CC BY
8
Российский медико-биологический вестник
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Том 30, № 2, 2022 имени академика И. П. Павлова - 203
УДК 616.747/.748-02:616.832.12-001]-07
DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ96752
Исследование функциональных возможностей мышц конечностей у пациентов с последствиями частичного повреждения шейного отдела спинного мозга
А. А. Качесован, Е . Н . Щурова, М . С . Сайфутдинов, О . Г . Прудникова
Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г. А. Илизарова, Курган, Российская Федерация
АННОТАЦИЯ
Введение. В отдаленном периоде травматической болезни спинного мозга (ТБСМ) формируется комплекс нейропластических изменений нервной системы адаптивного и дезадаптивного характера на различных структурных уровнях, что приводит к сдвигу активационных и силовых характеристик мышц конечностей пациентов . Стандартная неврологическая оценка является приблизительной, поэтому объективные инструментальные исследования моторной сферы пациентов с последствиями частичного повреждения шейного отдела спинного мозга не утратили своей актуальности
Цель. Провести исследование активационных и силовых характеристик мышц конечностей у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ASIA).
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 28 пациентов с последствиями переломов позвонков в шейном отделе позвоночника в позднем периоде травматической болезни спинного мозга степени «В» по шкале ASIA . С помощью электронейромиографии осуществляли оценку амплитуды моторных ответов (М-ответов) мышц верхних и нижних конечностей . Для исследования силы мышц верхних конечностей применялись ручные динамометры
Результаты. В 9% случаев на верхней конечности и 64% — на нижней конечности наблюдалось отсутствие М-ответов мышц . Амплитуда большинства зарегистрированных М-ответов мышц верхних и нижних конечностей была снижена относительно нормы . Снижение было выражено неравномерно и значительно варьировалось в различных отведениях. Средние значения асимметрии амплитуды М-ответов не выходили за пределы нормы . В 61% случаев пациенты смогли осуществить функцию кистевого схвата и удержания кистевого динамометра . Развить усилие и получить результаты измерения силы смогли только 59% пациентов из этой группы, в 41% случаях были получены нулевые значения . Статистические исследования показали наличие выраженной связи между индексом моторного дефицита верхней конечности и силой кистевого схвата .
Заключение. Степень сохранности М-ответов, выраженность асимметрии вызванной электрической активности мышц верхних и нижних конечностей, свидетельствуют о наличии определенного уровня нейротофического взаимодействия в системе «мышечное волокно — мотонейрон» . Уровень снижения силы кистевого схвата, его связь с индексом моторного дефицита позволяют говорить о частичной сохранности произвольного контроля моторной функции верхних конечностей
Ключевые слова: травматическая болезнь спинного мозга; поздний период частичного повреждения шейного отдела спинного мозга; функция мышц конечностей; сила мышц; М-ответ
Для цитирования:
Качесова А.А., Щурова Е.Н., Сайфутдинов М.С., Прудникова О.Г. Исследование функциональных возможностей мышц конечностей у пациентов с последствиями частичного повреждения шейного отдела спинного мозга // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2022. Т. 30, № 2. С. 203-212. DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ96752
Рукопись получена: 18. 01. 2022
Рукопись одобрена: 09 . 03 . 2022
Опубликована:30. 06. 2022
ЭКО* ВЕКТОР
© Эко-Вектор, 2022 Все права защищены
ORIGINAL STUDY ARTICLES 204 -
DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ96752
Functional Capadties of Limb Muscles in Patients with Partial Damage to the Cervical Spinal Cord
Anastasiya A. KachesovaH, Elena N . Shchurova, Marat S . Sayfutdinov, Oksana G . Prudnikova
Ilizarov' National Medical Research Centre for Traumatology and Orthopedics of the Ministry of Health of Russia, Kurgan, Russian Federation
ABSTRACT
INTRODUCTION: In the long-term course of traumatic spinal cord disease (TSCD), neuroplastic adaptive and maladaptive changes occurred on different structural levels of the nervous system, which leads to a shift in the activation and strength characteristics of the limb muscles . The standard neurological assessment is approximate; therefore, objective instrumental studies of the motor sphere of patients with partial damage to the cervical spinal cord have not lost their significance .
AIM: To study the activation and strength characteristics of the limb muscles of patients with partial injury of the cervical spinal cord in the long-term course of the disease (type B on the American Spinal Cord Injury Association (ASIA) scale) .
MATERIALS AND METHODS: The study enrolled 28 patients with fractures of the cervical spinal cord vertebrae in the late period of the TSCD of ASIA type B . The amplitude of motor responses (M-responses) of the upper and lower limbs was assessed using electroneuromyography. The strength of the upper limb muscles was evaluated using manual dynamometers
RESULTS: M-responses were absent in 9% and 64% in the upper and lower limbs, respectively. The amplitude of the most recorded M-responses of the upper and lower limb muscles was reduced relative to the norm . The reduction was not uniform, with significant differences in different leads . The average values of the amplitude asymmetry of M-responses did not exceed the norm . Moreover, 61% of the patients could perform hand-grip functions and hold the wrist dynamometer . Only 59% of the patients could make an effort and the results of strength measurement were obtained, whereas in 41% of cases, zero values were obtained . Statistical analyses revealed a clear relationship between the motor deficiency index of the upper limb and hand-grip strength .
CONCLUSION: The degree of preservation of M-responses and evident asymmetry of evoked electrical activities of the upper and lower limb muscles indicate the existence of a certain level of neurotrophic interaction in the "muscle fiber-motor neuron" system . The level of reduction of the hand-grip strength and its relationship with the motor deficiency index allows discussion about the partial preservation of the voluntary control of the motor function of the upper limbs
Keywords: traumatic spinal cord disease; late period of partial damage to the cervical spinal cord; function of the limb muscles; muscle strength; M-response
For citation:
Kachesova AA, Shchurova EN, Sayfutdinov MS, Prudnikova OG. Functional Capacities of Limb Muscles in Patients with Partial Damage to the Cervical Spinal Cord. I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2022;30(2):203-212. DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ96752
Received: 18 . 01. 2022
ECO t^Í T O ñ
Accepted: 09 . 03 . 2022
Published: 30. 06. 2022
© Eco-Vector, 2022 All rights reserved
Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДТВ — диффузная тензорная визуализация
ДТП — дорожно-транспортное происшествие
М-ответ — моторный ответ
ТБСМ — травматическая болезнь спинного мозга
ЦНС — центральная нервная система
ЭМГ — электромиография
ASIA — англ . : American Spinal Injury Association (Американская ассоциация спинальной травмы)
IMD — англ . : Index of Motor Deficit (индекс моторного дефицита) IMDm — англ. : Modified Index of Motor Deficit (модифицированный индекс моторного дефицита)
ISNCSCI — англ . : International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury (Международные стандарты неврологической классификации травм спинного мозга) m . — лат. : musculus (мышца)
ВВЕДЕНИЕ
Травматическая болезнь спинного мозга (ТБСМ) является глобальной проблемой современной медицины . Данная патология приводит к различной степени выраженности моторного, сенсорного и вегетативного дефицита [1] . Количество пациентов с позвоночно-спин-номозговой травмой с каждым годом увеличивается, и основную часть травмированных больных составляют мужчины работоспособного возраста и рабочих профессий [1-3] . Наиболее распространенной причиной травматического повреждения спинного мозга являются падения с высоты и травма «ныряльщика», на втором месте находятся дорожно-транспортные происшествия [1] . Шейный отдел является наиболее повреждаемым отделом позвоночника (39-53% случаев) с преимущественной травмой позвонков С5 и С6 [3] .
За последние два десятилетия показатели конверсии из полных в неполные и неполные двигательные повреждения спинного мозга увеличиваются, особенно у людей с тетраплегией . Так, по данным Н . -Ь. □, и др . , количество пациентов с тетраплегией уменьшилось с 22,9% до 13,2%, а доля больных с неполной параплегией увеличилась с 9,7% до 27,9% [4] . Данный факт связан с успешной и своевременной хирургической помощью пациентам на начальных этапах после травмы [5] .
Негативные структурно-функциональные изменения спинного мозга, нервной системы, всего организма пациента в целом различаются в зависимости от времени, которое прошло после травматического повреждения . Иностранные авторы выделяют острую (до 2 месяцев), подострую (12-18 месяцев после травмы) и хроническую фазу травмы спинного мозга [5] . В отечественной литературе, соответствующей по временным характеристикам, является классификация периодов ТБСМ О А. Амелиной (1998), согласно которой определяются острый (несколько дней — 3-4 месяца), промежуточный (1-2 года), отдаленный (неопределенно долго) периоды [6] Отдаленный период травмы спинного мозга характеризуется сформированными неврологическими нарушениями и измененным функциональным статусом пациентов . Примерно через один год после травмы у большинства пациентов с ТБСМ нейрональная дисфункция полностью
установлена и остается более или менее стабильной в последующие годы [7] .
Стандартная неврологическая оценка является неточной, она не позволяет выявить субклинические нарушения и не может определить тонкие терапевтические эффекты при лечении [8] . По мнению ряда авторов, классификация пациентов с неполным повреждением спинного мозга менее надежна, чем у больных с полным повреждением спинного мозга [9] . Вследствие этого объективные инструментальные исследования моторной сферы в отдаленном периоде травмы спинного мозга не утратили своей актуальности
Цель — провести исследование активационных и силовых характеристик мышц конечностей у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале Американской ассоциации спинальной травмы, англ . : American Spinal Injury Association, ASIA) .
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование выполнено в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации с последующими изменениями . Тематика одобрена на заседании этического комитета Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени академика Г А . Илизарова от 22 .10 . 2019 № 4 (64) . Пациенты подписывали информированное добровольное согласие на проведение диагностических исследований и публикацию данных без идентификации личности
В исследовании принимали участие 28 пациентов (27 мужчин (96,4%) и 1 женщина) с последствиями ком-прессионно-оскольчатых переломов позвонков в шейном отделе позвоночника в позднем периоде ТБСМ степени В по шкале ASIA. Возраст обследуемых находился в диапазоне от 18 до 56 и составлял в среднем 29,2 ± 1,8 лет . Катамнез составлял от 1 года до 12 лет (в среднем — 3,5 ± 0,6 лет) . У 5 пациентов был тетрапарез различной степени выраженности, у 19 больных регистрировался верхний парапарез, сочетающийся с нижней параплегией, в 4 случаях — только нижняя параплегия с сохраненной функцией верхних конечностей Анализ уровня
травмы показал, что перелом позвонков С5 и С6 определялся у 16 пациентов, С7 — у шести, С4 — у трех, С4-С5 — у двух, С6-С7 — у одного . В 12 случаях это было последствием травмы «ныряльщика», в остальных случаях — ДТП, падения с высоты . У всех пациентов было выполнено оперативное хирургическое лечение (де-компрессивно-стабилизирующие вмешательства) после получения травмы . Больные проходили неоднократные курсы лечебно-реабилитационных мероприятий .
Клинически было определено наличие гипестезии с дерматома Th4 в пяти случаях, Th5 — в 5 случаях, Th6 — в семи случаях, Th1, Th8, Th10, Th12 — по одному случаю, С7 — в четырех случаях, анестезии с дерматома Th2, Th5, Th6 — по одному случаю
С помощью метода электромиографии (ЭМГ) осуществляли оценку амплитуды моторных ответов (М-ответов) мышц верхних и нижних конечностей . В качестве индикаторов, отражающих функциональное состояние моторной системы пациентов, использовались поверхностно расположенные мышцы, доступные для использования накожных отводящих электродов и чрезкожного возбуждения через соответствующий двигательный нерв супрамаксимальным электрическим импульсом длительностью 1 мс. М-ответы регистрировались униполярно («belly-tendon») слева и справа в следующих отведениях от мышц верхних конечностей: musculus (m . ) deltoideus (С5), m. biceps brachii (С6), m. triceps brachii (С7), m . flexor carpi radialis (С7), m. flexor carpi ulnaris (С7), mm. thenar (С7—ГМ), mm. hypothenar (С8—Ы), m. extensor digitorum (C6-C7) — и мышц нижних конечностей: m. tibialis anterior (L5), m. gastrocnemius (S1), m. rectus femoris (L4), m. extensor digitorum brevis (L5), m. flexor digitorum brevis (S1) .
ЭМГ-обследования проводились по схеме, разработанной А . П . Шеиным [10], с использованием цифровой системы Viking EDX (Natus Medical Incorporated, США). В качестве группы сравнения использованы ранее опубликованные результаты обследования 32 здоровых людей мужского пола в возрасте от 17 до 24 лет [11] .
Для исследования силы мышц верхних конечностей применялись ручные динамометры сжатия (кистевой динамометр ДПР-90, ДПР-30) . Определение силового показателя мышц производили следующим образом: динамометр располагали в кисти так, чтобы пальцы находились на опоре, а циферблат был снаружи Сжатие динамометра осуществляли плавно, с максимальным усилием . Измерение силы сжатия кисти проводилось в даН.
А . П . Шеиным, и др . (2015) был предложен индекс сен-сомоторного дефицита как среднее значение выраженных в процентах от нормы амплитуд вызванной и произвольной электрической активности мышц поражённой конечности [12] . Поскольку в нашем исследовании не учитывалась произвольная ЭМГ и, следовательно, отсутствовал сенсорный элемент, связанный с ролью проприорецепции,
мы попытались использовать упрощенный вариант данного индекса как индекс моторного дефицита (IMD) предплечья и кисти, рассчитанный по формуле:
где Ai — амплитуда М-ответа i-той мышцы, нормированная по среднему значению данного параметра у здоровых испытуемых AN . Поскольку мышц 5, то сумма нормированных значений делится на 5 .
Вклад каждой мышцы может быть скорректирован введением весовых коэффициентов . Учитывая, что основными мышцами, обеспечивающими кистевой схват, являются флексоры, их весовой коэффициент можно считать равным 1. Экстензор является антагонистом данного движения, т. е . его весовой коэффициент практически равен 0 . Мышцы кисти в большей степени участвуют в фиксации правильного положения динамометра при измерении силы, поэтому их весовые коэффициенты можно считать равными 0,5 . Таким образом, первая формула 1 преобразуется во вторую формулу для модифицированного индекса моторного дефицита (IMDm):
где Ki — вышеперечисленные весовые коэффициенты вклада тестированных мышц в данный моторный тест.
Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета для анализа данных Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft Corp . , США) с надстройкой Attestat, программы SPSS (SPSS Inc . , США) . Характер распределения параметров оценивался с помощью критериев Шапиро-Уилка и Колмогорова-Смирнова . При соответствии закону нормального распределения (распределения Гаусса) применяли параметрический принцип статистической обработки — t-критерий Стьюдента, при соблюдении проверяемого с помощью критерия Ливиня условия равенства дисперсий . При несоответствии закону нормального распределения использовали непараметрический принцип статистической обработки, где данные представлены в виде медианы (Ме) первого (Q1) и третьего (Q3) квартилей, и использовали непараметрические методы статистического анализа: критерий знаковых рангов Вилкоксона для связанных выборок, U-критерий Манна-Уитни для несвязанных выборок. Критический уровень значимости при проверке статистических результатов принимался равным 0,05
РЕЗУЛЬТАТЫ
Состояние вызванной электрической активности мышц верхних конечностей у обследуемых пациентов с ТБСМ представлено в таблице 1.
Следует заметить, что в 9% случаев в мышцах верхней конечности (mm. hypothenar, mm. thenar) не были зареги-
Российский медико-биологический вестник
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Том 30, № 2, 2022 имени академика И. П. Павлова
Таблица 1. Статистические характеристики амплитуды моторного ответа мышц верхних конечностей у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ДБ!Д)
Мышца (основной корешок) Сторона Исследуемая группа, п = 27 Группа сравнения, n = 32 [11]
M ± SD, мВ Me [Q1; Q3], мВ Ассиметрия, % M ± SD Ассиметрия, %
m. deltoideus (С5) Правая 28,8 ± 8,7 28,0 [6,16; 18,0] 24,9 p = 0,442 11,5 ± 1,6 11,1 ± 2,5
Левая 13,6 ± 9,7 13,6 [8,6; 21,6] 12,0 ± 1,1
m. biceps brachii (С6) Правая 16,2 ± 8,1 16,2 [10,6; 22,5] 20,7 p = 0,0012 25,0 ± 1,6 9,4 ± 1,6
Левая 18,4 ± 7,51 18,4 [12,3; 24,5] 25,4 ± 1,3
m. triceps brachii (С7) Правая 14,2 ± 7,81 14,2 [7,9; 19,2] 28,0 p = 0,012 30,7 ± 1,0 12,6 ± 1,5
Левая 17,5 ± 8,81 17,5 [9,8; 23,2] 29,9 ± 1,3
m. flexor carpi radialis (С7) Правая 11,3 ± 5,21 11,3 [8,1; 14,8] 25,8 p = 0,0032 26,0 ± 1,1 12,4 ± 1,0
Левая 11,2 ± 5,41 11,2 [7,5; 14,6] 25,2 ± 1,1
mm. thenar (C7-Th1) Правая 9,2 ± 4,01 9,2 [8,3; 10,9] 26,1 p = 0,742 18,0 ± 1,1 11,3 ± 1,3
Левая 8,8 ± 4,61 8,8 [6,0; 12,4] 15,0 ± 1,2
m. flexor carpi ulnaris (С7) Правая 8,6 ± 6,71 8,6 [3,4; 11,3] 28,0 p = 0,0092 14,4 ± 1,4 11,1 ± 1,7
Левая 7,0 ± 4,61 7,0 [3,6; 10,2] 14,5 ± 1,5
mm. hypothenar (C8-Th1) Правая 6,7 ± 3,81 6,7 [4,6; 8,3] 34,3 p = 0,082 13,5 ± 0,6 11,5 ± 1,4
Левая 5,1 ± 4,21 5,1 [1,0; 7,8] 13,8 ± 0,5
m. extensor digitorum (C6-C7) Правая 6,8 ± 4,11 6,8 [4,1; 9,0] 18,8 p = 0,000012 16,8 ± 1,0 9,6 ± 1,0
Левая 7,7 ± 4,81 7,7 [5,1; 9,65] 15,1 ± 1,0
Примечания: 1 — статистически значимое снижение амплитуды М-ответов относительно группы сравнения [11]; 2 — для различий между правой и левой конечностями
стрированы М-ответы . В большинстве отведений М-ответы были снижены билатерально относительно уровня нормы, статистически значимо (p < 0,05), за исключением m. deltoideus справа . Снижение амплитуды М-ответов было неравномерным: справа — на 35,0%-59,4% (p < 0,05), слева — на 27,6%-63,1% (p < 0,05) . Асимметрия электрической активности между мышцами правой и левой конечностей составляла 18,8%-34,3% и для m. biceps brachii, m. triceps brachii, m. flexor carpi radialis, m. flexor carpi ulnaris, m. extensor digitorum была статистически значимой
(р < 0,05) . Поскольку в группе сравнения данный показатель не превышал 18% [11], считали, что во всех отведениях в анализируемой выборке, даже при отсутствии статистически значимых различий между множеством амплитудных значений вызванной активности справа и слева, общая асимметрия М-ответов повышена по сравнению с показателями контрольной группы (табл . 1) .
Из всех обследованных пациентов только у 10 (36%) были зарегистрированы М-ответы мышц нижних конечностей (табл . 2) .
Таблица 2. Статистические характеристики амплитуды М-ответа мышц нижних конечностей у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ASIA)
Мышца (основной Сторона Исследуемая группа, n = 27 Группа сравнения, n = 32 [11]
корешок) M ± SD, мВ Me [Q1; Q3], мВ Ассиметрия, % M ± SD Ассиметрия, %
m. rectus femoris (L4) Правая 15,3 ± 1,0 14,2 [12,7; 19,0] 12,1 21,6 ± 3,7 10,9 ± 1,5
Левая 15,9 ± 1,2 16,1 [13,3; 17,7] p = 0,732 21,7 ± 3,9
m. tibialis anterior (L5) Правая 7,6 ± 0,7 8,2 [5,4; 9,4] 15,7 7,9 ± 1,7 13,0 ± 0,7
Левая 7,9 ± 0,2 7,8 [6,4; 9,6] p = 0,542 7,6 ± 1,6
m. extensor digitorum Правая 2,7 ± 0,51 2,9 [1,7; 4,1] 38,0 10,4 ± 3,9 10,9 ± 0,6
brevis (L5) Левая 2,2 ± 0,31 2,1 [1,7; 2,8] p = 0,342 10,9 ± 3,6
m. gastrocnemius, caput Правая 17,0 ± 2,51 16,3 [11,6; 16,9] 11,8 31,3 ± 7,8 14,9 ± 0,9
lateralis (S1) Левая 16,3 ± 1,51 16,5 [13,0; 17,8] p = 0,962 31,9 ± 6,0
m. flexor digitorum Правая 12,5 ± 1,4 13,0 [8,5; 13,5] 10,9 17,8 ± 6,7 9,2 ± 0,4
brevis (S1) Левая 12,5 ± 1,6 12,1 [7,5; 15,3] p = 0,852 16,1 ± 5,9
Примечания: 1 — статистически значимое снижение амплитуды М-ответов относительно группы сравнения [11]; 2 — для различий между правой и левой конечностями
В большинстве отведений М-ответы были снижены билатерально относительно уровня нормы, за исключением m. tibialis anterior. Снижение выражено неравномерно: справа — на 29,3%-74,4%; слева — на 22,2%-79,7% . Уменьшение показателей было статистически значимо (p < 0,05) для m. extensor digitorum brevis и m. gastrocnemius (caput lateralis) билатерально (табл . 2) .
Асимметрия электрической активности между симметричными отведениями правой и левой конечностей составляла 10,9-38,0% (p > 0,05) . Для большинства мышц-индикаторов, за исключением m. extensor digitorum brevis, асимметрия М-ответов оставалась в пределах нормы . Только для m . extensor digitorum brevis её можно считать повышенной, несмотря на отсутствие статистической значимости различий .
Таким образом, для мышц верхних и нижних конечностей пациентов с последствиями частичного повреждения шейного отдела спинного мозга (степень В по шкале ASIA) в отдаленном периоде наблюдения
было характерно уменьшение амплитуды М-ответов относительно группы сравнения, показатели которой принимали за норму. Снижение было выражено неравномерно и значительно варьировалось в разных отведениях. Средние значения асимметрии амплитуды М-ответов не выходили за пределы нормы. Регистрировалось отсутствие М-ответов в 9% случаев на верхней конечности и 64% — на нижней конечности.
Выполнение кистевой динамометрии показало, что из 28 обследованных пациентов только 17 человек смогли осуществить функцию кистевого схвата и удержания динамометра . К сожалению, развить усилие и получить результаты измерения силы смогли только 10 человек из этой группы, в остальных 7 случаях были получены нулевые значения . Зарегистрированные величины силы колебались от 0,5 до 59 даН (п = 10) .У трех пациентов из этой группы сила была в пределах нормы (функция верхней конечности восстановилась) — 40-59 даН (45,3 ± 3,7 даН) . В 7 случаях сила колебалась от 0,5 до даН (рис . 1) .
Рис. 1. Сила кистевого схвата (M ± m) у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ASIA).
Известно, что в результате ТБСМ под влиянием деструктивных процессов в спинном мозге, а также длительного периода гиподинамии и гипокинезии происходит частичная атрофия мышц, в связи с этим значения М-ответов мышц предплечья и кисти, а также сила кистевого схвата нормировались относительно средних значений данных параметров выборки здоровых испытуемых. Как видно из таблицы 3, отсутствует значимая корреляция между значениями амплитуды М-ответа мышц предплечья и кисти и силой кистевого схвата, за исключением мышцы возвышения пятого пальца (m. hypothenar), для которой по шкале Чеддока интенсивность связи можно оценить как заметную (р < 0,05) . Примечательно, что для мышцы разгибателя, являющегося антагонистом мышц сгибателя, осуществляющих кистевой схват, коэффициент корреляции имеет отрицательный знак.
Низкие значения коэффициентов корреляции не являются однозначным аргументом в пользу отсутствия взаимосвязи между амплитудой М-ответов мышц предплечья и кисти, поскольку данный инструмент оценки выявляет только линейные связи . Поэтому для определения возможных закономерностей, описывающих взаимосвязанные изменения данных анализируемых параметров, мы использовали различные варианты аппроксимации данных, предоставляемые Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft Corp . , США) .
Поскольку сила кистевого схвата должна монотонно возрастать вслед за увеличением амплитуды М-ответов, отражающих суммарное количество мышечных волокон, сохранившихся в мышцах верхних конечностей после повреждения спинного мозга и длительного периода гиподинамии, логично использовать для аппроксима-
Российский медико-биологический вестник
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Том 30, № 2, 2022 имени академика И. П. Павлова
Таблица 3. Коэффициенты корреляции Пирсона (г) между амплитудой М-ответа мышц предплечья и кисти и силой кистевого схвата у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ДБ!Д)
Мышца r p Коэффициент детерминации (R2)
I II III IV
m. flexor carpi radialis 0,29 0,23 0,0826 0,1493 0,1187 0,1517
mm. thenar 0,33 0,16 0,1107 0,1373 0,2469 0,3015
m. flexor carpi ulnaris 0,24 0,33 0,00553 0,1949 0,1546 0,4146
mm. hypothenar 0,55 0,01 0,3021 0,278 0,3553 0,3761
m. extensor digitorum -0,07 0,79 0,0044 0,0007 0 0,0003
Индексы
Индекс моторного дефицита 0,65 0,005 0,4180 0,4024 0,4419 0,4418
Mодифицированный индекс моторного дефицита 0,70 0,002 0,4884 0,4274 0,5465 0,5490
Примечания: I — линейное уравнение; II — логарифмическая функция; III — экспоненциальная функция; IV — степенная функция
ции взаимосвязи этих параметров монотонно возрастающие функции . В таблице 3 представлены коэффициенты детерминации (Р2), отражающие степень соответствия данных аппроксимирующей их функции . Все коэффициенты детерминации имеют достаточно низкие значения, чтобы считать какую-то из них приемлемой, однако интерес представляет тот факт, что значения минимальны для линейной зависимости (этим и объясняются низкие значения коэффициента Пирсона) и максимальны для степенной функции, т. е . характер возможной связи близок к степенному.
Физиологический смысл наблюдаемого феномена заключается в том, что с увеличением доли сохранивших свою функцию двигательных единиц нелинейно увеличивается вклад мышцы в генерацию силы кистевого
схвата . Интересно, что данная закономерность полностью отсутствует для m. extensor digitorum как антагониста сгибателей, вносящих основную лепту в выполнение данного моторного теста
Согласно данным таблицы 3, имеет место выраженная связь между индексом моторного дефицита и силой кистевого схвата . По нашему мнению, предложенный А . П . Шеиным индекс [12] не учитывает, что выбранные для тестирования мышцы вносят неодинаковый вклад в выполнение данного моторного теста .
Связь между уровнем моторного дефицита, рассчитанного по модифицированной нами формуле, с силой кистевого схвата становится ещё более выраженной, на это указывают и значения коэффициентов корреляции и детерминации (табл . 3 и рис . 2) .
Рис. 2. Связь нейрофизиологического выражения уровня моторного дефицита верхней конечности (в %) и значений силы кистевого схвата (даН) у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале ASIA).
Примечания: IMD — индекс моторного дефицита; IMDm — модифицированный индекс моторного дефицита.
ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследования диффузной тензорной визуализации (ДТВ) показали, что у пациентов с хронической травмой шейного отдела значения фракционной анизотропии спинного мозга снижены по сравнению со здоровыми людьми . В шейном отделе спинного мозга снижение было значительным при изучении поперечного диаметра, кор-тикоспинальных и сенсорных трактов . Также наблюдалась тенденция к уменьшению показателей на уровне грудного отдела, в области кортикоспинальных трактов . По мнению J . A. Petersen, et al ., сниженные значения ДТВ, вероятно, обусловлены демиелинизацией и дегенерацией аксонов спинномозговых путей . Данный факт подтверждается клинической картиной и электрофизиологическими показателями . Уменьшение показателей ДТВ в областях, удаленных от места повреждения, предполагает наличие валлеров-ской дегенерации аксонов [13] .
Для пациентов с неполным повреждением спинного мозга дисфункция периферических нервов может быть ограничивающим фактором для спонтанного выздоровления, восстановления силы мышц и функциональной активности [14] . Изменения периферических нервов может быть объяснено тем, что снижается и нарушается функция а-мотонейронов спинного мозга вследствие ТБСМ [15] .
В позднем периоде ТБСМ нарушение функции спи-нальных нейронов ниже уровня травмы может быть вызвано как последствиями прямого разрушения части нервной ткани, так опосредованными факторами, такими как дефицит или искажение афферентного притока с сенсорных входов, нарушение супраспинального контроля, гиподинамии Вышеперечисленные факты вызывают преобладание тормозного импульса в спинномозговых нейронных цепях, лежащих в основе двигательного паттерна и генерации спинальных рефлексов [16], угнетение и потерю потенциалов действия ниже уровня травмы, нарастающих в каудальном направлении, быстрое снижение ЭМГ-активности мышц ног во время вспомогательной ло-комоции (на домоторном нейрональном уровне) [15, 16] .
Большинство пациентов с травмой спинного мозга, классифицированных по шкале AISA как степень A (сенсо-моторная полная) и B (моторная полная, сенсорная неполная), демонстрируют феномен быстрого угнетения ЭМГ [16] .
Восстановление функции после ТБСМ во многом обусловлено характером нейропластических изменений в центральной нервной системе (ЦНС) . При этом под ней-ропластичностью после травмы спинного мозга понимают изменения адаптивного и дезадаптивного характера [15, 17] в сохраненных нейронных цепях спинного мозга [17, 18] и вышележащих отделах ЦНС [19] .
Развитие спастического мышечного тонуса, необходимого для поддержания тела во время шаговых движений, является результатом перестройки нейронных контуров спинальных рефлексов и может рассматриваться как проявление нейропластичности,
носящей частично адаптивный, частично патологический характер [17].
В отдаленный период после повреждения спинного мозга нейропластичность реализуется, как правило, в виде изменений синаптической эффективности, которая модулируется долгосрочным потенцированием, а также регенерацией и прорастанием аксонов [15] .
В нашей работе зарегистрированная степень сохранности М-ответов, выраженность асимметрии вызванной электрической активности мышц верхних и нижних конечностей свидетельствуют о наличии определенного уровня нейротрофического взаимодействия в системе «мышечное волокно-мотонейрон» [20] . Степень снижения силы кистевого схвата, выраженность его асимметрии, а также связь с индексом моторного дефицита позволяют говорить о частичной сохранности произвольного контроля моторной функции конечностей . Всё это даёт основание считать, что на спинальном уровне присутствует достаточный потенциал нейропластических возможностей для частичной реабилитации моторной функции . Выявленный характер рассогласования между степенью сохранности М-ответов мышц предплечья и кисти с уровнем снижения силы кистевого схвата может быть использован в дальнейшем для разработки прогностического маркера эффективности реабилитации .
Использование инструментальных методов оценки моторной функции не только существенно дополняют картину ТБСМ у конкретного пациента, полученную с помощью шкал ASIA и ISNCSCI [21], но и позволяет точнее оценивать динамику неврологических изменений в ходе реабилитации, нивелируя слабые стороны ISNCSCI [9] .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследование активационных и силовых характеристик мышц конечностей у пациентов с частичным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале Американской ассоциации спинальной травмы) показало наличие общей тенденции изменений: уменьшение амплитуды М-ответов, отсутствие М-ответов в 9% случаев на верхней конечности и 64% — на нижней конечности . В 61% случаев пациенты смогли осуществить функцию кистевого схвата и удержания динамометра . Развить усилие и получить результаты измерения силы смогли только 59% пациентов из этой группы, в 41% случаях были получены нулевые значения .
Выполненные исследования показали наличие выраженной связи между индексом моторного дефицита верхней конечности и силой кистевого схвата . Взаимосвязь между уровнем моторного дефицита, рассчитанного по модифицированной нами формуле, с силой кистевого схвата становится ещё более выраженной, на что указывают и значения коэффициентов корреляции и детерминации . Полученные результаты дают объективное основание полагать наличие резерва нейропластичности
Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова
спинного мозга для проведения реабилитационных мероприятий, направленных на частичное восстановление моторной функции конечностей у пациентов с неполным повреждением шейного отдела спинного мозга в отдаленном периоде заболевания (тип В по шкале Американской ассоциации спинальной травмы) .
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания на научные исследования и разработки Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени академика Г. А. Илизарова.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов: Качесова А. А., Щурова Е. Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование; Сайфутдинов М. С. — дизайн и концепция исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста,
редактирование; Прудникова О. Г. — сбор и обработка материала, редактирование. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Funding. The study was carried out as part of the state assignment for scientific research of National Ilizarov Medical Research Centre for Traumatology and Ortopaedics.
Conflict of interests. The authors declares no conflicts of interests. Contribution of the authors: A. A. Kachesova, E. N. Shchurova — concept and design of the study, collection and processing of the material, writing the text, editing, M. S. Sayfutdinov — concept and design of the study, collection and processing of the material, statistical processing, writing the text, editing, O. G. Prudnikova — collection and processing of the material, editing. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Mirzaeva L., Gilhus N.E., Lobzin S., et al. Incidence of adult traumatic spinal cord injury in Saint Petersburg, Russia // Spinal Cord. 2019. Vol. 57. P. 692-699. doi: 10.1038/s41393-019-0266-4
2. Ерохин А.Н., Кобызев А.Е., Сергеенко О.М., и др. Стимуляция диафрагмального нерва посредством модифицированного имплантируемого устройства в комплексе реабилитационных мероприятий после повреждения шейного отдела спинного мозга (случай из практики) // Гений ортопедии. 2020. Т. 26, № 1. С. 89-94. doi: 10.18019/1028-4427-2020-26-1-89-94
3. Yilmaz U., Hellen P. Cervical spine trauma // Der Radiologe. 2016. Vol. 56, № 8. P. 667-672. doi: 10.1007/s00117-016-0135-5
4. Li H.-L., Xu H., Li Y.-L., et al. Epidemiology of traumatic spinal cord injury in Tianjin, China: An 18-year retrospective study of 735 cases // The Journal of Spinal Cord Medicine. 2019. Vol. 42, № 6. P. 778-785. doi: 10.1080/10790268.2017.1415418
5. Burns A.S., Marino R.J., Kalsi-Ryan S., et al. Type and Timing of Rehabilitation Following Acute and Subacute Spinal Cord Injury: A Systematic Review // Global Spine Journal. 2017. Vol. 7, № 3S. P. 175S-194S. doi: 10.1 177/2192568217703084
6. Амелина О.А.; Макаров А.Ю., ред. Травма спинного мозга. Клиническая неврология с основами медико-социальной экспертизы. СПб.: ООО Золотой век; 1998. С. 232-248.
7. Ahuja C.S., Nori S., Tetreault L., et al. Traumatic Spinal Cord Injury — Repair and Regeneration // Neurosurgery. 2017. Vol. 80, № 3S. P. S9-S22. doi: 10.1093/neuros/nyw080
8. Mulcahey M.J., Gaughan J., Betz R.R., et al. Rater agreement on the ISNCSCI motor and sensory scores obtained before and after formal training in testing technique // The Journal of Spinal Cord Medicine. 2007. Vol. 30, Suppl. 1. P. S146-S149.
9. Schuld C., Franz S., Brüggemann K., et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury: impact of the revised worksheet (revision 02/13) on classification performance // The Journal of Spinal Cord Medicine. 2016. Vol. 39, № 5. P. 504-512. doi: 10.1080/10790268.2016.1 180831
10. Шеин А.П., Криворучко Г.А., Рябых С.О. Реактивность и резистентность спинномозговых структур при выполнении инструментальной коррекции деформаций позвоночника // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2016. Т. 102, № 12. С. 1495-1506.
11. Шеин А.П., Сайфутдинов М.С., Криворучко Г.А. Локальные и системные реакции сенсомоторных структур на удлинение и ишемию конечностей. Курган: ДАММИ; 2006.
12. Шеин А.П., Криворучко Г.А., Прудникова О.Г. Электронейро-миографическая оценка эффективности временной эпидуральной электронейростимуляции в сочетании с роботизированной кинезоте-рапией при лечении больных с последствиями позвоночно-спинно-мозговой травмы // Физиология человека. 2015. Т. 41, № 2. С. 98-104. doi: 10.7868/S0131 164615010130
13. Petersen J.A., Wilm B.J., von Meyenburg J., et al. Chronic cervical spinal cord injury: DTI correlates with clinical and electrophysiological measures // Journal of Neurotrauma. 2012. Vol. 29, № 8. P. 1556-1566. doi: 10.1089/neu.2011.2027
14. Van De Meent H., Hosman A.J., Hendriks J., et al. Severe degeneration of peripheral motor axons after spinal cord injury: a European multicenter study in 345 patients // Neurorehabilitation and Neural Repair. 2010. Vol. 24, № 7. P. 657-665. doi: 10.1177/1545968310368534
15. Dietz V., Fouad K. Restoration of sensorimotor functions after spinal cord injury // Brain. 2014. Vol. 137, Pt. 3. P. 654-667. doi: 10.1093/brain/awt262
16. Gassert R., Dietz V. Rehabilitation robots for the treatment of sensorimotor deficits: a neurophysiological perspective // Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 2018. Vol. 15, № 1. P. 46. doi: 10.1186/s12984-018-0383-x
17. Brown A.R., Martinez M. From cortex to cord: motor circuit plasticity after spinal cord injury // Neural Regeneration Research. 2019. Vol. 14, № 12. P. 2054-2062. doi: 10.4103/1673-5374.262572
18. Özdemir R.A., Perez M.A. Afferent input and sensory function after human spinal cord injury // Journal of Neurophysiology. 2018. Vol. 119, № 1. P. 134-144. doi: 10.1152/jn.00354.2017
19. Mohammed H., Hollis E.R. 2nd Cortical Reorganization of Sensorimotor Systems and the Role of Intracortical Circuits After Spinal Cord Injury // Neurotherapeutics. 2018. Vol. 15, № 3. P. 588-603. doi: 10.1007/s1331 1-018-0638-z
20. Женевская Р.П. Нервно-трофическая регуляция пластической активности мышечной ткани. М.: Наука; 1974.
21. Kirshblum S., Snider B., Eren F., et al. Characterizing Natural Recovery after Traumatic Spinal Cord Injury // Journal of Neurotrauma. 2021. Vol. 38, № 9. P. 1267-1284. doi: 10.1089/neu.2020.7473
REFERENCES
1. Mirzaeva L, Gilhus NE, Lobzin S, et al. Incidence of adult traumatic spinal cord injury in Saint Petersburg, Russia. Spinal Cord. 2019;57:692-9. doi: 10.1038/s41393-019-0266-4
2. Erokhin AN, Kobizev AE, Sergeenko OM, et al. Phrenic nerve stimulation in complex rehabilitation for cervical spinal cord injury using modified implantable device (case report). Genij Ortopedii. 2020;26(1):89-94. (In Russ). doi: 10.18019/1028- 4427-2020-26-1-89-94
3. Yilmaz U, Hellen P. Cervical spine trauma. Der Radiologe. 2016; 56(8):667-72. doi: 10.1007/s00117-016-0135-5
4. Li H-L, Xu H, Li Y-L, et al. Epidemiology of traumatic spinal cord injury in Tianjin, China: An 18-year retrospective study of 735 cases. The Journal of Spinal Cord Medicine. 2019;42(6):778-85. doi: 10.1080/10790268.2017.1415418
5. Burns AS, Marino RJ, Kalsi-Ryan S, et al. Type and Timing of Rehabilitation Following Acute and Subacute Spinal Cord Injury: A Systematic Review. Global Spine Journal. 2017;7(3 Suppl):175S-94S. doi: 10.1 177/2192568217703084
6. Amelina OA; Makarov AYu, editor. Travma spinnogo mozga. Klinicheskayanevrologiyasosnovamimediko-sotsialnoy ekspertizy. Saint-Petersburg: Zolotoy vek; 1998. P. 232-48. (In Russ).
7. Ahuja CS, Nori S, Tetreault L, et al. Traumatic Spinal Cord Injury — Repair and Regeneration. Neurosurgery. 2017;80(3S):S9-22. doi: 10.1093/neuros/nyw080
8. Mulcahey MJ, Gaughan J, Betz RR, et al. Rater agreement on the ISNCSCI motor and sensory scores obtained before and after formal training in testing technique. The Journal of Spinal Cord Medicine. 2007;30 (Suppl 1):S146-9.
9. Schuld C, Franz S, Brüggemann K, et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury: impact of the revised worksheet (revision 02/13) on classification performance. The Journal of Spinal Cord Medicine. 2016;39(5):504-12. doi: 10.1080/10790268.2016.1 180831
10. Shein AP, Krivoruchko GA, Ryabykh SO. Reactivity and resistance of the spinal structures during instrumental correction of spinal deformities. Russian Journal of Physiology. 2016;102(12):1495-506. (In Russ).
11. Shein AP, Sayfutdinov MS, Krivoruchko GA. Lokalnyye i sistemnyye reaktsii sensomotornykh struktur na udlineniye i ishemiyu konechnostey. Kurgan: DAMMI; 2006. (In Russ).
12. Shein AP, Krivoruchko GA, Prudnikova OG. Electroneuromyographic assessment of the effectiveness of temporal epidural electroneurostimulation combined with robotic kinesiotherapy in the treatment of patients suffering from the consequences of spinal cord injury. Human Physiology. 2015;41(2):196-201. doi: 10.1134/S03621 19715010132
13. Petersen JA, Wilm BJ, von Meyenburg J, et al. Chronic cervical spinal cord injury: DTI correlates with clinical and electrophysiological measures. Journal of Neurotrauma. 2012;29(8):1556-66. doi: 10.1089/neu.2011.2027
14. Van De Meent H, Hosman AJ, Hendriks J, et al. Severe degeneration of peripheral motor axons after spinal cord injury: a European multicenter study in 345 patients. Neurorehabilitation and Neural Repair. 2010;24(7):657-65. doi: 10.1 177/1545968310368534
15. Dietz V, Fouad K. Restoration of sensorimotor functions after spinal cord injury. Brain. 2014;137(Pt 3):654-67. doi: 10.1093/brain/awt262
16. Gassert R, Dietz V. Rehabilitation robots for the treatment of sensorimotor deficits: a neurophysiological perspective. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 2018;15(1):46. doi: 10.1186/s12984-018-0383-x
17. Brown AR, Martinez M. From cortex to cord: motor circuit plasticity after spinal cord injury. Neural Regeneration Research. 2019; 14(12): 2054-62. doi: 10.4103/1673-5374.262572
18. Özdemir RA, Perez MA. Afferent input and sensory function after human spinal cord injury. Journal of Neurophysiology. 2018;119(1):134-44. doi: 10.1152/jn.00354.2017
19. Mohammed H, Hollis ER 2nd. Cortical Reorganization of Sensorimotor Systems and the Role of Intracortical Circuits After Spinal Cord Injury. Neurotherapeutics. 2018;15(3):588-603. doi: 10.1007/s1331 1-018-0638-z
20. Zhenevskaya RP. Nervno-troficheskaya regulyatsiya plasticheskoy aktivnosti myshechnoy tkani. Moscow: Nauka; 1974. (In Russ).
21. Kirshblum S, Snider B, Eren F, et al. Characterizing Natural Recovery after Traumatic Spinal Cord Injury. Journal of Neurotrauma. 2021;38(9):1267-84. doi: 10.1089/neu.2020.7473
ОБ АВТОРАХ
*КачесоваАнастасия Анатольевна;
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9065-7388; eLibrary SPIN: 9539-6217; e-mail: [email protected]
Щурова Елена Николаевна, д.б.н;
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0816-1004;
eLibrary SPIN: 6919-1265, e-mail: [email protected]
Сайфутдинов Марат Саматович, д.б.н; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7477-5250; eLibrary SPIN: 2811-2992, e-mail: [email protected]
Прудникова Оксана Германовна, д.м.н.; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1432-1377; eLibrary SPIN: 1391-9051, e-mail: [email protected]
AUTHORS INFO
*Anastasiya A. Kachesova;
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9065-7388; eLibrary SPIN: 9539-6217; e-mail: [email protected]
Elena N. Shchurova, Dr. Sci (Biol.);
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0816-1004;
eLibrary SPIN: 6919-1265, e-mail: [email protected]
Marat S. Sayfutdinov, Dr. Sci (Biol.);
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7477-5250;
eLibrary SPIN: 2811-2992, e-mail: [email protected]
Oksana G. Prudnikova, MD, Dr. Sci. (Med.); ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1432-1377; eLibrary SPIN: 1391-9051, e-mail: [email protected]
* Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
