CC BY
68наука/ обзоры
основные методы электростимуляции дыхания Basic methods of breathing electrostimulation
Н.Н. Тарасова, В.А. Сафонов N.N. Tarasova, V.A Safonov
Лаборатория патофизиологии дыхания (зав. - проф. В.А. Сафонов) Учреждения РАМН НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, Москва
В кратком обзоре охарактеризованы различные способы электростимуляции дыхания. Представлено адресное описание электростимуляторов, предназначенных для разных видов стимуляции, приведены различные варианты месторасположения электродов и указаны параметры воздействий, вызывающих дыхательные движения. Приведены сравнительно-физиологические данные, обосновывающие преимущества применения электростимуляции дыхания в медицинской практике.
We have generalized data on different breathing electrostimulation methods and have shown their merits and demerits. We have presented electrostimulation methods, the electrostimulators description, different variants of electrodes site, parameters influence. It has shown advantages breathing electrostimulation application in a medical practice.
Пристальное внимание, как со стороны врачей, так и со стороны ученых уделяется развитию способов и технических средств электростимуляции. Актуальность данного направления связана с широкими возможностями и высокой эффективностью метода при его использовании для компенсации или замещения утраченной функции.
В последнее время большое место занимает разработка и внедрение
Ключевые слова: дыхание, электростимулятор, электростимуляция, электрод Key words: breathing, electrostimulator, electrostimulation, electrode
физиологически обоснованных методов лечения, одним из которых является электростимуляция дыхания. Посредством электрической импульсации, близкой по своей природе к нервной, можно целенаправленно восстановить или нормализовать нарушенную функцию дыхания. Описаны экспериментальные и клинические случаи успешной стимуляции диафрагмального нерва или отдельных дыхательных мышц для поддержания легочной вентиляции в случаях ее прекращения в экстремальных условиях.
Наша цель - провести сравнительный анализ различных методических приемов, используемых при электростимуляции дыхания.
Воздействуя на различные структуры дыхательной
Посредством электрической
^ и и
импульсации, близкой по своей природе к нервной, можно целенаправленно восстановить или нормализовать нарушенную функцию дыхания.
системы - продолговатый мозг, сегменты спинного мозга, диафрагмальные и межре-берные нервы, можно осуществлять электростимуляцию дыхания [1, 2]. Так называемое электрофреническое дыхание имеет большое преимущество по сравнению с классическими способами искусственной вентиляции - механическим нагнетанием воздуха в легкие. При электрофреническом дыхании не нарушается естественная механика дыхания, центральная гемодинамика, не возникают пневмонии, ателектазы и др. [3-5].
В настоящее время электростимуляцию дыхания производят различными способами: 1) активируя дыхательные мышцы непосредственным, чрескожным [6] или радиочастотным путем; 2) раздражая диафрагму или диафрагмальный нерв [7] с помощью трансвенозной, радиочастотной, непосредственной и чрескожной методик;
3) стимулируя сегменты спинного мозга [8]; 4) воздействуя на структуры дыхательного центра (ДЦ) непосредственно [9, 10] или чрескожно. Каждый из этих способов обладает своими достоинствами и недостатками.
Самый «периферический» по уровню воздействия способ электростимуляции дыхания - это стимуляция межреберных мышц. На сегодняшний день известно огромное количество различных мышечных электростимуляторов. При электростимуляции дыхания применяют так называемые
Рис. 1.
Методы электростимуляции диафрагмальных нервов [12].
1 - чрескожная электростимуляция диафрагмального нерва;
2 - непосредственная электростимуляция диафрагмальных нервов;
3 - радиочастотная
электростимуляция диафрагмальных нервов;
4 - автономная электростимуляция диафрагмальных нервов;
А - передающая антенна; АЭС - автономный электростимулятор;
ДН - диафрагмальные нервы; ПУ - приемное устройство; ПЭ - пальцевой электрод;
Э - электроды;
ЭС - электростимулятор.
Рис. 2.
Частично имплантируемая система для электростимуляции спинного мозга “ШЛТТШХ”.
1 - эпидуральные электроды;
2 - подкожный приемник; 3 -соединительные кабели; 4 -наружный трансммитер; 5
- антенна.
«пояса», которые накладывают на межреберную группу мышц. Данный способ рекомендуют применять при расстройствах функции внешнего дыхания, вызванных угнетением дыхательного центра, или при патологии периферических механизмов. Однако при существенных изменениях дыхания эта методика не эффективна.
Идея возбуждения диафрагмального нерва для обеспечения вспомогательно-
Электростимуляция диафрагмы — главной дыхательной мышцы, обеспечивающей в физиологических условиях две трети жизненной емкости легких, представляет собой наиболее распространенный метод электростимуляции дыхания.
го дыхания восходит к XVIII в. [11]. Известно, что электростимуляция диафрагмы -главной дыхательной мышцы, обеспечивающей в физиологических условиях две трети жизненной емкости легких, представляет собой
наиболее распространенный метод электростимуляции дыхания. Сущность метода состоит в подаче серий электрических импульсов на диафрагму или диафрагмальный нерв. На рис. 1 представлены различные способы электростимуляции диафрагмального нерва.
Методически наиболее простым способом является чрескожная электростимуляция диафрагмы (чЭСД) или диафрагмального нерва (чЭСДн), когда электроды располагают на поверхности кожи в проекции прохождения диафрагмальных нервов на шее, либо в месте прикрепления диафрагмы к грудной клетке на уровне пятого-седьмого межреберьев.
При трансвенозной электростимуляции диафрагмального нерва (тЭСДн) через верхнюю полую вену вводят специальный катетер-электрод и устанавливают его в проекции диафрагмального нерва. Анатомическим обоснованием преимущества такого метода является непосредственное прилегание правого диафрагмального нерва к стенке верхней полой вены.
Инвазивная методика непосредственной электростимуляции диафрагмального нерва (нЭСДн) и диафрагмы (нЭСД) предполагает оперативное вмешательство и обязательное выделение диафрагмального нерва с одной или с обеих сторон [13]. При этом методе электроды располагают непосредственно на диафрагмальном нерве в области шеи, грудной или брюшной полости, а при непосредственной электростимуляции диафрагмы - имплантируют в ее толщу.
Суть метода радиочастотной электростимуляции диафрагмального нерва (рЭСДн) и диафрагмы (рЭСД) заключается в ритмической подаче стимула на диафрагмальный нерв или диафрагму от внешнего передатчика в виде радиосигналов на имплантируемый подкожно приемник [14].
В настоящее время интенсивно проводятся исследования, в которых восстановление и поддержание дыхательных движений осуществляют путем непосредственной электростимуляции спинного мозга [8, 15-17].
В отличие от «перифе -рического», «центральным» способом электростимуляции дыхания является воздействие на структуры ДЦ. Экспериментально доказано, что прямая стимуляция ДЦ в течение апноэ, вызванного барбитуратами и анальгетиками, восстанавливала
Р'ьсеъриас* Р|Ц5 |еас1
ритмогенез путем непосредственного нанесения серий импульсов в область пнев-мотаксического центра [10, 18-20].
Установлено также, что высокочастотная ритмическая электростимуляция ин-спираторных мест гигантоклеточного ядра и ядра одиночного пути вызывала прерванную залповую активность нейронов ДЦ и приводила к возобновлению дыхательных движений [9, 21].
В нашей лаборатории в опытах на кошках под нембу-таловым наркозом была подтверждена возможность возобновления естественной ритмической деятельности
дыхательной системы посредством чрескожной электрической стимуляции ДЦ [22]. Стимулирующие электроды накладывали на кожу между краем затылочной кости и первым шейным позвонком, проецируя раздражение на
Рис. 3.
Основные типы электродов для электростимуляции спинного мозга.
1 - цилиндрический электрод с обычным расстоянием между контактами; 2 - цилиндрический электрод с расширенным межконтактным расстоянием;
3 - цилиндрический электрод с уменьшенным межконтактным расстоянием; 4 - плоский электрод.
Цифрами указаны межконтактные расстояния и длина контактов (в мм).
Инвазивная методика непосредственной электростимуляции диафрагмального нерва (нЭСДн) и диафрагмы (нЭСД) предполагает оперативное вмешательство и обязательное выделение диафрагмального нерва с одной или с обеих сторон.
Рис. 4.
Радиочастотная система электростимуляции дыхания Atrotech [23].
Система состоит из имплантируемого стимулятора, двух сложных электродных антенн (слева) и внешнего регулятора с двумя радиоантеннами (справа).
область ДЦ продолговатого мозга. Таким образом, во время остановки дыхания, вызванной наркотическим препаратом, оказалось возможным поддержание и последующее восстановление дыхательного ритмогенеза посредством чрескожной электрической стимуляции области ДЦ.
При обсуждении методов электростимуляции дыхания нам представляется очень важной характеристика основных типов электростимуляторов и раздражающих электродов. В настоящее время создана весьма совершенная аппаратура для электрического воздей-
Прямая стимуляция Дц в течение апноэ, вызванного барбитуратами и анальгетиками, восстанавливала ритмогенез путем непосредственного нанесения серий импульсов в область пневмотаксического центра.
ствия на различные мышцы, нервы и структуры головного и спинного мозга. Главным производителем такой аппаратуры является компания «Medtromc» (ША). В нашей
стране выпускается установка для хронической нейромодуляции, разработанная ВНИИОФИ совместно с НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. В клинике применяют два типа имплантируемых систем для электростимуляции спинного мозга: одна из них - полностью имплантируемая и другая - система с использованием радиочастотного способа передачи стимулирующих импульсов (рис. 2). Эти системы широко практикуют для противоболевой нейростимуляции.
Важнейшей частью любой системы являются электроды, от конструкции которых в значительной мере зависит успех и результативность стимуляции (рис. 3). Электроды, как правило, изготавливают из биологически инертных, нетоксичных материалов, обладающих достаточной надежностью при длительной эксплуатации. Имплантируемые электроды выпускаются компанией «Medtromc» (ША) и ВНИИОФИ (Россия, Москва).
Разработано несколько зарубежных имплантируемых систем, используемых для раздражения диафрагмального нерва. Базовая конфигурация состоит из имплантируемого комплекта приемник-электрод, внешнего электропитания и передатчика.
Передатчик генерирует радиочастотный сигнал, который индуктивно соединяется с имплантированным приемником через провода антенны (рис. 4).
В России для стимуляции диафрагмального нерва и диафрагмы выпускаются два типа электростимуляторов дыхания - ЭСД-2П, ЭСД-2Н-НЧ и комплект электродов к ним - ПЭДН и ПЭДН-2.
Электростимулятор ЭСД-2П переносной аппарат настольного типа. Он предназначен для применения в клиниках и поликлиниках. Данный аппарат обеспечивает кроме чрескожной, непосредственную и радиочастотную стимуляцию диафрагмы и диафрагмальных нервов.
Электростимулятор дыхания ЭСД-2Н-НЧ - малогабаритный носимый аппарат с автономным питанием, обеспечивающий непосредственную и чрескожную электростимуляцию.
Электрод ПЭДН представляет собой изолированный провод, контактная часть -тонкая сетка на изолирующем основании с «ушками» для крепления на ремне.
Электрод ПЭДН-2 представляет собой изолированный провод с резиновым «на-пальчичником» и контактом в виде полусферы.
В настоящее время разрабатываются другие модели, в том числе вживляемых электродов и микростимуляторов, которые могут быть имплантированы посредством инту-батора или лапароскопа [24].
Выбор месторасположения электродов. При чЭСД, проводимой с помощью сетчатых проводов-электродов ПЭДН, одновременно используют 4 электрода, которые фиксируют на теле больного с помощью резинового ремня: по два «активных» электрода
(катода) накладывают в области У1-У11 межреберьев по срединно-ключичной линии с обеих сторон, и два других (анода) - помещают сзади в области проекции Х-Х1 грудных позвонков [2, 25-27]. При
В качестве «активного» электрода (катода) пользуются пальцевым сферическим проводом-электродом ПЭДН-2, который после предварительного пробного поиска окончательно располагают в области «моторной точки» диафрагмального нерва на шее.
таком расположении электродов расстояние от них до диафрагмы оказывается минимальным, что существенно для успешного проведения стимуляции.
При другом варианте чЭСД стимулирующие электроды располагают следующим образом: четыре накожных пластинчатых электрода, соединенных с помощью эластичной ленты, закрепляют в области проекции диафрагмы. Два передних «активных» электрода размещают между парастернальной и среднеподмышечной лини-
В экспериментах на собаках при электростимуляции спинного мозга на уровне № П-ТЬ. III электрод вводили эпидурально, располагая на дорсальной поверхности спинного мозга.
ями и присоединяют к «отрицательному» полюсу электростимулятора, а «пассивные» электроды располагают по паравертебральным линиям на уровне 1Х-Х11 грудных
Включение чЭСД в комплекс санаторно-курортного лечения больных ишемической болезнью сердца с сопутствующими хроническими неспецифическими заболеваниями легких сопровождалось улучшением показателей газообмена внешнего дыхания, кислотнощелочного состояния и газового состава крови, сократительной способности миокарда, центральной и периферической гемодинамики, что повышало толерантность к физической нагрузке и улучшало эффективность лечения этой группы пациентов.
позвонков и подключают к «положительному» выходу стимулятора [28, 29].
Предлагают и еще одну методику чЭСД [30], при которой используют два электрода, накладываемых на-кожно над правой и левой половинами диафрагмы.
Обычно при чЭСДн в качестве «активного» электрода (катода) пользуются пальцевым сферическим проводом-электродом ПЭДН-2, который после предварительного пробного поиска окончательно располагают в области «моторной точки» диафрагмального нерва на шее. Оптимально эта точка локализуется несколько меди-альнее наружного края гру-диноключичнососцевид-ной мышцы в средней ее трети приблизительно на уровне перстневидного хряща [2]. «Пассивный» электрод
(анод) при этом фиксируется на уровне VI-VII-го шейных позвонков. Понятно, что проведение такой стимуляции требует выработки у оператора определенного навыка, связанного с нахождением «моторной» точки диафрагмального нерва и достаточно стабильной фиксации «активного» электрода в течение длительного времени. Проведение чЭСДн основано на стимуляции диафрагмального нерва в области «моторной точки» на шее («электро-френическое дыхание»).
Применяют также модифицированное двухстороннее подковообразное устройство для чЭСДн на шейном уровне, разработанное ВНИИЭМ [31]. Разработчики определяют местоположение стимулирующих электродов позади m. sternoclaidomastoideus и на 2-4 см выше ключицы над m. scalenis и медиальнее точки стимуляции плечевого сплетения. Эти же авторы при нЭСДн на шейном уровне рассекали кожу в треугольнике omotrapezoideum на протяжении 2-2,5 см между нижней третью латерального края m. sternoclaidomastoideus и m. jugularis externa [31]. После рассечения platismae обнажали m. scalenis и лежащий на ней диафрагмальный нерв, под который помещали электрод.
При рЭСДн с использованием «Diaphragm Pacer System S232 G» (Avery Laboratories, Glen Cove, N.Y., USA) применяли своеобразный надключичный подход, для чего электроды, связанные с подкожными имплантантами -радиосигнальными приемниками, помещали вокруг каждого нерва [32].
Иной метод был разработан для раздражения диафрагмального нерва посредством стимулятора спинного
Параметры раздражения при чЭСД *)
Хип стимуляции Напряжение, В Длительность импульса, мс Скважность (вдох/ выдох) Автор
1 20-30 0,3 1:2 [30]
2 20-40 0,5-0,8 1:2; 1:3 [2]
3 25-50 0,1-0,8 1:2; 1:3 [25]
4 25-50 0,3-0,8 1:2; 1:3 [26]
5 45-50 0,7-0,8 1:2; 1:3 [27]
*) Примечание. Частота импульсов для раздражения у разнъх авторов колебалась в значительнъх пределах: 20, 21, 20-120, 50-100 и 53 Гц (о чем ранее уже сообщалось).
мозга, предназначенного, главным образом, для болевого контроля (Itrel 3 или X-Trel, Medtronic, MN). Для этого раздражающий электрод размещали в области шеи по правому диафрагмальному нерву, а устройство имплантировали в грудную клетку спереди [33-35]. Параметры, которые они рекомендуют следующие: длительность импульса 150 мкс и частота 21 Гц.
Далее, установлено, что пациенту с целью восстановления кашлевого рефлекса раздражали определенные отделы спинного мозга, помещая электроды эпидураль-но на уровнях Th IX, Th XI и L I [8].
В экспериментах на собаках при электростимуляции спинного мозга на уровне Th II-Th III электрод вводили эпидурально, располагая на дорсальной поверхности спинного мозга [36].
Изучали также влияние электростимуляции спинного мозга на уровне Th X у кошек с поврежденным спинным мозгом [17].
Параметры раздражения. Отечественные авторы рекомендуют следующие параметры стимулов для чрескожной электростимуляции дыхания, сведенные в таблицу.
Обычно оптимальный эффект электростимуляторно-го дыхания наблюдается при амплитуде напряжения стимула 25-50 В, длительности
одного импульса 0,1-0,8 мс и скважности 1:2, 1:3. При снижении эффекта стимуляции дыхания во время сеанса приходится постепенно увеличивать амплитуду.
А^. DiMarco с коллегами при электростимуляции спинного мозга на уровне ^ IX, ТЬ XI и L I рекомендуют следующие параметры раздражения - 40 В, 53 Гц, 150 или 200 мкс [8].
Примечательно, что
при тЭСДн у собак Ю.В. Шинкаренко применял над-пороговую амплитуду импульсов, частоту и длительность импульсов в диапазоне 50-100 Гц и не менее 0,7-0,8 мс соответственно при соотношении вдоха и выдоха 1:2 [37].
Метод электростимуляции диафрагмального нерва нашел дополнительное применение в нейрореаниматологии
Чрескожная электростимуляция наружных межре-берных мышц с помощью аппарата «Миоритм-07Б», предназначенного для воздействия на органы и ткани человека специальными ипуль-сами тока, характеризовалась авторами следующими параметрами: импульсный ток силой 30 мА, частотой 20-120 Гц и интервалом между импульсами 4 с [6].
Вкратце отметим, что многие исследователи [26] считают благоприятным фактором использование чЭСД при различных заболеваниях: 1) пневмонии, в том числе затяжного течения; 2) сухом или экссудативном плеврите в подострой фазе течения; 3) восстановительном периоде после оперативного лечения неспецифических заболеваний легких; 4) очаговом туберкулезе в стадии уплотнения; 5) инфильтративном туберкулезе.
Метод чрескожной электростимуляции прост и технически доступен для использования как в стационарах, так и в поликлиниках, а также санаториях. Было изучено влияние чЭСД на эффективность комплексного санаторнокурортного лечения больных с сочетанной кардиореспира-торной патологией [28, 29]. В этих наблюдениях чЭСД осуществляли с помощью отечественного электростимулятора дыхания ЭСД-2Н-НЧ. Включение чЭСД в комплекс санаторно-курортного лечения больных ишемической
Ныне довольно широкое распространение получил метод электростимуляции спинного мозга с целью предупреждения патологических процессов в спинальных структурах.
болезнью сердца с сопутствующими хроническими неспецифическими заболеваниями легких сопровождалось улучшением показателей газообмена внешнего дыхания, кислотно-щелочного состояния и газового состава крови, сократительной способности миокарда, центральной и периферической гемодинамики, что повышало толерантность
к физической нагрузке и улучшало эффективность лечения этой группы пациентов.
В связи с этим особое значение приобретает тот факт, что электростимуляция мышц много лет успешно применяется в качестве мощного тренирующего и восстановительного средства, способствующего улучшению функционального состояния скелетной мускулатуры.
Как уже упоминалось, наиболее доступен в практике и не чрезмерно обременителен для больного метод чрескожной стимуляцион-ной электромиографии диафрагмы [26]. За многие годы успешного использования чЭСДн отработаны и другие инструментальные методы, позволяющие дополнительно судить о степени выраженности, в частности, утомления диафрагмальной мышцы, к которым относят определение трансдиафрагмального давления и максимального давления в ротовой полости. Хороший эффект дает применение чЭСДн (аппарат ЭСД-2П, одиночные импульсы су-прамаксимальной интенсивности и длительностью 0,5 мс) с последующей регистрацией и анализом вызванного потенциала или М-ответа диафрагмы посредством накожных электродов, помещенных по средне-ключичной линии справа и слева в проекции купола диафрагмы, положение которого ориентировочно определяется перкуссией (УП-УШ-е межреберья). Электрическое раздражение диафрагмального нерва производится с помощью активного «пальцевого» электрода, помещенного на «моторную» точку нерва по заднему краю грудиноключичнососцевидной мышцы на уровне середины щитовидного хряща, и «пассивного пластинчатого»
электрода, располагающегося по задней поверхности шеи на уровне остистого отростка УП-го шейного позвонка [26].
Вполне естественно, что метод электростимуляции диафрагмального нерва нашел дополнительное применение в нейрореаниматологии [31]. Проводилась сравнительная чЭСДн и нЭСДн. Для чЭСДн применяли модифицированное двухстороннее подковообразное устройство, помещаемое на шейном уровне [31]. Точка стимуляции находилась позади т. stemodaidomastoideus и на 2-4 см выше ключицы над т. scalenis и медиальнее точки стимуляции плечевого сплетения. Непосредственную стимуляцию диафрагмального нерва также производили на уровне шеи с помощью электростимуляторов ЭСД-1П и ЭСД-2П. Считают, что электростимуляция диафрагмальных нервов является дополнительным эффективным фактором устранения гиповентиляции легких и гипоксе-мии в раннем послеоперационном периоде и способствует
Одним из давних направлений анестезиологии является развитие методов обезболивания с помощью электроимпульсного воздействия на структуры центральной и периферической нервной системы.
быстрому регрессу воспалительных процессов, в частности, обширных сливных пневмоний у нейрохирургических больных, находящихся в тяжелом состоянии [31].
Стимуляция диафрагмальных нервов у больных с нарушениями дыхания и апноэ может привести также к восстановлению спонтанных дыхательных движений.
Однако при патологических типах дыхания и нарушениях проводимости диафрагмального нерва стимуляция малоэффективна.
Ныне довольно широкое распространение получил метод электростимуляции спинного мозга с целью предупреждения патологических
ЛИТЕРАТУРА:
1. Сафонов ВА., Ефимов В.Н., Чумаченко АА. Нейрофизиология дъхания. М.: Медицина, 1980. 224 с.
2. Электрическая стимуляция дъхания во фтизиохирур-гии. Методические рекомендации. М., 1989.13 с.
3. Бредикис Ю.Ю. Очерки клинической электроники. М.: Медицина, 1974. 224 с.
4. Огурцов Ю.Н., Москвина Т.И., Супер НА., Приймак А.А. Методъ и средства электрической стимуляции дъхания // Мед. техника. 1977. № 2. С. 49-52.
5. Зильбер А.П. Клиническая физиология для анестезиолога. М.: Медицина, 1977. 431 с.
6. Дзюблик А.Я., Степаненко А.В. Электростимуляция
дыхательных мышц в комплексной терапии больных хроническим обструктив-нъм бронхитом // Новые медицинские технологии в профилактике и лечении заболеваний органов дъ/хания. Сб. научных тр. / Под ред. Горбенко П.П. Л., 1990. С. 36-38.
7. Shehu I., Peli E. Phrenic nerve stimulation // Eur. J. Anasthesiol. Suppl. 2008. V.
42. P. 186-191.
8. DiMarco A.F., Kowalski K.E., Geertman R.T., Hromyak D.R. Spinal cord stimulation: a new method to produce an effective cough in patients with spinal cord injury // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006. V. 173. № 12. P. 1386-1389.
9. Якунин В.Е., Сергиевский М.В. Коррекция
дыхательных расстройств электростимуляцией некоторых структур дыхательного центра // Бюлл. экспе-рим. биол. и мед. 1981. Т. 43. № 3. С. 286-288.
10. Лосев Н.И., Войнов ВА. Восстановление дыхательного ритмогенеза локальной электростимуляцией мозга при апноэ, вызванном средствами для наркоза // Па-тол. физиология и эксперим. терапия. 1985. № 2. С. 71-74.
11. Schechter D.C. Applicstion of electrotherapy to noncardiac thoracic disorders // Bull. N. Y. Acad. Med. 1970. V. 46. № 11. P. 932-951.
12. Махмудов АА. Электростимуляция дыхательных мышц при повреждениях шейного и верхне-грудного отделов спинного мозга:
Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 1992. 25 с.
13. Roy-Camille R., Saillant
G., Sagnet P. et al. Diaphragmatic electric stimulation for traumatic tetraplegia // Nouv. Presse Med. 1976. V. 5. № 6. P. 345347.
14. Creasey G.H., Ho C.H., Triolo R.J. et al. Clinical applications of electrical stimulation after spinal cord injury // J. Spinal Cord Med. 2004. V. 27. № 4. P. 365-375.
15. DiMarco A.F., Connors A.F. Jr., Kowalski K.E. Gas exchange during separate diaphragm and intercostal muscle breathing // J. Appl. Physiol. 2004. V. 96. № 6. P. 2120-2124.
16. DiMarco A.F. Restoration of respiratory muscle function following spinal cord injury. Review of electrical and magnetic stimulation techniques // Respir. Physiol. Neurobiol. 2005. V. 147. № 2-3. P. 273-287.
17. DiMarco A.F., Kowalski K.E. Effects of chronic electrical stimulation on paralyzed expiratory muscles // J. Appl. Physiol. 2008. V. 104. № 6. P. 1634-1640.
18. Лосев Н.И., Войнов ВА., Мелемука И.В. Способ восстановления дыхания у экспериментальных животных (авт. свид. № 995802 от 14.10.1982).
19. Еськов В.М., Филатова О.Е., Якунин В.Е. Способ регуляции дыхания // Бюлл. изобретений. 1992. № 25 (авт. свид. № 1745268).
20. Еськов В.М., Филатова О.Е., Якунин В.Е. Способ восстановления дыхания у экспериментальных жи-вотных//Бюлл. изобретений. 1993. № 6 (авт. свид. № 1794457).
21. Буданцев В.С. Рац. предложение: Эффекты восстановления ритмической деятельности дыхательных нейронов и дыхания при электрической стимуляции медиальных структур дыхательного центра
процессов в спинальных структурах. Принцип подпо-роговой электростимуляции спинного мозга основан на способности электрического тока имитировать эффекты нервного импульса, оказывая на нервную клетку пусковое и трофическое влияние. Экспериментально доказано, что регулярная электростимуляция спинного мозга в радиочастотном диапазоне приводит к гипертрофии мотонейронов проводящих путей сохранной части спинного мозга после гемисекции, а также к появлению юных аксонов, способствующих формированию «спрутинг-эффекта» [38]. Хотя признаки регенерации нервных структур в участках повреждения спинного мозга при этом не были обнаружены. По клиническим показаниям регулярно проводимая электростимуляция спинного мозга способствует рефлекторной деятельности спинного мозга: усиливает Н-рефлекс и увеличивает М-ответ [38]. После прекращения электростимуляции спинного мозга функциональная активность мозга заметно снижается. Заслуживает внимания тот факт, что исследование эфферентных
проводниковых функций с помощью аудиоспинального теста и регистрации Н-рефлекса спустя длительные сроки после применения электростимуляции спинного мозга свидетельствуют о появлении ранее отсутствовавшей эфферентной проводимости.
Отмечено, что электростимуляцию целесообразно проводить в первые часы после травмы. Применение электростимуляции спинного мозга в позднем периоде после травмы значительно менее эффективно, хотя и наблюдается некоторая активация функций спинного мозга, что подтверждается клиническими и электрофизио-логическими данными [38]. У всех больных, оперированных в позднем периоде после травмы при применении электростимуляции спинного мозга раньше эпителизиру-ются пролежни и восстанавливается рефлекторная деятельность тазовых органов.
Показательно, что электростимуляция спинного мозга получила также широкое распространение в качестве метода лечения хронических нейрогенных болевых синдромов туловища и конечностей [39].
(удост. т 702, выдан. Куй-быш. мед. институтом от 21.12.1976).
22. Сафонов ВЛ., Тарасова Н.Н. Возможность восстановления естественного дыхания посредством чрескожной электростимуляции дыхательного центра // Механизмы функционирования висцеральных систем. Тезисы докладов VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 160-летию со дня рождения И.П. Павлова. СПб., 29 сентября-02 октября 2009. С. З89.
23. Creasey G., Elefteriades J., DiMarco A.F. et al. Electrical
stimulation to restore respiration // J. Rehabil. Res. Dev. 1996. V. 33. № 2. P. 123132.
24. Walter J.S., Dunn R.B.,
Wurster R.D., Laghi F. Microstimulators and
intramuscular hook
electrodes for the stimulation of respiratory muscles // J. Spinal Cord Med. 2007. V. 30. № 4. P. 338-345.
25. Лечение дыхательной недостаточности при туберкулезе и хронических воспалительных болезнях органов дыхания методом электрической стимуляции дыхания. Методические рекомендации. М., 1988.14 с.
За рубежом успешно применяется метод рЭСДн [8, 23, 32, 40] при повреждениях спинного мозга [14, 16, 41], центральной альвеолярной гиповентиляции [23], центральном апноэ [40], опухолях или травматических поражениях ствола мозга [32]. Имеются сведения о применении данного метода более 25 лет [23].
В клинических наблюдениях I. Shehu и Е. РеИ [7] отмечают, что электрическое возбуждение диафрагмального нерва оказалось очень эффективным при идентификации причин дисфункции ней-ромышечной и дыхательной систем.
Представляется обоснованно перспективным использование электростимуляции в анестезиологии. В настоящее время наркотические анал-гетики остаются основным средством обезболивания в послеоперационном периоде, в том числе и после операций на легких. Их недостатки обусловили поиск альтернативных методов послеоперационной аналгезии. Одним из давних направлений анестезиологии является развитие методов обезболивания с помощью электроимпульсного
воздействия на структуры центральной и периферической нервной системы [42, 43]. К числу таких методов относят различные варианты электростимуляции: чрескожную электроаналгезию, электроиглоаналгезию, пара-вертебральную электроанал-гезию, центральную электро-аналгезию [42]. По мнению ряда авторов, одним из ведущих механизмов их действия является мобилизация эндогенных опиоидных нейропептидов в результате активности антиноцицептивных систем головного и спинного мозга. Аналгетический компонент общей анестезии [42] достигается посредством стимуляции биполярными прямоугольными импульсами высокой частоты с амплитудным значением силы тока 300-500 мА (аппарат для электроанестезии типа ЭА-500-01, разработанный в Институте хирургии им. А.В. Вишневского АМН СССР). При этом электростимуляцию начинали за 20-30 мин до вводного наркоза. Поверхностные серебряные электроды диаметром 30 мм располагали на переносице (активный электрод), сосцевидных отростках и в затылочной области головы
26. Электростимуляция диафрагмального дъхания при хроническом обструктив-ном бронхите. Показания, электрофизиологическое обоснование, методика. М., 1994.13 с.
27. Климов А.Г. Использование чрескожной электростимуляции диафрагмъ при переводе тяжелообожжен-нъх на самостоятельное дъхание // Анестезиология и реаниматология. 2007. №
3. С. 15-17.
28. Клячкин Л.М., Щегольков А.М. Чрескожная электростимуляция диафрагмъ в комплексном санаторнокурортном лечении больнъх
ишемической болезнью сердца с сопутствующей бронхолегочной патологией // Военный мед. журн. 1989. №
9. С. 62.
29. Клячкин Л.М., Щегольков А.М., Булавин В.В. Влияние чрескожной электростимуляции диафрагмы на эффективность санаторнокурортного лечения больных ишемической болезнью сердца с сопутствующими хроническими неспецифическими заболеваниями легких // Новые медицинские технологии в профилактике и лечении заболеваний органов дыхания. Сб. научных
тр. / Под ред. Горбенко П.П. Л., 1990. С. 48-52.
30. Карашурова Е.С., Карашу-ров Е.С. Электростимуляция диафрагмы у больных бронхиальной астмой // Терапевт. архив. 1993. Т. 65. № 3. С. 23-25.
31. Земсков А.П., Цыденов М.М., Воеводская И.В. и др. Электростимуляция диафрагмальных нервов в нейреаниматологии // Вопр. нейрохирургии им.
Н.Н. Бурденко. 1988. № 5. С. 40-45.
32. Fritz U., Braun U., Friedrich M. et al. Implantation of a phrenic stimulator in central respiratory paralysis // Anaesthesist. 1995. V. 44. №
12. P. 880-883.
33. Taira T., Takeda N., Itoh K. et al. Phrenic nerve stimulation for diaphragm pacing with a spinal cord stimulator: technical note // Surg. Neurol. 2003. V. 59. № 2. P. 128-132.
34. Mitsuyama T., Taira T., Oikawa A. et al. Diaphragm pacing with a spinal cord stimulator // No Shinkei Geka. 2003. V. 31. № 11. P. 1179-1183.
35. Taira T., Hori T. Diaphragm
pacing with a spinal cord stimulator: current state
and future directions // Acta Neurochir. Suppl. 2007. V. 97. Pt. 1. P. 289-292.
36. DiMarco A.F., Altose M.D., Cropp A., Durand D. Activation of the inspiratory intercostal muscles by electrical stimulation of the spinal cord // Am. Rev. Respir. Dis. 1987. V. 136. №
6. P. 1385-1390.
37. Шинкаренко Ю.В. Трансвенозная электрическая стимуляция диафрагмального дыхания при острой дыхательной недостаточности центрального гене-за и острой гиповентиляции мозга: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 1989. 27 с.
38. Лившиц А.В. Электростимуляция спинного мозга // Нейротравматология.
Справочник. Симптомы, синдромы, патогенез, клиника, диагностика, лечение и прогноз позвоночноспинномозговых повреждений / Под ред. Коновалова А.Н., Лихтермана Л.Б., Потапова АА. М., 1994. С. 95.
39. Нинель В.Г., Лившиц ЛЯ., Меламуд Э.Е. Электростимуляция спинного мозга как метод лечения хронических нейрогенных болевых синдромов туловища. Саратов: Изд-во «СТИЛО», 2006.162 с.
40. Baer GA., Talonen P.P., Shneerson J.M. et al. Phrenic nerve stimulation for central ventilatory failure with bipolar and four-pole electrode systems // Pacing Clin. Electrophysiol. 1990. V.
13. № 8. P. 1061-1072.
41. DiMarco A.F., Onders R.P., Ignagni A., Kowalski K.E. Inspiratory muscle pasing in spinal cord injury: case report and clinical commentary // J. Spinal Cord Med. 2006. V. 29. № 2. P. 95-108.
42. Авруцкий М.Я., Шлозни-ков Б.М., Тверской АЛ. и др. Транскраниальная электростимуляция в ближайшем периоде после операций на легких // Анестезиология и реаниматология. 1988. № 6. С. 40-43.
43. Тихонова Г.П. Применение чрескожной периферической электростимуляции в анестезиологическом обеспечении хирургических операций // Анестезиология и реаниматология. 1988. № 6. С. 43-45.
44. Мальцев В.В., Зильбер А.П., Фулиди М.Г. Электростимуляция диафрагмальных нервов как метод искусственной вентиляции легких в нейрохирургии // Тезисы доклодов I Всероссийского Съезда анестезиологов и реаниматологов. Свердловск, 21-24 мая 1974. С. 91-93.
(«инертные» электроды). Данные исследования подтвердили [42], что 1) обезболивание с помощью транскраниальной электростимуляции в 1-е сутки после операций на легких обеспечивает достаточный аналгетический эффект; 2) чувствительность ДЦ к СО2 при применении транскраниальной электростимуляции для устранения послеоперационных болей выше, чем при обезболивании наркотическими аналгетиками.
При искусственной вентиляции легких (ИВЛ) после нейрохирургических вмешательств особое значение имеет дискоординация рефлексов с легочных структур, возникающая из-за нефизиологич-ности режима давлений вдоха и выдоха. В условиях, когда регулирующие вентиляцию центры временно поражены отеком, кровоизлиянием или при других повреждениях, эта дискоординация мешает восстановлению спонтанной вентиляции, даже в случаях восстановления нормализации функциональной способности центров.
ИВЛ с помощью электростимуляции диафрагмальных нервов лишена этих
недостатков и выгодно отличается от ИВЛ, производимых методами вдувания тем, что по своим физиологическим характеристикам она наиболее близка к спонтанной вентиляции.
Характерно, что, если после нейрохирургического вмешательства возникает длительное апноэ, то перевод с ИВЛ методом вдувания на электростимуляцию диафрагмальных нервов сопровождается сравнительно быстрым восстановлением спонтанной вентиляции. Наиболее вероятное объяснение этого эффекта - нормализация режима вну-трилегочного давления [44].
Таким образом, нами показано, что электростиму-ляционные методы широко распространены в клинической и лабораторной практике. Известны различные по назначению электронные стимуляторы, используемые как в здравоохранении, так и в экспериментальных исследованиях. Учитывая физиологичность данного воздействия, можно констатировать, что электростимуляция дыхания является одним из перспективнейших методов респираторной терапии. |
