Чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга в двигательной реабилитации пациентов с травмой спинного мозга

Авторы

  • Татьяна Ромульевна Мошонкина Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН https://orcid.org/0000-0002-8934-5253
  • Мария Алексеевна Погольская Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН; ООО «ЭйрМЕД»
  • Злата Всеволодовна Виноградская ООО «ЭйрМЕД»
  • Полина Константиновна Лихачева ООО «ЭйрМЕД»
  • Юрий Петрович Герасименко Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН

Ключевые слова:

электрическая стимуляция, травма спинного мозга, реабилитация, двигательные навыки, трансляционная медицина

Аннотация

Ранее было показано, что метод чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧССМ), разработанный для фундаментальных исследований спинного мозга здорового человека, может быть использован для увеличения мышечной силы, инициации и улучшения произвольных движений у пациентов с хроническим повреждением спинного мозга. В настоящей работе приведены результаты использования ЧССМ в двигательной реабилитации пациентов, репрезентативно представляющие совокупность пациентов с травмой спинного мозга (ТСМ). Представлены результаты одной процедуры ЧССМ у 60 пациентов с ТСМ вследствие травмы позвоночника на верхнешейном (n = 6), на шейно-грудном (n = 23), на грудном (n = 28), и пояснично-крестцовом (n = 3) уровнях. Все пациенты имели серьезные двигательные нарушения, у многих были осложнения ТСМ. Стимуляция в области шейного и поясничного утолщений спинного мозга одиночными и ритмическими (15–50 Гц) импульсами у 59 пациентов вызывала двигательные реакции (движения пальцев стоп и/или рук, сокращение мышц ног и др.). Наблюдали также изменение спастичности, увеличение кожного кровотока, уменьшение хронической боли, появление чувствительности. 50 из 60 пациентов прошли курс двигательной реабилитации с применением ЧССМ (~12 процедур по ~2 ч). Для каждого пациента была определена реабилитационная цель (сидеть без опоры, увеличить силу захвата кисти, пересаживаться с инвалидной коляски на кушетку и т. д.). В результате улучшение двигательных функций было зарегистрировано у всех пациентов, реабилитационная цель достигнута у 70 % пациентов. В статье описаны клинические случаи пациентов с разной тяжестью двигательных нарушений; для них показаны записи кинематики движений, демонстрирующие значительную нормализацию функцию поддержания позы сидя и стоя после курса. В результате показано, что реабилитация с использованием ЧССМ приводит к восстановлению утраченных двигательных навыков. Также зарегистрированы значительные изменения висцеральных функций, что требует дополнительного исследования.

Библиографические ссылки

ЛИТЕРАТУРА

Баиндурашвили, А. Г., Виссарионов, С. В., Белянчиков, С. М. и др. (2020) Комплексное лечение пациента с осложненной травмой грудного отдела позвоночника с использованием методики чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (клиническое наблюдение). Гений ортопедии, т. 26, № 1, с. 79–88. DOI: 10.18019/1028-4427-2020-26-1-79-88

Виссарионов, С. В., Солохина, И. Ю., Икоева, Г. А. и др. (2016) Двигательная реабилитация пациента с последствиями позвоночно-спинномозговой травмы методом неинвазивной электростимуляции спинного мозга в сочетании с механотерапией. Хирургия позвоночника, т. 13, № 1, с. 8–12. DOI: 10.14531/ss2016.1.8-12

Мошонкина, Т. Р., Шапкова, Е. Ю., Сухотина, И. А. и др. (2016) Исследование сочетания неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга и активации серотониновых рецепторов у пациентов с хроническим поражением спинного мозга. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, т. 161, № 6, с. 700–705.

Норкин, И. А., Баратов, А. В., Федонников, А. С. и др. (2014) Значимость анализа медико-социальных параметров травм позвоночника в организации специализированной медицинской помощи. Хирургия позвоночника, № 3, с. 95–100. DOI: 10.14531/ss2014.3.95-100

Савенкова, А. А., Сарана, А. М., Щербак, С. Г. и др. (2019) Неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга в комплексной реабилитации больных со спинномозговой травмой. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры, т. 96, № 5, с. 11–18. DOI: 10.17116/kurort20199605111

Скворцов, Д. В. (2010) Стабилометрическое исследование: краткое руководство. М.: Маска, 172 с.

Al’joboori, Y., Massey, S. J., Knight, S. L. et al. (2020) The effects of adding transcutaneous spinal cord stimulation (tSCS) to sit-to-stand training in people with spinal cord injury: A pilot study. Journal of Clinical Medicine, vol. 9, no. 9, article 2765. DOI: 10.3390/jcm9092765

Chen, Y., He, Y., DeVivo, M. J. (2016) Changing demographics and injury profile of new traumatic spinal cord injuries in the United States, 1972–2014. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, vol. 97, no. 10, pp. 1610–1619. DOI: 10.1016/j.apmr.2016.03.017

Dimitrijevic, M. R., Gerasimenko, Yu., Pinter, M. M. (1998) Evidence for a spinal central pattern generator in humans. Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 860, no. 1, pp. 360–376. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb09062.x

Gerasimenko, Yu. P., Lu, D. C., Modaber, M. et al. (2015) Noninvasive reactivation of motor descending control after paralysis. Journal of Neurotrauma, vol. 32, no. 24, pp. 1968–1980. DOI: 10.1089/neu.2015.4008

Gerasimenko, Yu., Roy, R. R., Edgerton, V. R. (2008) Epidural stimulation: Comparison of the spinal circuits that generate and control locomotion in rats, cats and humans. Experimental Neurology, vol. 209, no. 2, pp. 417–425. DOI: 10.1016/j.expneurol.2007.07.015

Gorodnichev, R. M., Pivovarova, E. A., Puhov, A. et al. (2012) Transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord: A noninvasive tool for the activation of stepping pattern generators in humans. Human Physiology, vol. 38, no. 2, pp. 158–167. DOI: 10.1134/S0362119712020065

Hebert, J. S., Burnham, R. S. (2000) The effect of polytrauma in persons with traumatic spine injury: A prospective database of spine fractures. Spine, vol. 25, no. 1, pp. 55–60. DOI: 10.1097/00007632-200001010-00011

Mankoff, S. P., Brander, C., Ferrone, S., Marincola, F. M. (2004). Lost in translation: Obstacles to translational medicine. Journal of Translational Medicine, vol. 2, no. 1, article 14. DOI: 10.1186/1479-5876-2-14

Megía García, A., Serrano-Muñoz, D., Taylor, J. et al. (2020) Transcutaneous spinal cord stimulation and motor rehabilitation in spinal cord injury: A systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair, vol. 34, no. 1, pp. 3–12. DOI: 10.1177/1545968319893298

Shapkova, E. Y., Pismennaya, E. V., Emelyannikov, D. V., Ivannenko, Y. (2020) Exoskeleton walk training in paralyzed individuals benefits from transcutaneous lumbar cord tonic electrical stimulation. Frontiers in Neuroscience, vol. 14, article 416. DOI: 10.3389/fnins.2020.00416

REFERENCES

Al’joboori, Y., Massey, S. J., Knight, S. L. et al. (2020) The effects of adding transcutaneous spinal cord stimulation (tSCS) to sit-to-stand training in people with spinal cord injury: A pilot study. Journal of Clinical Medicine, vol. 9, no. 9, article 2765. DOI: 10.3390/jcm9092765 (In English)

Baindurashvili, A. G., Vissarionov, S. V., Belyanchikov, S. M. et al. (2020) Kompleksnoye lecheniye patsiyenta s oslozhnennoy travmoy grudnogo otdela pozvonochnika s ispol’zovaniyem metodiki chreskozhnoy elektricheskoy stimulyatsii spinnogo mozga (klinicheskoye nablyudeniye) [Comprehensive treatment of a patient with complicated thoracic spine injury using percutaneous electrical spinal cord stimulation (case report)]. Genij ortopedii, vol. 26, no. 1, pp. 79–88. DOI: 10.18019/1028-4427-2020-26-1-79-88 (In Russian)

Chen, Y., He, Y., DeVivo, M. J. (2016) Changing demographics and injury profile of new traumatic spinal cord injuries in the United States, 1972–2014. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, vol. 97, no. 10, pp. 1610–1619. DOI: 10.1016/j.apmr.2016.03.017 (In English)

Dimitrijevic, M. R., Gerasimenko, Yu., Pinter, M. M. (1998) Evidence for a spinal central pattern generator in humans. Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 860, no. 1, pp. 360–376. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb09062.x (In English)

Gerasimenko, Yu. P., Lu, D. C., Modaber, M. et al. (2015) Noninvasive reactivation of motor descending control after paralysis. Journal of Neurotrauma, vol. 32, no. 24, pp. 1968–1980. DOI: 10.1089/neu.2015.4008 (In English)

Gerasimenko, Yu., Roy, R. R., Edgerton, V. R. (2008) Epidural stimulation: Comparison of the spinal circuits that generate and control locomotion in rats, cats and humans. Experimental Neurology, vol. 209, no. 2, pp. 417–425. DOI: 10.1016/j.expneurol.2007.07.015 (In English)

Gorodnichev, R. M., Pivovarova, E. A., Puhov, A. et al. (2012) Transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord: A noninvasive tool for the activation of stepping pattern generators in humans. Human Physiology, vol. 38, no. 2, pp. 158–167. DOI: 10.1134/S0362119712020065 (In Russian)

Hebert, J. S., Burnham, R. S. (2000) The effect of polytrauma in persons with traumatic spine injury: A prospective database of spine fractures. Spine, vol. 25, no. 1, pp. 55–60. DOI: 10.1097/00007632-200001010-00011 (In English)

Mankoff, S. P., Brander, C., Ferrone, S., Marincola, F. M. (2004). Lost in translation: Obstacles to translational medicine. Journal of Translational Medicine, vol. 2, no. 1, article 14. DOI: 10.1186/1479-5876-2-14 (In English)

Megía García, A., Serrano-Muñoz, D., Taylor, J. et al. (2020) Transcutaneous spinal cord stimulation and motor rehabilitation in spinal cord injury: A systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair, vol. 34, no. 1, pp. 3–12. DOI: 10.1177/1545968319893298 (In English)

Moshonkina, T. R., Shapkova, E. Yu., Sukhotina, I. A. et al. (2016) Issledovanie sochetaniya neinvazivnoj elektricheskoj stimulyatsii spinnogo mozga i aktivatsii serotoninovykh retseptorov u patsientov s khronicheskim porazheniem spinnogo mozga [Effect of combination of non-invasive spinal cord electrical stimulation and serotonin receptor activation in patients with chronic spinal cord lesion]. Byulleten’ eksperimental’noj biologii i mediсiny, vol. 161, no. 6, pp. 700–705. (In Russian)

Norkin, I. A., Baratov, A. V., Fedonnikov, A. S. et al. (2014) Znachimost’ analiza mediko-sotsial’nykh parametrov travm pozvonochnika v organizatsii spetsializirovannoj meditsinskoj pomoshchi [The importance of analysis of medical and social parameters of traumatic spine injuries for organization of specialized medical care]. Hirurgiâ pozvonočnika — Spine Surgery, no. 3, pp. 95–100. DOI: 10.14531/ss2014.3.95-100 (In Russian)

Savenkova, A. A., Sarana, A. M., Shcherbak, S. G. et al. (2019) Neinvazivnaya elektricheskaya stimulyatsiya spinnogo mozga v kompleksnoj reabilitatsii bol’nykh so spinnomozgovoj travmoj [Noninvasive spinal cord electrical stimulation in the complex rehabilitation of patients with spinal cord injury]. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kultury — Problems of Balneology, Physiotherapy, and Exercise Therapy, vol. 96, no. 5, pp. 11–18. DOI: 10.17116/kurort20199605111 (In Russian)

Shapkova, E. Y., Pismennaya, E. V., Emelyannikov, D. V., Ivannenko, Y. (2020) Exoskeleton walk training in paralyzed individuals benefits from transcutaneous lumbar cord tonic electrical stimulation. Frontiers in Neuroscience, vol. 14, article 416. DOI: 10.3389/fnins.2020.00416 (In English)

Skvortsov, D. V. (2010) Stabilometricheskoe issledovanie: kratkoe rukovodstvo [Stabilometric study: A short guide]. Moscow: Maska Publ., 172 p. (In Russian)

Vissarionov, S. V., Solokhina, I. Yu., Ikoeva, G. A. et al. (2016) Dvigatel’naya reabilitatsiya patsienta s posledstviyami pozvonochno-spinnomozgovoj travmy metodom neinvazivnoj elektrostimulyatsii spinnogo mozga v sochetanii s mekhanoterapiej [Motor rehabilitation of patients with consequences of spinal cord injury using noninvasive electrical stimulation of the spinal cord combined with mechanotherapy]. Hirurgiâ pozvonočnika — Spine Surgery, vol. 13, no. 1, pp. 8–12. DOI: 10.14531/ss2016.1.8-12 (In Russian)

Опубликован

2020-12-26

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи