НЕЙРО-МИКРОЦИРКУЛЯТОРНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАЦИЕНТОВ C КИФОТИЧЕСКИМИ И СКОЛИОТИЧЕСКИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ ПОЗВОНОЧНИКА, АССОЦИИРОВАННЫМИ С КОМПРЕССИЕЙ СПИННОГО МОЗГ

Полный текст

Введение Естественное течение деформаций позвоночника таких, как кифоз и сколиоз, может приводить к стенозу позвоночного канала и в дальнейшем к компрессии сосудисто-нервных структур, в том числе спинного мозга. Методы визуализации, связанные с лучевой клинико-анатомической диагностикой [7], не дают количественных характеристик степени поражения и восстановления функции спинного мозга, а значит, оценки динамики неврологического статуса. В тоже время при стенозе может меняться весь функциональный спектр диагностических неврологических параметров - как состояния миелинизированных волокон типа А, так и тонких немиелинизированных С волокон. Миелинизированные структуры связаны с выполнением специфических функций - движений и преимущественно глубокой чувствительности. Немиелинизированные симпатические и тонкие сенсорные волокна участвуют в реализации процессов адаптации, трофики, формировании программ пато- и саногенеза, болевых систем. Симпатическая активность сопутствует дистрофическим процессам, а реализация восстановительных процессов, саногенеза и выздоровления требует усиления функционального вклада сенсорных пептидергических нервных волокон [3, 7]. Для оценки миелинизированных структур, в том числе при стенозирующих процессах позвоночника, применяются методы электронейромиографии (ЭНМГ) с определением наиболее диагностически значимых показателей - амплитуды потенциалов действия, параметров моторного и сенсорного ответа, скорости проведения импульса и F-волны [8], а также вызванных потенциалов (соматосенсорных, когнитивных и др.) [5, 10]. Однако состояние тонких немиелинизированных и маломиелинизированных волокон практически не изучено; это связано в том числе с тем, что из-за низкой скорости проведения они не доступны для традиционного ЭНМГ-исследования. Тонкие волокна в конечностях представлены симпатическими вегетативными постганглионарными С-волокнами (вазомоторными, в меньшем количестве потовыделительными и др.) и сенсорными А-дельта и С-волокнами болевой и температурной чувствительности (сенсорная функция, а также собственно трофическая функция, связанная с секрецией нейропептидов). Парасимпатическая иннервация практически отсутствует в тканях конечностей. В вертебрологии имеются единичные работы, исследующие функцию тонких нервных волокон. Например, с помощью метода термографии показана диагностическая роль сомато-симпатического рефлекса при дископатиях поясничного отдела позвоночника [2, 6]. Лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) со спектральным вейвлет-анализом колебаний кровотока является неинвазивным методом оценки микроциркуляции, который получил широкое распространение [1, 3, 4, 6, 9]. В амплитудно-частотном вейвлет-спектре ЛДФ записей микрогемо-циркуляторных сигналов выявлено несколько характерных частотных интервалов в диапазоне от 0,005 до 2 Гц, каждый из которых связан со специфическим физиологическим воздействием, модулирующим состояние микроциркуляции кожи. Это обеспечивает уникальные возможности для неинвазивной оценки регуляции микроциркуляторно-тканевых систем. Среди них выделяют активные тонус-формирующие влияния (эндотелиальные, нейрогенные, миогенные) и пассивные, обусловленные изменением давления в микрососудах (кардиальные и дыхательные венулярные) [6, 8]. Благодаря тому, что тонус-формирующие диапазоны 0,02-0,046 Гц и 0,047-0,069 Гц связаны, соответственно, с симпатическими вазомоторными адренергическими и сенсорными пептидергическими влияниями на микрососуды, имеется возможность неинвазивной диагностики функционального состояния вазомоторной симпатической и сенсорной пептидергической иннервации [6, 8]. Впервые эта методика предложена в 2004 году [2, 9]. При анализе спектра колебаний перфузии микрососудов учитывают, что симпатические адренергические влияния и сопутствующие им ангиоспастические проявления являются эрготропными, а сенсорные пептидергические, миогенные и эндотелиальные влияния - трофотропными. Доминирование эрготропных факторов связано с дегенеративно-дистрофическими процессами, а преобладание трофотропных компонентов регуляции микроциркуляторно-тканевых систем сопутствует регенерации и восстановительным процессам [1, 7]. Известно, что микроциркуляторно-тканевые системы одними из первых реагируют на начало саногенеза, в связи с чем использование показателей ЛДФ с вейвлет-анализом колебаний кровотока до и после операций на позвоночнике перспективно для раннего выявления вектора функциональной динамики [6, 9]. Целью работы явилось исследование особенностей нейро-микроциркуляторных взаимосвязей у пациентов с кифосколиозом, ассоциированным с неврологическим дефицитом, до и после оперативного лечения. Методика В НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова были обследованы с использованием метода ЛДФ и прооперированы 20 пациентов с деформациями позвоночника, ассоциированными с неврологическим дефицитом различной степени выраженности. Из них 17 пациентов до 18 лет (13,9±2,6 лет), взрослые - 3 пациента. В группе детского возраста: 10 случаев с идиопатическим кифосколиозом 4 ст. с неврологическим статусом Frankel C (7 пациента) и D (3 пациента); 7 пациентов с кифозом грудопоясничного отдела позвоночника, развившимся на фоне гипоплазии тел Th12-L1 позвонков. У данной группы пациентов присутствовал стеноз позвоночного канала 54,1%±19,1%, оцениваемый по данным КТ-миелографии вершины деформации в сагиттальной плоскости. Пациенты взрослого возраста наблюдались с кифотической деформацией грудного и грудопоясничного отдела позвоночника. По данным обследований выявлен стеноз позвоночного канала 53,3%±16,4. В неврологическом статусе - Frankel C (2 пациента) и Frankel D. Инструментальная коррекция и фиксация деформации без прямой декомпрессии позвоночного канала проведена у 7 пациентов. Двухэтапное оперативное лечение проведено у 10 пациентов в объеме дорсальной стабилизации деформации позвоночника и передней декомпрессии позвоночного канала. Заднебоковая декомпрессия позвоночного канала выполнена у 3 пациентов. Обследование пациентов проводилось до операции, через 1-2 недели после операции после регресса острого послеоперационного болевого синдрома, через 3-6 месяцев, 6-12 месяцев, более года после операции. Объем исследования включал в себя: общий осмотр с подробной оценкой неврологического статуса, лучевую диагностику (постуральные рентгенограммы позвоночника, КТ и МРТ позвоночника с оценкой стеноза позвоночного канала). Пациентам с грубыми кифосколиотическими деформациями проводилась КТ-миелография с последующим проектированием индивидуальных полноразмерных 3D моделей позвоночника и миелорадикулярных структур из пластика. На всех сроках обследования была проведена ЛДФ с вейвлет-анализом (рис. 2, 3 и 4). Исследование перфузии с определением среднего показателя микроциркуляции (М, в перфузионных единицах, п.е.) проводилось на уровне подушечки дистальной фаланги большого пальца стопы с использованием двухканального аппарата ЛАКК-02 с полупроводниковым лазером (зондирование в красном КР и инфракрасном ИК-каналах) [6, 9]. Полученные результаты ЛДФ обрабатывались методом спектрального амплитудно-частотного вейвлет-анализа для характеристики факторов регуляции микроциркуляции в диапазонах симпатической адренергической регуляции (0,02-0,046 Гц), сенсорных пептидергических влияний (0,047-0,069 Гц), миогенных осцилляций (0,07-0,145 Гц). Определялась нормированная по среднеквадратичному отклонению (σ) максимальная средняя амплитуда осцилляций в каждом из диапазонов по формуле А/σ, где А - величина амплитуды в п.е. согласно ранее описанной методике [6, 9]. (Рис. 2, 3 и 4). Статистическую обработку проводили с помощью программы «Biostat 4.03», для сравнения двух выборок использовали критерий Манна- Уитни. Количественные данные представлялись как среднее значение±стандартное отклонение. Результаты исследования После проведенного оперативного лечения у пациентов после операции относительная величина стеноза позвоночного канала составила 27,5%±14,7% (до операции 54,1%±19,1%). В динамике у 8 пациентов с неврологическим статусом Frankel С - в виде нижнего смешанного глубокого парапареза, выявлена положительная динамика до Frankel D. Из 12 пациентов с дооперационным неврологическим статусом Frankel D., у 7 пациентов динамики неврологического дефицита не выявлено; у 5 пациентов отмечался регресс неврологических расстройств до Frankel E. Результаты хирургического лечения пациентов расценены как хорошие. У 13 пациентов (65%) выявлен регресс неврологического дефицита в период наблюдения 3-6 месяцев после операции. Дельта коррекции деформации у данной группы пациентов составила 29,3%±12,1%. Результаты исследования методом ЛДФ проиллюстрированы на рис. 1 и таблице. Рис. 1. Частота представленности (в %) активности симпатической адренергической (Н) и сенсорной пептидергической (СП) регуляции микрососудов в вейвлет-спектре колебаний кровотока Таблица. Показатели ЛДФ до и после оперативного лечения Интервал обследования Ан./σ КР Ан./σ ИК Асп./σ КР Асп./σ ИК Ам./σ КР Ам./σ ИК М, п.е. КР М, п.е. ИК До операции 0,45± 0,12 0,53±0,11 _ 0,38±0,08 0,38±0,04 0,24±0,03 1,1±0,07 11,7±1,1 1-2 нед. после операции 0,4±0,2 0,64±0,04* 0,57±0,12* 0,53±0,05* 0,41±0,09 0,3±0,08 2,3±0,05* 10±1,5 3-6 мес. после операции 0,6±0,1 0,65±0,06* 0,41±0,08* 0,54±0,04* 0,39±0,07 0,19±0,1 2,34±0,04* 13±1,4 6-12 мес. после операции 0,37±0,07* 0,44±0,06* 0,47±0,11* 0,43±0,04* 0,43±0,03* 0,28±0,05 5,4±0,09* 13±2,3 Более 1 года после операции 0,45±0,15 0,5±0,12 0,32±0,07* 0,54±0,12* 0,35±0,1 0,34±0,04* 7,2±1,1* 18,7±1,5* Контроль (n=20) 0,4±0,09 0,48±0,1 0,27±0,1 0,29±0,1 0,45±0,07 0,4±0,03 5,1±0,09 11,8±1,3 *р<0,05 для данных в динамике после операции по сравнению с результатами до операции Примеры записи вейвлет-спектра колебаний кровотока представлены на рисунках 2-4. Как следует из представленных данных, в процессе послеоперационного восстановления отмечалась отчетливая динамика функционального состояния тонких нервных волокон (гистограмма). В условиях физиологического покоя у здоровых лиц (контрольная группа) преобладала представленность симпатической адренергической регуляции, тогда как трофотропная сенсорная пептидергическая активность обнаруживалась в вейвлет-спектре не более чем в 30% случаев. У пациентов в дооперационном периоде это распределение сохранялось, но в прекапиллярных микрососудах (записи КР канала) сенсорная пептидергическая регуляция не была выявлена в вейвлет-спектре. После операции отмечалась прогрессирующая в динамике смена вектора нервного контроля микроцирокуляторно-тканевых систем - отчетливое возрастание вклада трофотропной сенсорной пептидергической иннервации на фоне снижения представленности эрготропного симпатического адренергического канала регуляции. Наибольший трофотропный вклад наблюдался во временной промежуток 6-12 месяцев после операции, что позволяет расценивать его как наиболее активный восстановительный период. Рис. 2. Пример записи вейвлет-спектра колебаний кровотока по данным ЛДФ до операции. По горизонтали частотные диапазоны в Гц: э (эндотелиальные), н (нейрогенные), м (миогенные), д (дыхательные венулярные), с (сердечные). По вертикали амплитуда колебаний кровотока в перфузионных единицах. Красная стрелка - активация осцилляций в диапазоне симпатической адренергической регуляции микрососудов в ИК канале. Сенсорная пептидергическая активность не зарегистрирована Рис. 3. Пример записи вейвлет-спектра колебаний кровотока по данным ЛДФ через 8 месяцев после операции. По горизонтали частотные диапазоны в Гц: э (эндотелиальные), н (нейрогенные), м (миогенные), д (дыхательные венулярные), с (сердечные). По вертикали амплитуда колебаний кровотока в перфузионных единицах. Красная стрелка - отсутствие симпатической адренергической активности в ИК канале и выраженное ее снижение в КР канале записи. Синяя стрелка - выраженная активность сенсорной пептидергической регуляции в ИК канале записи. Интерес представляют количественные показатели состояния микроциркуляции и ее регуляции (табл.). Для дооперационного периода были характерны низкие величины перфузии (М, п.е.) микрососудистого русла в КР канале записи, отражающем преимущественно нутритивный кровоток; отсутствие трофотропных сенсорных пептидергических осцилляций в этом же канале записи; относительно низкие значения амплитуд миогенных колебаний кровотока, связанных с капиллярной перфузией. После операции выявлялась положительная динамика микрососудистых показателей. Значительный прирост демонстрировала величина М, особенно в КР канале записи. Возрастала и поддерживалась активность сенсорных пептидергических нервных волокон, начиная с раннего послеоперационного периода. Симпатическая адренергическая активность достоверно снижалась в период 6-12 месяцев после операции. Рис. 4. Пример записи вейвлет-спектра колебаний кровотока по данным ЛДФ через 1,5 года после операции. По горизонтали частотные диапазоны в Гц: э (эндотелиальные), н (нейрогенные), м (миогенные), д (дыхательные венулярные), с (сердечные). По вертикали амплитуда колебаний кровотока в перфузионных единицах. Красная стрелка - отсутствие симпатической адренергической активности в КР и ИК каналах записи. Синяя стрелка - активация сенсорной пептидергической регуляции в ИК канале записи. Двойная синяя стрелка - синхронизация по частоте миогенной активности в КР и ИК каналах. Обсуждение результатов исследования В работе для оценки тонких немиелинизированных нервных волокон использовался метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ). ЛДФ широко применяется в современной фундаментальной и клинической медицине для оценки микроциркуляторно-тканевых систем. Например, только одна информационная база PubMed насчитывает около 12000 публикаций по этой тематике в самых разных областях медицины. Преимуществами метода являются неинвазивность, абсолютная безвредность исследований, возможность неограниченного контроля в динамике, а для российских приборов серии ЛАКК - еще и компьютерный количественный анализ записей с применением спектрального вейвлет-анализа колебаний кровотока. Количественный подход позволяет оценить факторы регуляции микроциркуляции, в том числе функциональное состояние участвующих в иннервации микрососудов тонких немиелинизированных нервных волокон - вазомоторных симпатических и сенсорных пептидергических. Это особенно ценно для травматологии и ортопедии, т.к. результаты ЛДФ характеризуют не только чисто сосудистый компонент трофики тканей, реализуемый на уровне микроциркуляции, но и состояние нервного компонента трофики, осуществляемого посредством тонких нервных волокон [3, 6]. Подобная возможность приобретает еще большую значимость в настоящее время в связи с тем, что нейрофизиологическая диагностика в травматологии и ортопедии, в том числе в вертебрологии, основана на электрофизиологическом подходе с оценкой проводимости по миелинизированным нервным волокнам. Однако этот подход не эффективен для диагностики немиелинизированной иннервации. Выбор в качестве зоны регистрации ЛДФ кожи подошвенной поверхности большого пальца стопы был обусловлен высокой плотностью немиелинизированных волокон, в том числе периваскулярно, в коже подошвенных и ладонных поверхностей у человека [2, 5]. Согласно полученным результатам нарастание вклада трофотропной сенсорной пептидергической регуляции начинает увеличиваться, начиная с 3-6 месяцев после операции, достигает максимума в сроки 6-12 месяцев и несколько снижается, но сохраняется через год и более после хирургического вмешательства. На этом фоне на всех этапах сохраняется участие эрготропного канала регуляции, связанного с симпатическими волокнами, однако их вклад в контроль микроциркуляторно-тканевых систем отчетливо снижался, начиная с 6 месяцев после операции, достигая минимума в период 6-12 месяцев. Среди количественных параметров микроциркуляции отчетливое прогрессирование в динамике после операции демонстрировала величина средней перфузии М. В количественном выражении для случаев представленности в вейвлет-спектре активность трофотропного сенсорного пептидергического канала регуляции (величины нормированных амплитуд колебаний кровотока соответствующего генеза) достоверно возрастала после операции, а эрготропного симпатического канала (величины амплитуд осцилляций симпатического адренергического генеза) достоверно снижалась только в сроки 6-12 месяцев после операции. В целом, полученные данные свидетельствуют о достоверном участии тонких нервных волокон в восстановительных процессах после декомпрессивных операций в зоне позвоночного канала и создания анатомических условий для нейрофизиологической репарации на уровне спинного мозга. Заключение Использование метода ЛДФ со спектральным вейвлет-анализом колебаний кровотока позволяет объективизировать динамику состояния тонких немиелинизированных нервных волокон и восстановительных процессов у пациентов с кифосколиотическими деформациями позвоночника, ассоциированными с компрессией спинного мозга. После операции возрастала и поддерживалась активность трофотропных сенсорных пептидергических нервных волокон, величины перфузии микроциркуляторного русла, начиная с раннего послеоперационного периода. Эрготропная симпатическая адренергическая активность достоверно снижалась в период 6-12 месяцев после операции. Максимальная мобилизация трофотропных нейрогенных механизмов саногенеза отмечалась в период 6-12 месяцев после операции.

Об авторах

Антон Герасимович Назаренко

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
доктор медицинских наук, профессор РАН, директор НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Александр Ильич Крупаткин

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
доктор медицинских наук, профессор, врач-невролог НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Александр Алексеевич Кулешов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
доктор медицинских наук, заведующий 14 отделением (вертебрологии) НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Игорь Михайлович Милица

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
аспирант, врач травматолог-ортопед клинико-диагностического отделения НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Марчел Степанович Ветрилэ

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
кандидат медицинских наук, заместитель директора по науке Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Игорь Николаевич Лисянский

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
кандидат медицинских наук, врач травматолог-ортопед 14 отделения (вертебрологии) НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Сергей Николаевич Макаров

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова

Email: email@example.com
кандидат медицинских наук, врач травматолог-ортопед 14 отделения (вертебрологии) НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Список литературы

Дополнительные файлы