THE EFFECT OF AN ACTIVE PHYSICAL REHABILITATION ON HEART RATE VARIABILITY IN PATIENTS WITH TRAUMATIC SPINAL CORD INJURY

Full Text

Травматическая болезнь спинного мозга (ТБСМ) в последние десятилетия является серьезнейшей медико-социальной и финансово - экономической проблемой [1; 2; 3; 4]. В мире заболеваемость и распространенность травмы спинного мозга за период с 1950 по 2012 гг. выросла более, чем в тридцать раз [5; 6]. В России она занимает третье место по частоте среди других видов травм [7]. Мужчины составляют до 75% пострадавших [8; 9; 10]. Повреждение спинного мозга приводит к множеству неврологических, ортопедических, психологических, трофических и висцеральных нарушений, причем, чем выше уровень и больше степень повреждения, тем более длительной и экономически затратной является реабилитация. У значительной части пациентов с ТБСМ, особенно с шейным и грудным уровнями поражения, развиваются вегетативные нарушения, которые приводят к существенному замедлению процессов восстановления [1; 14; 15]. Применение современных диагностических методов позволяет повысить эффективность медицинской реабилитации. ВРС является наиболее информативным неинвазивным методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма. В оценке ВРС чаще всего используются спектральные характеристики, включающие колебания различной частоты. Спектральная мощность обычно выражается в абсолютных единицах мощности или в нормализованных единицах [11; 12; 13]. Необходимость применения метода ВРС обусловлена многочисленными клиническими исследовани ями, свидетельствующими о симптомах вегетативной дисфункции, частичной децентрализация вегетативной нервной системы у пациентов с ТБСМ [1; 14; 15; 16; 17; 18; 19]. Показатели состояния сердечно-сосудистой системы в остром периоде ТБСМ [20] на фоне функциональной электростимуляции и вертикализации,позволяют оценить степень ортостатической толерантности [15]. На основании данных систематического обзора рекомендуют проведение тестирования с помощью ВРС степени повреждения вегетативных центров у пациентов с неполным и полным вариантом острой спинальной травмы [21]. Метод ВРС помимо своей информативности характеризуется и такими методическими преимуществами как легкая переносимость диагностической процедуры, небольшое время обследования и высокая доступность в современных условиях [13]. Это особенно важно для организации наблюдения пациентов с ТБСМ, имеющих существенные ограничения функций мобильности и самообслуживания. Данные ряда авторов показали, что при ТБСМ назначение манипуляций, влияющих на активность симпатического отдела ВНС, в частности, физических упражнений, приводит к достоверному изменению линейных и нелинейных показателей ВРС [22; 23]. Представляет также интерес сравнение изменений показателей ВСР и перфузии кожи в крестцовом отделе позвоночника в ответ на постуральные изменения у пациентов с повреждением спинного мозга [24]. У пациентов с травмами спинного мозга на уровне шейных и верхних грудных сегментов отме Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 111 Вестник восстановительной медицины №2 ^2017 чаются различия в состоянии ВНС и поэтому, следует устранять дисбаланс между симпатическим и парасимпатическим отделами ВНС [25; 26]. При острой спинальной травме у пациентов с тетраплегией анализ баланса симпатического и парасимпатического отделов ВНС показал значительное снижение соотношения низкочастотных колебаний к высокочастотным колебаниям, существенное снижение супрасегмен-тарных симпатических влияний [27]. Следовательно, применение данных ВРС для оценки адаптационных возможностей и эффективности медицинской реабилитации пациентов со спинальной травмой является крайне актуальным. Материалы и методы. Всего было обследовано 173 пациентов (средний возраст 32,2±10,7лет) с ТБСМ, из них шейный уровень повреждения имели 79 пациентов, грудной уровень повреждения - 51 пациент, поясничный уровень повреждения - 43 пациента. Пациенты наблюдались в ГАУЗ «Госпиталь для ветеранов войн» г.Казани МЗ Республики Татарстан. Пациенты с ТБСМ поступали на реабилитацию на сроках от 3 до 6 мес. после перенесенной травмы и включались в программу исследования на основании критериев отбора. Было установлено преобладание мужчин среди пациентов с ТБСМ (p<0,01), соотношение женщин и мужчин - 4,5 к 1. Среди обследованных достоверно чаще встречались лица молодого и среднего возраста (p<0,01). Для изучения результатов реабилитации все пациенты с ТБСМ были случайным образом разделены на основную (91 чел.) и контрольную (82 чел.) группы, которые достоверно не отличались по полу, возрасту и уровню спинального поражения. В основной группе назначались методы активной медицинской реабилитации (АМР) пациентов с ТБСМ с биологической обратной связью (БОС) под контролем электромиографии (ЭМГ): активная лечебная гимнастика, активная механотерапия с БОС под контролем ЭМГ на комплексе «EN - TReeM» (Нидерланды), активно-пассивная электростимуляция мышц с БОС под контролем ЭМГ на аппарате «Endomed - 682id» (Нидерланды), тренировка ходьбы на телескопическом подъемнике «ТРАМ» с электронным доводчиком (Великобритания). В контрольной группе назначение реабилитационных мероприятий осуществлялось на основании общепринятых подходов (стандарт ная лечебная гимнастика, электростимуляция мышц верхней и нижней конечности, массаж). Исследование вегетативных функций проводили на электрокардиографе Поли-Спектр-8/EX («Нейрософт», Россия). Применяли протокол исследования по стандартам Североамериканского общества электростимуляции и электрофизиологии (1996), который предполагал регистрацию ЭКГ продолжительностью по пять минут каждая в покое и при проведении функциональной ортостатической пробы в процессе вертикализации пациента. Математическая обработка ритмограммы проводилась на основе алгоритма «быстрого преобразования Фурье» с построением спектрограммы и выделением характерных диапазонов частотных составляющих волновой структуры сердечного ритма (рис. 1): • диапазон высоких частот (HF-компонент) 0.15-0.4 Гц характеризует действие парасимпатической составляющей на сердечный ритм; • диапазон низких частот (LF-компонент) 0.04-0.15 Гц отражает действие симпатической составляющей на сердечный ритм; • диапазон очень низких частот (VLF-компонент) представлен значениями менее 0.04 Гц и определяется влияниями на ритм сердца гуморально-метаболической составляющей. Интерпретация ВРС осуществлялась на основе парадигмы о балансе функциональных регулирующих влияний ВНС - состоянии нормотонии и их дисбалансе с развитием симпатикотонии или парасимпа-тикотонии. Для этого использовали соотношение LF/ HF (рис. 2). Если оно находилось в интервале 0,8-1,2, то диагностировали нормотонию, если в диапазоне меньше 0,8 - парасимпатикотонию и больше 1,2 -симпатикотонию. Результаты и их обсуждение. При анализе данных ВРС было изучено соотношение баланса парасимпатических и симпатических влияний путем определения состояний нормотонии, симпатикотонии и пара-симпатикотонии. Особое внимание обращалось на соотношение колебаний LF/HF, а также на мощность колебаний спектра очень низких частот VLF (p<0,001), повышение удельного веса которых, характеризовало неэффективность вегетативной регуляции сердечного ритма, переход с рефлекторного уровня регуляции ритма сердца на более низкий уровень Рис. 1. Спектрограмма волновой структуры сердечного ритма по данным ВРС у пациента М., 23 года с ТБСМ в позднем периоде при шейном уровне повреждения. Рис. 2. Диаграмма LF/HF соотношения по данным ВРС у пациента Ч., 36 лет с ТБСМ в позднем периоде при шейном уровне повреждения. 112 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2017 - гуморально-метаболический и свидетельствовало о выраженной дисфункции надсегментарных вегетативных центров (табл. 1). При анализе ВРС обращало внимание снижение общей мощности спектра TP (до 507 мс2), преобладание спектра низких LF (до 28%) и очень низких частот VLF^ 65%) у пациентов при шейном уровне повреждения, по сравнению со здоровыми лицами (p<0,001). Соотношение LF/HF (0,6-3,4) наиболее было вариа бельным при травме шейного отдела спинного мозга, что характеризовало наличие выраженной дисфункции надсегментарных вегетативных центров. В результате проведенных исследований баланс вегетативных функций в той или иной степени был изменен у всех обследованных групп пациентов (табл. 2). Преобладание симпатикотонии (44,5% обследованных; p<0,05) или ваготонии (32,4% обследованных; p<0,05) характеризовало нарушение вегетативного Таблица 1. Результаты исследования вариабельности сердечного ритма у пациентов с ТБСМ в позднем периоде спинальной травмы и здоровых лиц (Ме, 25-75 процентили). Уровень повреждения Показатели Шейный (n=79) Грудной (n=51) Поясничный (n=43) Здоровые лица (n=31) р 1 2 3 4 Фоновая запись ТР (мс2) 842(507-1710) 1198 (630-2276) 1447 (705-2884) 2128 (1273-3352) p <0,001 VLF (мс2) 590 (314-1131) 651(354-1240) 607 (298-1172) 751(495-1263) p < 0,001 LF (мс2) 178 (143-259) 248 (118-417) 432(206-751) 539 (317-946) p <0,001 HF (мс2) 95 (46 -193) 129(52-260) 428(247-736) 815 (439-1185) p < 0,001 LF/HF 2,3 (0,6-3,4) 1,1 (0,7-2,1) 0,9 (0,8-2,1) 0,8 (0,4-1,1) p <0,001 % VLF 65 (58 -69,5) 55(34-56) 42(40-46) 31 (24-39) p,-4=0,024 % LF 28(15-29) 18(8-19) 27 (23-31) 26 (19-35) % HF 10 (8-11) 10 (8-11) 30(25-39) 35 (23-48) p 1-4, 2-4<0,01 Ортостатическая проба К 30/15 1,14 (0,96-1,19) 1,22 (1,17-1,26) 1,26 (1,21-1,37) 1,37 (1,29-1,61) p <0,001 TP (мс2) 514 (286-1174) 781(384-1273) 1176 (415-1928) 1326 (627-2946) p < 0,001 VLF (мс2) 358 (84-762) 216 (145-671) 529 (338-926) 897(369-1325) p <0,001 LF (мс2) 89 (61-176) 192 (96-272) 337 (118-425) 586 (283-891) p < 0,001 HF (мс2) 64 (32-128) 96 (41-286) 116 (48-323) 145 (68 -396) p <0,001 LF/HF 1,4 (0,6 -1,7) 1,9 (0,9-2,3) 2,6 (1,3-3,2) 3,8 (1,6-6,4) p <0,001 % VLF 69 (29 -85) 46(36-51) 45(39-62) 45(34-58) p ,-4 = 0,005 % LF 16 (12-21) 24(19-27) 28 (21-42) 36 (30 -45) p < 0,001 % HF 14 (9-29) 12(10-22) 10 (11-16) 12 (8-19) Примечание: Статистический анализ проводился с помощью критерия Манна-Уитни. Таблица 2. Частота нормотонии, симпатикотонии и парасимпатикотонии у пациентов с ТБСМ. Уровень повреждения Всего Показатель Шейный Грудної й Поясничный абс. число % абс. число % абс. число % абс. число % Парасимпатикотония 31 17,9 17 9,8 8 4,7 56 32,4 Нормотония 10 5,8 8 4,6 22 12,7 40 23,1 Симпатикотония 38 22,0 26 15,0 13 7,5 77 44,5 Итого 79 45,7 51 29,5 43 24,8 173 100 Примечание: 1) Статистический анализ проводился с помощью критерия %2, метода углового преобразования Фишера. 2) Результаты статистического анализа представлены в тексте. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 113 Вестник восстановительной медицины №2 ^2017 тонуса у пациентов с ТБСМ по сравнению со здоровыми лицами. Выявлена зависимость изменений вегетативного баланса от уровня поражения спинного мозга при ТБСМ. Так, в группе с шейным уровнем поражения доля пациентов с симпатикотонией по отношению к общему количеству обследованных составляла 22,0% (38 чел.), а с парасимпатикотонией - 17,9% (31 чел.), тогда как нормотония была только у 5,8% (10 чел.). У пациентов с грудным уровнем поражения наблюдалась аналогичная картина - симпатикотония 15,0% (26 чел.), парасимпатикотония 9,8% (17 чел.), а нормотония только у 4,6% (8 чел.). В группе с поясничным уровнем поражения вегетативный баланс характеризовался достоверным увеличением доли нормотонии 12,7% (22 чел.; p<0,05) по сравнению со здоровыми лицами. Значительная доля вклада в общую мощность спектра у пациентов с ТБСМ пришлась на диапазон VLF (p=0,024). Она превышала 50% от общей величины спектра у 61,3% (107 чел.). Увеличение мощности спектра в диапазоне VLF и преобладание его над диапазонами LF и HF является свидетельством неэффективности вегетативной регуляции у пациентов с ТБСМ, что характеризовало переход с рефлекторного уровня регуляции на гуморальнометаболический, который явяляется существенно менее эффективным. Одна из проблем реабилитации при ТБСМ - это безопасная вертикализация пациентов, особенно с высокими уровнями поражения спинного мозга. Нами исследовалось изменение вегетативной реактивности при изменении горизонтального положения пациентов на вертикальное (ортостатическая проба). В результате исследования было установлено значительное снижение адаптационных механизмов ВНС практически у всех обследованных пациентов. У пациентов с шейным и грудным уровнями повреждения очень часто отмечалась парадоксальная реакция на вертикализацию (79,4% пациентов; p<0,05) с резким возрастанием активности парасимпатического отдела ВНС, падением общей мощности спектра с относительным увеличением доли спектра VLF (до 69%) и соответственно снижением LF (рис. 3). Ортостатическая проба обнаружила низкую (в пределах пограничных значений) вегетативную реактив- 005 0 1 015 02 0.25 0.3 0.35 0 4 частота, Гц А. Фоновая запись I 10Û ÿ 80 Л “ 60 5 40 t 120 і 4 Q 1 _.. і ллі_ 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 частота, гц Б. Ортостатическая проба Рис. 3. Протокол ВРС пациента С., 27лет с ТБСМ, шейный уровень поражения: А. Фоновая запись в покое. Б. Ортостатическая проба. 114 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2017 ность у пациентов с ТБСМ на шейном уровне (коэффициент 30/15 равен 1,14; р<0,001) по сравнению со здоровыми лицами, что свидетельствовало о недостаточной функции n. vagus и могло стать одной из причин развития тахикардии у данных пациентов. Полученные результаты объективно свидетельствуют о значительном напряжении адаптационных процессов у пациентов с ТБСМ, особенно выраженном, при шейном уровне повреждения спинного мозга. При оценке ВРС в положении лежа (фоновая запись) пациентов с ТБСМ на шейном уровне повреждения после проведенной активной лечебной гимнастики были получены достоверные различия в повышении общей мощности спектра TP (до 2175 мс2), спектра низких частот LF (до 296 мс2) и очень низких частот VLF (до 1289 мс2), по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась (p<0,001). Снижение соотношения LF/HF после АМР демонстрировало уменьшение дисфункции надсегментар-ных вегетативных центров (p<0,001), по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась (табл. 3). Ортостатическая проба после проведенной АМР обнаружила улучшение вегетативной реактивности у данных пациентов (коэффициент 30/15 равен 1,33; р<0,001), что свидетельствовало о нормализации парасимпатической регуляции и сердечного ритма. Повышение соотношения LF/HF при ортостатической пробе демонстрировало также включение адекватных механизмов регуляции сердечного ритма за счет симпатического влияния (p<0,001), по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась. Таким образом, у пациентов с ТБСМ на шейном уровне повреждения после проведенной АМР было получено статистически значимое повышение общей мощности волнового спектра TP и отдельных его составляющих (HF, LF,VLF) (p<0,001). В контрольной группе достоверных различий показателей ВРС до и после стандартной медицинской реабилитации не было установлено. При оценке ВРС в положении лежа (фоновая запись) пациентов с ТБСМ на грудном уровне повреждения после проведенной активной лечебной гимнастики были получены достоверные различия в повышении общей мощности спектра TP (до 2921 мс2), Таблица 3. Динамика показателей вариабельности сердечного ритма до- и после реабилитации у пациентов с ТБСМ на шейном уровне повреждения (Mе, 25-75 проц.) Примечание: Статистический анализ проводился с помощью критерия Вилкоксона. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 115 Вестник восстановительной медицины №2 ^2017 спектра низких частот LF (до 470 мс2), очень низких частот VLF (до 1419 мс2), высоких частот HF (до 286 мс2), по сравнению с контрольной группой (p<0,001), что демонстрировало нормализацию симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Снижение соотношения LF/HF после АМР с 1,3 до 1,1 демонстрировало уменьшение дисфункции надсегментарных вегетативных центров (p<0,01 ), по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась (табл. 4). Ортостатическая проба после проведенной АМР у пациентов с ТБСМ при грудном уровне повреждения выявила улучшение вегетативной реактивности (коэффициент 30/15 равен 1,62; р<0,001), что свидетельствовало о нормализации парасимпатической регуляции и сердечного ритма. Повышение соотношения LF/HF до 2,2 при ортостатической пробе демонстрировало также включение адекватных механизмов регуляции сердечного ритма за счет симпатического влияния (p<0,001), по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась. При оценке ВРС в положении лежа (фоновая запись) пациентов с ТБСМ на поясничном уровне повреждения после проведенной активной лечебной гимнастики были получены достоверные различия в повышении общей мощности спектра TP (до 3695 мс2), спектра низких частот LF (до 846 мс2), очень низких частот VLF (до 1354 мс2), высоких частот HF (до 824 мс2), по сравнению с контрольной группой (p<0,001), которым АМР не проводилась. Таблица 4. Динамика показателей вариабельности сердечного ритма до - и после реабилитации у пациентов с ТБСМ на грудном уровне повреждения (Ме, 25-75 процентили). Примечание: Статистический анализ проводился с помощью критерия Вилкоксона. 116 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2017 Ортостатическая проба после проведенной АМР выявила улучшение вегетативной реактивности у пациентов с ТБСМ при поясничном уровне повреждения (коэффициент 30/15 равен 1,45; р<0,001), что свидетельствовало о нормализации парасимпатической регуляции и сердечного ритма. Снижение соотношения LF/HF при ортостатической пробе демонстрировало уменьшение церебральных эрготропных и гуморально-метаболических влияний по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась (p<0,001) (табл. 5). Выводы. Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что баланс вегетативных функций в той или иной степени был изменен у всех обследованных групп пациентов. Была выявлена зависимость изменений вегетативного баланса от уровня поражения спинного мозга. Для пациентов с ТБСМ в позднем периоде спинальной травмы были выявлены преобладание симпатикотонии (p<0,05) или ваготонии (p<0,05), парадоксальная реакция на вертикализацию, преимущественно при шейном уровне поражения (p<0,001); увеличение доли спектра диапазона очень низких частот (VLF) (p=0,024), и переход с рефлекторного уровня вегетативной регуляции на гуморально-метаболический, свидетельствующий о значительном снижении адаптационных механизмов вегетативной нервной системы и супраспиналь-ных нарушениях. Применение технологий активной медицинской реабилитации приводит к уменьшению церебральных эрготропных и гуморально-метаболических влияний по сравнению с контрольной группой, которым АМР не проводилась. Таблица 4. Динамика показателей вариабельности сердечного ритма до- и после реабилитации у пациентов с ТБСМ на поясничном уровне повреждения (Mе, 25-75 проц.). Примечание: Статистический анализ проводился с помощью критерия Вилкоксона. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 117

About the authors

R. A Bodrova

KSMA - Branch Campus of the FSBEIFPE RMACPE MOH Russia

Email: bodrov7@yandex.ru

E. I Aukhadeev

KSMA - Branch Campus of the FSBEIFPE RMACPE MOH Russia

R. A Yakupov

KSMA - Branch Campus of the FSBEIFPE RMACPE MOH Russia

I. E Mishina

FSBEI HPE «ISMA» MOH Russia

A. D Zakamyrdina

KSMA - Branch Campus of the FSBEIFPE RMACPE MOH Russia

References

Supplementary files