Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач современной детской неврологии является изучение природы и механизмов, лежащих в основе двигательных расстройств при детском церебральном параличе (ДЦП). Это, с одной стороны, объясняется стабильно высоким уровнем регистрации этого тяжелого заболевания практически во всех странах (2-4 случая на 1000 новорожденных), а с другой, отсутствием эффективных методов лечения пациентов с ДЦП, что определяет высокий процент их инвалидизации (в бывшем СССР официально варегистрировано 200 000 инвалидов с ДЦП) (Семенова К А. и др. , 1979; Бадалян ДО. и др. , 1988). В связи с этим большое вначение приобретает получение новых данных о структурно-функциональной организации нервной системы у больных с ДГЩ, которые могут Зьггь использованы не только для нахождения оптимальных форм широко применяемых лечебных воздействий, но и для разработки новых подходов в восстановительном лечении ДЦП.
ДЦП - ваболевание мозга в результате его повреждения на ранних этапах онтогенеза (пренатальний и ранний постнатальный периоды), возникшего воледствии влияния различных неблагоприятных эндо- и экзогенных факторов на организм плода или ребенка, и проявляющееся, в первую очередь, в грубом нарушении двигательных функций, которое может сочетаться с изменениями психики, речи, слуха, зрения и т.д. Клинические проявления этого заболевания полиморфны и полностью зависят от характера и степени нарушения тех или иных структур или систем головного мозга. Традиционно применяемые методы лечения ДЦП, такие как ЛФК, массаж, физиотерапия, хирургическое вмешательство и др., являются малоэффективными, что объясняется их непатогенетичностью.
Одним из Наиболее эффективных методов лечения ЭТОГО ТЯЖЄг лого заболевания является метод функционального биоуправления (ФВУ), использующий в качестве сигналов обратной связи (ОС) параметры, биоэлетрической активности (БЭА) пораженных групп мышц. ФБУ - это новый метод, разработанный в лаборатории нейроонтоге-неэа НИИ ЭМ РАМН и основанный на направленной активации и мор-фофункциональной перестройке в нужном направлении функциональных связей и координационных механизмов регуляторных структур центральной нервной системы, ответственных за контроль и управление различными функциями, организма (Богданов О. В. ,
1980-1992). Теоретической основой данного метода являются учение о функциональных системах Е К. Анохина и работы по афферент-но-зависиыому онтогенезу, выполненные в лаборатории нейроонто-генеэа НИИ ЭМ РАМН под руководством О. В. Богданова (1972-1986).
Первие клинические испытания данного метода показали его высокую эффективность в лечении больных ДЦП (Василевский Н. IL и др., 1974; Богданов 0. К и др., 1980 и др.) и способствовали более всестороннему изучению нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе действия ФБУ (Варман Б. Г., 1985; Пинчук Д. 1й , 1987 и др.). Основными направлениями этих исследований были разработка методик клинического применения ФВУ и анализ изменений в ходе его ВЭА мозга, как показателя центральных функциональных перестроек, и ВЭА мышц, отражающих характер этих перестроек на конечном этапе их реализации. Естественно предположить , что коррекция структурно-функциональных нарушений в ЦНС .у больньк ДЦП в ходе сеансов ФВУ определенным образом влияет на состояние спинальных механизмов, которые являются главной системой интегрирования и распределения нисходящей информации. В какой' степени и в каком направлении происходят возможные изменения в деятельности спинальных механизмов,, до сих пор остается практически неисследованным. Решение этих вопросов позволит не только изучить характер протекания компенсаторных и адаптивных процессов в условиях врожденного нарушения нисходящего супрас-пинального контроля, но и максимально использовать их для достижения наиболее высокого клинического эффекта впрн проведении различных лечебных мероприятий.
Весьма важным вопросом, имеющим как практическое, так и теоретическое значение, является вопрос о формировании функциональной асимметрии в процессе нормального онтогенетического развития, а такие при разнообразной патологии ЦНС. Эксперименг тальные модели различных "экстремальных" состояний мозга указывают на функциональные изменения взаимоотношений его полушарий, что может проявляться в нарушении двигательных и вегетативных функций (Левшина И. а , .Гехт К. .1976; Глумов Г. М- , 1985; Микляе-,ва , Е. И. , 1990), формировании судорожной активности (Черноситов А. Е , Сааков В. А. , 1976; Мареш IL и др. , 1990), ослаблении активной резистентности (Черноситов А. В., 1985). Сопоставление этих ревультатов исследований с клиническими проявлениями тако-
го тяжелого заболевания, как ДЩ1, убеждает в необходимости глубокого изучения функциональной асимметрии мозга в онтогеневе.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе двигательных расстройств при ДЦП, и их коррекции с помощью направленной афферентации {метод функционального биоуправления по ЭМГ). Для достижения этой цели были поставлены следующие конкретные задачи: 1) сравнительное исследование сегментарной возбудимости спинного мозга в норме и при ДЦП; 2) исследование состояния функциональной асимметрии спинного мозга в норме и при ДЩІ; 3) исследование зависимости рефлекторной возбудимости сегментарного аппарата от функционального состояния центральных структур головного мозга в норме и при ДЦП; 4) изучение изменений электрофизиологических характеристик состояния спинного и головного мозга, а также функциональной асимметрии сегментарного аппарата у больных с ДЦП в ходе коррекции моторных нарушений приемами функционального биоуправленш.
Научная новизна. Впервые проведен сравнительный анализ сегментарной возбудимости спинного мозга у больных ДЦП с различными формами заболеваний. Впервые показана зависимость изменения состояния сегментарных механизмов у больных ДЦП от направленности тренировок с помощью ФВУ на различные группы мышц. Впервые показана выраженная функциональная асимметрия спинного юз-га у здоровых детей. Впервые показало отсутствие выраженной асимметрии спинного мозга у больных а ДЦП и ее восстановление, в ходе сеансов ' ФБУ. Впервые показано нарушение индивидуальных различий в ЭЭГ у детей с ДЦП и их восстановление с помощью приемов ФБУ. Впервые показана зависимость рефлекторной возбудимости спинного мозга от функционального состояния центральных регуляторних структур у больных ДЦП и ее изменение в ходе сеансов 5ФУ.
Научно-практическое значение. Представленные в диссертации материалы валян не только для фундаментальных исследований деятельности мозга, но и для практической медицины, поскольку позволяют не только исследовать, характер протекания компенсаторных
процессов в условиях врожденного нарушения нисходящего супрас-пиналыюго контроля, но и на основании доступных методов исследования оперативно оценивать правильность выбранных ыетодов лечения, прогнозировать эффективность, применяемого лечения, а также разрабатывать различные оптимизирующие методы, которые необходимы для достижения более высокой клинической эффективности. Кроме того, в доступной нам литературе не было обнаружено работ,' в которых были бы приведены злектрофиэиологлческие данные о влиянии мешолушарной асимметрии на сегментарный двигательный аппарат детей в условиях нормального развития и при различных заболеваниях ПНС, в том числе и при ДЦП. Такого рода исследования, во-первых, позволят раскрыть тонкие нейрофизиологические механизмы развития функциональной асимметрии в ходе онтогенетического развития, как в условиях норми, так и при патологии ЦНС, во-вторых, позволит научить характер протекания компенсаторных процессов в условиях нарушения нормального развития функциональной асимметрии. Все это, в конечном итоге, дает возможность целенаправленного применять различные лечебные методики, максимально ис.юльвуя резервные механизмы головного и спинного мозга.
Палокеїіия, шиоюе&із из. заіуггу. 1) В ходе двигательных тренировок с помощью ФБУ у больных ДЦП наблюдается ускорение структурно-функционального созревания мозга, изначально нарушенного в результате патологического процесса. При атом центральное регу-ляторные системы моторной деятельности под влиянием направленного действия аффрентной ймпульеации подвергаются направленной коррекции, которая обеспечивает формирование новой системы Функциональных связей. - Одними из показателей.этих перестроек являются преобразования в ЭЭГ детей больных ДЦП в сторону нормы, что предполагает разрушение патологически жестких механизмов і сформировавшихся на ранних этапах онтогенетического развития, и формирование новых, более гибких и близких к норме. 2) Огражениен деятельности вновь сформированной в ходе сеансов , ФВУ системы управления движением является изменение, состояния спинальных механизмов, обеспечивающих контроль аа деятельностью различных групп мышц. Сближение показателей рефлекторной возбудимости сегментарного аппарата в ходе направленных двигательных
. - 5 -
тренировок под контролем ОС у детей больных ДЦП со здоровыми сверстниками указывает на нормализацию процессов контроля суп-распинальных - систем за деятельностью спинальных механизмов. 3) Восстановление функциональной асимметрии спинного мозга у больных ДЦП so время сеансов ФБУ отражает активирующее действие восходящей афферентации на центральные регуляторные системы управления движением, что приводит к нормализации афферент-но-зфферентного баланса, нарушенного в ходе онтогенетического развития..
Апробация л?!ссертад!щ состоялась на научном заседании Физиологического отдела им. И. И Павлова НИИ ЭМ РЛШ 18 марта 1992 г. Материалы диссертации были тагае доложены на Физиологическом обществе нейроонтогеиеаа в 1980 г., Научно-практической конференций "Лечение нейромоторных нарушений у детей" г. Хабаровск, 19-21 июня 1990 г. и на Society for Neurosciencs, 22ND Annual bfeeting, Anaheim, California, October 25-30, 1992.
Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 4 печатных работах.
Объем и структура дассертащвь Диссертация изложена на {ZO страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, методику, результаты собственных исследований, обсуждение, выводы, практические рекомендации. Работа иллюстрирована 8 таблицами, 16 рисунками, список литературы " содержит IZ0 отечественн'.д и /// иностранных источников.
СЩЕРЯАНИВ РАБОТЫ Материалы и методы
В исследованиях приняли участие Є8 человек в возрасте от 8 до 13 лет. 53 человека, .страдающих детским церебральным параличом (ДЦП), составили основную группу и 15 практически здоровых - контрольную. Всем детям, входящим в основную группу, проводились лечебно-тренировочные сеансы ФБУ на' стационарном лечебно-диагностическом "аппаратурном комплексе. Каждый пациент за один курс леченья проходил 15-20 сеансов ОЕУ. Длительность од-
- 6 - '
ного сеанса составляла 45 минут. Всего было проведено более 1000 сеансов ФБУ.
Дети больные ДЩІ разделялись на группы по различным формам заболевания. В первую группу вошли 23 человека с диагнозом спастическая диплегия, во вторую - 30 человек с диагновом спастический гешпарез.
Перед началом курса ФБУ и после него состояние двигательной сферы пациента оценивалось по клинической балльной шкале, разработанной С. А. Бортфэльд (Варман Б. Г. , 1985).
Для более точной оценки состояния двигательных функций у больных ДЦП все пациенты до и после проведения лечебных сеансов ФБУ проходили тестирование на специальном компьютеризированном комплексе, позволяющем объективно оценить состояние и развитие бытовых моторных навыков (Пинчук Д. Юі , 1987).
Дня проведения лечебных сеансов испольвовалоя универсальный компьютеризированный лечебно-диагностический комплекс ФБУ по параметрам ШГ. Это - специальный прибор, предназначенный для диагностики, восстановительного лечения и коррекции двигательных расстройств различной этиологии. Основой данного комплекса является система, позволяющая контролировать и корректировать уровень БЭА мышцы с помощью зрительных и евуковых сигналов ОС.
Разработанные методики ло применению комплекса при детском церебральном параличе, травмах центральной и периферической нервной системы, сосудистых заболеваниях головного и спинного мозга показали высокую клиническую эффективность лечебно-диагностического комплекса ФБУ, превышающую эффективность традиционно применяемых методик в 2-4,5 раза (в зависимости от тяжести заболевания), при сокращении сроков лечения в 1,5-2 раза (Богданов О. В., 1985; Пинчук Д. U , 1987).
Всем больным ДЦП был проведен курс ФБУ на данном комплексе по параметрам ЭмТ. В группе пациентов со спастическим ге-шшаревом сеансы ФБУ были направлены на нормализацию реципрок-ных взаимоотношений мышц-антагонистов'лучезапястного сустава и улучшение манипуляционкых функций кисти. Сигналами 00 контроли- ровался уровень БЭА обшда сгибателей и разгибателей кисти. В группе больных со спастической дипдегией сеансы ФБУ были направлены на улучшение сократительной способности большой и сред-
ней ягодичных мышц и на снижение патологически повышенной БЭА в полусухожильной и полуперепончатой мышцах.
Суть метода заключается в создании в ходе лечебных сеансов ФВУ новой функциональной системы обеспечения моторной деятельности. Формирование этой системы осуществляется путем направленной перестройки еулраспинальных систем управления движением ва счет активного создания самим пациентом под контролем сигналов ОС регулируемых потоков афферентной импульсации.
Электроэнцефалограмма регистрировалась на электроэнцефалографе "Биоскрипт" биполярно по шести отведениям (сенсомотор-. ные, .нижнетеменные и затылочные области корн). БЭА мозга регистрировалась в состоянии спокойного бодрствования, при закрытых глазах, с записью на магнитную ленту с помогсью многоканального ШШ-модулятора УКМ-83 производства ЭШ НИИ ЭМ РАЖ 12-16-минутные участки записи вводились через специальный интерфейс в ЭШ IBM PC/AT. В энцефалограмме выделялись положительные экстремумы волн, интервалы между которыми оцифровывались и вводились в виде восьмиразрядного кода в машину. Статистические временные характеристики ритмов ЭЗГ каждого отведения вычислялись из гистограммы распределения интервалов меэду экстремумами. Спектральные параметры каждого ритма рассчитывались как отношение суммы колебаний данного диапазона к общей суше колебаний ЭЭГ за 12-16 минут регистрации (7-10 тысяч событий), умноженное на 100%.
У больных ДНИ до и после ФВУ, а также у здоровых сверот-ников проводилось исследование рефлекторных ответов спинальных альфа-мотонейронов, в ходе которого выполнялась регистрация Н-рефлекса и М-ответа с камбаловидной (КМ) и медиальной головки икроножной мышцы (ЩМ) обеих конечностей. Бо время исследования пациент находился в удобной позе (в-положении лежа на животе .со свободно свисающими ступнями). Необходимым условием иселедоват вия было требование полного мышечного расслабления, а также неизменное положение головы, туловишз, рук. Учитывая, что обелен дуемыми лицами являлись дети, время тестирования не превышало 60 минут на одного человека.
Для регистрации рефлекторных ответов использовался 4-х канальный электромиограф GM-440 фирмы "Медикор" (ВНР). Вся информация, фиксируемая на мониторе миографа с'помощью специального
блока памяти, выводилась на восьмиканальный чернилопишущий самописец.
Отведение мышечных ответов производилось с помощью биполярных электродов с межэлектродным расстоянием 15 ым. Стимуляция проводилась шнополярнш способом. Активный электрод (катод) помещался в воне проекции большеберцового нерва в области подколенной ямки. Индифферентный электрод (анод) накладывался на ту же конечность с противоположной стороны, несколько выше коленной чашечки. Стимуляция проводилась одиночными прямоугольными импульсами длительностью 0,5 мсек с частотой не выше 0,1 гц.
В процессе исследования регистрировались максимальные амплитуды Н- и М-ответов (усредненные по Б-8 реализациям), сила раздражения, при которой происходило подавление Н-рефлекса, а также исследовалась депрессия рефлекторного ответа на низкочастотную (3 Гц) стимуляцию. По результатам тестирования рассчитывался показатель рефлекторной возбудимости сегментарного аппарата спинного мозга - Н/М х 100% (у каждого испытуемого для каждой мышцы выечитыва-ея усредненный показатель Н/М по 8-10 полученным отношениям). Всего было проанализировано для каждой тестируемой мышцы у больных с ДЦП более 4000 Н-ответов и 500 отношений Н/Ы до лечения и столько же после; у здоровых испытуемых - более 1200 Н-ответов и 150 отношений Н/М.
Для сравнения рефлекторной возбудимости мотонейронов, осу-
ществляющих контроль аа деятельностью одноименных мышц правой и
левой конечностей, высчитывался коэффициент асимметрии по- фор
муле: . ' ..''.'
Н/млев. - Н/Мпр.
Ка - - - х 100%
. Н/Шев, + Н/Ыпр.
Полученные данные обрабатывались на ЭВМ IBM PC/AT по критериям Вшікокоона, Стыоденга и F-преобрааования.