Интраоперационный нейрофизиологический контроль при хирургической коррекции сколиоза для послеоперационного восстановления моторной функции пациента

Введение

Существующее сейчас хирургическое лечение выраженных деформаций позвоночника является симптоматическим. К нему прибегают, когда консервативные методы воздействия оказываются неэффективными, неспособными справиться с нарастанием проблемы. Для понимания причин возникновения и прогрессивного развития данной группы ортопедических заболеваний проводятся исследования структурно-функционального состояния сенсомоторной системы пациентов с помощью инструментальных методов тестирования [1, 2]. Полученная таким образом информация может быть также использована для оптимизации постоперационной реабилитации и при дальнейшей консервативной терапии [3].

При хирургическом лечении сколиозов существует риск возникновения в послеоперационном периоде нового неврологического дефицита [4, 5]. Для решения данной проблемы сформировался комплекс методов интраоперационного нейрофизиологического контроля функционального состояния спинного мозга, получивший название интраоперационного нейромониторинга [6]. В качестве инструмента тестирования моторной системы в этот комплекс входит метод транскраниально-вызванных моторных потенциалов [7, 8]. Интерес представляют ситуации с критическими изменениями моторно-вызванных потенциалов (МВП) при отсутствии послеоперационных неврологических расстройств. Некоторые авторы интерпретируют эти изменения как ложноположительные реакции пирамидного пути спинного мозга [9], однако единого мнения по этому вопросу не наблюдается [7, 10]. Результаты наших исследований показали, что даже при отсутствии послеоперационного неврологического дефицита неблагоприятные интраоперационные события, сопровождающиеся негативными изменениями МВП, приводят к снижению нейрофизиологических сенсомоторных показателей [11, 12].

Цель исследования — изучить влияние неблагоприятных интраоперационных событий на субклиническое снижение функционального состояния сенсомоторной системы пациентов со сколиозом и на их раннюю послеоперационную реабилитацию.

Материалы и методы

В исследование включено 30 подростков (11 — мужского и 19 — женского пола) 13–16 лет (средний возраст — 14,50±0,16 года) со сколиозом разной этологии: идиопатическим сколиозом (n=16); врожденной деформацией позвоночника (n=5); деформацией позвоночника, связанной с системными заболеваниями скелета (n=3); нейрогенным сколиозом (n=6). Локализация деформации: грудопоясничная (n=25); грудная (n=3); шейно-грудопоясничная (n=2). Угол деформации варьировал от 40 до 115°. Параметры физического развития пациентов оценивали с учетом ростовых данных [13].

Моторные (М) ответы мышц нижних конечностей получали при монополярном накожном отведении и супрамаксимальном раздражении соответствующих нервов, электромиограммы — при максимальном произвольном напряжении (накожном биполярном отведении мышц). Рассчитывали предложенный А.П. Шеиным цереброспинальный индекс (ЦСИ) [14]. В качестве мышц-индикаторов использовали m. rectus femoris, m. tibialis anterior, m. gastrocnemius lateralis, m. extensor digitorum brevis, m. flexor digitorum brevis левой и правой нижних конечностей. Исследования проводили перед оперативной коррекцией деформации позвоночника и через две недели после вмешательства. Полученные данные сравнивали с результатами обследования практически здоровых добровольцев [15]. Оперативное вмешательство осуществляли под нейрофизиологическим контролем методом транскраниально-вызванных моторных потенциалов.

Исследуемые были разделены на две группы сравнения: в 1-ю (n=20) вошли пациенты со спокойным течением операции, у которых не наблюдалось нейрофизиологических признаков опасных изменений состояния спинного мозга; у пациентов 2-й группы (n=10) в процессе операции отмечалось значительное угнетение МВП вплоть до полного их исчезновения, на что указывало существенное снижение функционального состояния пирамидной системы спинного мозга. В послеоперационном периоде у данных пациентов клинических признаков неврологических нарушений не выявлено.

Всем исследуемым в послеоперационном периоде назначали комплекс ЛФК с использованием дыхательных и общеукрепляющих физических упражнений.

Исследование проведено в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации (2013), и одобрено комитетом по этике Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Или­зарова (Курган). Информированное добровольное согласие получено от всех пациентов старше 15 лет и от родителей пациентов, не достигших 15-летнего возраста, согласно Федеральному закону «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан» (2011).

Статистический анализ. Математическую обработку данных проводили с помощью программного комплекса Microsoft Excel 2010 и интегрированного с ним пакета Attestat, а также пакета программ IBM SPSS Statistics 21.0. Методом Колмогорова–Смирнова оценивали характер статистического распределения анализируемых параметров электромиографии (ЭМГ). Рас­счи­тывали средние значения амплитуды вызванной и произвольной ЭМГ, стандартную ошибку среднего. Данные представлены как M±m. В качестве меры вариативности использовали коэффициент вариации (СV) — выраженное в процентах отношение стандартного отклонения к среднему значению. Значимость различий в группах ввиду нормального характера статистического распределения определяли, используя t-критерий для независимых и попарно сопряженных выборок с предварительной оценкой условия равенства дисперсий с помощью критерия Левена. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

Параметры физического развития с учетом роста пациентов распределились в центильных коридорах SD2neg, SD1neg, SD0, т.е. с превалированием пониженной массы тела у 21 пациента (70%). Пониженная масса тела выявлена у всех пациентов с врожденной (5 — SD1neg), системной (2 — SD2neg, 1 — SD1neg) и нейрогенной (2 — SD2neg, 4 — SD1neg) деформацией позвоночника и у 7 из 16 пациентов с идиопатическим сколиозом (SD1neg).

Результаты нейрофизиологического тестирования функционального состояния моторной системы показали, что средняя амплитуда М-ответа мышц нижних конечностей в группах сравнения статистически значимо не различается (p>0,05). Для 3 из 5 тестируемых мышц она снижена относительно нормы: в 1-й группе — на 6,5–31,2% и во 2-й — на 9,3–27,5%. Для m. extensor digitorum brevis снижение М-ответа в обеих группах статистически значимо (p<0,05) (табл. 1).

---

Таблица 1. Средние значения амплитуды М-ответа мышц нижних конечностей (M±m)

---

Средневыборочные значения параметров ЭМГ при максимальном произвольном напряжении мышц нижних конечностей (табл. 2) в группах сравнения различаются статистически не значимо (p>0,05), за исключением m. rectus femoris, для которой средняя амплитуда в дооперационном периоде статистически значимо выше (p<0,05) у пациентов 2-й группы по сравнению с 1-й. При этом во всех случаях амплитуда существенно снижена (p<0,05) относительно нормы: на 12,5–44,1% в 1-й группе и на 31,3–34,3% — во 2-й, за исключением значений для m. rectus femoris во 2-й группе. Вариативность амплитуды произвольной ЭМГ сопоставима с вариативностью М-ответов.

---

Таблица 2. Средние значения параметров электромиографии при максимальном произвольном напряжении мышц нижних конечностей (M±m)

---

Все зарегистрированные паттерны произвольной ЭМГ по характеру суммации в них потенциалов действия двигательных единиц можно разделить на два типа: насыщенная ЭМГ и редуцированная ЭМГ. В первом случае электрограмма произвольной активности представляет собой сложного вида ломаную линию, которая многократно в случайном порядке пересекает нулевой уровень. Весь отрезок записи равномерно заполнен спайками электрической активности, переходящими один в другой. Для расчета средней частоты произвольной ЭМГ использовались только насыщенные паттерны. Редуцированная ЭМГ представляет собой чередование на протяжении эпохи анализа насыщенных спайков активности с периодами электрического молчания. У пациентов 1-й группы паттерны редуцированной ЭМГ регистрировались билатерально и составляли 31,5–35,0% всех наблюдений. Во 2-й группе для всех мышц редуцированная ЭМГ встречалась в 40,0% случаев.

В процессе оперативного вмешательства методом МВП-тестирования у всех пациентов 2-й группы зафиксированы случаи снижения амплитуды МВП более чем на 50% вплоть до полного исчезновения. При этом хирургом и анестезиологом применялись соответствующие меры для устранения возникшей проблемы (менялось положение, вплоть до удаления элементов конструкции, напряжение коррекционных усилий, вводились глюкокортикоиды). Критические изменения МВП были обратимыми (длительностью не более 15 мин с последующим возвращением к исходному уровню) и необратимыми (когда амплитуда МВП не восстанавливалась до конца операции). Однако у всех пациентов в послеоперационном периоде отсутствовали клинические признаки сенсомоторных расстройств.

После оперативной коррекции деформации позвоночника амплитуда М-ответов существенно не менялась (p>0,05) в обеих группах (см. табл. 1). Из табл. 2 видно, что у пациентов со спокойным течением оперативного вмешательства (1-я группа) в послеоперационном периоде отмечалось несущественное (p>0,05) снижение на 6,3–16,2% амплитуды ЭМГ относительно исходного уровня. Во 2-й группе это снижение было более ощутимым и составляло 9,6–41,7% по сравнению с дооперационным уровнем. Оно минимально для икроножных мышц (p>0,05) и максимально для прямой мышцы бедра (p<0,05). Снижение амплитуды ЭМГ для передней большеберцовой мышцы носило промежуточный характер, но оставалось статистически незначимым (p>0,05). При этом количество паттернов редуцированной произвольной ЭМГ в 1-й группе сократилось после операции на 5–10% (до 20–30%), в то время как во 2-й группе оно оставалось практически без изменений, т.е. составляло 40%, за исключением m. rectus femoris справа, где количество паттернов снизилось на 6%.

Обсуждение

Полученные результаты свидетельствуют, что функциональное ухудшение состояния нервно-мышечного аппарата подростков со сколиотической деформацией позвоночника в большей степени обусловлено не структурными, а функциональными изменениями, поскольку М-ответы большинства мышц несущественно отличаются от нормы, а произвольная амплитуда ЭМГ значительно снижена. Уменьшение уровня произвольной активности можно объяснить перестройкой центральных механизмов управления двигательной активностью в измененных биомеханических условиях и на фоне нарушения взаимодействия ЦНС с периферической частью эффекторного аппарата [16].

Подтверждением данного положения могут служить цереброспинальные индексы пациентов (табл. 3). При сравнении исходных ЭМГ-характеристик подростков из 1-й и 2-й групп мы не выявили существенных различий, т.е. возникновение интраоперационных негативных событий не предопределено состоянием нервно-мышечной системы больного.

---

Таблица 3. Средние значения цереброспинального индекса (ЦСИ) мышц нижних конечностей (M±m)

---

Хирургическая коррекция деформации позвоночника оказывает мощное многофакторное воздействие на организм [17, 18]. В частности, под влиянием изменений баланса специфического и неспецифического компонентов соматосенсорной афферентации, а также за счет интенсивного потока сенсорных импульсов от тканевых интерорецепторов (включая ноцицепторы) активируются рефлекторные защитные механизмы, ограничивающие моторную активность пациентов в послеоперационном периоде [19–21]. Первоначально эти защитные механизмы позволяют организму оптимально распределять внутренние ресурсы в восстановительном периоде, но затем в связи с тонической природой защитных рефлексов они становятся препятствием в преодолении послеоперационной гиподинамии и гипокинезии. Плавному ослаблению охранительного торможения способствует послеоперационная ЛФК [22, 23] и электростимуляция [24, 25].

Установлено, что у пациентов со спокойным течением оперативного вмешательства (1-я группа) за две недели восстановительных занятий наблюдалось практически полное возвращение функционального состояния нервно-мышечного аппарата к исходному уровню, в то время как во 2-й группе, несмотря на отсутствие видимых клинических проблем, восстановление шло заметно медленнее. Существенная роль защитных рефлекторных механизмов, ограничивающих моторную активность, проявилась в межгрупповых различиях динамики редуцированных паттернов произвольной ЭМГ. Редуцированные паттерны ЭМГ возникают вследствие повышенной активности тормозных систем, ограничивающих интенсивность работы спинальных мотонейронных пулов соответствующих мышц [26]. В 1-й группе отмечалось заметное сокращение количества паттернов редуцированной ЭМГ, что указывает на ослабление тормозных влияний на моторную систему. Во 2-й группе данный параметр практически не изменялся, т.е. существующего комплекса ЛФК было недостаточно для преодоления тормозных эффектов оперативного воздействия. В связи с этим очевидно, что негативные интраоперационные события способствуют стабилизации механизмов охранительного торможения в послеоперационном периоде.

Отсутствие клинических признаков моторных расстройств в послеоперационном периоде не позволяет назначать пациентам специальные комплексы ЛФК либо дополнительную физиотерапию, например мио­электростимуляцию [27–29]. Однако инструментальные методы исследования дают возможность выявить у пациентов, перенесших негативные интраоперационные события, более выраженные отклонения параметров ЭМГ, чем после спокойного течения операции, при отсутствии клинических признаков неврологических расстройств [11, 12]. Данное состояние получило условное обозначение субклинического сенсомоторного дефицита [30].

Незначительное снижение амплитуды произвольной ЭМГ относительно исходного уровня, наблюдаемое в контрольном обследовании, позволяет заключить, что используемый в послеоперационном периоде комплекс ЛФК помогает восстановить функциональное состояние мышц нижних конечностей до уровня, близкого к исходному. Однако хотя неблагоприятные интраоперационные события (изменения состояния моторной системы) и не приводят к клинически выраженным нарушениям, они существенно сказываются на характере двигательной активности пациентов в послеоперационном периоде, что снижает эффективность использования средств ЛФК.

Заключение

Неблагоприятные интраоперационные события вызывают изменения состояния моторной системы, которые существенно сказываются на характере двигательной активности пациентов в послеоперационном периоде. Это снижает эффективность восстановительной терапии и может влиять на лечение деформации позвоночника.

Необходимы дальнейшие исследования для обоснования критериев оценки эффективности реабилитационного лечения с целью пересмотра оснований для назначения реабилитационных мероприятий, и в частности — для разработки специализированных комплексов ЛФК и проведения дополнительной терапии (миоэлектростимуляции) при наличии неблагоприятных интраоперационных событий.

Благодарности. Авторы выражают благодарность профессору А.П. Шеину за проведение ЭМГ-обследования пациентов и врачам ортопедического отделения №9 за помощь в лечении пациентов.

Финансирование исследования. Работа выполнена в рамках государственного задания «Разработка и оценка эффективности применения пациенториентированных имплантов в хирургии осевого скелета» (№4А-А18-118011190118-8).

Сообщение о возможном конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.