Электромиографические характеристики центральных и периферических структур нейромоторного аппарата нижних конечностей при оперативной коррекции оси позвоночника у больных с диспластическим сколиозом 3-й и 4-й степени

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ, Проблема сколиоза является сложной и актуальной и в настоящее время привлекает к себе внимание не только ортопедов-травматологов, но и врачей других специальностей. Это обусловлено как большой его распространенностью, так и сложностью лечения. Сколиоз рассматривается не только как локальное, но и как системное заболевание организма, при котором структурные изменения скелета обуславливают серьезные функциональные нарушения кровообращения и дыхания [37].

Распространенность сколиоза во всем мире однотипна. Он встречается от 0,47 до 6,4% среди населения в различных странах и континентах [71]. Частота сколиоза в различных возрастных категориях пациентов колеблется от 1,4 до 13,4%, достигая у детей школьного возраста в среднем 8%. Тяжелые деформации позвоночника выявляются у 0,05% обследованных подростков [37, 56]. Несмотря на появившийся ряд оптимистических сообщений о более легком течении сколиоза, об уменьшении числа больных, нуждающихся в лечении, детальное обследование показало, что число пациентов, которым необходимо лечение, не меняется, а число обращений к врачам для наблюдения даже растет [107]. Перед врачами, занимающимися лечением данной патологии, встает ряд трудноразрешимых задач. Одна — это необходимость идентифицировать из большого числа потенциальных пациентов группу повышенного риска. Другая, не менее сложная задача — это определение возможной коррекции деформации при применении того или иного метода хирургического лечения и развитие деформации и осложнений в послеоперационном периоде.

В отделении вертебрологии и нейрохирургии ФГУН РНЦ «ВТО» имени академика Г. А. Илизарова Росздрава разработана и совершенствуется новая технология коррекции и стабилизации сегментов позвоночника у больных со сколиозом Ш-1У степени, основанная на применении аппарата НТФ оригинальной конструкции [48, 58, 78, 125−127].

Известно, что сколиотическая болезнь — это сложная вертебромедул-лярная патология, сопровождающаяся повышенным риском развития различного рода неврологических осложнений при хирургической коррекции деформации позвоночника [71].

Для выработки эффективной стратегии реабилитационных мероприятий, осуществления объективного количественного анализа выраженности компенсаторно-восстановительного процесса, а также определения ценности медицинской реабилитации и прогнозирования исходов оперативного лечения возникает необходимость в исследовании функционального состояния нейромоторного аппарата пациентов на разных этапах лечебного процесса. Современные литературные данные, посвященные проблемам патофизиологии, диагностики и лечения больных с повреждениями и заболеваниями позвоночника и спинного мозга, свидетельствуют о том, что применение оптимально сконфигурированного дооперационного электронейромиографи-ческого диагностикума и последующего мониторинга компенсаторно-репаративных изменений в сегментарных структурах и на периферии, обусловленных травматическим, ишемическим или компрессионным повреждением проводящих путей спинного мозга, обеспечивает своевременное выявление и количественную оценку манифестирующих и субклинических форм двигательных расстройств. Результаты предварительных исследований [137] ориентируют специалистов-нейрофизиологов на использование такого комплекса нейрофизиологических методик, который охватывает, прежде всего, состояние эффекторного звена двигательного анализатора с оценкой тяжести и топики поражения, эффективности оперативного и консервативного лечения. Настоящее исследование ориентировано на получение количественных и качественных характеристик послеоперационных неврологических расстройств, связанных с воздействием инкриминирующих факторов оперативного вмешательства и дозированных тракционных нагрузок на функциональное состояние проводникового аппарата и вовлеченных в реакцию нейронных структур спинного мозга. Предложен способ оценки функционального состояния нервно-мышечного аппарата нижних конечностей у больных со сколиозом грудо-поясничного отделов позвоночника, основанный на анализе в динамике системы взаимодополняющих нейрофизиологических показателей и ориентированный на построение полипараметрической модели вероятного патологического очага. В диагностическом плане наибольший интерес представляет использование методик количественной оценки спастичности [181] и прямого тестирования функции кортикоспи-нальных трактов, основанного на транскраниальной стимуляции моторной коры больших полушарий.

Выявленные в процессе выполнения данного исследования тенденции в динамике нейрофизиологических характеристик позволят более объективно подходить к проектированию индивидуальных реабилитационных программ, своевременно вносить в них необходимые коррективы, прогнозировать, а впоследствии и количественно оценивать результаты лечения, что в совокупности с вышеизложенным определяют актуальность данной диссертационной работы.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Изучение влияния оперативной коррекции оси позвоночника на проводниковые и сегментарные структуры спинного мозга при лечении больных сколиозом с применением аппарата наружной транспедикулярной фиксации позвоночника.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Изучить особенности дооперационного функционального состояния мышц нижних конечностей у больных с различной степенью деформации позвоночника.

2. Проанализировать реакции проводящих систем спинного мозга и сегментарных центров регуляции произвольной и рефлекторной активности мышц нижних конечностей на оперативное вмешательство и пролонгированную коррекцию оси позвоночника.

3. Изучить динамику восстановления функционального состояния мышц нижних конечностей в зависимости от исходной степени деформации позвоночника, пола, возраста пациентов и использованных технологий хирургического вмешательства.

4. Сформулировать рекомендации по применению электромиографии в послеоперационном мониторинге функций спинного мозга и разработке целевых программ реабилитации пациентов, перенесших оперативную коррекцию оси позвоночника.

НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ:

Впервые изучены изменения нейрофизиологических характеристик спинномозговых структур, обеспечивающих сенсомоторную иннервацию мышц нижних конечностей в условиях оперативного лечения больных со сколиотической деформацией позвоночника, основанного на применении аппарата НТФ. Получены объективные нейрофизиологические данные, основанные на выяснении роли степени исходной деформации позвоночника, использованной технологии хирургического вмешательства, а также возраста и пола пациентов, необходимые для прогнозирования функциональных исходов лечения и обоснования по применению специализированных реабилитационных комплексов.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Оперативное вмешательство на позвоночнике и коррекция его оси посредством аппарата наружной транспедикулярной фиксации стимулируют развитие комплекса пролонгированных реактивно-адаптивных функциональных изменений в центральных и периферических структурах нейромо-торного аппарата нижних конечностей.

2. Менее выраженные послеоперационные изменения нейрофизиологических характеристик отмечены у больных женского пола старше 16 лет со сколиозом Ш степени, оперированных с использованием технологии переднего «расклинивающего» спондилодеза.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ:

Использование разработанных в процессе выполнения исследований средств и способов диагностики, коррекции и прогнозирования функциональных исходов лечения больных со сколиозом позволяют объективизировать показания к оперативному вмешательству, вносить коррекции в лечебный процесс, обоснованно применять специализированные хирургические технологии и реабилитационные методики. Результаты исследований позволили определить сроки и полноту послеоперационного восстановления функциональных характеристик мышц нижних конечностей при использовании разработанного в РНЦ «ВТО» комплекса лечебно-реабилитационных мероприятий, направленных на устранение деформации позвоночника и заложили основу для вероятностного прогнозирования функциональных исходов лечения с учетом пола и возраста пациентов. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности использования интраи послеоперационного мониторинга функций корешково-сегментарных структур спинного мозга и кортикоспиннальных трактов у данной категории больных.

АПРОБАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ РАБОТЫ:

Основные положения диссертации доложены на VII Всеросийской конференции по «Биомеханике» (г. Нижний Новгород, 2004 г.), Международной научно-практической конференции «Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарата в условиях механических воздействий» (г. Курган, 2004 г.), IX Российском национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (г. СПб., 2004 г.), Российской научно-практической конференции международным участием «Современные технологии диагностики, лечения и реабилитации больных с заболеваниями и повреждениями позвоночника, спинного мозга и переферической нервной системы» (г. Курган, 2005 г.), Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (г. СПб., 2005 г.), V Сибирском физиологическом съезде (г. Томск, 2005 г.), П Международном дистанционном кошрессе по хирургии позвоночника и спинного мозга — «InterSpine — 2005» (г. СПб., 2005 г.), VI Международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование XXI век» (г. Москва, 2005 г.), I Всероссийской с международным участием конференции по управлению движением (г. Великие Луки, 2006), V международная научная конференция студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (г. Москва, 2006 г.). ^j.

ПУБЛИКАЦИИ: й.

Материалы диссертации опубликованы в 12 работах.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИдиссертация изложена на 163 страницах и состоит из введения, обзора литературы, изложения материалов и методов исследования, главы с изложением результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, содержащего 206 работы, из них иностранных авторов-68. Диссертация иллюстрирована 15 рисунками и 38 таблицами.

134 ВЫВОДЫ.

1. Разработан и апробирован комплекс взаимодополняющих нейрофизиологических методик, ориентированных на послеоперационный мониторинг проводниково-интегративной функции спинного мозга у больных со сколиозом, позволяющий контролировать глубину и обратимость изменений в сенсомоторных структурах нижних конечностей у больных со сколиозом на различных этапах лечебно-реабилитационного процесса.

2. В условиях применения разработанных в РНЦ «ВТО» хирургических технологий коррекции оси позвоночника, основанных на использовании аппарата НТФ, у 93% прооперированных больных, характеризуемых отсутствием неврологических осложнений, наблюдается изменение ЭМГ-характеристик, в совокупности свидетельствующее о развитии и инволюции субклинических форм сенсомоторной недостаточности в системе нижних конечностей.

3. На основании дооперационных данных рефлекторной возбудимости латеральной головки инкроножной мышцы у больных с более выраженной деформацией позвоночника выявлен дефицит нисходящих тонических влияний со стороны надсегментарных структур, осуществляющих пресинапти-ческое торможение 1А афферентов. У больных со сколиозом IV степени наблюдаются диспропорции в развитии мышц тыльной и подошвенной поверхности стопы, отраженные в характеристиках М-ответов.

4.Сравнительная оценка динамики ЭМГ-характеристик у больных сколиозом III и IV степени свидетельствует о менее выраженных послеоперационных изменениях со стороны центральных и периферических эфферентных и афферентных структур у больных с деформацией позвоночника Ш степени.

5. Сопоставление двух способов оперативной коррекции оси позвоночника по критериям глубины и обратимости функциональных изменений в системе сенсомоторного контроля нижних конечностей свидетельствует о том, что использование технологии переднего расклинивающего спондило-деза оказывает менее существенное влияние на спинномозговые структуры, обеспечивающие регуляцию функций нижних конечностей, чем дискотомии одного-четырех дисков на вершине сколиотической дуги, выполненные из заднего доступа. В последнем случае имеет существенное значение число дискотомий.

6. Менее выраженные тенденции в послеоперационном снижении функциональных возможностей мышц нижних конечностей отмечены у лиц женского пола, а также у пациентов старше 16−18 лет.

7. Выявлены особенности послеоперационных фазных адаптивных изменений в различных мышцах нижних конечностей, связанные с эффектами дефицита и избыточности послеоперационной функциональной нагрузки.

8. Возврат нейрофизиологических характеристик к дооперационным величинам завершается к окончанию первого года после снятия аппарата транспедикулярной фиксации позвоночника.

9. Использованная методика оперативного лечения сколиоза является малотравматичной по количеству нейрофизиологически верифицированных неврологических осложнений (7,0% от общего числа прооперированных больных) и их тяжести.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Обобщая результаты нейрофизиологического тестирования сенсомотор-ных структур нижних конечностей у больных со сколиозом Ш-1У степени следует, прежде всего, отметить наличие у обследованных нами больных признаков дооперационного неврологического дефицита, проявляющегося, в частности (по критерию величины Нт^/Мшах) в недостаточности тормозных пресинптических влияний на 1А афференты моносинаптической рефлекторной дуги, причем преимущественно на вогнутой стороне деформации и коррелирующего со степенью деформации позвоночника, а также с интрао-перационно замеренными на вершине сколиотической дуги абсолютными величинами перимедуллярного объемного капиллярного кровотока.

Сниженные по сравнению с контролем (здоровые испытуемые) значения средней амплитуды суммарной ЭМГ в условиях проведения пробы «максимальное произвольное напряжение» свидетельствуют о наличии незначительного дефицита пирамидного контроля со стороны моторной коры головного мозга, что, при практически нормальных значениях амплитуд ТВП, возможно, связано со снижением надежности функции проведения возбуждения по участкам кортикоспинальных трактов (в условиях приближения мгновенной частоты корковых мотонейронов к предельной), соответствующих максимальной кривизне сколиотической дуги. Структура суммарной ЭМГ соответствовала т.н. «насыщенному» типу, а ЧСК составляющая суммарной ЭМГ практически не отличалась от контрольных величин. В качестве альтернативной гипотезы, объясняющей феномен более низкой СА суммарной ЭМГ в отведениях от мышц нижних конечностей по сравнению с контролем, рассматривается возможность присутствия в определенной степени выраженного дефицита т.н. специфической афферентации от произвольно активированных мышц, что несомненно могло бы повлиять на уровень активации моторной коры в условиях выполнения пробы «максимальное произвольное напряжение» у больных указанной категории.

Анализ дооперационных амплитуд М-ответов, отражающих структурно-функциональную целостность всего пакета ДЕ, образующих каждую из тестируемых мышц, свидетельствует об отсутствии в дооперационном периоде существенных отклонений этого параметра от контрольных (здоровые испытуемые) величин, т. е. о достаточно полной сохранности периферических эфферентных структур (мотонейроны — аксоны — мионевральные синапсымышечные волокна).

Результаты дооперационных исследований позволяют заключить, что дооперационный неврологический статусу пациентов со сколиозом Ш-IV степени может быть существенно уточнен на основе предложенной нами версии комплексного нейрофизиологического тестирования сенсомоторного аппарата нижних конечностей.

Анализ послеоперационной динамики абсолютных и относительных (Hmax/Mmax) величин Н-рефлекса, дающих представление о сохранности системы существующего в норме фонового тонического пресинаптического торможения рефлекторной активности низкопороговой фракции переднеро-говых а-мотонейронов, свидетельствует о возникновении (точнее — об усилении) дефицита этих супраспинальных влияний, что рассматривается в качестве первого признака послеоперационного развития пирамидной недостаточности легкой степени. Данная тенденция подтверждается в появлении у больных, отнесенных к группе пациентов с послеоперационными неврологическими осложнениями (7% от общей численности анализируемой выборки), т.н. полисинаптического ответов, регистрируемых в отведении от m. tibialis anterior в ответ на короткосерийную стимуляцию п. plantaris на пораженной стороне и рассматриваемых в качестве аналогов рефлекса Бабинского.

Анализ динамики использованных нами показателей транскраниально вызванных мышечных ответов рассматривается в качестве прямого доказательства влияния факторов оперативного вмешательства на проводниковые структуры спинного мозга. При этом у больных, характеризуемых отсутствием послеоперационных неврологических осложнений, амплитуда и латентность ТВП возвращаются к дооперационному уровню в течение первого года после снятия аппарата (т.е. изменения носят преимущественно функциональный характер), а у больных с неврологическими осложнениями различной степени тяжести снижение амплитуд ТВП фиксируется и в отдаленные сроки после лечения.

В совокупности, материалы проведенных исследований позволяют заключить, что разработанная в РНЦ «ВТО» хирургическая технология коррекции сколиотической деформации позвоночника, основанная на применении аппарата НТФ, позволяет добиться максимально возможного устранения деформации позвоночника, исключить неврологические и сосудистые осложнения, присущие одномоментной коррекции, создать оптимальные условия для перестройки позвоночника после исправления деформации, сохранив его подвижность [125], что в итоге способствует сохранению функциональных характеристик сенсомоторных структур нижних конечностей. Тем не менее, приведенные данные свидетельствуют о том, что после наложения аппарата и под воздействием тракционных нагрузок на позвоночник происходит выраженная в определенной степени дестабилизация тестируемых сенсомоторных структур, связанная с развитием пролонгированной стресс-реакции, что проявляется в соответствующей полифазной динамике подавляющего большинства проанализированных ЭМГхарактеристик, причем последствия этой дестабилизации прослеживаются и после завершения курса лечения.

Установлено, что на выраженность проявляющейся в динамике нейрофизиологических характеристик стресс-реакции оказывают модулирующее воздействие такие факторы, как пол и возраст пациентов, использованная технология оперативного вмешательства, а также степень исходной деформации позвоночника, что целесообразно учитывать при планировании оперативной коррекции оси позвоночника.

В частности, получены данные, свидетельствующие о том, что степень реактивности тестируемых структур нейромоторного аппарата в ответ на оперативное вмешательство заметно выше у лиц, которым для коррекции сколиотической деформации выполнялись дискотомии, причем имеет значение такой показатель, как число дискотомий.

Доказано влияние исходной степени деформации позвоночника на последующее восстановление ЭМГ-характеристик в процессе лечения. Анализ данных показал, что выраженность и устойчивость развившихся в процессе лечения субклинических форм сенсомоторной недостаточности в системе нижних конечностей в большей степени проявляется у больных со сколиозом IV степени.

Показано, что у лиц женского пола и больных в возрасте более 16−18 лет послеоперационное изменение ЭМГ-показателей менее выражено, а последующее восстановление ЭМГ-характеристик происходит более интенсивно. Тем не менее, на основании данных сопоставления выборок показателей разнополых больных и корреляционного анализа, мы пришли к заключению, что влияние возраста и пола пациентов не является определяющим в регрессе сенсомоторного дефицита, развившегося после оперативного вмешательства и в процессе пролонгированной коррекции оси позвоночника.

По совокупности анализируемых характеристик и степени их отклонения от дооперационных величин, послеоперационные изменения нейрофизиологического статуса пациентов, связанные с альтерирующими факторами оперативного вмешательства и пролонгированной коррекцией оси позвоночника можно интерпретировать как нарушение проводниково-интегративных функций спинного мозга легкой степени тяжести.

Из приведенных нами данных следует, что оперативное вмешательство, присутствие на позвоночнике аппарата НТФ, а также рекомендованные пациентам щадящие нагрузки на позвоночник в постфиксационном периоде существенно изменяют двигательный режим больных в направлении снижения функциональной нагрузки на нижние конечности, что проявляется, прежде всего, в адаптивном снижении амплитуд М-ответов мышц, относящихся к группе т.н. «антигравитационных» (передней бедра и задней голени). Кроме того, в процессе пролонгированной коррекции оси позвоночника у больных формируется достаточно специфический (анталгический) локомоторный стереотип, характеризуемый избыточностью удельной нагрузки на мышцы подошвенной поверхности стопы и переднюю группу мышц голени, что способно, в определенной степени привести к увеличению их М-ответов (проявления феномена функциональной асинапсии). Не исключено также, что зарегистрированный нами феномен «парадоксального» послеоперационного прироста амплитуд М-ответов в определенных отведениях связан с эффектом декомпрессии спинномозговых корешков пояснично-крестцового отдела позвоночника, проявляющимся на фоне дозированной тракции позвоночного столба. Предполагается, что преобладание того или иного из перечисленных альтерирующих факторов на различных этапах лечебно-реабилитационного процесса проявляется в соответствующей динамике используемых нейрофизиологических показателей.

Исходя из полученных данных представляется возможным сформулировать следующие практические рекомендации:

1. Использование предложенной версии комплексного нейрофизиологического тестирования сенсомоторных структур нижних конечностей у больных со сколиозом позволяет производить доклинический отбор пациентов по критерию наличия или отсутствия у данной категории больных ЭМГ-признаков наследственной прогрессирующей нервно-мышечной патологии, что при чем последнее рассматривается в качестве абсолютного противопоказания к оперативному вмешательству.

2. Для прогнозирования функциональных исходов лечения больных со сколиотической деформацией позвоночника на этапе выработки показаний к оперативному лечению и выбора тактики оперативного вмешательства целесообразно учитывать выраженность нейрофизиологических проявлений дооперационного неврологического дефицита, степень деформации позвоночника, а также пол и возраст пациентов.

3. Результаты изучения динамики электрофизиологических характеристик, отражающие послеоперационное развитие сенсомоторного дефицита в системе нижних конечностей, свидетельствуют о необходимости использования интраи послеоперационного мониторинга функций корешково-сегментарных структур и кортикоспинальных трактов при оперативной коррекции оси позвоночника.

Введение

послеоперационного нейрофизиологического мониторинга позволяет отслеживать в процессе пролонгированной коррекции оси позвоночника текущее функциональное состояние каждого тестируемого сенсомоторного модуля и своевременно купировать развитие возможных неврологических осложнений.

4. На основании нейрофизиологических данных, касающихся эффектов послеоперационного перераспределения функциональной нагрузки на мышцы нижних конечностей, целесообразно введение в курс лечения указанной категории больных корригирующей электростимуляции, акцентированной на поддержание и усиление контрактиль-ных характеристик антигравитационных групп мышц нижних конеч-ностеи (передней бедра, задней голени, мышц подошвенной поверхности стопы).