величин, у лиц 1-й, 2-й и 3-й групп до лечения составили соответственно 148,3, 98,7 и 124,0 %; через 1 месяц после операции – 133,9, 262,6 и 50,6%;

перед снятием аппарата – 165,6, 186,4 и 48,0 %; в срок «через 6 месяцев после лечения» – 144,4, 228,6 и 131,4 %. Средние величины коэффициентов асимметрии ЦСИ составили соответственно 39,7, 45,9 и 59,2%; через 1 месяц после операции – 38,3, 41,2 и 68,5 %; перед снятием аппарата – 30,8, 40,6 и 71,2 %; в срок «через месяцев после лечения» – 32,2, 42,8 и 78,4%. Контрольное значение усредненного по совокупности использованных отведений коэффициента асимметрии ЦСИ Показано (см. рис. 3), что усредненные по числу отведений ЭМГ-характеристик мышц нижних конечностей и соответствующие им коэффициенты асимметрии у лиц 1-й группы существенно отличаются от аналогичных показателей обследуемых 2-й и 3-й групп.

В частности, к моменту завершения лечения в стационаре у обследуемых, способных к самостоятельному передвижению без дополнительных средств опоры, отмечена наименьшая встречаемость спонтанных форм биоэлектрической активности. Суммарная ЭМГ, зарегистрированная в условиях выполнения пробы «максимальное произвольное напряжение», по своей структуре и амплитудночастотным характеристикам приближается к ЭМГ соответствующих мышц здоровых испытуемых. Средние значения амплитуд М-ответов свидетельствуют об отсутствии грубых изменений в сегментарных структурах СМ, корешках «конского хвоста», периферических нервах и, соответственно, в мышцах.

У лиц 1-й группы отмечена наименее выраженная асимметрия ЭМГ-показателей и наиболее выраженная их положительная динамика, что, по-видимому, обусловлено, с одной стороны, относительно легкой степенью исходного травматического поражения соответствующих сегментов СМ и корешков «конского хвоста», с другой - своевременной декомпрессией корешково-спинномозговых структур и созданием оптимальных условий для восстановления гемо- и ликвородинамики, что достигается за счет применения разработанной в РНЦ «ВТО», новой технологии оперативного вмешательства.

Таким образом результаты проведенного исследования, дают все основания полагать, что дальнейшие нейрофизиологические разработки, посвященные проблемам реактивности и пластичности подвергнутого экстремальному воздействию в виде механической травмы СМ, останутся актуальными до тех пор, пока не будет найден эффективный способ купирования всего комплекса посттравматических неврологических расстройств. В этом плане, на первое место выступает, прежде всего, проблема выбора количественных методов оценки развившегося в результате позвоночно-спинномозговой травмы сенсомоторного дефицита.

Полученные в проведённой работе данные можно рассматривать в качестве еще одного доказательства того, что электронейромиография как количественный метод диагностики и исследования течения компенсаторно-репаративных процессов в поврежденных структурах СМ (проводниковых, сегментарных и корешковых) является на сегодняшний день одним из наиболее информативных методов в мониторинге посттравматических и послеоперационных изменений в центральных и периферических структурах сенсомоторного аппарата.

ЦСИ ЧСК

Рис. 3. Усредненные ЭМГ-показатели по всем отведениям (А) (в % от контрольных величин) и их коэффициенты асимметрии (Б), зарегистрированные у лиц трех групп перед снятием аппарата фиксации позвоночника.

Общие концептуальные принципы, заложенные в основу представленных методических разработок, состояли в создании такого способа оценки функционального состояния нервно-мышечного аппарата нижних конечностей у лиц с повреждением грудного и поясничного отделов позвоночника, основанны на анализе в динамике системы взаимодополняющих нейрофизиологических показателей и ориентированного на построение полипараметрической модели патологического очага. Диагностика посттравматического сенсомоторного дефицита должна включать в себя качественную и количественную характеристику степени вовлечения в патологический процесс проводниковых, нейрональных и корешковых структур спинного мозга и обеспечивать обоснованность рекомендаций по применению прогрессивных реабилитационных технологий (функционального биоуправления) и построение прогноза функционального исхода лечения.

В выполненном исследовании разработан и успешно применен оптимально сконфигурированный электронейромиографический комплекс (стандартизованный комплекс тестов, реализуемый в одном обследовании), ориентированный как на дооперационную диагностику посттравматического сенсомоторного дефицита, так и на последующий мониторинг компенсаторно-репаративных изменений в сегментарных структурах и на периферии, обусловленных травматическим, ишемическим или компрессионным повреждением проводящих путей СМ, его боковых и передних серых столбов, а также корешков "конского хвоста" (КХ). Предложенная версия ЭМГ-комплекса обеспечивает своевременное выявление и количественную оценку манифестирующих и субклинических форм двигательных расстройств и позволяет с высокой надежностью формулировать прогноз в отношении развития и инволюции амиотрофий, восстановления способности к произвольным сокращениям паретичных мышц и реализации сложных сенсомоторных координаций, лежащих в основе актов стояния и ходьбы.

Представленные в данной работе диагностические технологии и полученные на основе их применения результаты исследований будут стимулировать специалистов-нейрофизиологов, работающих в клинике спинальной травмы, на дальнейшую разработку и использование комплексов нейрофизиологических методик обследования которые охватывают, прежде всего, состояние эффекторного звена двигательного анализатора с оценкой тяжести и топики поражения, эффективности оперативного и консервативного лечения и построением прогноза в отношении восстановления способности обследуемого к самостоятельному передвижению.

ВЫВОДЫ

1. Разработан и апробирован комплекс взаимодополняющих нейрофизиологических методик, ориентированный на диагностику и послеоперационный мониторинг проводниково-интегративной функции спинного мозга у субъектов с последствиями позвоночно-спинномозговой травмы грудо-поясничной локализации, позволяющий контролировать глубину и обратимость посттравматических изменений в моторных структурах нижних конечностей на различных этапах реабилитационного процесса.

2. У всех испытуемых, включая выборку субъектов, характеризуемых отсутствием признаков чувствительных и двигательных расстройств, наблюдаются в различной степени выраженные изменения ЭМГ-характеристик, свидетельствующие о посттравматическом развитии и инволюции субклинических форм нейромоторной недостаточности в системе нижних конечностей.

3. Установлена взаимосвязь между нейрофизиологически верифицированной тяжестью повреждения спинномозговых структур, давностью повреждения спинного мозга и особенностями послеоперационной динамики ЭМГхарактеристик, отражающей процесс восстановления сенсомоторной иннервации в системе нижних конечностей.

4. Наиболее выраженные ЭМГ-признаки нейромоторного дефицита отмечены при локализации повреждение спинного мозга на уровне сегментарных мотонейронных ядер, обеспечивающих контрактильный и нейротрофический контроль мышц в дистальных отделах нижних конечностей.

5. Выявлена количественная взаимосвязь между ЭМГ-показателями сенсомоторного дефицита и КТ-характеристиками компрессии спинного мозга на уровне повреждения позвоночника.

6. Выявлена взаимосвязь между ЭМГ-критериями уровня сохранности моторной иннервации мышц нижних конечностей и степенью восстановления способности испытуемых к самостоятельному передвижению.

7. Отчетливые ЭМГ-признаки регресса сенсомоторного дефицита, прослеженные на различных этапах реабилитационного процесса, рассматриваю как следствие применения технологии стабильной фиксации поврежденного отдела позвоночного столба при сохранении мобильности обследуемых.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Использование предложенной версии комплексного нейрофизиологического тестирования сенсомоторных структур нижних конечностей у субъектов с позвоночно-спинномозговой травмой грудо-поясничной локализации позволяет производить доклинический отбор лиц для для дальнейшей хирургической реабилитации по качественным и количественным критериям сохранения проводимости в системе кортико-мускулярных связей.

2. Для прогнозирования функциональных исходов хирургической реабилитации на этапе выработки показаний к ее применению целесообразно учитывать выраженность и особенности нейрофизиологических проявлений нейромоторного дефицита, связанных с уровнем позвоночно-спинномозговой травмы, продолжительностью интервала между травмой и хирургической реабилитацией, а также степенью деформации позвоночного канала.

3. Результаты анализа динамики нейрофизиологических характеристик, отражающих развитие и инволюцию сенсомоторного дефицита в системе нижних конечностей, свидетельствуют о целесообразности введения в курс хирургической и консервативной реабилитации ЭМГ-мониторинга, включающего все основные элементы разработанного нами диагностического комплекса.

4. На основании нейрофизиологических данных, отражающих динамику восстановления моторной и сенсорной иннервации мышц нижних конечностей, целесообразно введение в курс хирургической и консервативной реабилитации электромиостимуляции, акцентированной на восстановление активационноконтрактильных характеристик антигравитационных групп мышц нижних конечностей (прежде всего – передней группы мышц бедра и задней голени) в режимах, адекватных тяжести и особенностям развившегося сенсомоторного дефицита.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шеин, А. П. Принципы организации нейрофизиологического мониторинга при лечении и реабилитации больных с повреждениями и заболеваниями позвоночника и спинного мозга / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева // IV Российский национальный конгресс "Человек и его здоровье": Материалы конгресса. - СПб, 1999. – С. 194-195.

Шеин, А. П. Нейрофизиологические и клинические аспекты реактивности и резистентности спинномозговых структур у больных с закрытыми повреждениями грудного и поясничного отделов позвоночника / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева, С. В. Люлин // Вестн. РАМН. С.35-41 (журнал в списке, рекомендованном ВАК).

Шеин, А. П. О некоторых механизмах резистентности позвоночноспинномозговых структур к механическим воздействиям / А. П. Шеин, Г.

А. Криворучко, Н. А. Чухарева // 5-я Всероссийская конференция по биомеханике "Биомеханика-2000": Тезисы докладов. - Нижний Новгород, Шеин, А. П. Приборы и методы электромиостимуляции в комплексной реабилитации больных со свежей и застарелой травмой позвоночника и спинного мозга / А. П. Шеин, В. И. Шевцов, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева // V Российский национальный конгресс с международным участием "Человек и его здоровье" : Материалы конгресса. – СПб, 2000. - С.

111-112.

Шеин, А. П. Взаимосвязь ЭМГ-характеристик денервационных изменений в мышцах нижних конечностей и степени деформации позвоночного канала у больных с закрытыми повреждениями грудного и поясничного отделов позвоночника / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева, П. В. Нецветов // Гений ортопедии (Материалы научно-практ.

конф. молодых ученых «Медицина в 21 веке: эстафета поколений»), 2001.- № 2. - С. 171-172.

Сайфутдинов, М. С. Психосоматические отношения в условиях патологически измененной соматосенсорной афферентации / М. С. Сайфутдинов, А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Т. В. Сизова, Н. А. Чухарева, И. А.

Менщикова, З. М. Кривоногова.// XVIII съезд физиологического общества им.И.П.Павлова: Тезисы докладов. – Казань; М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.- С. 215.

Шеин, А. П. ЭМГ- и КТ-корреляты посттравматической компрессии спинномозговых структур у больных с закрытыми повреждениями грудного и поясничного отделов позвоночника / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева, П. В. Нецветов // Актуальные вопросы и перспективы развития многопрофильного лечебного учреждения: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции - Шиханы, 2001.- С. 409-411.

8. Сайфутдинов, М. С. Диагностический комплекс для контроля функционального состояния сенсомоторной системы у больных ортопедического и нейрохирургического профиля / М. С. Сайфутдинов, А. П.

Шеин, Г. А. Криворучко, Т. В. Сизова, Н. А. Чухарева, И. А. Менщикова, З. М. Кривоногова, А. А. Скрипников // Современные информационные технологии в диагностических исследованиях: Сборник докладов международной научно-практической конференции - Днепропетровск: Пороги, 2002. - C. 56-62.

9. Сайфутдинов, М. С. Технологии функционального биоуправления в системе контроля и коррекции моторных и соматосенсорных функций у больных ортопедического и нейрохирургического профиля / М. С. Сайфутдинов, А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Т. В. Сизова, Н. А. Чухарева, И.

А. Менщикова, З. М. Кривоногова, А. А. Скрипников // Биоуправление в медицине и спорте: Материалы 4-й Всероссийской конференции – Омск, 2002.- С.36-38.

10. Шеин, А. П. ЭМГ-характеристики эффективности оперативного лечения больных с повреждениями позвоночника и спинного мозга в промежуточном и позднем периодах травматической болезни / А. П. Шеин, Г. А.

Криворучко, Н. А. Чухарева, П. И. Балаев // 3-й съезд нейрохирургов России: Материалы съезда.- СПб, 2002.- С. 226-227.

11. Шеин, А. П. Разработка нейрофизиологических критериев надежности и пластичности локомоторного аппарата на клинической модели закрытой позвоночно-спинномозговой травмы / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н.

А. Чухарева // 6-я Всероссийская конференция по биомеханике: Тезисы докладов - Нижний Новгород, 2002. - С. 193.

12. Шеин, А. П. Методы диагностики и электростимуляционной терапии в комплексной реабилитации больных со свежей и застарелой травмой позвоночника и спинного мозга / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева // Пособие для врачей МЗ РФ / РНЦ "ВТО"; Курган, 2002. - 28 с.

13. Шеин, А. П. ЭМГ-критерии в оценке надежности функционирования локомоторного аппарата у больных, перенесших травму грудного и поясничного отделов позвоночника и спинного мозга / А. П. Шеин, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева // Гений ортопедии, 2003.- № 3.- С.76-83.

14. Шеин, А. П. Взаимосвязь КТ-признаков деформации позвоночного канала, показателей перимедуллярного кровотока и ЭМГ-характеристик мышц нижних конечностей у больных с позвоночно-спинномозговой травмой / А. П. Шеин, Е. Н. Щурова, Г. А. Криворучко, Н. А. Чухарева // XX съезд физиологического общества имени И.П.Павлова : Тезисы докладов - М., 2007. - С. 486.