1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физиология человека
  4. T. 49, № 4, 2023

Физиология человека, 2023, T. 49, № 4, стр. 70-78

Эффекты однократной неинвазивной стимуляции спинного мозга у пациентов с постинсультными двигательными нарушениями

Д. В. Скворцов 2, 3, И. Н. Богачева 1, *, Н. А. Щербакова 1, А. А. Гришин 1, С. Н. Кауркин 2, 3, Т. Р. Мошонкина 1, Ю. П. Герасименко 1, **

1 ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН
Санкт-Петербург, Россия

2 Федеральный научный клинический центр ФМБА России
Москва, Россия

3 ФГБУ Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА России
Москва, Россия

* E-mail: bogacheva@infran.ru
** E-mail: gerasimenko@infran.ru

Поступила в редакцию 18.06.2022
После доработки 01.08.2022
Принята к публикации 09.09.2022

Аннотация

Постинсультные нарушения походки часто характеризуются аномальными кинематическими и кинетическими паттернами, ухудшением интра- и межконечностной координации, измененной активацией мышц и повышенными затратами энергии во время ходьбы. Работа направлена на определение возможности применения чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) для воздействия на кинематику ходьбы пациентов с гемипарезом в раннем и позднем восстановительном периодах (1–12 мес.) после полушарного инсульта. В исследовании применялась непрерывная и фазическая спинальная стимуляция во время двигательной тренировки на беговой дорожке. Для стимуляции использовали спинальный нейропротез, включающий многоканальный стимулятор для ЧЭССМ (ООО “Косима”, Россия) в комплекте с датчиками для определения фаз ходьбы, а именно, переноса или опоры ноги. Биомеханическое исследование функции ходьбы проводили с помощью комплекса “Стэдис” (“Нейрософт”, Россия). В исследовании принимали участие 15 пациентов (возраст от 33 до 79 лет). Анализировали параметры шагательных движений при ходьбе по полу без стимуляции до и после тренировки на беговой дорожке с использованием ЧЭССМ. Сравнительный анализ изменений кинематики ходьбы после однократной тренировки на беговой дорожке в сочетании с ЧЭССМ у большинства пациентов показал увеличение скорости ходьбы, длины цикла шага, увеличение размаха движений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, у 40% пациентов на 1–2 см увеличилась, а у остальных удерживалась на первоначальном уровне высота подъема стопы паретичной конечности при ходьбе по полу. Полученные результаты показывают, что тренировку с применением ЧЭССМ можно рассматривать как метод реабилитации для коррекции ходьбы после инсульта.

Ключевые слова: инсульт, гемипарез, спинной мозг, стимуляция, кинематика ходьбы.

Список литературы

  1. Mohan D.M., Khandoker A.H., Wast S.A. et al. Assessment Methods of Post-stroke Gait: A Scoping Review of Technology-Driven Approaches to Gait Characterization and Analysis // Front. Neurol. 2021. V. 12. P. 650024.

  2. Minassian K., Hofstoetter U.S., Danner S.M. et al. Spinal Rhythm Generation by Step-Induced Feedback and Transcutaneous Posterior Root Stimulation in Complete Spinal Cord–Injured // Neurorehabil. Neural Repair. 2016. V. 30. № 3. P. 233.

  3. Calvert J.S., Manson G.A., Grahn P.J., Sayenko D.G. Preferential activation of spinal sensorimotor networks via lateralized transcutaneous spinal stimulation in neurologically intact humans // J. Neurophysiol. 2019. V. 122. № 5. P. 2111.

  4. Shapkova E.Y., Pismennaya E.V., Emelyannikov D.V., Ivanenko Y. Exoskeleton walk training in paralyzed individuals benefits from transcutaneous lumbar cord tonic electrical stimulation // Front. Neurosci. 2020. V. 14. P. 416.

  5. Gill M.L, Grahn P.J., Calvert J.S. et al. Neuromodulation of lumbosacral spinal networks enables independent stepping after complete paraplegia // Nat. Med. 2018. V. 24. № 11. P. 1677.

  6. Seáñez I., Capogrosso M. Motor improvements enabled by spinal cord stimulation combined with physical training after spinal cord injury: review of experimental evidence in animals and humans // Bioelectron. Med. 2021. V. 7. № 1. P. 16.

  7. Gerasimenko Y.P., Lu D.C., Modaber M. et al. Noninvasive Reactivation of Motor Descending Control after Paralysis // J. Neurotrauma. 2015. V. 32. № 24. P. 1968.

  8. Solopova I.A., Sukhotina I.A., Zhvansky D.S. et al. Effects of spinal cord stimulation on motor functions in children with cerebral palsy // Neurosci. Letter. 2017. V. 639. P. 192.

  9. Sayenko D.G., Atkinson D.A., Dy C.J. et al. Spinal segment-specific transcutaneous stimulation differentially shapes activation pattern among motor pools in humans // J. Appl. Physiol. 2015. V. 118. № 11. P. 1364.

  10. Городничев Р.М., Пухов А.М., Моисеев С.А. и др. Регуляция фаз шагательного цикла при неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 1. С. 73. Gorodnichev R.M., Pukhov A.M., Moiseev S.A et al. Regulation of gait cycle phases during noninvasive electrical stimulation of the spinal cord // Human Physiology. 2021. V. 47. № 1. P. 60.

  11. Danner S.M., Hofstoetter U.S., Ladenbauer J. et al. Can the human lumbar posterior columns be stimulated by transcutaneous spinal cord stimulation? A modeling study // Artif. Organs. 2011. V. 35. № 3. P. 257.

  12. Hofstoetter U.S., Freundl B., Binder H., Minassian K. Common neural structures activated by epidural and transcutaneous lumbar spinal cord stimulation: elicitation of posterior root-muscle reflexes // PLoS One. 2018. V. 13. № 1. P. e0192013.

  13. Дамулин И.В., Екушева Е.В. Процессы нейропластичности после инсульта // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2014. Т. 6. № 3. С. 69. Damulin I.V., Ekusheva E.V. Neuroplasticity processes after stroke // Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2014. V. 6. № 3. P. 69.

  14. Hermens H.J., Freriks B., Disselhorst-Klug C., Rau G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures // J. Electromyogr. Kinesiol. 2000. V. 10. № 5. P. 361.

  15. Grishin A.A., Bobrova E.V., Reshetnikova V.V. et al. A System for Detecting Stepping Cycle Phases and Spinal Cord Stimulation as a Tool for Controlling Human Locomotion // Biomed. Eng. 2021. V. 54. № 5. P. 312.

  16. Hsu A.L., Tang P.F., Jan M.H. Analysis of impairments influencing gait velocity and asymmetry of hemiplegic patients after mild to moderate stroke // Arch. Phys. Med. Rehabil. 2003. V. 84. № 8. P. 1185.

  17. Nadeau S., Arsenault A.B., Gravel D., Bourbonnais D. Analysis of the clinical factors determining natural and maximal gait speeds in adults with a stroke // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 1999. V. 78. № 2. P. 123.

  18. Баскакова Н.В., Витензон А.С. Влияние темпа и длины шага на основные параметры ходьбы человека / Биомеханика. 1975, сб. трудов вып. 13, РНИИТО. С. 242. Baskakova N.V., Vitenzon A.S. [The influence of pace and step length on the basic parameters of human walking] / Biomechanics. 1975, collection of works V. 13, RNIITO. P. 242.

  19. Simonsen E.B. Contributions to the understanding of gait control // Dan. Med. J. 2014. T. 61. № 4. P. B4823.

  20. Богачева И.Н., Щербакова Н.А., Савохин А.А. и др. Эффекты фазозависимой чрескожной стимуляции спинного мозга в регуляции кинематики шагательных движений человека // Биофизика. 2021. Т. 66. № 4. С. 802. Bogacheva I.N., Shcherbakova N.A., Savokhin A.A. et al. Phase-Dependent Effects of Transcutaneous Spinal Cord Stimulation on Regulation of Kinematics of Human Stepping Motions // Biophysics. 2021. V. 66. № 4. P. 681.

  21. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. М.: Т.М. Андреева, 2007. 617 c. Skvortsov D.V. Diagnostics of motor pathology by instrumental methods: gait analysis, stabilometry. M.: Т.М. Andreeva, 2007. 617 р.

  22. Burridge J.H., McLellan D.L. Relation between abnormal patterns of muscle activation and response to common peroneal nerve stimulation in hemiplegia // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2000. V. 69. № 3. P. 353.

  23. Gervasoni E., Parelli R., Uszynski M. et al. Effects of functional electrical stimulation on reducing falls and improving gait parameters in multiple sclerosis and stroke // PMR. 2017. V. 9. № 4. P. 339.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология человека

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал