Transcranial magnetic stimulation in the complex rehabilitation of patients after stroke

Abstract

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a method based on the effect of an alternating magnetic field on neurons of the brain in order to stimulate them, as well as on recording responses using electromyography. In recent years, technologies have been developed that allow non-invasive mapping of motor areas of the brain using TMS, which expands the possibilities of diagnostics and research of the nervous system.

Full Text

Введение

После инсульта пациенты сталкиваются с рядом неврологических нарушений, такими как двигательные расстройства (81,2%), когнитивный дефицит (51,5%), нарушение баланса и равновесия (79,6%), нарушение речи (31,3%) [1]. Актуальность проблемы моторного дефицита у пациентов после церебрального инсульта обусловлена их доминирующей распространенностью. Социально-экономическая компонент проблемы определяется ведущим вкладом стойкого пареза в инвалидизацию пациентов, значительным снижением качества жизни как самих пациентов, так и их семей, развитием психологической дезадаптации (депрессии, тревожных расстройств, социальной изоляции). Восстановление двигательной функции представляет собой основную цель мультидисциплинарной нейрореабилитации, основанной на принципах доказательной медицины (кинезиотерапия, роботизированная терапия, транскраниальная магнитная стимуляция (ТКМС), эрготерапия), где углубленное изучение механизмов нейропластичности и разработка инновационных стратегий стимуляции восстановления двигательного контроля обладают высоким трансляционным потенциалом для оптимизации функциональных исходов; при этом степень и характер моторного дефицита в раннем постинсультном периоде служат критически важными прогностическими факторами эффективности реабилитационного процесса. [2, 3]

В последнее время в комплексной реабилитации все чаще применяется ТКМС, которая представляет собой неинвазивный нейромодуляционный метод, основанный на принципе электромагнитной индукции. Быстро изменяющееся сильное магнитное поле, генерируемое катушкой, апплицируемой на череп, беспрепятственно проникает через непроводящие ткани (кожу, кости черепа) и индуцирует вторичные фокальные вихревые токи в подлежащей кортикальной ткани. [4] Эти токи вызывают деполяризацию или гиперполяризацию нейрональных мембран, модулируя возбудимость и пластичность целевых корковых областей. [5]

Grefkes и соавт. рассматривали механизмы нейропластичности после применения ТКМС у пациентов с инсультом. Используя функциональную МРТ и электрофизиологические методы, авторы показали, что стимуляция моторной коры способствует увеличению активности ипсилатерального полушария и восстановлению межполушарных связей, что связано с улучшением двигательных функций. [6]

Kang N и соавт. В своем исследовании оценили эффективность высокочастотной ТМС при лечении гемиплегии после инсульта. Пациенты получали стимуляцию ipsilesional моторной коры в течение двух недель. Результаты показали значительное улучшение движений по шкале Fugl-Meyer и повышенную активность моторных областей мозга на последующих МРТ-исследованиях. [7, 11]

 

Цель

Цель данной статьи - изучение эффективности комплексного подхода в медицинской реабилитации с применением технологии транскраниальной магнитной стимуляции пациентов в раннем восстановительном периоде после перенесенного инсульта.

 

Материалы и методы

В наше исследование были включены пациенты, перенесшие острое нарушение мозгового кровообращения в раннем восстановительном периоде (6 месяцев после перенесенного инсульта). У всех пациентов, включенных в исследование, в клинической картине присутствовал гемипарез — левосторонний или правосторонний. Процесс восстановительного лечения включал проведение транскраниальной магнитной стимуляции (ТКМС) на проекцию двигательной коры пораженной стороны головного мозга, лечебную физкультуру с инструктором-методистом, механотерапию, эрготерапию.

Курс реабилитационного лечения составлял 14 дней, всего в исследовании приняло участие 60 пациентов. Участники были распределены в группу комбинированного вмешательства (экспериментальная группа), и группу контроля. Экспериментальная группа в дополнение к стандартной программе реабилитации получала воздействие ТКМС, в то время как контрольная группа нет. Всего в исследовании было задействовано 50 человек. В ходе исследования 25 пациентов прошли курс реабилитации с применением ТКМС (18 из которых мужчины, а 7-женщины, средний возраст данных пациентов составлял 64 года. Другие 25 пациентов составили контрольную группу (16 из которых мыжчины, а 9 - женщины. Средний возраст данных пациентов составлял 67 лет. Все 50 пациентов проходили реабилитацию в условиях стационара в отделении медицинской реабилитации Клиники Башкирского государственного медицинского университета

Критерии включения:

1. Подтвержденный диагноз ишемического или геморрагического инсульта.

2.Временной интервал от момента инсульта до начала ТКМС: от 3-4 недели до 6 месяцев (ранний восстановительный период).

3. Стабильные витальные функции (дыхание, гемодинамика).

4. Наличие реабилитационного потенциала (парез конечности), который является целью реабилитации и на который потенциально может воздействовать ТКМС.

5. Пациент способен понимать инструкции, сохранять положение сидя в кресле или на стуле в течение сеанса ТКМС, и переносить процедуру.

6. Информированное согласие пациента и/или его законного представителя на участие в реабилитации с применением ТКМС.

Критерии исключения:

1. Наличие любых ферромагнитных металлических имплантов в голове или рядом с зоной стимуляции: кохлеарные импланты, клипсы на аневризмах, стенты, металлические осколки в области головы/глаз,

2. Наличие имплантированных электронных устройств в любой части тела, которые могут быть чувствительны к магнитному полю (кардиостимуляторы, дефибрилляторы, инсулиновые помпы).

3.Эпилепсия в анамнезе или текущий высокий риск судорог

4. Нестабильное соматическое состояние - нестабильная стенокардия, тяжелая сердечная недостаточность (III-IV ФК), декомпенсированный сахарный диабет, тяжелая дыхательная недостаточность, активная инфекция с лихорадкой. *

5. Тяжелые когнитивные нарушения или психические расстройства

6. Злокачественные новообразования в стадии активного лечения или с неблагоприятным прогнозом.

В своем исследовании мы использовали следующий протокол стимуляции - билатеральная стимуляция, поскольку он является наиболее физиологически обоснованным подходом. Стимуляция одновременно направлена на подавление гиперактивности интактного M1 и активацию пораженного M1. Это реализуется последовательным применением низкочастотной ритмической ТКМС на контралатеральное M1 и высококочастотной ритмической ТКМС на ипсилатеральное M1 в рамках одного сеанса. Примерные параметры: низкочастотная ритмическая ТКМС на интактное M1 (1 Гц, 90-110% RMT, 600-900 импульсов) с последующей высококочастотной ритмической ТКМС на пораженное M1 (5-10 Гц, 80-90% RMT, 600-1000 импульсов). Общая длительность сеанса составляет 20 минут. Количество сеансов — 10. [8]

Результаты и обсуждение

Для оценки результатов проведенной реабилитации мы использовали следующие клинические шкалы и показатели: шкала оценки мышечной силы - паретичная конечность, индекс мобильности Ривермид, индекс Бартела, кистевая динамометрия (кг) - паретичная конечность, шкала баланса Берга, тест 6-ти минутной ходьбы.

Таблица 1

Усредненные значения показателей у пациентов в процессе реабилитации с применением ТКМС

Average values of indicators in patients during rehabilitation using TCM

Показатель	Начальное значение	Спустя 14 дней реабилитации	Динамика (%)	Референсные значение
Шкала оценки мышечной силы	2,55	3,21	25,88	<0,001
Индекс мобильности Ривермид	5,57	7,15	28,37	<0,001
Индекс Бартела	35,50	44,45	25,21	<0,001
Кистевая динамометрия (кг)	6,74	8,59	27,45	<0,001
Шкала баланса Берга	17,85	24,43	36,86	<0,001
Тест 6-ти минутной ходьбы	161,82	209,70	29,59	<0,001

Таблица 2

Усредненные значения у пациентов в процессе реабилитации без применения ТКМС

Average values in patients during rehabilitation without the use of TMS

Показатель	Начальное значение	Спустя 14 дней реабилитации	Динамика (%)	Референсные значение
Шкала оценки мышечной силы	2,42	3,01	24,38	<0,001
Индекс мобильности Ривермид	5,43	6,98	28,54	<0,001
Индекс Бартела	36,38	44,29	21,74	<0,001
Кистевая динамометрия (кг)	6,61	8,26	24,96	<0,001
Шкала баланса Берга	17,91	23,56	31,55	<0,001
Тест 6-ти минутной ходьбы	166,05	204,94	23,42	<0,001

Среднее значение показателей у пациентов, у которых в процесс реабилитации был включен ТКМС, на начало исследования составляло (таблица 1): по шкале оценки мышечной силы ~2,55; индекс мобильности Ривермид ~5,57; индекс Бартела~ 35,50; кистевая динамометрия (кг) ~ 6,74, шкала баланса Берга ~ 17,85, тест 6-ти минутной ходьбы ~ 161,82

В то же время у пациентов, составляющих контрольную группу (таблица 2), средние значения показателей на начало исследования составляли: по шкале оценки мышечной силы ~2,42; индекс мобильности Ривермид ~5,43; индекс Бартела~ 36,38; кистевая динамометрия (кг) ~ 6,61, шкала баланса Берга ~ 17,91, тест 6-ти минутной ходьбы ~ 166,05

Путем статистических расчётов получаем следующие показатели динамики от проведения реабилитации с применением ТКМС: по шкале оценки мышечной силы показатели улучшились на 25,88%; индекс мобильности Ривермид — на 28,37%; индекс Бартела- на 25,21%; кистевая динамометрия (кг) — на 27,45%, шкала баланса Берга — на 36,86%, тест 6-ти минутной ходьбы — на 29,59%.

В свою очередь результаты контрольной группы изменились следующим образом (таб.2): по шкале оценки мышечной силы показатели улучшились на 24,38%; индекс мобильности Ривермид — на 28,54%; индекс Бартела- на 21,74%; кистевая динамометрия (кг) — на 24,96%, шкала баланса Берга — на 31,55%, тест 6-ти минутной ходьбы — на 23,42%.

 

Таким образом, по большинству клинических шкал мы видим положительную динамику в процентном соотношении по сравнению с контрольной группой. Это позволяет сделать заключение об эффективном применении ТКМС в комплексной реабилитации пациентов после инсульта. [7] Режим работы ТКМС при постинсультном парезе представляет собой сложную, индивидуализированную стратегию нейромодуляции, основанную на современных представлениях о патофизиологии межполушарных взаимодействий и нейропластичности. Применение протоколов низкочастотной ритмической ТКМС над интактным M1, высокочастотной ритмической ТКМС над пораженным M1 или их комбинации, в строго определенных параметрах интенсивности и локализации, в рамках курса из 10 сеансов, синхронизированных с активной моторной тренировкой, демонстрирует потенциал для улучшения восстановления двигательной функции. [9, 10]

Заключение

В целом, существующие данные свидетельствуют о потенциале ТКМС [11, 13, 15], как патогенетически обоснованного и клинически эффективного инструмента нейромодуляции в комплексной реабилитации пациентов после инсульта. Ее способность целенаправленно корректировать патологическую нейрональную возбудимость и индуцировать пластические изменения в пораженных и интактных нейросетях делает ТКМС перспективным методом для улучшения моторных, когнитивных и речевых исходов. [11, 12] Однако необходимость проведения дополнительных клинических исследований остается актуальной для определения оптимальных протоколов и расширения возможностей применения этого метода в неврологии.