Evaluating the functional state of the sympathetic nervous system at the level of vertebral-motor segments: Part 1. Optimization of electrical parameters for test stimulus

Full Text

Введение По мнению большинства вертебрологов, самой частой причиной дорсопатий является остеохондроз позвоночника [1, 2, 3]. В дегенеративный процесс вовлекаются различные структуры позвоночно-двигательных сегментов (ПДС): межпозвонковый диск, дугоотрост-чатые суставы, связки, мышцы [4]. Разрабатываемая в последние годы биологическая стратегия лечения больных с дорсопатиями одним из основных своих направлений ставит сохранение, восстановление и предупреждение вырождения межпозвонковых дисков [5]. Вегетативная нейропатия вертебральной составляющей спинномозговых нервов, проявляющаяся усилением симпатоадреналовых воздействий на систему микроциркуляции в тканях ПДС или ослаблением симпатической иннервации в них, является важным звеном патогенеза в развитии дорсопатий, так как подобные нарушения симпатической регуляции приводят к развитию тканевой гипоксии в структурных элементах позвоночного столба на фоне спазма или дилатации артериол и дизрегуляции артериоловенулярных анастомозов, что снижает способность здоровых тканей противостоять нагрузкам (динамическим и статическим), а поврежденных тканей - восстанавливаться. В свою очередь любые нарушения микроциркуляции в области ПДС рассматриваются как одна из основных причин низкого поступления лекарственных веществ к тканям позвоночника при проведении медикаментозной терапии. Также необходимо отметить, что немаловажным аспектом симпатической дизрегуляции в области позвоночного столба является нарушение адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы [6, 7] в тканях ПДС, что способствует поддержанию мышечно-тонических нарушений на конкретном сегментарном или регионарном уровне позвоночника на фоне усиления симпатического влияния за счет повышенной диффузии катехоламинов из гранулярных депо пресинаптических нервных оконча ний симпатической нервной системы к миоцитам, а при снижении симпатического обеспечения низкое поступление катехоламинов к миоцитам, ведет к ослаблению тонуса околопозвоночной поперечнополосатой мускулатуры и способности позвоночника к вертикализации. В связи с вышеизложенным одним из основных условий эффективной этиопатогенетической терапии дорсопатий, в том числе при использовании методов традиционной медицины, таких, например, как интер-ференцэлектропунктура [8], фармакопунктура, мануальная терапия, является восстановление вегетативного (симпатического) обеспечения на сегментарных уровнях поврежденных ПДС. Поэтому оценка состояния вегетативной нервной системы, ее сегментарного симпатического звена на уровне позвоночно-двигательных сегментов приобретает решающее значение в профилактике и терапии дорсопатий и становится одним из приоритетных направлений в общем спектре инструментальных методов исследования у данной категории больных. Кожная симпатическая нервная активность на уровне конкретных позвоночно-двигательных сегментов в полной мере отражает степень симпатического обеспечения тканей последних, и, несомненно, электродермаль-ная активность в области ПДС отражает характер кожной симпатической нервной регуляции. Но все известные способы исследования ЭДА (кожная гальваническая реакция, кожный симпатический рефлекс, вызванные кожные вегетативные потенциалы) не дают возможности оценить специфику поражения вегетативной нервной системы в пределах конкретных позвоночно-двигательных сегментов, как основы дегенеративно-дистрофических изменений в тканях последних. Поэтому, своей целью мы поставили разработку технологии тестирования кожных симпатических реакций (КСР) в паравертебральных кожных проекциях спинномозговых нервов. При этом интенсивность этих реакций напрямую зависит от сегментарной симпатической 50 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2•2016 нервной активности и в полной мере отражает степень такой активности. В связи с этим основными задачами настоящего исследования были следующие: на первом этапе - оптимизация параметров тестирующего тока для инициирования кожных симпатических реакций в кожных проекциях задних ветвей спинномозговых нервов; на втором этапе - разработка способа оценки интенсивности кожных симпатических реакций в области позвоночно-двигательных сегментов и оценка интенсивности кожных симпатических реакций у здоровых людей на различных сегментарных уровнях позвоночного столба. Материалы и методы Для достижения поставленной цели обследовали 90 человек, не предъявляющих жалоб со стороны позвоночного столба и не страдающих каким-либо заболеванием позвоночника, имеющих оптимальную общую и региональную статику, физиологическую биомеханику всех отделов позвоночника (табл. 1) и не имеющих неврологической патологии. Используя различные параметры тестирующего тока, проводили исследование интенсивности инициированных кожных симпатических реакций. Все обследуемые были разделены на 3 группы наблюдения по 30 человек каждая, сопоставимые по полу, но различные по возрасту. Первая группа состояла из 15 мужчин и 15 женщин в возрасте от 18 до 30 лет. Вторая группа включала 15 мужчин и 15 женщин в возрасте от 31 до 45 лет. Третью группу составили 15 мужчин и 15 женщин от 46 до 60 лет. Каждому обследуемому проведено по 3 исследования с интервалом в 1-3 дня на приборах «ПОСТ-12.2» (Регистрационное удостоверение МЗ РФ № 29/23030700/2834-02) и «АРМ Пересвет» (Регистрационное удостоверение МЗ РФ № ФСР 2009/05421). Тестирование проводили в положении пациента стоя для кожных паравертебральных проекций поясничного отдела позвоночника и сидя для аналогичных проекций грудного и шейного регионов. Время тестирования зависело от интенсивности инициированных кожных симпатических реакций. При этом при вялотекущих реакциях, длительностью более 10 минут, тестирование прекращалось на 12-ой минуте. Активный электрод представлял собой круглую латунную пластину толщиной 0,5 мм и диаметром 10 мм. Пассивный электрод был выполнен из латуни и имел форму цилиндра диаметром 15 мм и длиной 100 мм. Контакт с кожей активного электрода осуществлялся через хлопчатобумажную прокладку, смоченную физиоло гическим раствором (объем прокладки не превышал 1 см3). Пассивный электрод обследуемый держал в ладони, предварительно смоченной физиологическим раствором. Активный электрод имел отрицательную полярность и последовательно устанавливался на уровне остистых отростков С2, С7, Th5, Th12, L2, L5 и S1 позвонков в области условных линий, проведенных паравертебрально на середине расстояния справа и слева между остистой линией позвоночника и внутренним краем лопатки (всего по 7 кожных проекций справа и слева от остистой линии). Фиксировали изменения силы тока между пассивным и активным электродами. Данный показатель зависел от электрокожного сопротивления (ЭКС) в зоне установки активного электрода. Стимуляция кожной симпатической нервной активности в области какого-либо кожного участка сопровождалось уменьшением его электрокожного сопротивления (эффект повышения ЭДА), а угнетение этой активности - повышением ЭКС (эффект снижения ЭДА) [9]. В качестве тестирующего стимула в нашем исследовании использовали постоянный электрический (гальванический) ток, максимальная сила которого составляла 60% от используемой для проведения электропунктуры глубоко расположенных точек акупунктуры [9] или 0,6 % от силы тока, применяемого для гальванизации в физиотерапии [10]. Всего использовали семь режимов тестирующего тока: I режим тока - 10 мкА и 2 В; II - 100 мкА и 3 В; III - 150 мкА и 6 В; IV - 200 мкА и 12 В; V - 200 мкА и 21 В; V.I. - 250 мкА и 12 В; VII - 300 мкА и 12 В. Перед началом тестирования с помощью потенциометра и внутреннего сопротивления прибора устанавливали требуемую силу тока при замыкании пассивного и активного электродов через прокладку, смоченную физиологическим раствором, при необходимом для исследуемого режима напряжении. При этом в процессе тестирования напряжение стабилизировалось прибором на исходных значениях. Результатом воздействия тестирующего стимула на нервные рецепторы кожи является инициирование кожной симпатической реакции, что, безусловно, напрямую зависит от параметров электрического тока (сила тока и напряжение), времени воздействия и площади электродов. Критерием оптимальности тестирующего стимула служила кожная симпатическая реакция, инициированная в ответ на раздражение кожных рецепторов, протекающая на фоне изменения функциональной активности симпатического нейронного аппарата и имеющая три стадии развития: 1) стадию Таблица 1. Объем основных движений в разных отделах позвоночника у группы здоровых людей* Отдел Основные движения в отделе (в градусах), n=90 Ротация Флексия Экстензия Латерофлексия Шейный 80 ± 6 42 ± 2 73 ± 2 40 ± 3 Грудной 55 ± 3 43 ± 2 22 ± 2 21 ± 1 Поясничный - 58 ± 2 35 ± 1 21 ± 1 Примечание: * Данные представлены как M±s, где М - средняя арифметическая величина (градусы); s - среднеквадратическое отклонение; n - количество обследуемых. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 51 Вестник восстановительной медицины № 2•2016 повышения электродермальной активности, во время которой раздражение симпатических эффекторных нейронов приводит к их возбуждению и усилению функциональной активности; 2) стадию стабилизации максимальной электродермальной активности, во время которой раздражение симпатических эффек-торных нейронов не вызывает дополнительного усиления их функциональной активности; 3) стадию снижения электродермальной активности, во время которой продолжающееся раздражение рецепторного аппарата вызывает угнетение симпатических эффекторных нейронов со снижением их активности. Критерием недостаточности тестирующего стимула для инициирования кожных симпатических реакций являлось отсутствие стадии повышения электродермальной активности. При этом активность симпатических нейронов, осуществляющих вегетотрофическое обеспечение тестируемого участка кожи, не повышалась, а электрокожное сопротивление этого участка оставалось стабильно высоким при низких значениях силы тока, фиксируемых прибором. Критерием избыточности тестирующего стимула являлось стремительное нарастание активности КСР с коротким периодом активизации симпатических нейронов и переходом их в состояние угнетения функциональной активности без стадии стабилизации возбуждения. Кроме того, тестирующий сигнал считали избыточным в случае появления у обследуемого каких-либо субъективных ощущений при воздействии электрического тока на кожу. Если такие ощущения возникали, как правило, в виде покалывания или жжения, то тестирование прекращалось. Наблюдение за развитием кожной симпатической реакции при воздействии гальванического тока на кожу включало в себя оценку продолжительности каждой стадии КСР. Результаты исследования и их обсуждение Графическое отображение различных вариантов динамики изменения электродермальной активности под действием тестирующего стимула представлено на рисунке 1: 1) График «А» указывает на отсутствие динамики ЭДА по причине недостаточности тестирующего стимула для инициирования КСР. При этом сила тока, фиксируемая прибором, не увеличивалась на всем протяжении тестирования (не менее 140 секунд); 2) График «В» показывает незначительное нарастание электродермальной активности в течение достаточно длительного периода (более 120 секунд), что обусловлено недостаточностью тестирующего стимула для инициирования трехстадийного варианта протекания КСР; 3) График «С» отображает классический вариант развития кожной симпатической реакции, имеющей стадию повышения электродер-мальной активности продолжительностью не менее 15 секунд и не более 60 секунд, стадию стабилизации ЭДА, во время которой значения силы тока остаются максимальными не менее 60 секунд, и стадию снижения ЭДА, в течение которой значения силы тока уменьшаются до исходных начала теста за время, равное 300 секунд и более. Нами было принято, что такое постадийное развитие КСР отвечает наиболее оптимальным параметрам тестирующего тока; 4) График «D» повторяет все стадии развития классической кожно-симпатической реакции, но при этом, из-за избыточности тестирующего стимула, повышение электродермальной активности быстротечно, и максимальные значения силы тока фиксируются уже через 6-9 секунд, после чего наступает короткая (7-10 секунд) стадия стабилизации ЭДА, и быстрое снижение электродермальной активности в течение 20-30 секунд, при этом сила тока уменьшается до исходных значений и ниже; 5) График «Е» характеризуется практически мгновенным наступлением максимальной электродермальной активности (в течение 2-5 секунд), после чего при отсутствии стабилизации ЭДА сразу наступает ее снижение. При этом угнетение активности симпатических эффекторных нейронов протекает также стремительно, и исходные значения силы тока прибор фиксирует уже на 5-10 секунде теста. Такое развитие кожно-симпатической реакции происходит из-за чрезмерной избыточности тестирующего стимула. Интерпретация динамики электродермальной активности в таких ситуациях не представляется возможной. Следует отметить, что конкретные значения силы тока, фиксируемые при проведении исследования, различны для разных режимов тестирующего стимула, а при использовании однотипных режимов зависят от индивидуальных пороговых характеристик возбудимости нервных рецепторов кожи в местах приложения активного электрода. В таблице 2 для разных групп наблюдения указаны типы графиков, характеризующих динамику изменения ЭДА, и средние значения исследуемых параметров кожных симпатических реакций, инициированных действием тестирующего тока I-VII режимов (продолжительность стадии повышения ЭДА, продолжительность стадии стабильно максимальной ЭДА, продолжительность стадии снижения ЭДА). По результатам исследования первый режим тестирующего тока не инициировал кожные симпатические реакции ни в одной из трех групп наблюдения (график «А»). Тестирующий ток с данными параметрами является недостаточным для инициирования КСР. Второй режим тестирующего тока был способен инициировать кожные симпатические реакции в 1-ой и во 2-ой группах (график «В») с медленным нарастанием активности КСР (более 180 секунд). В третьей группе наблюдения второй режим тока у 25 человек (83%) не инициировал развитие КСР (график «А»). Тестирующий ток с данными параметрами не является оптимальным для проведения тестирования КСР. Третий режим тестирующего тока во всех группах, особенно в третьей, вызывал вялотекущие реакции (график «В»), что делает его малопригодным для тестирования пациентов. Четвертый, а также пятый режим тестирующего тока у обследуемых всех трех групп инициировал классический вариант развития кожных симпатических реакций (график «С») и может быть рекомендован для тестирования КСР. Динамика изменения электродермальной активности под действием тестирующего тока шестого режима в первой и второй группе наблюдения имела характеристики графика «D», при этом 3 человека (10%) в первой группе наблюдения отмечали легкое покалывание при прохождении тока через кожу. Поэтому для пациентов этой возрастной категории данные параметры тестирующего тока не показаны для исследования КСР В третьей группе наблюдался классический вариант развития кожных симпатических реакций (график «С»), что делает тестирующий 52 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2•2016 ток с данными параметрами приемлемым для проведения исследования КСР у людей этой возрастной категории. При седьмом режиме тестирующего тока в первой и во второй группах мы наблюдали стремительное нарастание интенсивности кожных симпатических реакций с отсутствием стадии стабилизации (график «Е»). При этом 7 человек (23%) в первой группе отмечали субъективные ощущения при прохождении тока через кожу. В третьей группе тестирующий ток с данными параметрами в основном (90% случаев) инициировал кожные симпатические реакции, динамика которых характеризовалась графиком «D». Заключение. Как показало настоящее исследование диапазон параметров тока для проведения тестирования кожных симпатических реакций в параверте-бральных кожных проекциях спинномозговых нервов у пациентов в возрастной категории более 18 лет должен быть следующим: сила тока 200-250 мкА; напряжение 12-21 В [11]. Рис. 1. Динамика изменения электродермальной активности под действием тестирующего стимула (варианты взаимоотношений «стимул - отклик»): A - отклик на воздействие при недостаточности тестирующего стимула для инициирования КСР; B - отклик на воздействие при недостаточности тестирующего стимула для инициирования трехстадийного варианта протекания КСР; C - отклик на воздействие оптимального стимула для проведения тестирования КСР (трехстадийное развитие КСР); D - отклик на воздействие при избыточности тестирующего стимула (имеются три стадии развития КСР, но быстро сменяющиеся); E - отклик на воздействие при чрезмерной избыточности тестирующего стимула (отсутствие стадии стабилизации ЭДА); II, III - точки на графиках, указывающие начало соответственно 2-ой и 3-ей стадии кожно-симпатической реакции. ка ток го е щ ую стиру тест в о м 1 р ы н з а р і й е юде л ы в о р о здо у й и і? а е р ! с е 5 а п м и с >< ы і ка тик с и р е а р з сч CÜ и q ю CÜ со Is - « !L со ±1 СП со +1 Is- 2 О Ш 2 ЧЧ 0 3 Is- ЧЧ l' со 2 +1 LO Is- 3 О со +1 5 2 en +1 Is Is- со 2 +1 Is- 3 О СП +1 Is-. 2 чч со Is- со 2 ЧЧ 3 О 0 ЧЧ 5 I I СО со _ +1 LO Ö II ^ «S і I СО < © о о < ±1 о ЧЧ со ш ±1 со ±1 СП +1 со 2 о 5 ЧЧ СП 2 ЧЧ СП Is- 0 3 +1 со Is- 3 о ЧЧ со 2 0 ЧЧ Is Is- 0 3 +1 LO Is- 3 о 2 ЧЧ о 5 I I СО 3 ЧЧ 5 і I СО о о О < ЧЧ о ± со ш ЧЧ со ЧЧ СП +1 Is- 2 О со +1 2 СП +1 0 3 +1 СП 5 3 О Is- +1 2 2 0 ЧЧ £ 31 +1 о со 3 О 2 ЧЧ і I СО 3 ЧЧ 1 і I СО о о о < Повышение ЭДА < Д Э сс и СС го и и ю СС 1- о А Д Э 0 ! и н О А * 05 ■е | о. s •- СС С I ии 1- ^ ф 1 и ï 2 і > о а с Е 2 0 “ © X I- J3 1 ° ü s * СО * ф d 9 vo со ф а т ^ s ^ £ Я « і I ф Œ CÛ Ф к 3 аз •' к Ä іЗсо£ фф~ аар °* й I со ф il ï > £ 1 m g ï % CÛQ_ ° ®o s 5^ co 5 ■ - tû o ' £ i p i d o K O fS s o to £ O le Ü a ê o

About the authors

I. V Boytsov

Nizhny Novgorod State Medical Academy

Email: avicenna_h1@mail.ru

References

Supplementary files