УДК 612.833
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНУСА МЫШЦ НОГ У БОЛЬНЫХ ПАРКИНСОНИЗМОМ В УСЛОВИЯХ РАЗГРУЗКИ
© 2014 г. И. А. Солопова1, В. А. Селионов1, Д. С. Жванский1, 2, Ю. П. Иваненко1, Л. А. Черникова3
Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Москва 2Московский физико-технический институт (ГУ), Долгопрудный 3Научный центр неврологии РАМН, Москва E-mail: solopova@iitp.ru Поступила в редакцию 05.01.2013 г.
Болезнь Паркинсона (БП) — прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, одним из основных симптомов которого являются гипертонус и возникающие при повышенной жесткости мышц затруднения при выполнении шагательных движений. У 25 пациентов с легкой и умеренной стадиями БП (от 1 до 3 по шкале Хен и Яра, средний возраст 61 ± 9 лет) и у 22 здоровых испытуемых того же возраста исследовали биомеханические (жесткость) и электрофизиологические (реакции укорочения) характеристики мышц бедра и голени в условиях разгрузки ног при пассивном сгибании/разгибании в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, а также изменения тонического состояния мышц под воздействием леводофы. Проводили сравнение с аналогичными данными у здоровых испытуемых. Результаты показали существенно большую жесткость всех групп мышц ног (за исключением разгибателей стопы) у больных по сравнению со здоровыми. При пассивных движениях звеньев нижних конечностей в мышцах бедра и голени у пациентов часто наблюдались реакции укорочения (РУ), у здоровых РУ наблюдались значительно реже. У пациентов с БП в разгибателях бедра и голени, а также в мышцах сгибателях и разгибателях стопы величины РУ были значимо выше, чем у здоровых испытуемых. Лекарство существенно уменьшало жесткость сгибателей бедра, сгибателей и разгибателей колена. Реакции укорочения сохранились, хотя частота их возникновения в половине исследуемых мышц уменьшалась, и в разгибателях стопы наблюдалось значимое уменьшение величины РУ. Лекарство не оказывало существенного влияния на РУ в проксимальных мышцах. Таким образом, у больных с БП повышенная жесткость мышц проявляется в искаженных реакциях на внешние возмущения и отражается в увеличении рефлекторных ответов мышц.
Ключевые слова: болезнь Паркинсона, ригидность, мышечный тонус, реакции укорочения.
Б01: 10.7868/80131164614020155
Важной чертой болезни Паркинсона (БП) является гипертонус, т.е. ригидность и возникающие из-за повышенной жесткости мышц затруднения при выполнении шагательных движений. Ригидность при БП определяется как увеличение сопротивления в суставе при пассивных движениях конечности и ощущается как постоянное сопротивление, сохраняющееся на всем протяжении пассивного изменения угла в суставе [1]. Повышенный мышечный тонус при ригидности отличается от тонуса, связанного со спастичностью, или от других форм ненормального мышечного тонуса. Физиологические и биомеханические механизмы, лежащие в основе ригидности, все еще недостаточно изучены. Предполагаются два возможных механизма, объясняющих природу ригидности: возбуждение пассивно сокращающейся мышцы (реакция укорочения — РУ) или активация растягивающихся мышц, т.е. рефлекс на
растяжение. Некоторые исследователи предположили, что РУ может играть существенную роль в ригидности при БП [2, 3]. Аномальные мышечные сокращения в пассивно укороченных мышцах впервые были отмечены Вестфалем (1880) [4] при экстрапирамидных повреждениях. Позже Шеррингтон (1909) описал аналогичные реакции мышц у спинальных животных, используя термин "реакция укорочения".
В ряде исследований на человеке, проведенных ранее, было показано наличие реакции укорочения как в мышцах здоровых испытуемых [5— 7], так и у пациентов с БП [3, 8—10], причем у больных наблюдалось увеличение РУ на пораженной стороне. Однако степень ее проявления и функциональная значимость во время выполнения двигательных задач у больных и здоровых могут различаться. При исследовании природы РУ было обнаружено, что в основе этих реакций не
лежат сегментарные рефлексы, так как РУ начинает проявляться только при экстрапирамидных нарушениях [11]. Изучение реакции мышц кисти при ее пассивных движениях выявило связь РУ со степенью ригидности [9]. На основании этого было сделано предположение, что РУ может играть важную роль в оценке состояния мышц при БП. Основной метод лечения пациентов с БП состоит в приеме лекарства, содействующего синтезу дофамина. Устранение ригидности Х-дофой или агони-стами дофамина является надежным признаком диагноза БП [12]. Было показано, что их прием нормализует реакции мышц рук на внешние возмущения у таких больных, влияя на ригидность и уменьшая или полностью нивелируя РУ [9, 10].
Основные нарушения при БП связаны с поддержанием позы и шаганием. Нарушение тонического состояния мышц ног у больных паркинсонизмом приводит к нарушению паттерна ходьбы (акинезия, "замораживание ходьбы", шаркающая походка) [13, 14]. Тем не менее, отсутствует объективная оценка тонического состояния мышц нижних конечностей у таких больных, а также реакции мышц ног на пассивные движения в суставах. Также неизвестно воздействие лекарства на электрофизиологические и механические характеристики мышц ног у больных с БП. Удобным приемом оценки функционального состояния мышц нижних конечностей может служить проверка их реакций на внешние возмущения в условиях минимизации гравитационных моментов, т.е. использование экспериментальной парадигмы с вывешиванием ног в горизонтальной плоскости [15]. Снятие задачи поддержания вертикальной позы дает возможность исследовать нейронные механизмы управления состоянием мышц и их работой во время совершения локомоторных движений.
Целью настоящей работы было исследование биомеханических и электрофизиологических характеристик мышц бедра и голени в условиях разгрузки у больных с БП, сравнение их с аналогичными характеристиками у здоровых испытуемых и исследование изменения состояния мышц больных под воздействием лекарства.
МЕТОДИКА
В исследовании приняли участие 25 пациентов (18 мужчин и 7 женщин, средний возраст 61 ± 9 лет) с клинически диагностированной болезнью Пар-кинсона (БП) акинетико-ригидной формы на ранней и умеренной стадиях (от 1 до 3 по шкале Хен и Яра [16]). Средняя длительность болезни составляла 4.1 ± 3.1 лет. Поражения правой стороны тела наблюдались у 5 пациентов, левой стороны — у 5 пациентов, двусторонние двигательные нарушения — у 15 пациентов. Исследовали также 22 здоровых испытуемых того же возраста (средний возраст 57.4 ± 10.0 лет, 13 мужчин,
9 женщин), составлявших контрольную группу. Для оценки состояния нейромышечного аппарата использовали установку, позволяющую совершать шагательные движения в горизонтальной плоскости в положении лежа на боку [15] (рис. 1). Эта установка дает возможность исследовать работу генераторов шагательной ритмики у человека, а также роль различных афферентных сигналов в этой работе, так как минимизация внешних влияний на картину шагания (например, нагрузка на стопу и влияние гравитации) значительно облегчает запуск и поддержание ритмических движений в ответ на тоническую сенсорную стимуляцию или супраспинальные влияния. Испытуемые лежали на правом боку, обе ноги были вывешены. Им давалась инструкция расслабиться и не противодействовать внешним возмущениям. Регистрировали силу сопротивления проксимальных и дистальных мышц ног при пассивном сгибании и разгибании в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, производимом экспериментатором, с постоянной медленной скоростью (7 град/с). При движениях в одном из суставов остальные звенья ноги были неподвижны. При подошвенном сгибании угол отведения составлял 10 градусов, а при остальных движениях — 20 градусов. В каждой пробе осуществляли по три однонаправленных отклонения от эквитономет-рического положения (рис. 1).
Углы отклонения в суставах регистрировали потенциометрическими датчиками, закрепленными соосно суставам ног, силу, развиваемую при отведении в том или ином суставе, регистрировали тензометрическим датчиком. Электромиографическую активность (ЭМГ) мышц бедра (m. rectus femoris — RF и m. biceps femoris — BF) и голени (m. tibialis anterior — TA и m. gastrocnemius lateralis — GL) обеих ног регистрировали поверхностными электродами с использованием дифференциального усилителя биопотенциалов (фирма "ВАК", США). Полученные данные оцифровывали с частотой 1000 Гц и вводили в компьютер.
Силу сопротивления мышц при отведениях пересчитывали в жесткость мышц с учетом антропометрических данных ног испытуемых. Величину жесткости нормировали на площадь поперечного сечения бедра и голени. После каждого отклонения вычисляли величину угла невозвращения (А, рис. 1) отклоняемого звена к исходному эквитоно-метрическому положению в начале соответствующей пробы. Реакцию каждой мышцы на пассивное отклонение (РУ) вычисляли как среднюю величину отраженного и сглаженного сигнала ЭМГ-активности за 3-секундный интервал, соответствующий отклонению, за вычетом тонической (фоновой) ЭМГ-активности в данной пробе. Латентный период РУ вычисляли как время от начала движения в суставе до момента возникно-
Сгибание бедра
Разгибание колена
Тыльное сгибание стопы
50 мкВ [
10° [ 20 H[
ta 1 2
3
4
Разгибание бедра
■ ■II II Ьми.им.
Сгибание колена
Подошвенное сгибание стопы
50 мкВ [
rf bf
rf
bf
10
cXTvlrvr 10° [.ZV/YAV
50 H
20 H [.
10° :
20 h:
ta gi
5 c
Рис. 1. Схема экспериментальной установки и электромиографическая активность мышц ног (1, 2, мкВ) у пациента с болезнью Паркинсона, кинематика движений отдельных звеньев ноги (движущееся звено показано соответствующей стрелкой) (3, град) и сила, прилагаемая к суставу при отведении его от положения равновесия (4, Н). Направление кривых (3) вверх соответствует сгибанию в суставе (для голеностопного сустава — тыльное сгибание). Пунктирная линия соответствует эквитонометрическому положению в суставах до начала движения. А — величина невозвращения (в градусах) отклоняемого звена к исходному положению.
4
вения РУ. Все характеристики мышц вычислялись по суммарным данным для обеих ног.
Данные в работе представлены в виде среднего значения ± сред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.