Dinamicheskaya elektroneyrostimulyatsiya kak variant personalizirovannoy aktivatsionnoy elektroterapii

Full Text

Введение Современные достижения молекулярной биологии и медицины в виде «омик»-технологий наполнили новым содержанием незыблемый с древних времён принцип персонализированного подхода к пациенту. Геномика, транскриптомика, протеомика, метаболомика и другие составляющие арсенала «омик»-технологий, открывают новые перспективы здравоохранения, в том числе для профилактической и восстановительной медицины [1]. В большинстве современных публикаций обсуждается персонализированное применение фармакологических лекарственных средств [2 - 4]. Необходимость персонализации врачебных вмешательств отнюдь не ограничивается областью фармакотерапии. Она распространяется на все виды медицинской помощи, в частности, физиотерапию [5, 6], включая широко распространённые методы чрескожной электронейростимуляции (ЧЭНС). Во избежание адаптации пациента, снижающей эффективность процедуры, необходима динамичная коррекция параметров электростимуляции соответственно изменяющемуся функциональному состоянию реципиента. В этой связи актуально применение аппаратуры, обеспечивающей автоматическое изменение частоты следования и амплитуды стимулирующих импульсов на основе анализа сигналов ответных индивидуальных реакций. Параметры, отражающие индивидуальные реакции на проводимое воздействие, весьма многообразны. Ещё в первой трети прошлого века А.Е. Щербак продемонстрировал ведущую роль вегетативной нервной системы (ВНС) в обеспечении лечебного действия электротерапии. С целью направленного действия на симпатический и парасимпатический отделы ВНС им была разработана методика рефлекторно-сегментарной физиотерапии воротниковой и поясничной зон [7]. Методики, основанные на сегментарных вегетативных рефлексах, до настоящего времени широко применяются в физиотерапии. ЧЭНС в зависимости от своих параметров и локализации может вызывать как симпатико-, так и парасимпатикотропный эффекты [8]. Пристальное внимание к ВНС уделяется и в исследованиях по рефлексотерапии. А.И. Нечушкиным и А.М. Гайдамакиной в 1984 г. разработан стандартный вегетативный тест ЦИТО, в основу которого было положено измерение электрокожной проводимости и температуры в точках акупунктуры. В.Г. Макацем с соавт. разработана оригинальная методика вегетативной биодиагностики и основанной на ней биоактивационной терапии, основы которых представлены серией публикаций в журнале «Рефлексотерапевт» за 2011 г. [9]. И.В. Бойцов предложил динамическую сегментарную диагностику, основанную на тестировании кожных симпатических рефлексов. На основе применения этой технологии выдвинута концепция «вегетотома», которая позволяет интерпретировать некоторые положения традиционного учения об акупунктурных каналах с позиций современной вегетологии [10, 11]. Результаты приведенных и ряда других исследований свидетельствуют, что персонализация процедур ЧЭНС может быть обеспечена путём автоматического изменения параметров стимулирующих импульсов в соответствии с изменениями индивидуальных реакций ВНС. Можно предполагать, что среди множества реакций ВНС на проводимую стимуляцию целесообразен выбор самой ранней из них, а именно – изменения поверхностного импеданса кожи подэлектродного пространства (ПИК). Указанное обстоятельство легло в основу разработки технологии динамической электронейростимуляции (ДЭНС) [12]. Цель данной работы состояла в позиционировании ДЭНС как технологии, обеспечивающей персонализацию процедур ЧЭНС на основе мониторинга ПИК (МПИК) в процессе стимуляции. Материалы и методы исследования Проведено 2 серии исследований. Первая из них была проведена в процессе обоснования одной из базовых программ ДЭНС – определения минимальной эффективной дозы (МЭД) электростимуляции [13, 14]. В этой серии исследовании приняли участие 5 здоровых добровольцев - мужчин 35 – 45 лет и 30 амбулаторных пациентов с вертеброгенными болевыми синдромами (18 мужчин и 12 женщин 25 – 55 лет). Эта же группа пациентов была включена во вторую серию исследований, где им проводили курсовое лечение с применением ДЭНС [15]. Регистрацию изменений импеданса проводили с применением цифрового тестера TES 2360 и цифрового осциллографа VELLEMAN PCS 500. Для регистрации показателей вариационной кардиоинтервалометрии (ВКИМ) использовали программно-аппаратный комплекс «ORTO Expert». Результаты и их обсуждение Технологию ДЭНС можно представить в виде формулы: ЧЭНС+МПИК=ДЭНС. МПИК предназначен для наблюдения и оценки реакций ВНС по динамике изменений значений ёмкостной составляющей импеданса подэлектродного участка кожи Принципиальная схема работы аппаратов ДЭНС представлена на рис.1. Рис.1. Принципиальная схема работы аппаратов ДЭНС. Обозначения: Lтр -индуктивность выходного трансформатора аппарата, Cпэ – ёмкостная составляющая импеданса подэлектродного участка кожи, Rпэ - активное сопротивление – омическая составляющая импеданса подэлектродного участка кожи. Электрод аппарата для ДЭНС представляет собой конденсатор, контакт которого с кожей приводит к суммированию собственной ёмкости и ёмкости подэлектродного участка кожи. Эта сумма и образует ёмкостную составляющую поверхностного импеданса кожи Cпэ, которая при стимуляции прогрессивно увеличивается с постепенным выходом на плато до значения единиц и десятков нанофарад в течение нескольких минут. Причиной этого эффекта является повышение симпатического тонуса ВНС, приводящее к усилению перспирации. В связи с выраженными индивидуальными вариациями абсолютных значений ПИК их рациональнее представлять в процентном выражении. Форма импульса для ДЭНС всегда состоит из двух фаз. Первая фаза, регулируемая по длительности, предназначена для управления выходной мощностью стимулятора. Вторая фаза – это вынужденные затухающие синусоидальные колебания в параллельном контуре, которые выполняют две функции: непосредственно стимуляции и одновременно служат источником информации для оценки характера самого процесса стимуляции. Активная составляющая импеданса Rпэ влияет на амплитуду колебаний и скорость затухания. Скорость снижения частоты колебаний в контуре зависит от скорости изменения состава кожных выделений в подэлектродной зоне, что в свою очередь зависит от уровня активации ВНС. Изменение ёмкости подэлектродного участка кожи приводит к изменению частоты во второй фазе. Формирование сигнала ответной реакции происходит путём преобразования первых полуволн вторых фаз в прямоугольные импульсы с измерением их длительности и контролем динамики их изменения. МПИК лег в основу программы МЭД. При определении МЭД исходили из достижения выраженного физиологического эффекта не только на местном, но и системном уровнях. На рис. 2 представлены временные диаграммы параметров, где на графике «а» изображен характер изменения ПИК, а на графике «b» - типовой график изменения индекса напряжения (ИН) по Р.М. Баевскому. Рис. 2. Изменения импеданса подэлектродного участка кожи и индекса напряжения при проведении программы МЭД (пояснения в тексте). С началом стимуляции (t1) увеличиваются значения ёмкости в подэлектродной зоне Спэ, что приводит к снижению значения импеданса (график «a» от t1 до t2) до его стабилизации. После начала стимуляции в зависимости от исходного состояния обследуемого могут наблюдаться противоположно направленные изменения ИН. У пациентов с актуальным болевым синдромом, особенно сопровождающимся признаками дезадаптации, ИН в течение первых 1 - 1,5 минут повышается на 10-35% (график «b», t1, пунктирная линия). После кратковременного периода преобладания симпатикотонии происходит постепенное снижение ИН (график «b» от t1 до t2). У обследованных нами здоровых добровольцев и пациентов без признаков дезадаптации первоначального повышения ИН не наблюдалось, он начинал снижаться в течение первых нескольких минут стимуляции. Начиная с момента стабилизации ёмкостной составляющей (t2), в течение 1-2 минут стимуляции происходит стабилизация состояния и выход на плато кривой изменения ИН (график «b» до момента t3). Параллельно с изменением показателей вегетативной регуляции электропроводности кожи в этот временной диапазон наблюдались и изменения субъективных ощущений испытуемых. Пациенты с болевыми синдромами именно в это время отмечали уменьшение интенсивности боли, а здоровые добровольцы - субъективное снижение амплитуды стимуляции. Таким образом, кратковременная стимуляция обеспечивает ответ со стороны ВНС как на местном, так и системном уровнях, определяя персональную минимальную дозу воздействия. При курсовом применении ДЭНС у пациентов с вертеброгенными болевыми синдромами было установлено, что повышение симпатического тонуса после 1-й процедуры, продолжающееся до середины курса, типично для пациентов независимо от исходных значений ИН (рис. 3). Рис.3. Динамика индекса напряжения (M±m) в течение курса ДЭНС. Обозначения: 1 – исходные значения, 2 – после 1-й процедуры, 3 – в середине курса, 4 - по завершении курса лечения. Из рис. 3 следует, что, несмотря на аналогичную общую динамику изменений ИН, его количественные характеристики в группах физиологического стресса и компенсированного дистресса существенно различаются. У пациентов с ИН соответствующем диапазону нормальных физиологических значений (30-120 условных единиц [14]) значения ИН возрастали в среднем на 73 %, а по завершении лечебного курса оставались выше исходных значений на 47 %, несмотря на достижение выраженного обезболивающего эффекта. В группе пациентов с исходным ИН соответствующим компенсированному дистрессу (250-400 условных единиц) тенденция к повышению ИН была значительно менее выраженной, составляя в среднем 5 %, а его значения по завершении курса оказались на 45,6 % ниже исходных значений. В неразделённой на группы когорте включённых в исследование пациентов первоначальное повышение ИН составило 18 %, а по окончании лечения показатель снизился на 37 % от исходного. Таким образом, динамика ИН в процессе курса лечения, хотя и в ином временном масштабе, совпадает с вариантом изменений ИН, обозначенной пунктирной линией на графике «b» рис. 2. Положительный терапевтический эффект в виде снижения интенсивности боли, хотя и в разной мере, проявлялся у всех 30 обследованных пациентов. В данном исследовании не удалось выявить корреляционную связь между степенью повышения ИН после 1-го сеанса и в середине курса лечения с выраженностью обезболивающего ДЭНС. В общем случае боль представляет собой форму стресса с типичной для этого состояния преобладанием симпатической регуляции, проявляющейся в повышенных значениях ИН. Первоначальное повышение ИН, отражающее усиление симпатической регуляции позволяет рассматривать ДЭНС как вариант активационной терапии. Согласно концепции активационной терапии активность стресс-лимитирущих гомеостатических систем организма существенно повышается под воздействием факторов средней интенсивности, вызывающих неспецифическую адаптационную реакцию активации [17]. В экспериментальных исследованиях [18] показано, что под воздействием ДЭНС происходит изменение соотношения лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов, характеризующее развитие реакции активации. Реакция активации, формируется на фоне повышения симпатического тонуса ВНС. При этом оптимизируются взаимоотношения систем организма, повышающие резервы адаптации и их мобилизационную готовность. Указанная точка зрения находит подтверждение в публикациях, где ЧЭНС рассматривается как нефармакологический метод нормализации симпато-вагусного баланса. В модели болезни движения показано, что одновременная ЧЭНС в области шейного отдела позвоночника и акупунктурной точки ST36 вызывала изменения сердечного ритма, артериального давления и кожной температуры, указывающие на повышение симпатического и снижение парасимпатического тонуса. При этом эффективно устранялись симптомы болезни движения [19]. При обследовании пациентов с болью внизу спины показано снижение тонуса парасимпатического и повышение симпатического тонуса. На фоне обезболивающего эффекта электропунктуры паравертебральных точек поясничного отдела позвоночника наблюдали снижение как парасимпатического, так симпатического тонуса [20]. Решающее значение имеет частота следования импульсов. Показано, что у здоровых добровольцев ЧЭНС с частотой 10 Гц приводит к снижению низкочастотных колебаний спектра сердечного ритма (LF), связанного с симпатической активностью и повышению высокочастотных колебаний (HF), отражающего процессы парасимпатической активности. ЧЭНС с частотой 100 Гц вызывает прямо противоположный эффект [21]. Высокая эффективность применения ДЭНС показана при разнообразных заболеваниях и патологических состояниях и широко применяется в восстановительной медицине [22 - 26]. Приведенные в настоящей публикации результаты дают основание считать, что наблюдаемый многими авторами обезболивающий эффект ДЭНС в значительной мере обусловлен тем, что в ней заложен принцип персонализированного воздействия, основанный на индивидуальных особенностях реакции со стороны ВНС. Заключение Из концепции персонализированной медицинской помощи следует потребность разработки и применения физиотерапевтической аппаратуры с использованием сигналов ответной реакции. В качестве таких сигналов целесообразно применение показателей изменения реактивности ВНС, что легло в основу технологии ДЭНС. Типичной реакцией ВНС на ДЭНС является снижение ПИК. При этом кратковременная стимуляция, проводящаяся для определения МЭД, может вызвать изменения ИН в двух вариантах. В одном из них снижение ИН происходит параллельно со снижением ПИК, в другом имеет место двухфазная реакция в виде первоначального повышения с последующим снижением ИН. Более длительные сеансы ДЭНС, используемые при её терапевтическом применении, приводят сначала к повышению ИН, которое к завершению лечебного курса становится значительно менее выраженным. Указанная динамика ИН позволяет рассматривать ДЭНС как разновидность персонализированной активационной терапии, мобилизующей индивидуальные адаптационные резервы реципиентов.

About the authors

Aleksey Mikhaylovich Vasilenko

Email: vasilenko-a-m@mail.ru

S. Yu Ryavkin

I. M Chernysh

A. A Gurov

References

Supplementary files