Травматическая болезнь спинного мозга

Травматическая болезнь спинного мозга (ТБСМ) – комплекс структурно-функциональных изменений центральной и периферической нервной системы, возникающий при механической травме спинного мозга, а также нарушения деятельности внутренних органов. Причинам ТБСМ, приводящей к частичной или полной обездвиженности, являются травмы, полученные в автокатастрофах и при падениях (~ 50% всех травм получают люди в возрасте от 16 до 30 лет); другим источником являются инфекционные заболевания (миелит, эпидурит, туберкулез позвоночника). В России численность больных с последствиями ТБСМ ежегодно увеличивается на 8 тысяч человек, которые первично признаются инвалидами.

Нарушение двигательных функций определяется степенью и уровнем повреждения спинного мозга и проявляется изменением объема движений, мышечной силы, тонуса мышц и координации движений.

Одной из главных задач восстановительного лечения больных с ТБСМ является активизация движений и частичное или полное восстановление локомоции1.

Традиционные методы хирургического и реабилитационного лечения, особенно в случаях тяжелой патологии, оказываются малоэффективными.

Возможность восстановления спинного мозга была установлена только в последние несколько лет: в спинном мозге были определены места, электрическая стимуляция которых приводит к появлению функции поддержки веса тела.

Компания Косима предлагает АПК для реабилитации больных с травматической болезнью спинного мозга, включающий в себя неинвазивную электростимуляцию спинного мозга, механотерапию и систему БОС.

1.Чрезкожная электрическая стимуляция

Коллектив компании Косима разработал уникальные методы неинвазивного воздействия на спинной мозг, вызывающие у человека непроизвольные движения нижних конечностей, характерные для ходьбы. Один из таких методов – электромагнитная стимуляция позвоночника в нижнегрудной области (патент Ru2393885 (2010.07.10) Способ стимуляции спинного мозга). Другой метод – чрезкожная электрическая стимуляция (заявка на патент №2011111015) – одна из последних разработок коллектива заявителей.

Чрезкожная электрическая стимуляция стала возможной после применения сложного по форме электрического стимула, вместо прямоугольного, что привело к увеличению болевых порогов стимуляции и позволило увеличивать интенсивность воздействия, чтобы добиться двигательного ответа.

Речь идёт об использовании токов Коца (переменный ток с частотой 2.5 кГц): низкочастотный сигнал (5-30 Гц) модулируется высокочастотной составляющей (токи Коца, 2,5 кГц и выше), что обеспечивает безболезненность стимуляции.

Подача электрического напряжения на твердую мозговую оболочку спинного мозга осуществляется по определенной программе через электроды, соединенные со стимулятором, и в 86% случаев приводила к улучшению состояния больных, что более чем на 30% превышает результат хирургического вмешательства при отсутствии электрической стимуляции.

Учёными компании Косима был разработан трехканальный электростимулятор для проведения чрезкожной стимуляции спинного мозга на трёх уровнях:

1 уровень (L1-L2 позвонки, пояснично-крестцовый отдел позвоночника) с частотами в диапазоне от 5 до 15 герц будет осуществлять регуляцию мышечного тонуса, и использоваться в реабилитации постурального контроля;

2 уровень (Th11-12 позвонки, поясничный отдел) с частотами в диапазоне от 30 до 40 герц будет использоваться для активации шагательного автоматизма;

3 уровень (С5-С6 позвонки, шейный отдел) с частотами в диапазоне от 5 до 50 герц будет активировать проприоспинальную систему спинного мозга для имитации нисходящего контроля со стороны головного мозга.

Параметры стимуляции в каждом канале задаются индивидуально для каждого больного. Электроды выполнены из токопроводящего силикона с адгезивной поверхностью для фиксации на коже над позвоночником требуемого уровня. Активный электрод располагается между позвонками соответствующего уровня спинного мозга, индифферентный электрод размещаться на гребнях подвздошной кости билатерально. При таком расположении электродов осуществляется монополярная стимуляция структур спинного мозга.

В реабилитационном лечении уровни стимуляции используются изолированно и в сочетании друг с другом, то есть синхронизовано. Синхронизация2 является необходимой для управления включения/выключения в необходимые моменты времени стимуляцию разных отделов спинного мозга. Использование синхронизации обеспечивает формирование наиболее эффективного управления вызываемого движения. Разработанный нашими учёными стимулятор включает в себя измерительный блок, с помощью которого происходит настройка амплитудно-частотных характеристик стимулов индивидуально под каждого пациента. Программа управления стимулятором позволяет осуществлять электростимуляционное воздействие на спинной мозг в разные фазы принудительных/произвольных движений конечностей, а также до, во время и сразу после функциональной стимуляции мышц конечностей.

2.Механотерапия

Последние исследования, проведенные коллективом исполнителей нашей компаниии показали, что сочетание чрезкожной электрической стимуляции с механостимуляцией ног увеличивает вероятность появления непроизвольных движений ног, увеличивает вероятность возникновения локомоторных движений по сравнению с любой из одиночных стимуляций. При двойной стимуляции значительно возрастает амплитуда непроизвольных движений. При сочетании двух способов стимуляции происходит не линейное сложение результатов отдельных видов стимуляции, а преумножение результатов.

Поскольку эффективность восстановительного лечения при сочетании механотерапии с электростимуляции спинного мозга является выше, то в состав разработанного Комплекса был включен блок для перемещения ног, разработанный на основе ранее проведенных исследований.

Известно, что движение в голеностопном суставе существенно улучшает результаты реабилитации пациентов, поскольку ключевым условием для успешности реабилитационных процедур является наличие афферентного притока от различных чувствительных структур стопы: тактильных, суставных и мышечных рецепторов, которые активируются, в частности, при движении стопы.

Для этого был предусмотрен механизм для принудительного поворота стоп пациента в голеностопном суставе с использованием электромеханических приводов для изменения голеностопного угла пациента. Приводы позволяют изменять голеностопный угол в пределах от 45 град. подошвенного сгибания до 15 град. тыльного сгибания. Для управления этими приводами была построена программная траектория изменения голеностопного угла, согласованная с программной траекторией перемещения каретки, вызывающего изменение коленного и тазобедренного угла. Все параметры движения, такие как максимальный угол подошвенного и тыльного сгибания в голеностопном суставе, будут задаваться оператором из программы управления Комплексом.

Разработанное программное обеспечение позволяет оператору легко, на программном уровне, изменять параметры движения в голеностопном суставе в соответствии с возможностями каждого пациента. Таким образом, управление движением в голеностопном суставе будет построено таким же образом, как и управление движением в коленном и тазобедренном суставах.

Изготовление механизма будет произведено из четырех отдельных, легко соединяющихся между собой блоков: блок поворота правой стопы, блок перемещения правой стопы, блок поворота левой стопы, блок перемещения левой стопы. Масса каждого блока составит не более 5 кг, что позволит легко разбирать/собирать аппарат и перемещать его внутри лечебного учреждения.

Блок для перемещения ног будет обеспечивать механотерапию для реабилитации постурального контроля и локомоторной функции спинного мозга. Изменение голеностопного угла при подошвенном и тыльном сгибании будет активировать рецепторы опорной поверхности стопы и голеностопного сустава, играющих ключевую роль в инициации регуляции двигательных функций.

3.БОС

Эффективность восстановительного лечения пациентов с двигательной патологией с использованием Комплекса повышена за счет включения в его состав биологической обратной связи (БОС), способствующей максимальной активизации собственных резервов организма. Биомеханические датчики до начала проведения терапии позволяют выполнить тестирование и затем на основании функциональных данных пациента разработать программу для проведения механотерапии. Основой БОС-терапии является переход пациента из пассивного объекта воздействия в активного субъекта. Процесс реабилитации для пациента выглядит как различного рода мультимедийные игры и специализированные тренажеры с трехмерной графикой и звуковым сопровождением, а двигательные параметры пациента являются управляющими для игровых и тренажерных программ. Аппаратная методика БОС способствует восстановлению правильной координации, уменьшает спастичность мышц (состояние повышенного мышечного тонуса) и повышает их способность к сокращению