Analysis of movement biomechanics in a patient with post-stroke arm spacity using type a botulinum toxin and multimodal stimulation (clinical case)

Full Text

Введение Острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) в большинстве случаев приводит к тяжелой инвалидизации пациентов и существенному снижению качества жизни. Синдром спастичности регистрируется у 19-38% больных, перенесших ОНМК [1, 2]. Развитие спастичности обусловлено снижением тормозных влияний на спинальные мотонейроны и интернейроны, что приводит к увеличению количества импульсов, поступающих на a-мотонейроны [3]. Эффективность ботулинотерапии напрямую зависит от правильности определения мышц-мишеней, участвующих в паттерне спастичности, использования адекватной дозировки препарата и точной локализации места инъекции [4]. Инъекции ботулинического токсина типа А (БТА) проводятся под инструментальным контролем с использованием ультразвуковых методик, рентгеновской компьютерной томографии и электромиографии [5]. В среднем максимальный противоспастический эффект БТА наблюдается через 4-6 нед после введения [6]. В случае успешного проведения ботулинотерапии у пациента создается широкое терапевтическое окно для проведения комплекса реабилитационных мероприятий, направленных на восстановление двигательных функций (ДФ) конечностей [7]. Перспективным направлением современной реабилитации больных с ОНМК и постинсультной спастичностью (ПС) руки является применение принципа мультимодальной стимуляции. Одним из актуальных высокотехнологичных методов стимуляции считается комплекс интерфейс-мозг-компьютер + экзоскелет кисти (ИМК+ЭК) [7-15]. Наш подход к реабилитации пациентов после инсульта предполагает комплексное воздействие, реализуемое через разнонаправленные стимулы в программе мультимодальной стимуляции. Комплекс реабилитационных мероприятий такого рода помимо ИМК+ЭК включает использование таких высокотехнологичных методов, как виброплатформа и стабилоплатформа, проведение когнитивной стимуляции при помощи современных компьютерных программ наряду Рис. 1. Магнитно-резонансная томография головного мозга пациента П. с использованием базовых реабилитационных методик -массажа и лечебной физкультуры. Цель - продемонстрировать процесс восстановления ДФ руки с применением БТА-терапии и последующей мультимодальной стимуляции на клиническом примере. В качестве клинического примера взят пациент с наиболее тяжелой формой ПС руки и низким реабилитационным потенциалом восстановления ДФ руки. Положительный эффект предложенной терапии может служить основой для ее применения у пациентов с различной степенью поражения ДФ паретич-ной руки. Для оценки эффективности описанного метода реабилитации применялись как стандартные клинические шкалы, так и инструментальные методы. Для определения функционального состояния пациента использовались индекс Бартел (BI) и шкала Рэнкина (mRS), а для оценки ДФ функций верхней конечности - шкалы Фугл-Майер (FM), ARAT, Asworth (mAS), Британская шкала оценки мышечной силы (MRC-SS). Неоспоримым преимуществом выбранных шкал является их валидизированность, позволяющая сравнивать данные, которые получены в ходе разных исследований [16]. К недостаткам указанных оценочных шкал относится низкая чувствительность к малым изменениям ДФ. Метод биомеханического анализа широко применяется для оценки ДФ постинсультных больных [17]. Однако исследования эффективности реабилитации, сравнивающие исходное состояние ДФ и полученный после реабилитации результат, немногочисленны [18, 19]. Поэтому наряду с общепринятыми клиническими шкалами нами применялся инструментальный метод регистрации движений с последующим биомеханическим анализом. Показано, что ПС приводит к нарушению координации между суставами и сопровождается замедленными сегментированными движениями [20]. В восстановительном периоде по мере уменьшения спастичности уменьшается и сегментация движений [21]. В качестве биомеханического параметра оценки спастичности в нашей работе применяется число сегментов при выполнении изолированных движений по каждой степени свободы руки. Клинический случай Пациент П., 62 года, перенес ишемический инсульт в бассейне правой средней мозговой артерии от 31.03.2017. В клинической картине - глубокий правосторонний геми- Таблица 1. Мышцы, инъецируемые БТА, у пациента П. Инъецируемая мышца Дозировка БТА (инкоботулотоксин), ЕД Musculus pectoralis major 45 M. brachialis 50 M. brachioradialis 50 M. pronator teres 20 M. flexor digitorum superficialis 45 M. flexor digitorum profundus 45 M. flexor carpi radialis 30 M. flexor pollicis longus 15 парез. Из анамнеза известно, что пациент длительное время страдал гипертонической болезнью 1-й степени, II стадии, риск сердечно-сосудистых осложнений 4. По данным магнитно-резонансной томографии головного мозга признаки инсульта в левой гемисфере, в бассейне левой средней мозговой артерии определялась зона неоднородно пониженной плотности (рис. 1). В первичном сосудистом отделении пациент получал сосудистую, ноотропную, гипотензивную, антикоагулянтную терапию. Тромболитическая терапия не проводилась. Выписан из сосудистого отделения в стабильном состоянии, в клинической картине сохранялся глубокий правосторонний гемипарез. На протяжении следующих месяцев пациент стал отмечать постепенное нарастание мышечного тонуса в правых конечностях по спастическому типу. Нарастание ПС руки ограничивало привычную бытовую активность пациента: появились сложности с самостоятельным одеванием, гигиеническими процедурами и приемом пищи, что и являлось причиной госпитализации в ГБУЗ МО «МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского». Пациент подписал добровольное информированное согласие на исследование. Поступил в неврологическое отделение 17.11.2017, в этот же день ему проведена ботулинотерапия. Мультимодальная стимуляция выполнялась на пике действия ботулотоксина с 15.12.2017 по 28.12.2017. Методика лечения и оценки результата На каждом этапе лечения проводилась оценка состояния пациента по шкалам: FM, ARAT, mAS, mRS, BI, MRC scale. После оценки исходного состояния больного при поступлении для реабилитации избрана тактика введения препарата инкоботулотоксина А (Ксеомин) в целевые мышцы правой верхней конечности для снятия степени выраженности спастичности. Препарат Ксеомин вводился однократно в общей дозировке 300 ЕД (табл. 1). Помимо шкал для оценки ДФ руки регистрировался кинематический портрет (КП) пациента - до применения БТА, на пике эффективности ботулотоксина (совпадал с началом мульмодальной стимуляции) и по завершении мультимодальной реабилитации. Биомеханический анализ движения - инструментальный метод оценки ДФ руки. КП пациента включал оценку активных движений в трех крупных суставах руки (плечевом, локтевом и лучезапястном) [19]. В двигательные тесты входили активные движения, соответствующие всем степеням свободы руки: сгибание/разгибание (FE_w) и приведение/отве-дение (ABD_w) кисти; сгибание/разгибание (FE_e) и прона-ция/супинация (PS_e) локтя; сгибание/разгибание (FE_s), приведение/отведение (ABD_s) и вращение плеча (ROT_s); рис. 2. Для регистрации КП нами применена электромагнитная система trakStar (Ascension Technology Corporation, США) с четырьмя датчиками, расположенными на кисти, предплечье, плече и акромионе лопатки (рис. 3). По данным регистрации вычислялись суставные углы, соответствующие Рис. 2. Движения в суставах во время регистрации КП. перечисленным степеням свободы руки, а также угловые скорости [22]. В качестве оценки спастичности мышц, управляющих каждой степенью свободы руки, принималось число корректирующих движений, которое совпадает с числом локальных максимумов угловой скорости (рис. 4) [23]. Результаты На основании данных, полученных в ходе оценки по шкалам (табл. 2), отмечено, что после процедуры ботулиноте-рапии у пациента наблюдались улучшения клинической картины по сравнению с исходным состоянием (1-й визит), которые выражались в снижении спастичности по школе mAS на 1 балл, а также в улучшении ДФ паретичной руки в проксимальном отделе, что демонстрировалось увеличением суммы баллов по шкалы FM и ARAT (2-й визит/пик эффекта БТА). При оценке биомеханических параметров спастичность мышц, управляющих проксимальными степенями свободы руки, уменьшалась как после курса ботулинотерапии, так и далее, после курса мультимодальной стимуляции. В качестве примера (см. рис. 4) приведены временные развертки угловых скоростей сгибания в локтевом суставе (FE_e), зарегистрированные во время 1, 2 и 3-го визитов пациента. Кривая угловой скорости от 1 к 3-му визиту становится все более и более гладкой, что свидетельствует об уменьшении спастичности мышц - сгибателей локтевого сустава, которая проявляется уменьшением числа возвратных движений (см. рис. 4). Кроме того, существенно сокращается время выполнения движения - от 8 с перед началом комплекса процедур до 3 с по их окончании. Это происходит за счет увеличения скорости движения, что, в свою очередь, свидетельствует об увеличении суммарной силы сгибателей локтя. Уменьшение спастичности имеет место для всех проксимальных степеней свободы - сгибания-разгибания в локтевом суставе (FE_e), отведения-приведения (ABD_s), сгибания-разгибания (FE_s) и вращения относительно продольной оси плеча (ROT_s) в плечевом суставе (рис. 5). Спастичность мышц-сгибателей и мышц-разгибателей лучезапястного сустава (FE_w) упала после сеанса ботулинотерапии, но несколько возросла после мультимодальной реабилитации, после которой также увеличилась спастичность пронатора предплечья (см. рис. 5). Движение прона- Рис. 3. Положение пациента во время регистрации КП. ции-супинации (PS_e) пациент смог выполнить только после сеанса ботулинотерапии. Движение отведения-приведения в лучезапястном суставе (ABD_w) пациент не смог выполнить, несмотря на проведенный курс лечения. Обсуждение В проведенном нами исследовании пациента П. отмечено, что после курса мультимодальной реабилитации (см. табл. 1, 3-й визит) степень выраженности ПС руки оставалась на прежнем уровне, однако наросла мышечная сила в проксимальном отделе руки, появились клинически значимые движения в дистальном отделе конечности, что регистрируется увеличением числа баллов по шкалам FM и ARAT. Субъективно пациент рассказал, что появилась возможность самостоятельно пользоваться туалетом, проводить гигиенические процедуры и питаться. В результате проведенных мероприятий снизилась степень общей инвалидизации - 3 балла по mRS (см. табл. 1). Анализ суставных движений пациента в ходе реабилитационных процедур, включающих ботулинотерапию и мультимодальную стимуляцию, показал существенное снижение спастичности мышц проксимальных суставов (см. рис. 4, 5). Эффект снижения спастичности, полученный в результате ботулинотерапии, усилился в результате мультимодальной стимуляции для проксимальных степеней свободы. Инъекции БТА в глубокий и поверхностный сгибатели пальцев (m. flexor digitorum profundus и m. flexor digitorum superfi-cialis) привели к снижению спастичности этих мышц, что проявилось уменьшением числа корректирующих движений при совершении сгибания в лучезапястном суставе Таблица 2. Оценка пациента П. по шкалам mAS FM ARAT MRC-SS mRS BI 1-й визит (исходное состояние) 3 8 0 2 4 85 2-й визит (пик эффекта БТА) 2 13 5 2 4 90 3-й визит (мулитьмодальная стимуляция) 2 15 5 3 3 95 Рис. 4. Угловые скорости сгибания в локтевом суставе до курса ботулинотерапии (1-й визит) - черным, через месяц после курса ботулинотерапии (2-й визит) - серым и после мультимодальной реабилитации (3-й визит) - светло-серым. 0 12 34 56 78 t, с Рис. 5. Спастичность мышц (число локальных максимумов угловой скорости) до курса ботулинотерапии (1-й визит) - черным, через месяц после курса ботулинотерапии (2-й визит) -штрихом и после мультимодальной реабилитации (3-й визит) -серым. Крестиком отмечены движения, которые пациент не смог выполнить. FE_w (см. рис. 5). Дозировка препарата в 30 ЕД, инъецированная в лучевой сгибатель запястья (m. flexor carpi radialis), оказалась недостаточной для того, чтобы пациент смог выполнить отведение-приведение (ABD_w) в лучезапястном суставе. Доза Ксеомина в 20 ЕД, инъецируемая в круглый пронатор (m. pronator teres), оказалась достаточной, чтобы пациент выполнил движение пронации-супинации (PS_e), которое он не мог выполнить до курса ботулинотерапии, но недостаточной, чтобы достигнутый эффект сохранился после мультимодальной стимуляции (см. рис. 5). Таким образом, биомеханический анализ изолированных движений в суставах позволяет численно оценить эффект ботулинотерпии и дать обоснованные рекомендации как по выбору мышц-мишеней, так и по дозировке препаратов. Полученные результаты по уменьшению спастичности мышц, увеличению скорости движения (см. рис.4) совпадают с данными работы [24], использующей биомеханический анализ движений для оценки эффекта ботулинотерапии. В качестве двигательных тестов в этой работе применяется движение руки к неподвижной цели и анализируется траектория рабочей точки конечности - пальца, попадающего в цель. Таким образом, в отличие от нашего подхода, анализируется конечный результат движений в суставах руки, но не сами суставные движения. Однако именно эти движения позволяют оценить эффект воздействия БТА на мышцы, приводящие суставы в движение. В результате сказанного следует отметить следующее: 1. Уменьшение уровня спастичности с применением БТА увеличило потенциал мультимодальной стимуляции, способствовавшей дальнейшему снижению спастичности, паретичной конечности. 2. На основании анализа биомеханики движений отмечено субклиническое улучшение состояния проксимальных суставов руки пациента, которое невозможно оценить при помощи стандартных клинических шкал оценки ДФ конечности. 3. Биомеханический анализ КП пациента позволил исключить субъективные погрешности при оценке ДФ руки. Исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований №19-015-00192, участие Е.В. Бирюковой поддержано финансированием Минобрнауки России, проект RFMEFI60519X0184. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.

About the authors

Vasilii N. Lutsik

Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Email: vasilius_2006@mail.ru
Moscow, Russia

Elena V. Zaytseva

Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Moscow, Russia

Sergei V. Kotov

Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Moscow, Russia

Viktor K. Misikov

Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Moscow, Russia

Elena V. Biryukova

institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology

Moscow, Russia

References

Supplementary files