Климаш А.В.

ФГУ «РНХИ им. проф. А.Л. Поленова», Санкт-Петербург

Боровикова В.Н.

НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва

Жарова Е.Н.

НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва

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

Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2011;75(2): 18-24

Просмотров : 7

Загрузок :

Как цитировать

Климаш А. В., Боровикова В. Н., Жарова Е. Н. Критерии выбора параметров электрического тока при чрезликворной электростимуляции головного мозга у больных с посттравматическим вегетативным статусом. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2011;75(2):18-24.

Авторы:

Климаш А.В.

ФГУ «РНХИ им. проф. А.Л. Поленова», Санкт-Петербург

Все авторы (3)

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.

Материал и методы

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 CI 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.

Результаты

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

Рисунок 1. Электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и поканальный анализ частотного спектра у больного Ч., 56 лет, до и после ЧЛЭМ. а — ЭЭГ до ЧЛЭМ: отмечаются выраженные диффузные изменения биоэлектрической активности головного мозга в виде ее дезорганизации с полным отсутствием альфа-ритма и преобладанием в записи медленноволновой активности тета-диапазона с тенденцией к ее синхронизации с акцентом по индексу и амплитуде в среднебоковых отделах правого полушария, свидетельствующие о дисфункции неспецифических структур и снижении нейродинамики коры; б — ЭЭГ после ЧЛЭМ амплитудой 3,0 В и частотой 70 Гц, получены достоверные перестройки ЭЭГ в виде сдвига частотного спектра вправо и снижения амплитуды колебаний; выраженное уменьшение межполушарной асимметрии.
т.е. выявлялись изменения ЭЭГ, характерные для поражения стволовых отделов головного мозга.

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).

Рисунок 2. Акустические стволовые вызванные потенциалы (АСВП) больного Р., 56 лет, до и после ЧЛЭМ. а — АСВП до проведения ЧЛЭМ: отмечается удлинение ЛП и МИ с обеих сторон; б — АСВП после ЧЛЭМ амплитудой 3,0 В (частота 70 Гц) по сравнению с исходными данными, визуализируется отчетливое укорочение латентности III пика на 32,3%, V пика на 36,5% слева, что обусловило укорочение МИ I—III, III—V слева. Укорочение латентности V пика справа на 16,7%, что вызвало укорочение МИ I—V справа; в — АСВП после эпизода ЧЛЭМ амплитудой 4 В (частота 70 Гц) по сравнению с данными после электростимуляции амплитудой 3,0 В определяется удлинение латентности III пика на 32,7% , V пика на 29,6% слева, что вызвало удлинение МИ I—III, III—V слева.
В ходе проведения ЧЛЭМ выявлено, что в диапазоне амплитуд и частот электрических импульсов, вызывающих пробуждение и десинхронизацию ЭЭГ, существуют параметры, способствующие укорочению ЛП и МИ (см. рис. 2, б). В то же время более высокие значения амплитуды и частоты электрических импульсов в диапазоне, вызывающем реакции пробуждения и десинхронизации, способствуют удлинению ЛП и МИ (см. рис. 2, в). Исходя из этих данных, считаем, что с целью реабилитации больных с ВС следует использовать параметры ЧЛЭМ, вызывающие пробуждение больного, десинхронизацию его ЭЭГ и способствующие укорочению ЛП и МИ по данным АСВП.

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.

Обсуждение

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.

Выводы

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.

Комментарий

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)

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail