Отправить статью по E-mail Топическая электростимуляция для коррекции дыхательных расстройств при травме спинного мозга (обзор литературы)
- Авторы: Тория В.Г.1, Виссарионов С.В.1, Савина М.В.1, Баиндурашвили А.Г.1, Першина П.А.1
-
Учреждения:
- Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
- Выпуск: Том 11, № 3 (2023)
- Страницы: 381-391
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://bakhtiniada.ru/turner/article/view/148240
- DOI: https://doi.org/10.17816/PTORS322843
- ID: 148240
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Обоснование. Повреждение спинного мозга может привести к опасной форме паралича дыхательных мышц, что значительно снижает дыхательную способность. Люди с повреждением спинного мозга сталкиваются с повышенным риском развития различных респираторных осложнений. На сегодняшний день существуют эффективные технологии, обеспечивающие положительное воздействие на долгосрочное восстановление дыхательной функции и создающие условия для формирования нейропластичности в поврежденном спинном мозге. Высокая актуальность и отсутствие систематизации данных методик в мировой литературе послужили основой для описания топического подхода в электростимуляции для коррекции дыхательных расстройств у пациентов с травматическим повреждением спинного мозга.
Цель — сформировать алгоритм топической электростимуляции спинного мозга и дыхательных мышц для коррекции нарушений функции дыхания у пациентов с травмой спинного мозга, основываясь на последних научных литературных данных.
Материалы и методы. В статье представлены результаты поиска и анализа рецензируемых статей, в которых изучали влияние различных методик электростимуляции на дыхательную функцию у пациентов с травмой спинного мозга. Поиск выполнен в ресурсах ScienceDirect, Google Scholar, PubMed за период с 2000 по 2022 г.
Результаты. Сформирован алгоритм электростимуляции спинного мозга и мышц с целью персонализации подхода к лечению пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой в зависимости от уровня и периода травматического повреждения спинного мозга.
Заключение. Методы электростимуляции показали свою эффективность в лечении травм спинного мозга, особенно с целью коррекции дыхательных расстройств. Выбор подходящего метода нейростимуляции зависит от тяжести, уровня повреждения и периода травмы. Неинвазивные методы, такие как функциональная электростимуляция и транскутанная стимуляция спинного мозга, могут быть применены и в остром, и в хроническом периоде, в то время как инвазивные методы, такие как эпидуральная стимуляция и постановка водителя дыхательного ритма, целесообразно использовать в хроническом периоде травмы. Несмотря на положительные результаты этих методов, необходимы дальнейшие исследования для разработки оптимальных планов лечения, повышения их эффективности и получения долгосрочных результатов.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Вахтанг Гамлетович Тория
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Автор, ответственный за переписку.
Email: vakdiss@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2056-9726
SPIN-код: 1797-5031
врач-нейрохирург
Россия, Санкт-ПетербургСергей Валентинович Виссарионов
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-код: 7125-4930
Scopus Author ID: 6504128319
ResearcherId: P-8596-2015
д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН
Россия, Санкт-ПетербургМаргарита Владимировна Савина
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: drevma@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8225-3885
SPIN-код: 5710-4790
Scopus Author ID: 57193277614
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургАлексей Георгиевич Баиндурашвили
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: turner011@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8123-6944
SPIN-код: 2153-9050
Scopus Author ID: 6603212551
д-р мед. наук, профессор, академик РАН, заслуженный врач РФ
Россия, Санкт-ПетербургПолина Андреевна Першина
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: polinaiva2772@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5665-3009
SPIN-код: 2484-9463
ординатор
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Dimarco A.F. Neural prostheses in the respiratory system // J. Rehabil. Res. Dev. 2001. Vol. 38. No. 6. P. 601–607.
- Sezer N., Akkuş S., Uğurlu F.G. Chronic complications of spinal cord injury // World J. Orthop. 2015. Vol. 6. No. 1. P. 24–33. doi: 10.5312/wjo.v6.i1.24
- Tester N.J., Fuller D.D., Fromm J.S., et al. Long-term facilitation of ventilation in humans with chronic spinal cord injury // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2014. Vol. 189. No. 1. P. 57–65. doi: 10.1164/rccm.201305-0848oc
- Berlly M., Shem K. Respiratory management during the first five days after spinal cord injury // J. Spinal Cord. Medicine. 2007. Vol. 30. No. 4. P. 309–318. doi: 10.1080/10790268.2007.11753946
- Jarosz R., Littlepage M.M., Creasey G., et al. Functional electrical stimulation in spinal cord injury respiratory care // Top. Spinal Cord Inj. Rehabil. 2012. Vol. 18. No. 4. P. 315–321. doi: 10.1310/sci1804-315
- Adler D., Gonzalez-Bermejo J., Duguet A., et al. Diaphragm pacing restores olfaction in tetraplegia // Eur. Respir. J. 2008. Vol. 34. No. 2. P. 365–370. doi: 10.1183/09031936.00177708
- Hachmann J.T., Grahn P.J., Calvert J.S., et al. Electrical neuromodulation of the respiratory system after spinal cord injury // Mayo Clin. Proceed. 2017. Vol. 92. No. 9. P. 1401–1414. doi: 10.1016/j.mayocp.2017.04.011
- Gray’s anatomy 41st edition: the anatomical basis of clinical practice / ed. by S. Standring. Elsevier Science, 2015.
- Terson de Paleville D., Lorenz D. Compensatory muscle activation during forced respiratory tasks in individuals with chronic spinal cord injury // Respir. Physiol. Neurobiol. 2015. Vol. 217. P. 54–62. doi: 10.1016/j.resp.2015.07.001
- Smith J.C., Abdala A.P., Koizumi H., et al. Spatial and functional architecture of the mammalian brain stem respiratory network: a hierarchy of three oscillatory mechanisms // J. Neurophysiol. 2007. Vol. 98. No. 6. P. 3370–3387. doi: 10.1152/jn.00985.2007
- Paton J.F.R., Abdala A.P., Koizumi H., et al. Respiratory rhythm generation during gasping depends on persistent sodium current // Nat. Neurosci. 2006. Vol. 9. No. 3. P. 311–313. doi: 10.1038/nn1650
- De Troyer A., Kirkwood P.A., Wilson T.A. Respiratory action of the intercostal muscles // Physiol. Rev. 2005. Vol. 85. No. 2. P. 717–756. doi: 10.1152/physrev.00007.2004
- De Troyer A., Gorman R.B., Gandevia S.C. Distribution of inspiratory drive to the external intercostal muscle in humans // J. Physiol. 2003. Vol. 546. No. 3. P. 943–954. doi: 10.1113/jphysiol.2002.028696
- Gandevia S.C., Hudson A.L., Gorman R.B., et al. Spatial distribution of inspiratory drive to the parasternal intercostal muscles in humans // J. Physiol. 2006. Vol. 573. No. 1. P. 263–275. doi: 10.1113/jphysiol.2005.101915
- Zaki Ghali M.G., Britz G., Lee K.Z. Pre-phrenic interneurons: Characterization and role in phrenic pattern formation and respiratory recovery following spinal cord injury // Respir. Physiol. Neurobiol. 2019. Vol. 265. P. 24–31. doi: 10.1016/j.resp.2018.09.005
- McCaughey E.J., Borotkanics R.J., Gollee H., et al. Abdominal functional electrical stimulation to improve respiratory function after spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis // Spinal Cord. 2016. Vol. 54. No. 9. P. 628–639. doi: 10.1038/sc.2016.31
- Gad P., Kreydin E., Zhong H., et al. Enabling respiratory control after severe chronic tetraplegia: an exploratory case study // J. Neurophysiol. 2020. Vol. 124. No. 3. P. 774–780. doi: 10.1152/jn.00320.2020
- Minyaeva A.V., Moiseev S.A., Pukhov A.M, et al. Response of external inspiration to the movements induced by transcutaneous spinal cord stimulation // Hum. Physiol. 2017. Vol. 43. No. 5. P. 524–531. doi: 10.1134/s0362119717050115
- Keller A., Singh G., Sommerfeld J.H., et al. Noninvasive spinal stimulation safely enables upright posture in children with spinal cord injury // Nat. Commun. 2021. Vol. 12. No. 1. doi: 10.1038/s41467-021-26026-z
- Joffe J.R. The effect of functional electrical stimulation on abdominal muscle strength and gross motor function in children with cerebral palsy a randomised control trial: dissertation. Cape Town: University of Cape Town; 2014.
- Averybiomedical.com [Internet] Avery Biomedical devices – leader in diaphragm pacemakers [дата обращения 20.12.2022]. Доступ по ссылке: http://www.averybiomedical.com
- Dalal K., DiMarco A.F. Diaphragmatic pacing in spinal cord injury // Physical. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 2014. Vol. 25. No. 3. P. 619–629. doi: 10.1016/j.pmr.2014.04.004
- Posluszny J.A. Jr., Onders R., Kerwin A.J., et al. Multicenter review of diaphragm pacing in spinal cord injury: successful not only in weaning from ventilators but also in bridging to independent respiration // J. Trauma Acute Care Surg. 2014. Vol. 76. No. 2. P. 303–309. doi: 10.1097/ta.0000000000000112
- Bakr S.M., Knight J., Johnson S.K., et al. Spinal cord stimulation improves functional outcomes in children with complex regional pain syndrome: case presentation and review of the literature // Pain Practice. 2020. Vol. 20. No. 6. P. 647–655. doi: 10.1111/papr.12882
- DiMarco A.F., Kowalski K.E. Intercostal muscle pacing with high frequency spinal cord stimulation in dogs // Respir. Physiol. Neurobiol. 2010. Vol. 171. No. 3. P. 218–224. doi: 10.1016/j.resp.2010.03.017
- Adachi T., Yokoyama M., Onuki T. Experimental evaluation of the optimal tidal volume for simultaneous pacing of the diaphragm and respiratory muscles // J. Artif. Organs. 2004. Vol. 7. No. 1. P. 27–29. doi: 10.1007/s10047-003-0246-4
- Tator C.H., Minassian K., Mushahwar V.K. Spinal cord stimulation: therapeutic benefits and movement generation after spinal cord injury // Handbook Clin. Neurol. 2012. Vol. 109. P. 283–296. doi: 10.1016/B978-0-444-52137-8.00018-8
- Angeli C.A., Edgerton V.R., Gerasimenko Y.P., et al. Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans // Brain. 2014. Vol. 137. No. 5. doi: 10.1093/brain/awu038
- Harkema S., Gerasimenko Y., Hodes J., et al. Effect of epidural stimulation of the lumbosacral spinal cord on voluntary movement, standing, and assisted stepping after motor complete paraplegia: a case study // Lancet. 2011. Vol. 377. No. 9781. P. 1938–1947. doi: 10.1016/s0140-6736(11)60547-3
- Saywell S.A., Ford T.W., Meehan C.F., et al. Electrophysiological and morphological characterization of propriospinal interneurons in the thoracic spinal cord // J. Neurophysiol. 2011. Vol. 105. No. 2. P. 806–826. doi: 10.1152/jn.00738.2010
- Iizuka M., Onimaru H., Izumizaki M. Distribution of respiration-related neuronal activity in the thoracic spinal cord of the neonatal rat: an optical imaging study // Neuroscience. 2016. Vol. 315. P. 217–227. doi: 10.1016/j.neuroscience.2015.12.015
- DiMarco A.F., Kowalski K.E. Activation of inspiratory muscles via spinal cord stimulation // Respir. Physiol. Neurobiol. 2013. Vol. 189. No. 2. P. 438–449. doi: 10.1016/j.resp.2013.06.001
- DiMarco A.F., Kowalski K.E. Activation of the expiratory muscles via lower thoracic high frequency spinal cord stimulation in awake animals // Respir. Physiol. Neurobiol. 2020. Vol. 276. doi: 10.1016/j.resp.2019.103360
- Тория В.Г., Виссарионов С.В., Кубанов Р.Р., и др. Персонифицированное применение методик электростимуляции для коррекции и ускоренного восстановления дыхательных расстройств при травме спинного мозга: Свидетельство о регистрации базы данных № 2023621031 RU, 2023.
Дополнительные файлы
