ДИНАМИКА ЭЭГ ПАРАМЕТРОВ В ПЕРИОПЕРАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ ЛЕЧЕНИЯ МОНОСЕГМЕНТАРНОГО СТЕНОЗА ШЕЙНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА

Введение

Моносегментарный стеноз шейного отдела позвоночника, сопровождающийся болевым корешковым синдромом, приводит не только к компрессии нервных структур, но и к значительным изменениям корковой нейродинамики, регистрируемым на электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Боль при стенозе шейного отдела позвоночника зачастую носит затяжной характер, слабо поддается лечению с помощью консервативных методов и, соответственно, приводит к появлению напряженности и тревожности, устойчивому состоянию дискомфорта, вызывая состояние хронической депрессии, что значительно снижает качество жизни пациентов в целом [1,2,3].

При стенотических изменениях позвоночного канала на шейном уровне наблюдается целый комплекс нарушений функционального характера, включающий неврологические отклонения, ослабление кровотока в бассейнах позвоночной и сонной артерий.  Все это приводит к дезорганизации биоэлектрической активности мозга [4,5], которая становится более выраженной   при ухудшении эмоционального состояния у пациентов с некупируемым болевым синдромом [6,7].

Консервативное лечение стеноза шейного отдела позвоночника, включающее медикаментозную терапию, физиотерапию, рефлексотерапию и массаж, демонстрирует ограниченную эффективность. При неэффективности консервативных мер и прогрессировании стеноза показано хирургическое вмешательство [8,9].

Метод передней декомпрессии (дискэктомии) при моносегментраных стенозах позвоночного канала шейного отдела позволяет достичь отличных и хороших результатов у подавляющего большинства пациентов [6,10,11]. Вместе с тем, объективные критерии ранней эффективности данного вмешательства, в частности оценка нейрофизиологических изменений, остаются недостаточно изученными.

В связи с этим представляет интерес исследование ЭЭГ-параметров у пациентов с моносегментарным стенозом и корешковой симптоматикой, перенесших переднюю декомпрессию. Проведенный анализ литературы не выявил аналогичных исследований, что и обусловило цель выполненной работы.

Цель исследования  

Провести анализ спектральных и когерентных параметров ЭЭГ в периоперационном периоде у пациентов с моносегментарным стенозом шейного отдела позвоночника и их корреляцию с изменениями неврологического статуса.

Материалы и методы

ЭЭГ-исследования проведены 22 пациентам отделения нейрохирургии «Иркутского научного центра хирургии и травматологии», которые поступили на оперативное лечение по поводу моносегментарного стеноза шейного отдела позвоночника (М 48.0 по МКБ 10). В группу обследованных вошли 11 женщин и 11 мужчин, средний возраст пациентов составил 50±1,7 лет.  У всех пациентов был ярко выражен болевой синдром, имевший своим следствием признаки корешковой дисфункции: изменение чувствительности в верхних конечностях, мышечную слабость и выпадение глубоких рефлексов. У 5-х пациентов уровень стеноза – С4-С5, у 10 пациентов – С5-С6 и у 7 пациентов – С6-С7.  

Степень тяжести клинико-неврологических расстройств в группе пациентов оценивалась по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) и индексу нарушения функций шеи (Neck Disability Index, NDI).

Оценочные результаты проиллюстрировали следующие показатели: интенсивность боли в шейном отделе по ВАШ: медиана — 73,5 [55; 87,5];  интенсивность боли с иррадиацией в плечевой пояс и верхнюю конечность по ВАШ: медиана — 87 [79; 98];  уровень функциональных нарушений по шкале NDI: медиана — 32 [27,5; 49,25].

Оперативное лечение выполнено по разделу: «Сложные декомпрессионно-стабилизирующие и реконструктивные операции при травмах и заболеваниях позвоночника, сопровождающиеся развитием миелопатии, с использованием остеозамещающих материалов, погружных и наружных фиксирующих систем» (код 08.00.12.006). Согласно номенклатуре, операции присвоен код А16.23.085.001.

Биопотенциалы корковой ритмики изучались с использованием энцефалографа ЭЭГА-21\26 «Энцефалан-131-03» (г. Таганрог). Установка скальповых электродов соответствовала международной системе «10-20». Выделены две фазы ЭЭГ исследований – до операции и на 5 сутки послеоперационного состояния. Исследовали спектральный состав биоэлектрической активности головного мозга (альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмы), а также когерентность колебаний в выбранных отведениях.

Исследование одобрено этическим комитетом ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии».

Обработка статистических данных производилась согласно условиям пакета StatTech v. 4.4.1 (ООО «Статтех», Россия). С помощью критерия Шапиро-Уилка определялась нормальность распределения количественных показателей, данные представлены в виде среднего арифметического (M) и стандартного отклонения (SD) с указанием 95% доверительного интервала.

Оценка корреляционных связей   между количественными показателями производилась с использованием: коэффициента корреляции Пирсона и коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Критерием статистической значимости считались различия при уровне p < 0,05.

Результаты исследований

В дооперационном периоде картина ЭЭГ характеризовалась следующими изменениями:

• регистрировался дезорганизованный тип ЭЭГ по классификации Жирмунской, имело место снижение индекса и амплитуды альфа-ритма в теменно-затылочных отведениях;
• преобладанием высокоамплитудной бета-активности в лобно-центральных отведениях;
• наличием диффузной дельта-активности среднего индекса и тета-активности среднего индекса, локализованной в отведениях Р3, Р4, С3, С4 (табл. 1).

Реакция на функциональные пробы (открывание и закрывание глаз, 3-минутная гипервентиляция, ритмическая фотостимуляция в диапазоне 3–27 Гц) была неоднородной. Так, у двух пациентов во время гипервентиляции регистрировались вспышки единичных комплексов «острая медленная волна» амплитудой до 110 мкВ в альфа-диапазоне и 50–60 мкВ в тета-диапазоне в отведениях С3 и С4.

Совокупность данных ЭЭГ и клинической картины в дооперационном периоде может свидетельствовать о гиперактивации коры, связанной с перевозбуждением структур ретикулярной формации ствола мозга.

Тщательный корреляционный анализ выявил различия в структуре связей в отведениях Р3-А1, Р4-А2, С3-А1, С4-А2. Полученные данные о корреляционных взаимоотношениях у пациентов со стенозом в дооперационном периоде указывают на рассогласованность в работе исследуемых церебральных структур.

       Выявление зон мозга с измененной частотой и амплитудой корковых ритмов (альфа-, бета-, дельта- и тета-диапазонов) позволило уточнить патогенетические механизмы влияния моносегментарного шейного стеноза на биоэлектрическую активность головного мозга.

Таблица 1. Показатели ЭЭГ- ритмов до операции

Table 1. EEG rhythm indicators before surgery

Повторное ЭЭГ-исследование, проведенное на 5-е сутки после операции, выявило изменения функциональной активности головного мозга (табл. 2). На энцефалограмме регистрировался организованный тип ЭЭГ по классификации Е.А.Жирмунской, наблюдался хорошо модулированный альфа-ритм, который был довольно активным. Его основная частота находилась в диапазоне от 9 до 10 герц, а амплитуда (сила сигнала) составляла от 70 до 80 микровольт. Этот ритм распространялся довольно широко, особенно в теменно-затылочной области, но при этом сохранялись небольшие различия в его проявлении между разными зонами мозга.

В лобно-центральных отведениях была зарегистрирована низкоамплитудная активность бета-ритма. Низкоамплитудные дельта- и тета-ритмы регистрировались в теменно-затылочных отведениях и имели низкий индекс. В целом, полученные данные свидетельствуют о положительной динамике в восстановлении   корковых ритмов: (альфа-, бета-, дельта- и тета-диапазонов).

Таблица 2. Показатели ЭЭГ ритмов после операции

Table 2. EEG rhythm indicators after surgery

Таким образом, в дооперационном периоде у пациентов с моносегментарным стенозом шейного отдела позвоночника была выявлена дезорганизация корковой ритмики, свидетельствующая о дисфункции срединных структур. В отведениях Р3-А1, Р4-А2, С3-А1 и С4-А1 регистрировалась патологическая активность в виде дельта-колебаний частотой 1,5 -2,0 Гц и амплитудой 20-30 мкВ, и тета-колебаний с частотой от 4 до 5 Гц и амплитудой 25-35 мкВ. Амплитуда колебаний превышала фоновый альфа-ритм.

Результаты корреляционного анализа взаимосвязей корковых ритмов (альфа-, дельта- и тета-диапазонов) показали у обследованных пациентов до операции наличие выраженных связей между правым и левым полушариями в отведениях О2-А2–О1-А1 и Т6-А2–Т5-А1, а в отведении Р4-А2–Р3-А1 — высокую патологическую связь (табл. 3).

             После проведения хирургического лечения отмечена положительная динамика корреляционных взаимосвязей между правым и левым большими полушариями. 

Наибольшая корреляция сохранялась в височных отведениях (F3–F4): rxy = 0,887, что подтверждает высокую степень синхронизации активности височных долей в послеоперационном периоде.

Умеренные корреляционные связи (0,3 ≤ rxy < 0,5), зарегистрированные в затылочных (O2–O1), теменных (P4–P3) и центральных (C4–C3) отведениях, свидетельствуют о частичном восстановлении межполушарного взаимодействия, однако степень его согласованности остается ниже, чем в дооперационном периоде.

Слабые или статистически незначимые связи в лобных (F4–F3): rxy = 0,094) и фронтополярных (Fp2–Fp1: rxy = 0,190) отведениях отражают функциональную перестройку в префронтальной коре.

Таблица 3.

Сравнительный анализ позволяет предположить, что резкое снижение корреляции в теменных и затылочных отведениях обусловлено как временной десинхронизацией вследствие хирургического стресса, так и активацией компенсаторных механизмов. При этом рост синхронности в височных отведениях (F4-F3) может свидетельствовать об улучшении кровоснабжения в бассейне средней мозговой артерии и восстановлении лимбико-ретикулярных взаимодействий.

Анализ полученных данных с учетом клинической картины позволяет сделать следующие выводы: выявлена высокая степень корреляции между показателями активности в височных отведениях (F4-F3) и улучшением когнитивных функций, проявляющихся в повышении памяти и качества речи. Одновременно с этим, отмечается регресс хронической боли. Эти клинические наблюдения подтверждаются нормализацией бета-ритма, что свидетельствует о восстановлении нормального функционирования мозга.
Слабая корреляция в лобных отведениях (Fp2-Fp1) требует проведения контрольного ЭЭГ-исследования через 3-6 месяцев для оценки динамики восстановления.

Обсуждение

Метод электроэнцефалографии широко используется для диагностики вертеброгенных заболеваний [10,12], однако в литературных источниках по оценке эффективности хирургического лечения встречаются противоречивые сведения [13,14]. В проведенных нами исследованиях по использованию данных электроэнцефалограммы при хирургическом лечении моносегментарного стеноза шейного отдела позвоночника, ЭЭГ является высокоинформативным методом оценки как исходного состояния, так и эффективности операции. Исходные данные определены патофизиологическим контекстом: стеноз шейного отдела позвоночника, особенно на уровне, где проходят позвоночные артерии (формирующие вертебро-базилярную систему и кровоснабжающие ствол мозга, затылочные и височные доли), приводит к хронической ишемии (недостатку кровоснабжения) головного мозга, в первую очередь в бассейне позвоночных артерий [1,4]; нарушению венозного оттока и ликвородинамики, дисфункции стволовых и подкорковых структур, регулирующих синхронизацию активности коры (включая генерацию ритмов) [10,15,16]. Хирургическая декомпрессия направлена на устранение этих факторов.

Интегрированный анализ данных ЭЭГ и клиники (улучшение памяти и речи) после операции показал высокий уровень корреляции (rxy = 0.887) в височных отведениях (F3-F4, F7-F8): По нашему мнению,  данный показатель может являться главным маркером успеха операции, что совпадает с некоторыми литературными данными [17], поскольку  снятие компрессии со спинного мозга и сосудов улучшило функцию ствола мозга (ретикулярная формация) и лимбической системы, что проявилось в синхронизации височных долей, улучшении памяти и регрессе хронической боли (лимбическая система участвует в эмоциональной оценке боли).

В затылочных, теменных, центральных отведениях отмечены умеренные корреляционные связи (0.3 ≤ rxy < 0.5), перечисленные зоны являются участками  продолжающегося восстановления, и требуется время для стабилизации кровотока по позвоночным артериям после декомпрессии.
 Лобные и фронтополярные отведения (Fp2-Fp1, F4-F3) имели слабые корреляционные связи, что требует функциональной перестройки высшего контроля, так как префронтальная кора — самый молодой в эволюционном плане отдел, наиболее чувствительный к любым изменениям гемодинамики, иннервации и метаболизма.

Полученные ЭЭГ данные позволили объективно подтвердить успех операции: рост синхронности в височных отведениях и нормализация бета-ритма – прямое свидетельство устранения ишемии и восстановления нормальной работы мозга, объяснить механизм клинического улучшения, оценить текущую стадию восстановления и определить дальнейшую тактику. Мозг находится в фазе активной нейропластичности. Наиболее пострадавшие от ишемии зоны (лобные) еще не завершили перестройку.

Заключение

Динамика межполушарных корреляций отражает сложный процесс реорганизации нейронных сетей после декомпрессии нервных образований. Проведенные исследования выявили характерные изменения биоэлектрической активности коры головного мозга в послеоперационном периоде, проявляющиеся снижением синхронности в сенсорных и ассоциативных зонах (теменных и затылочных областях) при одновременном повышении функциональной согласованности в височных отведениях. Полученные данные подтверждают выраженную пластичность мозга в раннем послеоперационном периоде и позволяют прогнозировать этапность восстановительных процессов (от стволовых структур к корковым отделам). Мониторинг этих изменений имеет важное значение для персонализации программ нейрореабилитации.

Клиническая значимость нейрофизиологических изменений: оперативное лечение моносегментарного стеноза шейного отдела позвоночника приводит к достоверному улучшению как нейрофизиологических параметров, так и клинических показателей, что находит подтверждение при комплексном анализе данных ЭЭГ. Динамическое нейрофизиологическое исследование в периоперационном периоде позволяет идентифицировать ключевые изменения, ассоциированные с регрессом корешковой боли и восстановлением неврологических функций.

Практическое применение результатов: в настоящем исследовании установлена взаимосвязь между спектральными параметрами ЭЭГ (мощность θ- и β-ритмов, показатели когерентности) и динамикой болевого синдрома (по шкале ВАШ) и неврологического дефицита. Выделены прогностические ЭЭГ-маркеры успешности оперативного вмешательства, среди которых особое значение имеет снижение мощности высокочастотной β-активности, ассоциированной с хроническим болевым синдромом.