Критерии выбора параметров электрического тока при чрезликворной электростимуляции головного мозга у больных с посттравматическим вегетативным статусом

С целью более ранней и полноценной реабилитации больных с вегетативным статусом (ВС) применяют различные электростимуляционные методы. Наиболее широкое распространение в клинической практике получили: электростимуляция глубоких отделов головного мозга (ЭГМ), транскраниальная электростимуляция (ТЭС), электростимуляция верхнешейных отделов спинного мозга (ЭСМ) [4, 10].

Параметры электрических импульсов при вышеуказанных способах выбирают на основании оценки клинического эффекта и данных дополнительных методов обследования, полученных на фоне проведения электростимуляции. Так, в случае ЭГМ используют следующие параметры электрических импульсов: амплитуда до 10 В, частота 25—50 Гц, продолжительность 60—200 мкс. В каждом случае авторы для стимуляции подбирали параметры тока немного выше тех, которые вызывают реакцию пробуждений клинически и/или реакцию десинхронизации, по данным ЭЭГ-исследования [21, 25—27]. При ЭСМ амплитуду, частоту и длину электрических импульсов выбирают на основании изучения регионального мозгового кровотока по данным позитронно-эмиссионной томографии. Оптимальными параметрами тока считают те, которые способствуют увеличению изначально сниженного регионального мозгового кровотока. Амплитуда, частота и продолжительность электрических импульсов при ЭСМ, по данным разных авторов, составляют соответственно 0—10 В, 20—100 Гц и 50—500 мкс [11, 12, 24]. ТЭС проводят прямоугольными импульсами тока частотой 30 Гц и силой 3—5 мА [4].

Как способ электростимуляции головного мозга у больных с посттравматическим ВС, позволяющим активировать ретикулярную формацию стволовых отделов, не повреждая таламус и ствол мозга имплантированными электродами, была предложена чрезликворная электростимуляция головного мозга (ЧЛЭМ). Нами описаны положительные эффекты ЧЛЭМ, выявляемые клинически и по данным электрофизиологического мониторинга [2].

Цель исследования — определить оптимальные параметры электрического тока при ЧЛЭМ у больных с посттравматическим ВС на основании объективных клинико-неврологических и электрофизиологических критериев.

Объектом исследования были 9 больных в вегетативном состоянии (6 мужчин и 3 женщины в возрасте от 17 лет до 61 года).

У всех больных вегетативное состояние было исходом тяжелой черепно-мозговой травмы с угнетением сознания — кома II длительностью от 13 до 21 сут. Диффузное поражение головного мозга выявлено в 6 наблюдениях, компрессия головного мозга интракраниальными гематомами с поражением стволовых отделов — в 3 случаях. Всем пострадавшим была выполнена ЧЛЭМ по методике, разработанной в ФГУ «РНХИ им. проф. А.Л. Поленова» (патент на изобретение №2003119277/14 (020378) от 09.02.05). При этом первый монополярный электрод вводили в передний (задний) рог бокового желудочка, а второй монополярный электрод устанавливали в большую затылочную цистерну или эпидурально между нижним краем затылочной кости и задней дужкой C_I позвонка.

ЧЛЭМ была опробована в эксперименте, в котором показана активация структур ретикулярной формации, неспецифических ядер таламуса и, как следствие этого, диффузная активация всего головного мозга животных на фоне стимуляции [1, 3]. Способ одобрен к применению в стенах института решением этического комитета №2 от 18.03.03 г.

Стимуляция проводилась электростимулятором Нейроэлект, созданным в ФГУП ВНИИОФИ и НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко, и была начата в сроки от 3 до 6 мес после травмы у 6 больных, от 9 до 12 мес после травмы — у 2 пострадавших и через 18 мес после травмы — у 1. Применяли ток с прямоугольными импульсами, частотой от 30 до 90 Гц, амплитудой 1—6 В, длиной волны 200 мкс в каждом случае троекратно, ежедневно, продолжительность курса до 12—16 мес. Продолжительность одного сеанса стимуляции составляла 10—15 мин. Параметры тока подбирали индивидуально на основании данных клинических реакций на стимуляцию и электрофизиологического мониторинга.

ЭЭГ регистрировали на 24-канальном компьютерном электроэнцефалографе Диана с полосой пропускания 0,5—30 Гц, частотой квантования 185 в секунду по каждому каналу, в 20 монополярных отведениях. В качестве референтных использовали объединенные электроды на мочках ушей. Электроды располагали по международной схеме «10—20», симметрично в переднелобных (Fpl, Fp2), заднелобных (F3, F4), нижнелобных (F7, F8), центральных (С3, С4), средневисочных (ТЗ, Т4), задневисочных (Т5, Т6), теменных (Р3, Р4) и в затылочных областях (О1, О2). Для более детального анализа дополнительно устанавливали четыре электрода: два — в передневисочных областях каждого из полушарий (Fz, Pz) и два — на границе височной, теменной и затылочной областей (Al, A2).

С целью оценки морфофункциональной сохранности стволовых структур использовали коротколатентные (стволовые) акустические вызванные потенциалы (ACBП), регистрируемые с помощью комплекса Нейро-МВП фирмы «Нейрософт». Активные записывающие электроды располагали на основании сосцевидных отростков с двух сторон. Референтный электрод (Cz) устанавливали в проекции vertex, заземляющий электрод (Fz) располагали в лобной области по средней линии. В качестве звуковых стимулов применяли короткие прямоугольные звуковые щелчки интенсивностью 90 дБ, подаваемые биаурально.

Эффективность ЧЛЭМ оценивали на основании коммуникативной шкалы Ловенштейн—Loewenstein Communication Scale (LCS) [7], позволяющей выявить динамику восстановления ментальных функций у больных с ВС.

В паттернах ЭЭГ до проведения ЧЛЭМ у всех больных доминировала дезорганизованная, сниженной амплитуды, преимущественно медленноволновая активность, имевшая тенденцию к синхронизации (рис. 1, а),

Во время проведения ЧЛЭМ в каждом конкретном наблюдении подбирали амплитуду электрических импульсов, способную вызвать реакцию десинхронизации в ЭЭГ, проявляющуюся перестройкой биоэлектрической активности в виде уменьшения выраженности дистантной синхронизации и смещения частотного спектра колебаний вправо — в сторону более быстрой активности (см. рис. 1, б). Ни в одном случае не было выявлено специфической пароксизмальной активности (пароксизмальные вспышки, комплексы острая—медленная волна и др.).

В наших наблюдениях реакция десинхронизации сопровождалась реакцией пробуждения, проявляющейся клинически открыванием глаз, появлением у пациентов нецеленаправленной двигательной активности.

Отмечено, что у пациентов, которым ЧЛЭМ начали в более ранние сроки после тяжелой черепно-мозговой травмы, для достижения реакций пробуждения и десинхронизации была необходима более высокая амплитуда электрических импульсов. В то же время в случае начала электростимуляции через 20 мес после тяжелой черепно-мозговой травмы для достижения вышеуказанных реакций была достаточна амплитуда 1 В.

Нами также было изучено влияние частоты электрических импульсов на клинические и электрофизиологические феномены ЧЛЭМ. Так, высокие частоты (90—70 Гц) при определенной амплитуде электрических импульсов способны вызвать отчетливые реакции пробуждения и десинхронизации. Низкая частота (30 Гц) при тех же значениях амплитуды вызывает менее выраженные реакции пробуждения и десинхронизации.

Учитывая относительно широкий диапазон амплитуд и частот электрических импульсов, вызывающих активацию ретикулярной формации, определяемую на основании наличия реакций пробуждения и десинхронизации, для выделения оптимальных параметров ЧЛЭМ наши исследования были дополнены регистрацией АСВП.

До начала электростимуляции у всех пациентов по данным АСВП регистрировали удлинение латентности пиков (ЛП) и/или межпиковых интервалов (МИ), что указывало на нарушение проведения нервных импульсов в стволовых отделах головного мозга (рис. 2, а).

С учетом вышеуказанных клинических и электрофизиологических критериев подбора параметров электрического тока после курса ЧЛЭМ у 2 пациентов отмечено улучшение психоневрологического статуса до 93 баллов и 81 балла (наличие вербального контакта, способность передвигаться самостоятельно в первом случае и под присмотром во втором) по шкале LCS при исходных 21 балле и 24 баллах.

У 4 больных констатировано восстановление уровня психоневрологических функций до 63, 61, 58 и 51 балла (способность элементарного контакта с помощью знаков и жестов, передвижение в инвалидной коляске или с посторонней помощью) по шкале LCS при исходных 21, 19, 31 и 19 баллах. У остальных 3 пострадавших восстановление психоневрологических функций было до 23, 27 и 24 баллов (вегетативное состояние или синдром минимального ответа) по шкале LCS при исходных 11, 17 и 22 баллах.

Дефицит диффузного активирующего влияния неспецифических структур мозга у больных с ВС хорошо известен [5, 13]. Ни один из существующих медикаментозных препаратов при применении не способен вызвать у больных, находящихся в вегетативном состоянии, общепризнанные признаки активации структур ретикулярной формации — реакцию пробуждения клинически и реакцию десинхронизации по данным ЭЭГ-исследования [15].

В руководствах и рекомендациях последних изданий, посвященных лечению больных с ВС, отмечается отсутствие специфического медикаментозного лечения, которое может быть рекомендовано на основании исследований 1-го и 2-го класса доказательности с целью улучшения высших ментальных и когнитивных функций, а также независимости в повседневной жизни у больных с ВС [6, 8, 10, 23].

Способ электростимуляции структур ретикулярной формации и неспецифических ядер таламуса — DBS у больных с ВС способствует улучшению когнитивных функций и увеличивает продолжительность их жизни (исследования 2-го класса доказательности) [23, 26], а также улучшает когнитивные и двигательные функции у больных с малым сознанием даже через 6 лет после получения травмы (двойное слепое альтернативное перекрестное исследование) [18]. Учитывая эффективность способов стимуляции неспецифической активирующей системы мозга, данные способы внесены в раздел руководства последнего издания, посвященного лечению больных, находящихся в вегетативном состоянии [23]. ЧЛЭМ также позволяет стимулировать структуры ретикулярной формации, что, бесспорно, подтверждается общепризнанными патогномоничными реакциями — реакцией пробуждения и реакцией десинхронизации у обследуемых больных на фоне проведения стимуляции.

Итак, существующие методы электростимуляции у больных с ВС направлены на восстановление глубоко нарушенных когнитивных и двигательных функций. Клинические признаки восстановления данных функций используют как критерии оценки эффективности электростимуляции [4, 12, 21, 25]. Ни один из существующих методов электростимуляции не способен ощутимо восстановить основные когнитивные и двигательные функции у больных с ВС после однократных применений. Некоторые методы и вовсе не вызывают никаких клинических проявлений электростимуляции. В этой ситуации, учитывая необходимость определения оптимальных параметров электрического тока в начале курса электростимуляции, ориентируются на информативные критерии электрофизиологического мониторинга и методов современной нейровизуализации.

На наш взгляд, информативность критериев оценки параметров электростимуляции должна отвечать, по крайней мере, четырем требованиям:

1) отражать функциональное состояние стимулируемых структур головного мозга;

2) воспроизводиться у всех больных;

3) проявляться непосредственно после первых сеансов электростимуляции, что поможет установить оптимальные параметры электрического тока с самого начала курса электростимуляции;

4) определяться при каждом сеансе электростимуляции, что позволит контролировать адекватность ее параметров в динамике.

ЭГМ направлена на активацию неспецифических ядер таламуса или ретикулярной формации ствола мозга. Основными феноменами при данном способе электростимуляции являются реакции пробуждения и десинхронизации. Данные реакции являются общепризнанными феноменами активации ретикулярной формации ствола мозга [15]. Таким образом, обе вышеуказанные реакции являются информативными признаками, позволяющими объективизировать эффекты электростимуляции. Оптимальными для проведения ЭГМ авторы логично считают параметры электрических импульсов немного выше тех, которые вызывают реакцию пробуждения [12, 21, 25]. В то же время пробуждение больного и десинхронизация его ЭЭГ при ЭГМ выявлены в 60% наблюдений [21, 25], т.е. оба критерия не удовлетворяют второму требованию — воспроизводимость у всех больных.

Критерием определения эффективности ТЭС у больных с ВС указан определенный фазный характер изменения биоэлектрической активности, отражающий постепенную активацию функций лобных долей мозга в динамике на фоне проведения электростимуляции [4]. Тем не менее авторами не указаны четкие клинические или электрофизиологические критерии, отражающие эффективность ТЭС в первые сеансы стимуляции, что позволило бы с самого начала курса ТЭС индивидуально выбрать оптимальные параметры тока.

Клинические эффекты ЭСМ у больных в вегетативном состоянии связывают с увеличением регионального мозгового кровотока в полушариях головного мозга [14]. У пострадавших с ВС определяется снижение регионального мозгового кровотока в корково-подкорковых и таламических отделах головного мозга [11, 24]. Такой показатель, как увеличение регионального мозгового кровотока до нормальных значений, является информативно значимым критерием определения параметров электрического тока при данном способе электростимуляции. Указания на клинические проявления электростимуляции и/или другие электрофизиологические критерии, позволяющие определить оптимальные параметры тока при ЭСМ, отсутствуют.

В случаях ЧЛЭМ реакции пробуждения и десинхронизации, являясь маркерами активаций ретикулярной формации ствола мозга, зарегистрированы нами у всех больных при определенных параметрах электрических импульсов и повторялись у одного и того же больного при повторных электростимуляциях. Таким образом, вышеназванные реакции доказывают активирующее влияние ЧЛЭМ на ретикулярную формацию ствола мозга и являются информативными критериями определения параметров электрического тока при данном способе электростимуляции.

При расположении монополярных электродов в боковом желудочке и большой затылочной цистерне, с учетом более высокой электропроводности ликвора по сравнению с веществом головного мозга [16, 19], наиболее возможным механизмом реализации активирующего влияния ЧЛЭМ на головной мозг является чрезликворная стимуляция нейрональных структур, расположенных вокруг внутристволовых ликворных путей от продолговатого до среднего мозга и содержащих ретикулярную формацию.

Метод регистрации АСВП дает объективную информацию о морфофункциональных особенностях и интегративных механизмах деятельности стволовых структур мозга в норме и при патологии [22]. Удлинение ЛП и МИ, по данным АСВП, в наших наблюдениях выявленное до электростимуляции, свидетельствует о нарушении проведения на медулопонтинном и понтомезэнцефальном участках слухового пути вследствие перенесенной тяжелой черепно-мозговой травмы. Укорочение ЛП и МИ на фоне ЧЛЭМ оптимальными параметрами электрического тока указывает на улучшение проведения нейрональных импульсов в сохранных структурах ствола мозга. В то же время избыточная ЧЛЭМ сопровождалась удлинением ЛП и МИ, что может быть объяснено замедлением проведения нейрональных импульсов в стволовых отделах вследствие явлений гиперполяризации нейронов стволовых отделов.

В целом длительность ЛП и МИ при ЧЛЭМ меняется в зависимости от параметров электростимуляции. Таким образом, изменения продолжительности ЛП и МИ могут служить информативным критерием определения оптимальности параметров тока при ЧЛЭМ.

Более выраженная активация ретикулярной формации, диагностируемая в случае применения более высоких частот (70—90 Гц) при одинаковой амплитуде электрических импульсов, может быть объяснена интенсивностью электростимуляции. Так, в случае электростимуляции частотой 90 Гц количество электрических импульсов за одинаковые промежутки времени в 3 раза больше, чем при частоте 30 Гц, т.е. электростимуляция в 3 раза интенсивнее. Тем не менее если высокие частоты (70—90 Гц) на фоне реакций пробуждения и десинхронизации вызывают удлинение ЛП и МИ, а низкая частота (30 Гц) при той же амплитуде электрических импульсов не способна вызвать отчетливое пробуждение больного и десинхронизацию его ЭЭГ, лучше увеличить амплитуду электрических импульсов до таких параметров тока, которые на фоне реакций пробуждения и десинхронизации вызовут укорочение ЛП и МИ с использованием низкой частоты тока.

Определенный разброс при подборе оптимальных параметров ЧЛЭМ в наших наблюдениях может быть обусловлен различной выраженностью изначального травматического поражения мозга, разной степенью восстановления функций нейрональных структур головного мозга у отдельных больных к моменту электростимуляции, а также индивидуальной чувствительностью к электрическому току.

1. В связи с различной выраженностью травматического повреждения и разным уровнем восстановления функций нейрональных структур головного мозга и индивидуальной чувствительностью к электрическому току, у больных с ВС параметры электрических импульсов при ЧЛЭМ должны подбирать индивидуально, с учетом оценки реакции больного на стимуляцию и данных электрофизиологического мониторинга.

2. Информативными критериями подбора параметров электрических импульсов при ЧЛЭМ являются: реакция пробуждения, реакция десинхронизации и изменения времени ЛП и МИ.

3. Оптимальными параметрами электрического тока при ЧЛЭМ считаются параметры, вызывающие реакцию пробуждения клинически, реакцию десинхронизации по данным ЭЭГ и укорочение ЛП и МИ во время регистрации АСВП.

Статья посвящена очень актуальной проблеме — реабилитации пациентов после тяжелой черепно-мозговой травмы, находящихся в вегетативном состоянии. Хорошо известно, что имеющиеся методы медикаментозного воздействия при таких состояниях являются часто малоэффективными. Поэтому подход авторов к проблеме реабилитации посредством чрезликворной электростимуляции мозга (ЧЛЭМ) является весьма интересным. Следует отметить, что данный метод по сравнению с транскраниальной электростимуляцией является безболезненным и направленным на стимуляцию именно головного мозга и в то же время не таким потенциально травматичным, как электростимуляция мозга через электроды, имплантированные в его глубинные структуры.

Однако положение авторов о том, что при ЧЛЭМ происходит прежде всего активация ретикулярной формации, является не вполне обоснованным. Несомненно, значительная часть стимуляционного тока распространяется через большие полушария мозга и мозжечок. Здесь можно порекомендовать авторам, насколько это возможно, провести математическое моделирование распространения тока по структурам мозга.

Больше всего вопросов возникает по электрофизиологическому сопровождению ЧЛЭМ — по ЭЭГ: приводится только один пример изменений на ЭЭГ после сеанса стимуляции, а методика математической обработки практически в статье не описана.

В отношении АСВП:

1. Применение бинауральной стимуляции не оправдано, так как из-за возможного наличия периферического нарушения слуха у больного на одной стороне идентификация компонентов в таком суммарном ответе крайне затруднительна.

2. Не использовано никаких приемов для подтверждения качественного выделения АСВП из шума. Для этого, по крайней мере, следует приводить результаты усреднения в двух сериях записи.

3. Рассмотрение кривых АСВП, приведенных на рисунках, показывает, что записи низкого качества — артефактны.

4. Судя по современным данным о генерации АСВП, следует признать, что компоненты данного вызванного потенциала отражают проведение импульсации по слуховому нерву и слуховым структурам ствола на уровне латеральных отделов моста [1]. Тем самым АСВП имеет косвенное отношение к состоянию ствола мозга в целом.

Таким образом, приведенные в статье электрофизиологические данные отличаются небрежностью и неполнотой представления.

Работа по чрезликворной электростимуляции головного мозга у больных с вегетативным состоянием, несомненно, должна быть продолжена, но авторам следует применять более актуальные методы нейрофизиологического обеспечения. Наряду с традиционной регистрацией соматосенсорных вызванных потенциалов также можно рекомендовать регистрацию когнитивных вызванных потенциалов и расширенную математическую обработку ЭЭГ.

1. Pratt H., Aminoff M., Nuwer M.R., Starr A. Short-latency auditory evoked potentials. Recommendations for the Practice of Clinical Neurophysiology: Guidelines of the International Federation of Clinical Physiology. Eds. G. Deuschl, A. Eisen. EEG Clin Neuroph 1999;52: Suppl:69—77.

Г.А. Щекутьев (Москва)