RU2204423C2 - Method for treating patients for chronic spinal cord injuries - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves carrying out electric stimulation locomotor movements result invoked in easy position assumed by patient in lying dorsal position or in lateral position with legs suspended on Balkan frames. The patients are doing the procedure themselves, using a chronic stimulation system implanted on permanent base. The system has a pair of wire electrodes set at the Th12-L1 vertebra level connected to an immersed stimulator part being receiver built-in into the anterior abdominal wall and external transmitter bound to the receiver via inductive link. Pulsating currents of rectangular shape of 0.5-1 ms duration, 0.1-7 mA amplitude with individually selected frequency in 2-100 Hz bandwidth are applied as stimulation treatment to enable walking manner of movements invoked by electric stimulation therapy. EFFECT: enhanced effectiveness of treatment.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейрохирургии и реабилитологии, и может быть использовано в лечении больных с хроническим поражением спинного мозга невоспалительного характера. The invention relates to medicine, namely to neurology, neurosurgery and rehabilitation, and can be used in the treatment of patients with chronic spinal cord injury of a non-inflammatory nature.

Развитие имплантационных технологий привело к созданию стимуляторов, имплантируемых подкожно, в том числе отечественного имплантируемого электростимулятора глубоких структур мозга Нейроэлект ИЭГСМ ПБ4.000, предназначенного для хронической электростимуляции различных областей спинного и головного мозга. Имплантация стимулятора на постоянной основе или на продолжительный срок позволяет больному после подбора режимов стимуляции проводить лечебные процедуры самостоятельно в домашних условиях. Однако до настоящего времени хроническая эпидуральная электростимуляция использовалась только с антиспастической и анталгической целью [1, 2]. The development of implantation technologies has led to the creation of subcutaneous implantable stimulants, including the domestic implantable electrostimulator of deep brain structures Neuroelectron IEGSM PB4.000, designed for chronic electrical stimulation of various areas of the spinal cord and brain. The implantation of a stimulator on an ongoing basis or for a long period of time allows the patient, after selecting stimulation regimens, to carry out therapeutic procedures independently at home. However, to date, chronic epidural electrostimulation has been used only for antispastic and antalgic purposes [1, 2].

Разработан способ лечения больных с последствиями повреждения спинного мозга [3], заключающийся в эпидуральной, а затем накожной электростимуляции поясничного утолщения спинного мозга с эффектом вызова координированных "шагательных" движений обеих ног. Недостатками стимуляции через чрезкожно выведенные электроды являются опасность инфицирования, необходимость постоянного контроля состояния кожных покровов и длительное нахождение больного в стационаре. A method has been developed for treating patients with the consequences of spinal cord injury [3], which consists in epidural and then cutaneous electrical stimulation of the lumbar thickening of the spinal cord with the effect of triggering coordinated “walking” movements of both legs. The disadvantages of stimulation through transdermally removed electrodes are the danger of infection, the need for constant monitoring of the condition of the skin and the long stay of the patient in the hospital.

Задачей предлагаемого способа является восстановление двигательных функций нижних конечностей либо компенсация вынужденной гиподинамии у больных с хроническим поражением спинного мозга, вызванным заболеванием или повреждением позвоночника. The objective of the proposed method is the restoration of motor functions of the lower extremities or compensation of forced physical inactivity in patients with chronic damage to the spinal cord caused by a disease or damage to the spine.

Решение задачи достигается путем ежедневных процедур электростимуляции локомоторной зоны поясничного утолщения спинного мозга, осуществляемых больным самостоятельно или с помощью родственников, с двигательным эффектом в виде координированных "шагательных" движений ног. Электростимуляция осуществляется через пару проволочных электродов, имплантированных на постоянной основе в заднее эпидуральное пространство на уровень поясничного утолщения спинного мозга и соединенных коннектором с погружной частью стимулятора (приемник), имплантированного подкожно на переднюю брюшную стенку. Связь между погружной и накожной частями стимулятора Нейроэлект ИЭГСМ ПБ4.000 осуществляется индукционно. Для вызова локомоторной активности параметры электростимуляции подбирают индивидуально в диапазоне частот 2-100 Гц амплитудой 0,1-7 мА, длительностью 0,5-1 мс, импульсами тока прямоугольной формы, при положении больного на спине или на боку с подвешенными на балканских рамах полусогнутыми ногами. The solution to the problem is achieved by daily procedures of electrical stimulation of the locomotor zone of the lumbar thickening of the spinal cord, carried out by the patient independently or with the help of relatives, with a motor effect in the form of coordinated "walking" leg movements. Electrical stimulation is carried out through a pair of wire electrodes permanently implanted in the posterior epidural space to the level of the lumbar thickening of the spinal cord and connected by a connector to the immersion part of the stimulator (receiver), implanted subcutaneously on the anterior abdominal wall. The connection between the submersible and the cutaneous parts of the stimulator Neuroelectric IEGSM PB4.000 is carried out inductively. To induce locomotor activity, the parameters of electrical stimulation are selected individually in a frequency range of 2-100 Hz with an amplitude of 0.1-7 mA, a duration of 0.5-1 ms, rectangular current pulses, with the patient on the back or side with half-curved suspended on the Balkan frames legs.

Способ позволяет парализованным больным самостоятельно вызывать координированные шагательные движения ног для компенсации вынужденной гиподинамии и восстанавления способности к ходьбе. Эффект достигается за счет активизации и тренировки спинальных локомоторных генераторов. The method allows paralyzed patients to independently invoke coordinated walking movements of the legs to compensate for forced physical inactivity and restore the ability to walk. The effect is achieved through the activation and training of spinal locomotor generators.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Методика постановки стимулятора. В стерильных условиях под местной анестезией из раздельных проколов на уровне межостного промежутка L2-3 через иглу Thouhy пункционно эпидурально устанавливают два электрода таким образом, что их рабочие концы расположены заведомо выше уровня поясничного утолщения. Под рентгенологическим контролем определяют зону стояния электродов, определяют их удаленность от предполагаемой "локомоторной зоны" (уровень тел позвонков T12-L1), после чего электроды подтягивают на рассчитанную величину. Через временный коннектор электроды подключают к наружному стимулятору и производят пробную стимуляцию. Правильность стояния электродов подтверждают наличием вызванных ответов мышц-сгибателей и разгибателей бедра и голени при стимуляции частотой 2 Гц. Затем в диапазоне частот 2-100 Гц при амплитуде стимулов от 0,1 до 7 мА с длительностью стимула 0,5-1 мс осуществляют подбор параметров стимуляции, эффективных для вызова координированных "шагательных" движений ног. Критериями координированного двигательного ответа являются противоположная направленность движений в одноименных суставах правой и левой ноги или движения более чем в двух суставах одной ноги. Проводником троакарного типа через микроразрезы формируют подкожный канал по боковой поверхности брюшной стенки, в который погружают электроды, соединенные с постоянным коннектором. К последнему присоединяют имплантируемый стимулятор, погруженный в предварительно подготовленный карман в подкожно-жировой клетчатке передней поверхности живота. Кожные раны в области разрезов (над электродами, коннектором, стимулятором) ушивают наглухо. The method of setting the stimulator. Under sterile conditions, under local anesthesia from separate punctures at the level of the interosseous space L2-3, two electrodes are punctured epidurally through a Thouhy needle so that their working ends are located obviously above the level of the lumbar enlargement. Under x-ray control, determine the zone of standing of the electrodes, determine their distance from the proposed "locomotor zone" (level of the vertebral bodies T12-L1), after which the electrodes are pulled by the calculated value. Through a temporary connector, the electrodes are connected to an external stimulator and test stimulation is performed. The correct standing of the electrodes is confirmed by the presence of evoked responses of the flexor muscles and extensors of the thigh and lower leg during stimulation with a frequency of 2 Hz. Then, in the frequency range of 2-100 Hz, with stimulus amplitude from 0.1 to 7 mA with a stimulus duration of 0.5-1 ms, stimulation parameters are selected that are effective for invoking coordinated "walking" leg movements. The criteria for a coordinated motor response are the opposite direction of movements in the joints of the same name on the right and left legs or movements in more than two joints of one leg. A trocar type conductor through micro incisions forms a subcutaneous canal along the lateral surface of the abdominal wall into which electrodes connected to a permanent connector are immersed. An implantable stimulator is attached to the latter, immersed in a previously prepared pocket in the subcutaneous fatty tissue of the anterior surface of the abdomen. Skin wounds in the incision area (above the electrodes, connector, stimulator) are sutured tightly.

Процедура стимулягции. Процедуру ЭССМ проводят при положении пациента лежа на спине с подвешенными на двух балканских рамах полусогнутыми ногами. Включение стимулятора и корректировку заранее подобранных параметров стимуляции пациент производит самостоятельно или с помощью родственников. "Шагание" ног начинается одновременно с началом электростимуляции или через 8-10 мин после ее начала. Рекомендуемая продолжительность процедур от 40 до 180 мин в день в зависимости от возраста и состояния пациента с обязательным контролем переносимости нагрузок по частоте сердечных сокращений и артериальному давлению. Stimulation procedure. The ESSM procedure is performed when the patient is lying on his back with his legs bent on two Balkan frames. The patient activates the stimulator and adjusts the pre-selected stimulation parameters independently or with the help of relatives. The "step" of the legs begins simultaneously with the start of electrical stimulation or 8-10 minutes after its start. The recommended duration of the procedures is from 40 to 180 minutes per day, depending on the age and condition of the patient, with mandatory monitoring of tolerance of loads according to heart rate and blood pressure.

Двигательный эффект в виде "шагательных" движений ног достигается за счет активизации спинальных локомоторных генераторов, находящихся в поясничном утолщении спинного мозга. Регулярное проведение процедур предотвращает развитие дистрофических процессов в спинном мозге и мышцах ног и имеет тренирующий эффект. Электростимуляционные воздействия на спинной мозг и вызываемая ими интенсивная двигательная активность могут способствовать восстановлению утраченных в результате заболевания или травмы связей между спинным и головным мозгом, вплоть до восстановления самостоятельной ходьбы. The motor effect in the form of "walking" leg movements is achieved by activating the spinal locomotor generators located in the lumbar thickening of the spinal cord. Regular procedures prevent the development of dystrophic processes in the spinal cord and leg muscles and have a training effect. Electrostimulation effects on the spinal cord and the intense motor activity caused by them can help restore the connections between the spinal cord and brain lost as a result of a disease or injury, up to the restoration of independent walking.

Предлагаемый способ может быть использован в лечении миелопатий, вызванных туберкулезным и неспецифическим спондилитом, пороками развития, деформациями или нестабильностью позвоночника, сочетанной травмы позвоночника и спинного мозга. Особенно рекомендуется в тяжелых случаях, требующих продолжительной электростимуляции, превышающей сроки реабилитационного лечения больного в стационаре, а также для хронически парализованных пациентов с целью предотвращения дистрофических изменений спинного мозга и мышц и компенсации вынужденной гиподинамии. The proposed method can be used in the treatment of myelopathy caused by tuberculosis and nonspecific spondylitis, malformations, deformations or instability of the spine, combined trauma of the spine and spinal cord. It is especially recommended in severe cases requiring prolonged electrical stimulation exceeding the time of rehabilitation treatment of the patient in the hospital, as well as for chronically paralyzed patients in order to prevent dystrophic changes in the spinal cord and muscles and compensate for forced physical inactivity.

Пример. Больной П.А. в возрасте 11 лет был оперирован по поводу фиброзной дисплазии тел позвонков Th 2-4, осложнившейся сдавлением спинного мозга и картиной нижней спастической параплегии - проводилась задняя декомпрессионная ляминэктомия с частичной резекцией патологических тел позвонков. После операции отмечен полный регресс неврологических нарушений, однако в течение года произошло резкое нарастание кифотической деформации, сопровождавшееся повторным развитием параплегии. В возрасте 13 лет в условиях специализированной вертебрологической клиники оперирован повторно - проведена передняя реконструкция позвоночника с передней костно-пластической фиксацией. Дополнительно выполнена задняя инструментальная фиксация позвоночника двумя контракторами и задняя костно-пластическая фиксация, в результате чего достигнута передняя декомпрессия спинного мозга, значительное уменьшение кифотической деформации и обеспечена стабильность позвоночника, однако изменений в неврологическом статусе не наступило. Example. Patient P.A. at the age of 11, he was operated on for fibrous dysplasia of the vertebral bodies Th 2-4, complicated by compression of the spinal cord and a picture of lower spastic paraplegia - a posterior decompression laminectomy was performed with partial resection of the pathological vertebral bodies. After the operation, a complete regression of neurological disorders was noted, however, during the year there was a sharp increase in kyphotic deformation, accompanied by a re-development of paraplegia. At the age of 13 years, in the conditions of a specialized vertebrological clinic, he was repeatedly operated - anterior spine reconstruction with anterior osteoplastic fixation was performed. Additionally, posterior instrumental fixation of the spine by two contractors and posterior osteoplastic fixation were performed, as a result of which anterior decompression of the spinal cord was achieved, a significant reduction in kyphotic deformation and stability of the spine were ensured, but no changes in neurological status occurred.

Впервые поступил в нашу клинику в возрасте 14 лет с диагнозом: последствия фиброзной дисплазии Th2-Th4 позвонков. Состояние после повторных оперативных вмешательств (резекции позвонков и удаления экстрадурального компонента опухоли) с фиксацей позвоночника двумя контракторами. Нижняя спастическая параплегия (тип А по Frankel). Нарушение функции тазовых органов по типу недержания. Давность параплегии к моменту поступления - 2 года. При осмотре невропатолога - клиника поперечного поражения спинного мозга с уровня D3. При нейрофизиологическом обследовании: при магнитно-импульсной транскраниальной стимуляции - отсутствие ответа мышц нижних конечностей; отсутствие сомато-сенсорных вызванных потенциалов на стимуляцию n.tibialis. Н-рефлекс с обеих сторон сохранен, амплитуда повышена, отсутствие реакции на аудиораздражение и прием Ендрасика. Данные расценены как свидетельствующие о функционально полном поражении проводящих путей спинного мозга при сохранности моторных ядер поясничного утолщения. First entered our clinic at the age of 14 with a diagnosis of the consequences of fibrous dysplasia of Th2-Th4 vertebrae. Condition after repeated surgical interventions (resection of the vertebrae and removal of the extradural component of the tumor) with fixation of the spine by two contractors. Lower spastic paraplegia (type A according to Frankel). Pelvic dysfunction by type of incontinence. The duration of paraplegia at the time of admission is 2 years. On examination by a neurologist, a clinic for transverse lesions of the spinal cord from level D3. During a neurophysiological examination: with magnetic pulse transcranial stimulation - lack of response of the muscles of the lower extremities; lack of somatosensory evoked potentials for stimulation of n.tibialis. The H-reflex on both sides is preserved, the amplitude is increased, the lack of response to audio irritation and reception of Endrasik. The data are regarded as evidence of a functionally complete lesion of the conduction pathways of the spinal cord while the motor nuclei of the lumbar thickening are intact.

Начата комплексная реабилитационная терапия, включавшая эпидуральную стимуляцию спинного мозга с пункционной установкой электрода на уровне L1, лечебную гимнастику и медикаментозную сосудорасширяющую терапию. При проведении стимуляционных процедур в режиме непрерывной ритмической стимуляции частотами 3-10 Гц и 30-60 Гц получены поочередные шагательные движения ног, позднее сходный двигательный эффект был получен при накожной ЭССМ. Длительность курса реабилитационных мероприятий 5 мес, в том числе эпидуральной электростимуляции 3 мес. Повторные курсы реабилитационной терапии (всего 5, в том числе 3 курса эпидуральной стимуляции и 2 - накожной) продолжительностью по 2-3 месяца проводились ежегодно. Медленная положительная динамика в неврологическом и реабилитационном статусе наблюдалась после каждого курса. К настоящему времени сформированы способность к длительному удержанию мочи, самостоятельное порционное мочеиспускание и регулярная самостоятельная дефекация. Снижение уровня расстройств поверхностной чувствительности на 6 сегментов, в ногах - мозаичная слабо дифференцированная чувствительность, восстановление глубокой чувствительности по тазобедренные суставы включительно. Мышечный тонус в мышцах ног в покое несколько снижен, в утренние часы и при изменении положения тела повышен с высокой клонической активностью. Пролежней и мышечных атрофий нет. При неврологическом тестировании движений либо напряжений мышц ног не выявлено, в то же время пациент уверенно передвигается на четвереньках и на коленях с дополнительной опорой. После процедуры ЭССМ пациент стоит с дополнительной опорой на ходунки, способен к непродолжительной ходьбе с дополнительной опорой. При нейрофизиологическом исследовании выявлено восстановление супра- и проприоспинальных влияний на моторные ядра поясничного утолщения без восстановления кортико-спинального тракта. На основании миографических регистраций при тетрапедальной и вертикальной ходьбе пациент расценен как тип С по Frankel, несмотря на клинически сохраняющуюся параплегию. Comprehensive rehabilitation therapy has begun, including epidural spinal cord stimulation with a puncture electrode installation at the L1 level, therapeutic exercises and drug vasodilator therapy. When conducting stimulation procedures in the mode of continuous rhythmic stimulation with frequencies of 3-10 Hz and 30-60 Hz, alternate walking movements of the legs were obtained, later a similar motor effect was obtained with cutaneous ESSM. The duration of the course of rehabilitation measures is 5 months, including epidural electrical stimulation 3 months. Repeated rehabilitation therapy courses (a total of 5, including 3 courses of epidural stimulation and 2 - cutaneous) lasting 2-3 months were conducted annually. Slow positive dynamics in neurological and rehabilitation status was observed after each course. To date, the ability to hold urine for a long time, independent portioned urination, and regular independent defecation have been formed. Decrease in the level of surface sensitivity disorders by 6 segments, in the legs - mosaic slightly differentiated sensitivity, restoration of deep sensitivity along the hip joints inclusively. The muscle tone in the muscles of the legs at rest is slightly reduced, in the morning and when the body position changes, it is increased with high clonic activity. No bedsores and muscle atrophy. Neurological testing of movements or muscle tension of the legs was not detected, at the same time, the patient confidently moves on all fours and knees with additional support. After the ESSM procedure, the patient stands with additional support on the walker, is able to walk for a short time with additional support. A neurophysiological study revealed the restoration of supra- and propriospinal effects on the motor nuclei of the lumbar thickening without restoration of the cortico-spinal tract. Based on myographic recordings of tetrapedal and vertical walking, the patient is regarded as Frankel type C, despite the clinically persistent paraplegia.

С целью проведения хронической эпидуральной электростимуляции поясничного утолщения спинного мозга произведена постановка системы "Нейроэлект" с предварительно заданными индивидуальными параметрами стимуляции (частота 3-12 Гц, амплитуда 3-5 мА, длительность стимула 0,5 мс). Поочередные движения обеих ног, напоминающие бег трусцой, с движениями в тазобедренных, коленных и плюснефаланговых суставах с частотой около 3 Гц начинались после 8-10 мин стимуляции и продолжались до ее окончания. Продолжительность процедуры ЭССМ составляла около 40 мин. В ходе стимуляции наблюдались выраженные вегетативные реакции: покраснение лица, обильное потоотделение, увеличение частоты пульса и артериального давления (ЧСС от 60 до 90-110/сек, АД от 115/70 до 125/80) с восстановлением в течение 5-8 мин по окончании процедуры. Состояние после стимуляции пациент расценивал как умеренное утомление после физической нагрузки. In order to conduct chronic epidural electrical stimulation of the lumbar thickening of the spinal cord, the Neuroelect system was set up with predefined individual stimulation parameters (frequency 3-12 Hz, amplitude 3-5 mA, stimulus duration 0.5 ms). Alternate movements of both legs, reminiscent of jogging, with movements in the hip, knee and metatarsophalangeal joints with a frequency of about 3 Hz began after 8-10 minutes of stimulation and continued until its end. The duration of the ESSM procedure was about 40 minutes. During the stimulation, pronounced autonomic reactions were observed: facial flushing, profuse sweating, increased pulse rate and blood pressure (heart rate from 60 to 90-110 / sec, blood pressure from 115/70 to 125/80) with recovery within 5-8 minutes the end of the procedure. The patient regarded the condition after stimulation as moderate fatigue after exercise.

Во время ЭС пациент не мог стоять или идти даже при вертикальной поддержке в парашютной системе, однако непосредственно после ЭС был способен ограниченное время (40-45 мин) стоять и ходить (75-100 м) с дополнительной опорой на ходунки, без фиксации коленных суставов После окончания курса лечения в клинике аналогичные процедуры продолжены в домашних условиях. During the ES, the patient could not stand or walk even with vertical support in the parachute system, however, immediately after the ES he was able to stand and walk (75-100 m) for a limited time with additional support on the walker, without fixing the knee joints After the course of treatment in the clinic, similar procedures are continued at home.

Стимуляционный комплект включал одноканальные электроды проволочного типа с цилиндрическими концевыми рабочими поверхностями, временный и постоянный коннекторы, имплантируемый и наружный стимуляторы, проводник троакарного типа и протягивающее устройство (Нейроэлект ИЭГСМ ПБ4.000, разработка НИИФОИ). The stimulation set included single-channel electrodes of a wire type with cylindrical end working surfaces, temporary and permanent connectors, implantable and external stimulators, a trocar-type conductor and a pulling device (Neuroelect IEGSM PB4.000, developed by NIIFOI).

Источники информации
1. Современные аспекты электронейростимуляции и новые технологии в нейрохирургии и неврологии //Сборник научных трудов. - Саратов. - 1998. - 192 с.Sources of information
1. Modern aspects of electrical neurostimulation and new technologies in neurosurgery and neurology // Collection of scientific papers. - Saratov. - 1998 .-- 192 p.

2. Spinal Cord Stimulation: an innovative method in the treatment/ Ed. S.Horsch, L.Claeys, Darmstadt. - 1994. - p.198. 2. Spinal Cord Stimulation: an innovative method in the treatment / Ed. S. Horsch, L. Claeys, Darmstadt. - 1994 .-- p.198.

3. Патент РФ 2130326, А 61 N 1/18, 1/32, 1/36. Способ лечения больных с поражением спинного мозга. /Шапков Ю.Т., Шапкова Е.Ю., Мушкин А.Ю. //Бюл. 14 от 20.05.1999. 3. RF patent 2130326, A 61 N 1/18, 1/32, 1/36. A method for the treatment of patients with spinal cord lesions. / Shapkov Yu.T., Shapkova E.Yu., Mushkin A.Yu. // Bull. 14 from 05.20.1999.

Claims (1)

Способ лечения больных с хроническим поражением спинного мозга, включающий эпидуральную электростимуляцию поясничного утолщения спинного мозга с эффектом координированных локомоторных движений, вызываемых при облегченном положении больного, лежащего на спине или на боку с подвешенными на балканских рамах ногами, отличающийся тем, что пациенты осуществляют процедуры самостоятельно с помощью имплантированной на постоянной основе системы для хронической стимуляции, включающей пару проволочных электродов, установленных на уровне Тh12-L1 позвонков, соединенных с погружной частью стимулятора приемником, имплантированным на переднюю брюшную стенку, и наружно расположенный передатчик, который связан индуктивной связью с приемником, а стимуляцию осуществляют импульсами тока прямоугольной формы длительностью 0,5-1 мс, амплитудой 0,1-7 мА, с индивидуально подобранной частотой в диапазоне 2-100 Гц, обеспечивающей координированный "шагательный" характер вызванных электростимуляцией движений ног. A method of treating patients with chronic spinal cord lesions, including epidural electrical stimulation of the lumbar spinal cord thickening with the effect of coordinated locomotor movements caused by a relaxed position of a patient lying on his back or side with legs suspended on Balkan frames, characterized in that the patients carry out the procedures on their own with using a permanent implanted system for chronic stimulation, including a pair of wire electrodes installed at the level of Th12- L1 vertebrae connected to the immersion part of the stimulator by a receiver implanted on the anterior abdominal wall, and an externally located transmitter that is inductively coupled to the receiver, and the stimulation is performed by rectangular current pulses of 0.5-1 ms duration, 0.1-7 mA amplitude , with an individually selected frequency in the range of 2-100 Hz, providing a coordinated "walking" character caused by electrical stimulation of leg movements.