СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОБУЧЕНИЯ ЛЕЧЕНИЮ БОЛЬНЫХ С ХРОНИЧЕСКИМ ПОРАЖЕНИЕМ СПИННОГО МОЗГА Российский патент 2011 года по МПК G09B23/28 A61N1/32 

Изобретение относится к медицине, а также к физиологии движений и электрофизиологии и может быть использовано для моделирования и обучения методам лечения и реабилитации людей с вертебро-спинальной патологией.

Количество спинальных больных во всем мире ежегодно увеличивается. Следствием повреждений позвоночника и спинного мозга часто является частичная обездвиженность. Несмотря на постоянно возникающие новые методы лечения и реабилитации таких больных проблема восстановления локомоции остается нерешенной. Поэтому развитие учебных моделей для восстановления естественных шагательных движений у спинальных больных остается актуальным.

За ближайшие аналоги могут быть приняты «Способ лечения больных с хроническим поражением спинного мозга» (RU 2204423) и «Способ лечения больных с хроническим поражением спинного мозга» (RU 2000121379). В этих изобретениях электрическая стимуляция поясничного утолщения спинного мозга с помощью электродов, наложенных на твердую мозговую оболочку спинного мозга (dura mater), вызывает координированные локомоторные движения при облегченном положении больного, лежащего на спине или на боку с подвешенными на балканских рамах ногами. Отличие между этими изобретениями состоит в том, что в одном из них (RU 2000121379) предложен способ самостоятельной электростимуляции с помощью имплантированной на постоянной основе системы для хронической стимуляции. Но известные способы электрической стимуляции спинного мозга вызывали только «элементы шагательных движений» без самостоятельной поддержки веса тела пациента.

Задача - координированные шагательные движения модели и самостоятельная поддержка веса тела.

Сущность предложенного способа моделирования и обучения лечению больных с хроническим поражением спинного мозга, состоящего в подготовке модели - полной перерезке спинного мозга крыс на нижнегрудном уровне Th9, хронической эпидуральной электрической стимуляции спинного мозга вживленными электродами, состоит также в том, что одновременно вживляют электроды в L2 и S1 сегменты спинного мозга, одновременно их используют для стимуляции L2 и S1 сегментов с частотой 40 Гц при интенсивности 4-7 В, к стимуляции крыс приступают через 2 недели после спинализации, при этом их задние конечности опираются на ленту тредбана.

Особенность заявляемого способа моделирования и обучения лечению больных с хроническим поражением спинного мозга состоит в одновременной стимуляции L2 и S1 сегментов спинного мозга с помощью вживленных в них электродов. В экспериментах на взрослых крысах, хронически спинализированных на нижнегрудном уровне (Th9), исследовали эффекты одновременной электрической эпидуральной стимуляции двух сегментов спинного мозга для инициации локомоторного поведения. Селективная электрическая стимуляция с частотой 40 Гц поясничного L2 сегмента, в котором локализован генератор шагательных движений, вызывала шагательную ритмику в задних конечностях. Однако вызванные шагоподобные движения осуществлялись с волочением стопы и без поддержки веса тела (отсутствовала фаза опоры). Электрическая стимуляция с частотой 40 Гц области локализации моторных пулов мышц-разгибателей (крестцовый S1 сегмент) вызывала ритмическую активность в задних конечностях с преимущественной активацией экстензорных мышц (разгибателей) и появляющейся выраженной фазой опоры. Одновременная стимуляция L2 и S1 сегментов значительно улучшала качество шагательных движений. Крысы демонстрировали хорошо координированную локомоторную активность с правильной постановкой стопы с выраженной фазой опоры.

Указанная совокупность существенных признаков заявляемого способа обеспечивает одновременное вовлечение в активность системы генерации шагательного ритма и системы регуляции мышечного тонуса, обеспечивает полноценную ходьбу при отсутствии супраспинальных влияний. При таком комплексном воздействии появляется необходимый тонус мышц задних конечностей и возникает шагательный ритм, в результате чего животное осуществляет координированные шагательные движения с самостоятельной поддержкой веса тела. Этот результат открывает хорошую перспективу использования многоканальной стимуляции спинного мозга для улучшения качества ходьбы и обеспечения постурального контроля у спинальных больных.

Пример. Модель выполнена на взрослых самках крыс линии Sprague-Dawley (200-250 г). Перерезку спинного мозга на нижнегрудном уровне Th9 проводили по стандартной методике, в соответствии с международными стандартами, под глубоким наркозом. Эпидуральные электроды, представляющие собой многожильный провод с удаленной на протяжении 1 мм тефлоновой изоляцией, имплантировали на заднюю поверхность спинного мозга. Неизолированную часть провода ("окошко") располагали по средней линии спинного мозга S1 сегмента, и подшивали провод к твердой мозговой оболочке с обеих сторон от "окошка". Конец провода соединяли с разъемом, жестко фиксируемым на черепе крысы. Аналогичным образом имплантировали второй эпидуральный электрод в области L2 сегмента. Стимуляцию проводили через 2 недели после вживления и спинализации. Крыс помещали в устройство фиксации так, чтобы задние конечности опирались на ленту тредбана. Производили компьютерную регистрацию отводимой электромиографической активности мышц-сгибателей и -разгибателей задних конечностей, шагательные движения записывали на видеокамеру. Спинной мозг стимулировали с частотой 40 Гц при интенсивности стимуляции 4-7 В.

Эффект эпидуральной стимуляции L2 и S1 сегментов спинного мозга спинализированных на уровне Th9 крыс представлен на чертежах. 1. Верхний ряд - реконструкция движений суставов задней конечности по видеозаписи, временные срезы. 2. Средний ряд - реконструкция траектории движений стопы, демонстрирует положение стопы во время фазы опоры и фазы переноса. 3. Нижний ряд - суммарные интегрированные электромиографические записи четырех мышц задней конечности: VL - vastus lateralis; ST - semitentinosus; MG - medial gastrocnemius; ТА - tibialis anterior. Стрелками показаны пачки ЭМГ активности, возникающие при одновременной стимуляции L2+S1. Внизу показана продолжительность шагательного цикла с фазой опоры и фазой переноса.

На фиг.1 и фиг.2 представлены результаты раздельной поочередной и одновременной электрической стимуляции L2 и S1 сегментов спинного мозга. При эпидуральной стимуляции только L2 сегмента шагательные движения выполнялись без поддержки веса тела. Эпидуральная стимуляция только S1 сегмента вызывала шагательную ритмику с четко выраженной фазой опоры и преобладанием активности экстензорных мышц. Одновременная эпидуральная стимуляция L2 и S1 сегментов (фиг.3) вызывала хорошо координированные шагательные движения с частичной поддержкой веса тела.

Способ моделирования и обучения позволяет вызывать координированные шагательные движения задних конечностей с поддержкой веса тела у животных с полным перерывом спинного мозга. Назначение - в физиологии движений для изучения управления локомоторным поведением, а также для освоения методов лечения и реабилитации людей с вертебро-спинальной патологией.

Изобретение относится к медицине, а также к физиологии моделирования движений и электрофизиологии. Осуществляют полную перерезку спинного мозга крыс на нижнегрудном уровне Th9, вживление электродов и проведение хронической эпидуральной стимуляции. При этом электроды вживляют в L2 и S1 сегменты спинного мозга, а стимуляцию осуществляют через две недели после вживления и спинализации. Стимулируют одновременно L2 и S1 сегменты с частотой 40 Гц при интенсивности 4-7 В, при условии, что задние конечности крыс опираются на ленту тредбана. Способ расширяет арсенал средств моделирования хронического поражения спинного мозга и приемов его лечения. 3 ил.

Способ моделирования хронического поражения спинного мозга и его лечение, включающий полную перерезку спинного мозга крыс на нижнегрудном уровне Th9, вживление электродов и проведение хронической эпидуральной стимуляции, отличающийся тем, что электроды вживляют в L2 и S1 сегменты спинного мозга, стимуляцию осуществляют через две недели после вживления и спинализации, стимулируют одновременно L2 и S1 сегменты с частотой 40 Гц при интенсивности 4-7 В, при этом задние конечности крыс опираются на ленту тредбана.