СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЯ СОЗНАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК A61B5/55 A61B5/488 

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано для диагностики «малого» и вегетативного состояния сознания.

Теория синдрома острой церебральной недостаточности (ОЦН) [1] уверенно вошла в практику отечественной реаниматологии. Одно из фундаментальных положений этой теории гласит, что каждому периоду эволюции ОЦН соответствуют определенная функциональная организация центральной нервной системы (патологическая система ЦНС), отражающая уровень компенсации мозга после острого церебрального повреждения. Если острый период сопровождался угнетением сознания, то в подостром и резидуальном периоде ожидаются следующие варианты его восстановления (см. фиг. 1.

Прогресс в проблеме оценки истинного уровня сознания при хронической ареактивности состоянии малозаметен. Со времен Ф. Плама и Познера мы, по-прежнему, ориентируемся на клинические признаки познавательной деятельности у пациентов с восстановившимся после выхода из коматозного состояния циклом смены сна и бодрствования. На сегодняшний день существенно расширилась практика и стоимость реанимационной реабилитации с применением фармакологических и прочих стратегий, поэтому нужны методы более тонкой диагностики и мониторинга уровня бодрствования и когнитивного статуса. В своих многолетних наблюдениях мы открыли немало важных прогностических признаков [2-4]. Так, в остром периоде признаками необратимого кортикального повреждения является бессудорожная генерализованная или фокальная лицевая миоклоническая активность [2]. В репаративной фазе (после 3 недель) появления бодрствования одним из наиболее интересных открытий оказалась прямая зависимость восстановления когнитивных функций от уровня сохранения циркадного ритма, а именно архитектуры сна [3].

Современные параклинические технологии открыли новые возможности поиска когнитивного «следа» у ареактивных пациентов [5-11]. В частности, метод функциональной магниторезонансной томографии (fMRI) способен реально оценить минимальные метаболические изменения в соответствующих зонах мозга в ответ на вербальные обращения, содержащие известную пациенту информацию (планировка квартиры, детали профессиональных действий и т.д.) [5, 6]. Именно в работах по fMRI было показано, что активация моторных или сложных ассоциативных центров функционально соответствующих предлагаемой парадигме, указывает на сохранение когнитивного уровня и может помочь в дифференциальной диагностике ареактивности.

Известна также навигационная стимуляция мозга (NBS) [4].

два новых диагностических метода, основанных на использовании магнитных полей: функциональная магниторезонансная томография (fMRI) и навигационная стимуляция мозга (NBS) [4].

Впервые совместное использование транскраниальной магнитной стимуляции и функциональной магниторезонансной томографии осуществил Bohningetal. (1998) [12]. Было показано, что эти два метода обеспечивают картирование паттернов функциональной связи между различными зонами мозга, что создает представление об архитектуре сложных поведенческих процессов. Появившийся в 2008 году аппарат нового поколения Nexstim позволил модифицировать методику транскраниальной магнитной стимуляции и придать ей навигационные свойства. Новый метод получил название «Навигационная Стимуляция Мозга» (NBS).

Наиболее близким является способ диагностики нарушения сознания путем исследования больных, находящихся в вегетативном состоянии, с использованием нейрофизиологических методов. После чего определяли прогностические признаки выхода из вегетативного состояния, которые свидетельствуют, что сознание пациента находится на более высоком уровне, чем вегетативное [3].

Задачей изобретения является повышение эффективности прогноза восстановления интеллекта пациента.

Технический результат, который будет достигнут от использования изобретения, заключается в определении наличия реакции соответствующего коркового моторного центра у пациента в ареактивном состоянии.

Технический результат достигается путем дифференциальной диагностики малого и вегетативного состояния сознания, при этом методом навигационной стимуляции мозга (NBS) осуществляют поисковую стимуляцию, выявляют и активируют моторные центры мозга, дают словесную инструкцию пациенту выполнять движения и, при регистрации миографического ответа, диагностируют состояние сознания выше вегетативного.

Сущность изобретения состоит в том, что определение реакции соответствующего коркового моторного центра на предлагаемую инструкцию у пациента в ареактивном состоянии доказывает наличие когнитивного потенциала. Иными словами, активирование моторного центра, ответственного за выполнение поставленной инструкцией задачи, даже при отсутствии внешних признаков двигательной активности, позволяет достоверно регистрировать это событие, что является доказательством сохранности высших корковых центров и признаком положительного прогноза восстановления интеллекта.

Изобретение поясняется схемами и фотографиями, где:

на фиг. 1 изображена схема основных вариантов восстановления сознания при острой церебральной недостаточности;

на фиг. 2 - блоковая парадигма (1) больной Б.С.В. в состоянии покоя m.abp (до резкого звука - хлопка);

на фиг. 3 - блоковая парадигма (1) больной Б.С.В. - реакция на звуковой раздражитель - резкий звук (хлопок) (команда родственника m.abp);

на фиг. 4 - блоковая парадигма (2) больной Б.С.В. в состоянии покоя m.peroneus longus (до звукового раздражителя - имя пациента);

на фиг. 5 - блоковая парадигма (2) больной Б.С.В. - реакция на звуковой раздражитель - имя пациента (команда родственника m.peroneus longus);

на фиг. 6 - блоковая парадигма (3) больной Б.С.В. - реакция на звуковой раздражитель - слова, связанные с прежней работой пациента (при анализе fMRI);

на фиг. 7 - блоковая парадигма (3) больной Б.С.В. - реакция на звуковой раздражитель - слова, связанные с прежней работой пациента (при трактографии);

на фиг. 8 - перекрестная парадигма (4) больного Х.Я.В. (левая рука - правая рука);

на фиг. 9 - перекрестная парадигма (4) больного Х.Я.В. (левая рука - правая рука) в состоянии покоя m.abp (до активации - левая рука - правая рука);

на фиг. 10 - перекрестная парадигма (4) больного Х.Я.В. (левая рука - правая рука) - реакция на команду родственника m.abp;

на фиг. 11 - перекрестная парадигма (5) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога);

на фиг. 12 - перекрестная парадигма (5) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога) в состоянии покоя m.peroneus longus;

на фиг. 13 - парадигма (6) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога) с активацией моторной функции речевого аппарата;

на фиг. 14 - парадигма (6) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога) в покое m.orbicularis oris (до активации моторной функции речевого аппарата);

на фиг. 15 - парадигма (6) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога) с активацией моторной функции речевого аппарата реакция на команду родственника m.orbicularis oris;

на фиг. 16 - перекрестная парадигма (5) больного Х.Я.В. (левая нога - правая нога) при трактографии;

на фиг. 17 - блоковая парадигма (7) больного Б.И.В. с фактором активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая рука - правая рука) с очагами зон активации в задних отделах верхней височной извилины;

на фиг. 18 - блоковая парадигма (7) больного Б.И.В. с фактором активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая рука - правая рука) с очагами зон активации в задних отделах средней височной извилины;

на фиг. 19 - блоковая парадигма (7) больного Б.И.В. в состоянии покоя m.abp (до фактора активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая рука - правая рука);

на фиг. 20 - блоковая парадигма (7) больного Б.И.В. в состоянии покоя m.abp (до фактора активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая рука - правая рука);

на фиг. 21 - блоковая парадигма (8) больного Б.И.В. с фактором активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая нога - правая нога) с очагами зон активации, расположенными в задних отделах верхней височной извилины справа;

на фиг. 22 - блоковая парадигма (8) больного Б.И.В. с фактором активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая нога - правая нога) с очагами зон активации, расположенными в задних отделах средней височной извилины слева;

на фиг. 23 - блоковая парадигма (8) больного Б.И.В. в состоянии покоя m.peroneus longus (до фактора активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая нога - правая нога));

на фиг. 24 - блоковая парадигма (8) больного Б.И.В. с фактором активации - словесный раздражитель на побуждение к действию (левая нога - правая нога) - реакция на команду родственника m.peroneus longus;

на фиг. 25 - блоковая парадигма (9) больного Б.И.В. с удлиненной фазой активации (словесного раздражителя на побуждение к действию при трактографии);

на фиг. 26 - блоковая парадигма (9) больного Б.И.В. в состоянии покоя m.orbicularis oris с удлиненной фазой активации (до словесного раздражителя на побуждение к действию);

на фиг. 27 - блоковая парадигма (9) больного Б.И.В. с удлиненной фазой активации (словесного раздражителя на побуждение к действию) - реакция на команду родственника m.orbicularis oris.

Для осуществления заявляемого способа мы использовали виртуальный фантом мозга пациента, полученный при MRI-исследовании, производили направленную стимуляцию целевых зон с частотой 1-10 Гц на площади не более 1 см. Каждая стимулированная зона проекционно отражается на фантоме. Если стимуляция оказывается эффективной для получения двигательного ответа, это регистрируется в форме адекватного миографического ответа и реального движения (конечность, речь, глотание). Совокупность эффективных точек стимуляции образует зону коркового моторного центра для соответствующей двигательной функции. Таким образом, возникает возможность верификации моторных и премоторных центров. Является ли это альтернативной fMRI? Нет. Принципиальное отличие состоит в том, что fMRI отражает архитектуру произвольного акта: пациент должен выполнить определенную команду для инициации функциональной активности по всей исполнительной дуге: от коркового центра (включая первичные моторные и сенсорные) до эффекторного органа. То есть отражает реально существующие и функционирующие межнейрональные связи. NBS осуществляет широкую поисковую стимуляцию и выявляет все способные к контролю конкретного процесса зоны мозга, хотя они при этом могут пребывать в функционально неактивном состоянии. Иными словами, для оценки состояния коркового моторного центра используются миографические показатели, а не фактическое движение. При этом навигационные свойства, а именно локальный направленный магнитный импульс, данного метода позволяют достигнуть уровня коркового представительства мелких мышц кисти, речефациальных и речеглотательных мышечных компонентов. Данные о предоперационном картировании пациентов с онкологическими процессами показали, что благодаря этому свойству при NBS зона функциональной активности оказывается существенно шире, чем при fMRI. При этом для NBS, в отличие от fMRI, не требуется активное выполнение двигательных команд пациентом, т.к. движения стимулируются раздражением соответствующих моторных центров. Но имеются ограничения: зона активного воздействия не превышает 2 см от уровня поверхности койла и диаметром стимулируемой зоны не более 2-2,5 см. Более важно, что при отсутствии ответа в эффекторном органе NBS не позволит, в отличие от fMRI, определить топику повреждения.

Для валидизации диагностических парадигм при NBS были обследованы 5 пациентов (группа контроля) с последствиями ОЦН различной этиологии без двигательного дефицита. Функция мотонейронов оценивалось в интактном полушарии. Больные были проинструктированы не совершать движения, а только представлять себе, что они двигают здоровой конечностью, после чего им довались 3 инструктивных парадигмы (таблица 1). На этом фоне выполнялось одна стимуляция в покое, вторая стимуляция в момент, когда испытуемый будет представлять себе, что он поднимает конечность (факт отсутствия актуального движения проверялся с помощью интерференционной ЭМГ). В таблице 2 данные всех проведенных тестирований приведены в усредненном виде.

Полученные результаты показали очевидную динамику ответов на магнитную стимуляцию в моторных центрах, ответственных за виртуальное выполнение команд, что доказало чувствительность и воспроизводимость результатов предложенных парадигм в рамках дизайна настоящего исследования. Это дало основание для начала набора основной группы. Ниже приведены три первых примера.

Пример 1. Больная Б.С.В. 1973 г.р. (таблица 3)

Диагноз: Состояние после сочетанной травмы (ЗЧМТ, перелом костей черепа, эпидуральная-субдуральная гематомы левой гемисферы, закрытая травма грудной клетки, закрытая тупая травма живота, гемоперитонеум) от 29.04.2010 г. Вегетативное состояние. Парез глазодвигательного нерва справа. Псевдобульбарный синдром. Спастический тетрапарез 2б. Нейротрофический синдром (нутритивный дефицит, пролежни 1-2 степени). Сгибательно-разгибательные контрактуры конечностей.

Фактический исход: Больной умер от сепсиса, но до этого поднялся из вегетативного статуса до уровня GOS=4.

Пример 2. Больной Х.Я.В. (таблица 4).

Диагноз: Ишемический инсульт в вертебро-базилярном бассейне от 15.02.2011. Состояние вентрикулоперитонеального шунтирования от 25.02.2011.

Вегетативное состояние. Псевдобульбарная дисфагия. Спастический гипертонус по Ашворду 1-26. Спастический тетрапарез в руках 16 в ногах до 2-х баллов на болевое раздражение. Синдром дисавтономии в форме периодических диэнцефальных кризов (децеребрационная мышечная гипертония, локальные гиперкинезы, кожная гиперемия, тахикардии до 100 в минуту, гипертермии до 38,0°С при исключенном септическом состоянии.

Фактический исход: пациент вышел из вегетативного статуса до уровня сознания 5 по GOS, что соответствует частичному когнитивному восстановлению.

Пример 3. Б.И.В. 1979 г.р.

Диагноз: ишемический инсульт в ВББ гемодинамической этиологии (анафилактический шок) от 18.04.2011. «Малое» сознание. Тетрапарез 26 слева, 0-16 справа (реакция на боль). Тонус по Ашворту 26. Дисфагия. Бульбарный синдром.

Фактический исход: пациент достиг уровня восстановления сознания до 5 баллов.

В таблице 6 данные всех проведенных тестирований приведены в усредненном виде. Мы не приводим статистическое подтверждение их разницы из-за низкой мощности выборки, но отчетливо видна динамика, исключающая случайное распределение характеристик состояния коркового центра и ответа эффекторных мышцы.

Сопоставительный результат тестирования (включая данные полисомнографии) 3 пациентов с исходными признаками вегетативного состояния на фоне острой церебральной недостаточности разной этиологии приведен в таблица 7.

По данным полисомнографии у всех пациентов есть позитивный прогноз восстановления познавательного уровня. Данные, полученные в результате использования изобретения (метод NBS), указывают на сохранение целостности пирамидного тракта и функциональной активности корковых центров на предъявленные парадигмы. При этом fMRI на аналогичные парадигмы дала отрицательные оценки отклика корковых и подкорковых структур

Как интерпретировать представленные клинические примеры? Для объяснения положительного результата проведенного исследования, необходимо представить сложную систему планирования и осуществления двигательного акта, в которую входит пирамидная система, экстрапирамидная система, базальные ядра, и некоторые нейромедиаторы.

Произвольные движения зарождаются главным образом в коре лобной доли (прецентральная извилина первичная моторная кора, поле 4 по Бродману). Далее импульсы спускаются по нисходящим волокнам и образуют корково-ядерный и корково-спинномозговой пути, идущие к передним рогам спинного мозга.

Контроль за произвольными движениями обеспечивают другие области коры (премоторная кора, поле 6 по Бродману) и подкорковые структуры (базальные ядра), которые через сложные «кольцевые» системы обратной связи контактируют друг с другом, с первичной моторной корой, с мозжечком и с клетками передних рогов.

Таким образом, при нахождении первичных моторных зон у пациентов в ареактивном состоянии и при проведении одиночной магнитной стимуляции возбуждаются нервные волокна, берущие начало из поля 4, и волна нисходящей возбуждающей импульсации достигает передних рогов спинного мозга и далее проходит до мышц-мишеней.

При предъявлении парадигмы (например, просьба поднять руку и т.д.), даже в случае, когда испытуемый не может выполнить просьбу, но осознает ее; и стимуляции импульсами магнитного поля с одинаковыми характеристиками включается сложный каскад «кольцевых» систем обратных связей, что предполагает сохранение высших корковых функций, а именно оперативной и долговременной памяти, а также умения проводить синтез-анализ вербальной информации. Физиологически эти процессы этапны: услышать - понять - принять решение - передать команду на исполнительный моторный центр.

При fMRI - все эти этапы визуализируются за счет того, что при изменении функциональной активности соответствующей зоны мозга увеличивается локальный кровоток, а это меняет регистрируемые параметры. Ограничением метода является то, что моторные центры активируются только при выполнении двигательных инструкций. Иными словами, если пациент не совершил движения, оценить активацию моторного центра нельзя. При навигационной магнитной стимуляции (NBS) регистрируются реакции на направленное воздействие мощного магнитного импульса. При этом неважно наличие реального движения, так как аппарат миографически регистрирует факт наличия минимального ответа даже без внешних проявлений. В представленных примерах fMRI не зарегистрировано церебральных индикаторов двигательной активности, что означало отсутствие познавательно-инструктивной способности пациента. В противоположность - при NBS был зарегистрирован конечный этап выполнения инструкции - возбуждение коркового моторного центра, ответственного за выполнение описанного в инструкции движения. То есть ментальное представление о сложном моторном акте («подъем руки») сопровождается активацией соответствующего моторного центра, хотя при этом реального движения может не быть из-за периферического или центрального пареза. Положительная реакция на этот тест оказалась благоприятным признаком наряду с результатами полисомнографии, что было подтверждено реальными исходами состояния. Дизайн и применяемые парадигмы достаточно чувствительны, что позволяет разработать практические методики определения реабилитационного потенциала у пациентов нейрореанимационного профиля.

Таким образом, если пациент способен генерировать эфферентный моторный ответ на слуховой стимул, регистрируемых в форме динамических активаций в специфических зонах головного мозга одновременно при fMRI и NBS, то его когнитивный уровень соответствует состоянию выше, чем вегетативное.

Заключение

На первый взгляд, сопоставление данных двух «экзотических» методов для неискушенного интенсивиста кажутся надуманным наукообразием. И вообще, реаниматолог далек от проблемы восстановления когнитивного уровня у пациента, который формально уже не относится к сфере его профессиональных обязанностей, так как он должен быть переведен из отделения реанимации и анестезиологии в неврологическое отделение или домой. Но вектор развития современной интенсивной терапии как раз проходит в направлении повышения ответственности реаниматолога за качество будущей жизни пациента, особенно с острой церебральной недостаточностью. Пациенты с восстановленным сознанием, но без познавательных способностей, представляют проблему в основном для РАО 9 реанимационно-анастезиологического отделения, так как полная социальная дезадаптация приковывает их к койке «высокой зависимости», надолго выключая ее из оперативного оборота. Заявляемое изобретение направлено на поиск тех признаков, которые помогут ответить на 2 ключевых вопроса: имеет ли пациент право на восстановление выше вегетативного статуса и какие реабилитационные средства для этого будут максимально эффективны.

Литература

1. Белкин А.А., Кондратьев А.Н., Крылов В.В., Парфенов А.Л. Ключевые вопросы патофизиологии центральной нервной системы. В кн.: Национальное руководство по интенсивной терапии. T. 1. М., 2009, с. 291-301.

2. Белкин А.А. Коматозное состояние. Методическое пособие для студентов. Екатеринбург. 1998, 110 С.

3. Алексеева Е.В., Алашеев A.M., Белкин А.А., Кудринских Н.В., Ников П.Н. Прогностическая оценка сна у пациентов в вегетативном состоянии. Анестезиология и реаниматология, №4, 2010, с. 38-42.

4. Белкин А.А. с соавт. Опыт применения навигационной (под контролем MRI) стимуляции мозга для оценки реабилитационного прогноза у пациентов с тяжелой церебральной недостаточностью. Материалы Восьмой международной конференции «Высокие медицинские технологии XXI века», Испания, Бенидорм, 2008, с. 12-14.

5. F. Bruno. From unresponsive wakefulness to minimally conscious PLUS and functional locked-in syndromes: recent advances in our understanding of disorders of consciousness. J Neurol. 2011. 258(6): 1058-1065.

6. Owen AM, Coleman MR. Functional neuroimaging of the vegetative state. Nat Rev Neurosci. 2088; 9: 235-43.

7. Monti MM, Vanhaudenhuyse A, Coleman MR, Boly M, Pickard JD, Tshibanda L, et al. Willful modulation of brain activity in disorders of consciousness. N Engl J Med. 2010; 362: 578-89.

8. Owen AM, Coleman MR, Boly M, Davis MH, Laureys S, Pickard JD. Detecting awareness in the vegetative state. Science. 2006; 313: 1402.

9. Boly M, Tshibanda L, Vanhaudenhuyse A, Noirhomme Q, Schnakers C, Ledoux D, et al. Functional connectivity in the default network during resting state is preserved in a vegetative but not in a brain dead patient. Hum Brain Mapp. 2009; 30: 2393-400.

10. Coleman MR, Davis MH, Rodd JM, Robson T, Ali A, Owen AM, et al. Towards the routine use of brain imaging to aid the clinical diagnosis of disorders of consciousness. Brain. 2009; 132: 2541-52.

11. Bekinschtein ТА, Coleman MR, Niklison J 3rd, Pickard JD, Manes FF Can electromyography objectively detect voluntary movement in disorders of consciousness? J Neurol. NeurosurgPsychiatry. 2008. 79: 826-828.

12. Bohning DE, Shastri A, McConnell KA, et al. A combined TMS/fMRI study of intensity-dependent TMS over motor cortex. Biol Psychiatry. 1999; 45: 385-394. doi: 10.1016/S0006-3223(98)00368-0.

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии. Проводят дифференциальную диагностику малого и вегетативного состояния сознания. При этом методом навигационной стимуляции мозга (NBS) осуществляют поисковую стимуляцию. Выявляют и активируют моторные центры мозга путем словесной инструкции пациенту выполнять движения. При выявлении миографического ответа, зарегистрированного с мышц, диагностируют состояние сознания выше вегетативного. Способ позволяет повысить достоверность оценки нарушения сознания и восстановления интеллекта пациента, что достигается за счет выявления сохранности пирамидного тракта и функциональной активности корковых центров мозга. 27 ил., 7 табл., 3 пр.

Способ диагностики нарушения сознания путем дифференциальной диагностики малого и вегетативного состояния сознания, при этом методом навигационной стимуляции мозга (NBS) осуществляют поисковую стимуляцию, выявляют и активируют моторные центры мозга, дают словесную инструкцию пациенту выполнять движения и, при регистрации миографического ответа, диагностируют состояние сознания выше вегетативного.