Военно-медицинская академия
На правах рукописи
ДУБОВИК Владимир Антонович
МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СТАТОКИНЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
14.00.04 - болезни уха, горла и носа
Диссертация
на соискание ученой степени
доктора медицинских наук
Научный консультант:
заслуженный деятель науки РФ
доктор медицинских наук
профессор В.Р.Гофман
Санкт-Петербург
1996
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Современные представления о функции равновесия и координации движений. 9
1.2. Нарушение статокинетической функции у больных с поражением вестибулярного аппарата. 14
1.3. Состояние функции равновесия у больных с заболеваниями центральной нервной системы. 16
1.4. Обьективные методики, применяемые для оценки функции равновесия и координации движений. 20
Глава 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. 26
2.1. Методика компьютерной стабилографии. 26
2.2. Клиническая характеристика исследуемого контингента здоровых лиц и больных. Статистический анализ результатов исследования. 28
Глава 3 СТАБИЛОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИИ РАВНОВЕСИЯ У ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ. 30
3.1. Параметры компьютерной стабилографии у здоровых лиц в первом статическом тесте. 30
3.2. Параметры компьютерной стабилографии у здоровых лиц в тесте со зрительной стимуляцией. 31
3.3. Параметры компьютерной стабилографии у здоровых лиц в динамическом тесте. 32
Глава 4 СОСТОЯНИЕ ФУНКЦИИ РАВНОВЕСИЯ У БОЛЬНЫХ С ПОРАЖЕНИЕМ ВЕСТИБУЛЯРНОГО АППАРАТА. 34
4.1. Параметры компьютерной стабилографии у больных отосклерозом и хронически гнойным средним отитом в первом стабилографическом тесте. 34
4.2. Параметры компьютерной стабилографии у больных хроническим гнойным отитом и отосклерозом в стабилографическом тесте со зрительной стимуляцией. 35
4.3. Стабилографические параметры при проведении динамического стабилографического теста у больных отосклерозом и хроническим средним отитом. 36
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ НАРУШЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ У БОЛЬНЫХ С ОПУХОЛЯМИ ГОЛОВНОГО МОЗГА. 38
5.1. Параметры компьютерной стабилографии у больных с опухолями головного мозга в первом стабилографическом тесте. 38
5.2. Параметры компьютерной стабилографии у нейрохирургических больных в тесте со зрительной стимуляцией. 39
5.3. Показатели равновесия у нейрохирургических больных в динамическом стабилографическом тесте. 40
Глава 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИИ РАВНОВЕСИЯ У БОЛЬНЫХ С ПАТОЛОГИЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ. 42
6.1. Параметры компьютерной стабилографии у больных с патологией центральной нервной системы в первом статическом тесте. 42
6.2. Параметры компьютерной стабилографии у неврологических больных в тесте со зрительной стимуляцией. 43
6.3. Параметры компьютерной стабилографии у неврологических больных в тесте с динамической нагрузкой. 43
Глава 7. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ОЦЕНКЕ ФУНКЦИИ РАВНОВЕСИЯ. (Обсуждение результатов исследования) 45
7.1. Методология оценки функции равновесия с позиции статокинетической системы. 45
7.2. Дифференциально-диагностическое значение стабилографических показателей при заболеваниях вестибулярного аппарата и центральной нервной системы. 47
ВЫВОДЫ. 50
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ. 51
ЛИТЕРАТУРА 52
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Нарушение функции равновесия и координации движений является важнейшими клиническими признаками поражения вестибулярного аппарата и центральной нервной системы. Наряду с другими симптомами они определяют тяжесть заболевания и нередко приводят к длительной стойкой потере трудоспособности пациентов.
В последние годы в комплексном обследовании больных для распознавания вестибулярных расстройств и нарушений равновесия при поражении центральной нервной системы используется обьективный метод регистрации колебаний центра тяжести человека - стабилография. Метод стабилографии дает ценную информацию в клинической практике, экспериментальной медицине, спортивной медицине.
Клиническая и экспериментальная медицина накопила огромный фактический материал, в котором стало довольно сложно ориентироваться не только общим клиницистам, но и узким специалистам - вестибулологам, невропатологам, нейрохирургам, физиологам. Обилие данных, полученных с помощью неунифицированных методов исследования функции равновесия, требует систематизации, разработки единого научно обоснованного методологического подхода к проведению клинической стабилографии, к анализу полученных данных. Ряд кардинальных проблем физиологии и патологии вестибулярного аппарата, межанализаторного взаимодействия в осуществлении функции равновесия и координации движений в норме и при заболеваниях центральной нервной системы нуждаются в дальнейшем разрешении.
Актуальной является необходимость дальнейшего совершенствования методов регистрации и анализа колебаний центра тяжести человека, как одного из самых ценных диагностических методов.
Тем не менее, даже применение достаточно совершенных методов исследования и современных стабилографов не позволили пока преодолеть ряд недостатков в стабилографии:
1) неунифицированность методов стабилографии;
2) отсутствие критериев выбора информативных параметров статокинезиограммы;
3) расплывчатые и неточные представления о границах нормальных значений стабилометрических параметров, т.к. в каждой методике они свои;
4) отсутствие общепринятого представления о функциональной системе, осуществляющей функцию равновесия и координацию движений;
5) неясность диагностической ценности изменений параметров равновесия при периферических и центральных поражениях нервной системы.
Все эти недостатки не позволяют сравнивать результаты стабилографии различных исследователей, анализировать стабилографические параметры различных групп больных, а, следовательно, делают невозможным правильно трактовать результаты исследования в диагностическом и пргностическом плане.
По нашему мнению, одной из причин такой ситуации является отсутствие единого методологического подхода к проведению стабилографии и оценке полученных данных, основывающегося на научной концепции, трактующей физиологические механизмы регуляции функции равновесия и координации движений в норме и патологии. Это во многом связано с искусственным выделением вестибулярного аппарата из функционального комплекса сенсорных систем, обеспечивающих ориентацию человека в пространстве, поддержание равновесия в статике и движении в процессе жизнедеятельности. Параметры стабилографии являются интегральной двигательной реакцией поддержания равновесия, реализующейся при участии зрительной, вестибулярной и проприоцептивной сенсорных систем. Принципы регуляции этой реакции целесообразно рассматривать с позиций биокибернетики.
Все это определяет актуальность проблемы и ее практическое значение и побудило нас провести настоящее исследование.
Цель работы.
Разработать и обосновать методологию научного системного подхода к проведению исследования функции равновесия человека с помощью метода компьютерной функциональной стабилографии и к анализу полученных данных в норме и при патологии вестибулярного аппарата и центральной нервной системы.
Задачи исследования.
1. Разработать для клинической и экспериментальной медицины метод комплексной оценки функции равновесия человека в статике и динамике с количественной интерпретацией результатов на основе последних достижений информационной науки и техники - метод функциональной компьютерной стабилографии.
2. Провести анализ стабилографических параметров при проведении статических и динамических тестов у здоровых лиц в динамике.
3. Изучить закономерности изменения количественных показателей равновесия при проведении компьютерной стабилографии в динамике у больных с поражением вестибулярного аппарата.
4. Изучить особенности изменения стабилографических параметров при проведении статических и динамических тестов в динамике у больных с опухолями головного мозга и с заболеваниями центральной нервной системы.
5. Провести сравнительный анализ изменения стабилографических параметров при проведении статических и динамических тестов у больных с периферическим поражением вестибулярного анализатора и центральной нервной системы с целью выработки критериев дифференциальной диагностики периферического вестибулярного и центрального синдромов нарушения функции равновесия и координации движений.
6. Сформулировать практические рекомендации для проведения компьютерной стабилографии у больных и здоровых.
Научная новизна.
Разработана оригинальная методика интегральной комплексной оценки функции равновесия в условиях статического и динамического поддержания равновесия у здоровых лиц и больных с различной патологией периферической и центральной нервной системы - методика компьютерной функциональной стабилографии, обладающая значительно более высокими возможностями сравнительно с существующими ранее. Впервые в отечественной и мировой практике в методике компьютерной стабилографии комплексно используется в статических и динамических тестах ряд функциональных проб с использованием зрительных, проприоцептивных и вестибулярных стимулов.
Для компьютерной стабилографии впервые разработан пакет оригинальных программ, обеспечивающих строгую идентичность проведения стабилографического исследования и комплексную количественную оценку функции равновесия в статических и динамических пробах, выполняемых в автоматическом режиме.
С позиции системного подхода разработана и обоснована методология оценки функции равновесия в статике и динамике в норме и патологии. Изучена роль и значение зрительного, вестибулярного анализаторов, проприоцептивной чувствительности, входящих в статокинетическую систему, в осуществлении функции равновесия у здоровых лиц и больных с различной патологией периферической и центральной нервной системы.
В результате проведения комплексного компьютерного функционального стабилографического исследования впервые получены значения количественных параметров равновесия у здоровых лиц. Проведен сравнительный анализ стабилографических параметров у мужчин и женщин в динамике при повторных исследованиях.
Впервые изучены закономерности изменения стабилографических интегральных показателей в динамике у больных с поражением периферического отдела вестибулярного анализатора, при опухолях головного мозга различной локализации, при диффузных хронических заболеваниях центральной нервной системы. Разработаны методические принципы дифференциальной диагностики различных заболеваний с нарушением функции равновесия и координации движений.
Показан обратимый характер расстройств равновесия у больных с заболеваниями вестибулярного аппарата, раскрыты физиологические механизмы восстановления статокинетической функции. Также убедительно доказан необратимый характер поражения статокинетической системы при опухолях головного мозга и заболеваниях центральной нервной системы. В работе обоснована необходимость проведения для определения уровня поражения нервной системы и прогноза заболевания стабилографических исследованиий в динамике, в отдаленном периоде (более 1 года) после первичного обследования.
На основании анализа стабилографических параметров в динамическом тесте у больных с поражением лабиринта раскрыта роль торможения колебаний центра тяжести как механизма центральной компенсации нарушения функции статокинетической системы.
Практическая значимость и реализация результатов исследования.
Благодаря комплексному исследованию функции равновесия с помощью метода компьютерной стабилографии расширены возможности ее оценки и топической диагностики поражений периферической и центральной нервной системы.
Разработан и внедрен в клиническую практику высокоинформативный метод интегральной количественной оценки функционального состояния статокинетической системы, легко переносимый исследуемыми даже при наличии серьезной патологии. Принципы данного метода могут быть широко использованы не только в диагностических целях, но и для профотбора специалистов в авиационной, морской, спортивной медицине, где предъявляются повышенные требования к системе равновесия и для выявления групп риска с целью профилактики расстройств равновесия.
Сформулированы практические рекомендации по оптимизации функциональных стимулов в статических и динамических тестах, по выбору показателей и критериев стабилографической диагностики.
Компьютерная программа оценки параметров равновесия дает возможность быстро получить результаты исследования и оценить их визуально в графическом изображении. Для скриннинг-диагностики можно использовать интегральные параметры скорости увеличения площади статокинезиограммы, общей площади статокинезиограммы и общей оценки равновесия.
Методика функциональной компьютерной стабилографии, результаты проведенного исследования, разработанные принципы оценки статокинетической функции, дифференциально-диагностические признаки используются в клинической, научной работе, в учебном процессе на кафедрах оториноларингологии, нервных болезней, нейрохирургии, центральной консультативно-диагностической поликлинике Военно-медицинской академии.
Апробация работы и публикации.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на 7 съезде оториноларингологов УССР в г. Одессе в 1989г., на международной научной конференции "Отечественная оториноларингология, вклад ученых академии в ее становление" в г. Санкт-Петербурге в 1993 г., на Всероссийской научной конференции "Теоретические и прикладные основы повышения устойчивости организма к факторам полета" в г. Санкт-Петербурге в 1993 г., на научно-технической конференции "Медицинские информационные системы" в г. Таганроге, в 1993 г., на научно-практической конференции оториноларингологов Северо-Западного и Центрального районов России "Актуальные вопросы оториноларингологии" в г. Владимире в 1994 г., на 29 Чтениях К.Э.Циолковского в г. Калуге в 1994 г., на 8 съезде оториноларингологов Украины в г. Киеве в 1995 г., на 15 Всероссийском съезде оториноларингологов в г. Санкт-Петербурге в 1995 г., на пленарных заседаниях и на заседаниях отоневрологической секции Санкт-Петербургского научного медицинского оториноларингологического общества в 1994 и 1995 г.г.
По теме диссертации опубликовано 19 научных работ.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 207 страницах ( из них машинописного текста 114 с.) и состоит из введения, семи глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 386 источников (из них 204 иностранных). Работа иллюстрирована 23 рисунками и 21 таблицей.
Основные положения выносимые на защиту.
1. Концепция единой статокинетической системы человека является методологической основой оценки функции равновесия и координации движений.
2. В статокинетической системе одинаково важны все входящие в нее составные части, нельзя утверждать об исключительности одного какого-либо анализатора или физиологического механизма в осуществлении функции равновесия и координации движений.
3. Успешное решение задачи объективной оценки функции равновесия в норме и патологии может быть только в случае комплексного применения в динамике стабилографических функциональных проб с использованием адекватных стимулов, воздействующих на анализаторы входящие в статокинетическую систему.
4. Методика компьютерной функциональной стабилографии является важным объективным методом оценки функции равновесия и координации движений, ценным в комплексной диагностике поражений центральной и периферической нервной системы.
Глава 1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Современные представления о функции равновесия и координации движений.
До последнего времени в подавляющем числе работ клиницистов вертикальное положение тела не составляло самостоятельного обьекта исследований, а использовалось лишь как показатель влияния на организм тех или иных факторов.
Сохранение человеком вертикальной позы даже только в биохимическом плане является сложнейшей задачей (4,5,25,68). И в настоящее время ряд исследователей-физиологов занимаются изучением проблемы как удается организму, если принять во внимание многозвенность скелета и соответственно огромное множество возможных поз, находить нужную позу из самых различных исходных положений и сохранять ее при действии переменных внешних сил (20,37,52,62).
На принципиальные трудности управления двигательным аппаратом как системой с большим числом механических степеней свободы обратил внимание физиологов Н.А.Бернштейн (29). Развитие в физиологии современных электрофизиологических методов исследования, возможность использования компьютерной техники позволили ученым раскрыть многие глубинные сложнейшие биомеханические процессы происходящие в отдельных мышцах и даже в миофибриллах (41, 70, 74, 104, 114, 131, 270).
Благодаря фундаментальным исследованиям Р.Магнуса и его школы известно, что функция равновесия осуществляется посредством установочных рефлексов,которые удерживают центр тяжести тела в пределах проекции площади его опоры и осуществляют компенсаторное приспособление позы и восстановление утерянного равновесия тела (66,124). Установочные рефлексы, как и все другие, имеют двигательные, вегетативные и сенсорные компоненты (109,115,340). Установочные рефлексы протекают непрерывно, т.к. они противодействуют постоянно действующей на тело силе земного притяжения.
Большинство естественных движений является пространственно-ориентированными движениями, т.е. движениями, направленными на достижение определенной точки в пространстве или на собственном теле. Очевидно, что система координации движений обладает возможностью использовать информацию о положении тех или иных предметов во внешненм мире (направление на эти предметы, расстояние до них, их ориентация и размеры), а также о положении собственного тела как объекта внешнего мира. Для этого она должна формировать системы отсчета, разные для разных задач и обеспечивать переход из одной в другую. В задачи системы координации движений входит также оптимизация движений (178,227,562).
Из этого краткого перечня особеностей опорно-двигательного аппарата следует, что физиология движений является одним из интегративных направлений физиологии, поскольку требует одновременного учета биомеханических свойств системы, биофизики и физиологии мышц и разнообразных механорецепторов, физиологии многих отделов центральной нервной системы, участвующих в обработке соматической информации и управлении двигательной активностью организма.
В физиологии движений используются также методы и идеи теории информации и теории автоматического регулирования (7,36,47,76,274).
Как известно, функция восприятия пространства является афферентной частью функции равновесия.Системный подход к изучению физиологических процессов позволил установить, что обе эти важнейшие функции осуществляются одной и той же функциональной системой, воспринимающей пространство и осуществляющей функцию равновесия тела. В афферентную часть этой функциональной системы в качестве подсистем входят пять анализаторов: вестибулярный,
зрительный, проприоцептивный, кожно-механический (тактильная и глубокая кожная чувствительность) и интероцептивный (в той его части, которая на периферии представлена механорецепторами).Из рецепторов этих анализаторов исходят установочные рефлексы, осуществляющие не изолированно друг от друга, а во взаимодействии, образуя системы рефлексов (42,58,96,97).
Вестибулярный анализатор является важнейшим звеном систем, обеспечивающих стато-кинетическую устойчивость и способность определения пространственных координат, на что обращали внимание в своих работах многие исследователи (25,51,52,59,95,130,178,297).
Вестибулярная система, наряду со зрительной, проприоцептивной и другими афферентными системами принимает активное участие в осуществлении функций определения пространственных координат и поддержания равновесия. Все эти системы некоторыми авторами объединяются понятием "система статокинетической устойчивости". Устойчивость человека при перемещении в пространстве определяется не только функциональным состоянием каждой из этих сенсорных систем, но и их согласованной деятельностью – функциональной системностью (95,97,99,100,101).
При исследовании произвольных движений человека проведенные эксперименты показали, что началу движения предшествует сложная картина позной перестройки, включающая упреждающее вытормаживание активности одних мышц и упреждающая активацию других и многие сложные нейродинамические и биомеханические процессы.Упреждающий характер позных компонентов движения свидетельствует о том, что они организованы "изнутри" и, следовательно, не являются рефлекторными реакциями, возникающими в ответ на нарушение равновесия, вызванное движением.Было показано, что позные компоненты произвольного движения хорошо согласованы с характеристиками предстоящего локального движения. Это дает основание полагать, что задача согласования позы и движения является важной частью функционирования системы координаци движений(36,62,66,71,92,113). В последнее время, говоря о движениях, все чаще пользуются термином "сенсомоторика". И дело вовсе не в терминологнии, а в том, что движения и сопровождающие их афферентные сигналы от многочисленных рецепторов действительно составляют одно целое (12,17,67,76). В повестку дня стал вопрос о том, каким образом функцуионирует сенсорная система, обслуживающая движения?
В нормальных условиях мы в состоянии осознавать положения разных звеньев тела вне зависимости от того, двигаются ли они относительно друг друга или неподвижны. Когда звенья двигаются, то мы можем определить направление, амплитуду и скорость движения. Эту способность нашего мозга обозначают термином кинестезия. Если звенья воспринимаются как неподвижные, то это называют чувством положения. Чувством движения и чувством положения не ограничивается кинестетическая чувствительность. Говорят также о чувстве усилия (sens of effort) и чувсте опоры (sens of support) (76,78,80).
Основу кинестезии составляют сигналы от многочисленных рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях, суставах и связках.
Однако вопрос может быть поставлен в другой плоскости: могут ли текущие сенсорные сигналы от рецепторов непосредственно определять состояние опорно-двигательного аппарата и в "сыром" виде использоваться в координации движений? Или для координации сенсомоторного взаимодействия необходимы внутренние модели, содержащие "знания", которые организм имеет о себе самом и своем окружении и осуществляющие на перцептивном и автоматическом уровнях интерпретацию афферентных сигналов (57,267)?
Современный этап развития проблем управления двигательной активностью человека и животных позволяет выделить мышечные рецепторы в качестве звена в системе регуляции. Тогда управление в замкнутом контуре и сеснсорные системы будут рассматриваться как канал обратной связи (2,70,93,104,258,268,293).
Следует упомянуть о трех основных представлениях о том, какой род обработки информации осуществляется в каналах обратной связи. По теории Н.А. Бернштейна (29), по сенсорным каналам обратной связи идут сообщения о состояниях управляемой системы (состояния мышц, суставных углов). По представлениям П.К. Анохина (14), по этим каналам идет сообщение о полезном результате.
Как предполагает Р.Гранит (62) и др., по этим каналам идет управляющий сигнал для непосредственных регуляторов двигательного аппарата (мотонейронов).
Ряд фактов позволяет считать, что все эти функции существуют в нервной системе. Так, если бы не было функции, информирующей о текущих состояниях управляемой системы, возможность выполнять точные движения отсутствовала бы, однако они успешно выполняются любым здоровым человеком. Все текущие коррекции, вносимые в процесс выполнения произвольного движения, можно осуществлять только на основе сопоставления текущих состояний с требуемыми условиями, т.е. используя механизмы текущей передачи информации по каналам обратной связи. Представление о сообщении результатов движения как функция сенсорных каналов обратной связи не противоречит вышесказанному и имеет подтверждение в эффективности "подкрепления" при выработке условных рефлексов. Структурное богатство путей, подходящих под понятие каналов обратной связи в нервной системе, свидетельствует о том, что одним из основных принципов управления двигательным поведением является принцип обратной связи.
Профессор Н.А.Бернштейн в регуляции движений человека выделяет следующие уровни регуляции:
А - уровень палеокинетических регуляций, он же руброспинальный уровень центральной нервной системы.
B - уровень синергий, он же таламо-паллидарный уровень.
C - уровень пространственного поля,он же пирамидно-стриальный уровень. Распадается на два подуровня: С1 - стриальный, принадлежащий к экстрапирамидной системе, и С2 - пирамидный, относящийся к группе кортикальных уровней.
D - уровень действий (предметных действий, смысловых цепей и т.п.), он же теменно- премоторный уровень.
Е - группа высших кортикальных уровней символических координаций (письма, речи и т.п.).
Функция управления движениями реализуется в виде процессов, протекающих в тех частях ЦНС, которые связаны с моторными выходами (сенсомоторная и лобная кора, стриопаллидарные структуры, мозжечок, красное ядро, спинной мозг) и с подведомственной им периферией (главным образом мышцами). Мышечные веретена могут быть уподоблены элементу, регистрирующему изменения регулируемого объекта (длины мышцы) наряду с рецепторами Гольджи, чувствительными к изменению напряжения мышцы, и суставными рецепторами, чувствительными к изменению суставного угла (49,70,72,75,104,268).
Мотонейроны спинного мозга в связи с тем обстоятельством, что их состояние и выходной разряд моделируются как от вышележащих элементов нервной системы (например, от пирамидных влияний), так и от периферических (в частности, от мышечных веретен через афференты IA), могут быть приняты за регуляторы, преобразующие различные входные сигналы в сигнал, управляющий состоянием мышцы. Поток сенсорной информации от различных механорецепторов обеспечивает регуляцию движения. Изложенный принцип координирования заслуживает поэтому названия принципа сенсорных коррекций (29).
Сказанное вполне объясняет, почему расстройства в эффекторных аппаратах центральной нервной системы, как правило, не влекут за собой чистых нарушений координации, давая только симптомы параличей, парезов, контрактур и т.п., и почему обязательно непорядки в афферентных системах вызывают нарушения движений атаксического типа, т.е. расстройства координации. Необходимо отметить, что афферентным системам, кроме вторично-коррекционной, принадлежит еще очень важная для двигательного процесса инициативная, установочная и пусковая роль, поэтому неудивительно, что в результате чисто афферентационных нарушений нередко возникают, кроме дискоординаций, даже растройства с четким обликом параличей, парезов и т.п., но с хорошим восстановлением движений после каких-либо викарных возмещений утраченной афферентации.
Все известные в клинике формы органических расстройств координации всегда связаны с заболеваниями рецепторных аппаратов и их проводящих путей: вестибулярных аппаратов (лабиринтная или вестибулярная атаксия), рецепторных систем мозжечка (церебеллярная атаксия), задних столбов спинного мозга, проводящих проприоцептивную и тактильную импульсацию (табетическая атаксия) и т.д. (34, 103, 119, 130, 153). И у человека возможны компенсации, способные преодолеть в той или иной мере органическую атаксию. Они всегда осуществляются путем включения в двигательный процесс нового вида чувствительности (32, 60, 140, 208, 222, 257, 284).
Итак, в наиболее точном определении координация движений есть преодоление избыточных степеней свободы движущегося органа, иными словами, превращение последнего в управляемую систему. Указанная в определении задача решается по принципу сенсорных коррекций, осуществляемых совместно самыми различными системами афферентации и протекающих по основной структурной формуле рефлекторного кольца (29,67,79).
Необходимо подчеркнуть, что хотя все имеющиеся в распоряжении организма виды рецепторных аппаратов принимают участие в осуществлении сенсорных коррекций и выполнении требуемых для этого перешифровок в разных планах и различных уровнях, однако ни в одном случае (кроме, может быть, простейших прарефлексов) эти акты коррегирования не реализуются "сырыми" рецепторными сигналами от отдельных, изолированных по признаку качества афферентационных систем. Наоборот, сенсорные коррекции всегда ведутся уже целыми синтезированными комплексами, все более усложняющимися от низа к верху и строящимися из подвергшихся глубокой интеграционной переработке сенсорных сигналов очень разнообразных качеств. Эти синтезы, или сенсорные поля и определяют собой то, что мы обозначаем как уровни построения тех или иных движений. Каждая двигательная задача находит себе, в зависимости от своего содержания и смысловой структуры, тот или иной уровень, иначе говоря, тот или иной сенсорный синтез, который наиболее адекватен по качеству и составу образующих его афферентаций и по принципу их синтетического объединения требующемуся решению задачи. Этот уровень определяется как ведущий для данного движения в отношении осуществления важнейших, решаюших сенсорных коррекций и выполнения требуемых для этого перешифровок (57,67,73,93,123,151,167).
Таким образом, постепенно, в результате ряда последовательных переключений и скачков образуется сложная многоуровневая постройка, возглавляемая ведущим уровнем, адекватным смысловой структуре двигательного акта и реализующим только самые основные, решающие в смысловом отношении коррекции. Под его дирижированием в выполнении движений участвуют, далее, ряд фоновых уровней, которые обслуживают фоновые или технические компоненты движения: тонус, иннервацию и денервацию, реципрокное торможение, сложные синергии и т.п. Процесс переключения технических компонентов управления движением в низовые, фоновые уровни есть то, что называется обычно автоматизацией движения. К таким видам автоматических движений и относится поддержание равновесия в покое и при локомоции в условиях выработанных двигательных навыков (29,152,165,278).
Сенсорные сигналы от проприоцептивных и тактильных рецепторов с периферии тела поднимаются по задним столбам спинного мозга и достигают коры мозжечка, зрительного бугра и его придатка - коленчатого тела (82,83,130). От вестибулярного аппарата афферентные волокна оканчиваются, главным образом, в вестибулярном ядерном комплексе продолговатого мозга. По данным некоторых авторов вестибулярные ядра получают дополнительную афферентацию от шейных рецепторов (от мышц и сочленений шеи) и других суставов (265,266,274,284).
Нервные волокна, выходящие из вестибулярных ядер, образуют связи с другими отделами центральной нервной системы, что служит основой для рефлексов, обеспечивающих равновесие. К таким путям относятся следующие (38, 103, 149, 170, 178, 302, 318, 337):
а) Вестибулоспинальный тракт, волокна которого в конечном итоге оказывают влияние в основном на гамма-мотонейроны мышц-разгибателей, хотя часть волокон оканчивается и на альфа-мотонейронах (210).
б) Связи с мотонейронами шейного отдела спинного мозга, входящие в вестибулоспинальный тракт.
в) Связи с ядрами глазодвигательного нерва, в составе медиального продольного пучка (256,375).
г) Тракты, направляющиеся в вестибулярные ядра противоположной стороны мозга, благодаря которым афферентация с обеих сторон тела может обрабатываться совместно, что очень важно для процессов компенсации при вестибулярных расстройствах(244,346).
д) Связи с мозжечком, особенно с archicerebellum (13,16).
е) Связи с ретикулярной формацией, посредством которых обеспечивается воздействие на ретикулоспинальный тракт, являющийся еще одним полисинаптическим путем к альфа- и бета-мотонейронам.
ж) Тракты, проходящие через таламус в постцентральную извилину коры головного мозга (88,246).
з) Волокна, направляющиеся в гипоталамус, участвующие в регуляции обменных и трофических механизмов обеспечивающих двигательные реакции (103).
В настоящее время никто из исследователей не ставит под сомнение исключительную роль зрения для осуществления скоординированной функции поддержания равновесия (77,130,376). Незаменимой для человека является контролирующая и ориентировочная функция зрения для разнообразных сложных двигательных навыков, особенно выполняемых в движении (128,135,196,287). Выявлена роль зрительной функции для поддержания равновесия в условиях отсутствия зрительного восприятия предметов окружающей среды. Проводилось исследование функции равновесия с закрытыми глазами и с наложением светонепроницаемой повязки на глаза. Оказалось, что в условиях, когда сохранялось восприятие света через закрытые веки испытуемые удерживали равновесие значительно лучше, чем с повязкой на глазах. Полученные физиологами данные свидетельствуют о важной роли афферентного потока со зрительной системы для функции центральной нервной системы по поддержанию равновесия (25,66,109,212,294).
Также при изучении роли зрения в функции равновесия и координации движений отмечено значительное влияние на эти функции окружающей среды. При сужении полей зрения показатели равновесия ухудшаются. Перемещение окружающих предметов, светящейся лампочки, оптокинетическая стимуляция с помощью вращающегося диска или барабана вызывали смещение центра тяжести испытуемого в сторону движения окружающих зрительных обьектов (106,107,134,275,369). Нарушение функции равновесия при выключении зрения или в темноте особенно заметно у больных с поражением центральной нервной системы, заболеваниях вестибулярного аппарата, даже через значительное время после заболевания или операции.
Из подкорковых ядерных комплексов нейроны передают переработанные и подвергшиеся отсеву сигналы в сенсорные области коры полушарий : в зрительную зону ЗЗ, осязательно-проприоцептивную зону ОЗ (по Бродманну) и т.д. По современным представлениям в неврологии, нейрофизиологии все афферентные потоки анализируются в проекционно-чувствительных зонах коры головного мозга (28, 53, 180, 213, 214, 228):
1. Анализ ощущений отдельных качеств предмета (передние отделы постцентральной извилины).
2. Анализ и синтез из отдельных качеств общего представления о предмете (постцентральная извилина, постцентральная борозда, верхняя теменная долька, нижняя теменная долька - поля 1,2,5,7).
3. Высший анализ и синтез из отдельных качеств чувствительной информации до уровня символов (верхние отделы височной доли - поля 39, 40).
Передаточные (ассоциационные) и вставочные нейроны связывают эти сенсорные центры с эфффекторными. Таковы пути от мозжечка (его зубчатого ядра) к красному ядру, от зрительного бугра к паллидуму и стриатуму и т.п. От последнего начинается лестница нейронов экстрапирамидного эффекторного пути: стриатум - паллидум - красное ядро - рубро-спинальный тракт - спинной мозг (147,365).
В коре большого мозга выделяют проекционные функциональные двигательные зоны (105,129,138,185):
1. Начало пирамидного пути (предцентральная извилина, центральная борозда - поля 4).
2. Интеграция эфферентных двигательных импульсов (предцентральная борозда, верхняя лобная извилина - поля 6,8).
3. Сложный синтез двигательных импульсов, необходимых для выполнения четких, плавных и высокоорганизованных двигательных актов (нижняя лобная извилина - поля 10).
Из пирамидной эффекторной зоны коры начинается пирамидный тракт, тянущийся без перерывов до клеток передних рогов спинного мозга. Расположенная кпереди от пирамидной зоны коры премоторная зона посылает сложные импульсы высшей координации в пирамидную и в экстрапирамидную систему (108,125,173,174). Эффекторные импульсы, объединяясь в клетках передних рогов спинного мозга, направляются к мышцам по двигательным нервным волокнам или мотонейронам. В рецепторах, разбросанных в самой мышце, ее сухожилиях, суставных сумках и т. д., возникают ответные сенсорные сигналы, передаваемые в спинной мозг по проприоцептивным нейронам через межпозвоночные ганглии и далее кверху, как указано выше (125,163,167). Законченная иннервационная структура ходьбы, бега, поддержания равновесия в покое и движении включает содружественную работу всех координационных уровней построения (233,341,368,375, 383). Определение двигательного состава неврологи называют иногда "составлением проекта движения", решающую роль в этом процессе принято приписывать лобным кортикальным системам, тесно связанным и с пирамидными, и с экстрапирамидными эффекторами, а также с мозжечком через промежуточные ядерные инстанции в варолиевом мосту (186,188). Важнейшая роль в этом процессе проектировки двигательного состава также у теменных полей коры, занимающих срединное положение между сенсорными полями зрения, слуха и осязания с проприоцепторикой.
При разнообразных различиях между образами действий той или другой кортикальной системы для полноценного процесса проектировки необходима совместная, строго координированная работа обеих систем, вероятно, при соучастии еще немалого количества центров коры больших полушарий, пока недостаточно изученных.
1.2. Нарушение статокинетической функции у больных с поражением
вестибулярного аппарата.
Нарушения равновесия и походки типичны для поражения вестибулярного аппарата и находятся в прямой зависимости от тяжести заболевания. Наиболее выраженная клиническая картина периферического поражения вестибулярной системы при острых гнойных лабиринтитах и травматическом поражении внутреннего уха (111,163,229, 276,313,350,384). В таких случаях больных беспокоит резкое головокружение системного характера, нарушается функция статического равновесия, координация движений, отмечается лабиринтная атаксия (102,119,126,330,343,357). Одновременно у больных проявляются резко выраженные вегетативные реакции в виде тошноты, рвоты, повышенного потоотделения, слюноотделения и т.д (33,109,137,221,306).
Расстройство походки и функции равновесия лабиринтного происхождения обычно сводятся к пошатыванию больного во фронтальной плоскости и обусловлены двумя причинами: раздражением или угнетением одного лабиринта с нарушением тонуса скелетных мышц. В случае раздражения лабиринта у больного при ходьбе и в позе Ромберга отмечается резко выраженное отклонение или падение в здоровую сторону. При выпадении или угнетении функции одного из лабиринтов нарушение равновесия и походки наблюдается в сторону пораженного лабиринта (22,25,259,285,333,378).
У одного и того же больного в зависимости от клинического течения, стадии заболевания, степени нарушения функции вестибулярного аппарата направление отклонения туловища может менятся (203,254,314,353).
При вестибулярной дисфункции периферического генеза в абсолютном большинстве случаев, при условии отсутствия отягощающей сопутствующей патологии, через 2-3 месяца наступает компенсация нарушенной функции (140,226,230,253,303,323). Однако, в некоторых случаях в условиях ухудшения или отсутствия зрительного контроля (в темноте или при проведении специальных функциональных нагрузочных стабилографических проб) у обследуемых выявляется незначительное или умеренное нарушение равновесия (193,201,222,248,252,287).
Клиническое течение вестибулярных дисфункций у пациентов с хроническими отитами, отосклерозом, заболеваниями сосудистого генеза в прогностическом смысле более благоприятное (206,209,277, 327,332). Вестибулярные нарушения у больных с такой патологией изначально менее выражены, скорее наблюдается положительная динамика, лучше поддаются этиопатогенетическому лечению, прогноз заболевания по исходу более благоприятный, может наступить полное выздоровление. Особенно быстро происходит восстановление функции равновесия у обследуемых после выполненной операции стапедопластики (192,195, 231,237,359).
Ряд исследователей описывали у больных с неврологическими проявлениями шейного остеохондроза кохлеарные, вестибулярные, глоточные и координаторные нарушения. Патогенез их связывыли с ирритацией симпатического сплетения позвоночой артерии экзостозами унковертебральных сочленений. Заболевание было названо синдромом Барре-Льеу, или задним шейным симпатическим синдромом (199,295,312,364). Позже появились синонимы: шейная мигрень, краниальная форма шейного синдрома, цервикальный синдром, высокий цервикальный синдром (18,110,200,204,238). Функция равновесия и координация движений, вестибулярные реакции изучались и при таких неврологических проявлениях шейного остеохондроза, как синдром позвоночной артерии, вертебро-базилярной недостаточности, корешковой компрессии, цервикальной миелопатии, цервикобрахиалгия (136,137,281,320,348).
Связь расстройств равновесия и вестибулярных нарушений с дегенеративно-дистрофическим процессом в позвоночнике обьясняется следующими анатомо-физиологическими особенностями шейной области (26,64,158,280):
а) область вестибулярных ядер продолговатого мозга и лабиринты снабжаются кровью из вертебро-базилярной системы артерий, тесно соприкасающихся по своему ходу с позвонками, основанием черепа, связками и мышцами шеи;
б) позвоночная артерия на всем протяжении тесно окутана периартериальным симпатическим сплетением (позвоночный нерв), которое анастомозирует с периваскулярным симпатическим сплетением основной и внутренней слуховой артерии;
в) волокна задних корешков С2-С5 непосредственно входят в нижние вестибулярные ядра.
Существует несколько теорий возникновения вестибулярной дисфункции и нарушения равновесия и координации движений у больных с шейным остеохондрозом.
1. Неврологическая теория (Barre) обьясняет появление патологических симптомов ирритацией симпатического периартериального сплетения позвоночной артерии остеофитами. В качестве доказательства приводятся факты возникновения вестибулярных расстройств с нарушением равновесия и появлением нистагма при раздражении позвоночного нерва и улучшения состояния после его денервации. С позиций неврологической теории вестибулярные и неврологические нарушения при шейном остеохондрозе рассматривали ряд отечественных и зарубежных авторов (9,159,279,289).
2. Сосудистая теория. В 1927 году Kleyn и Nieuwenhuyse в исследованиях на трупах доказали что поворот головы в сторону приводит к компресии и снижению кровотока в контралатеральной позвоночной артерии. Компрессия сосуда может осуществляться унковертебральными экзостозами, грыжами межпозвоночного диска, остеофитами, подвывихами Ковача, мышцами, связками и мембранами (10,146,243,305,363,367). При шейном спондилезе поворот головы в сторону вызывыет компрессию не только контралатеральной, но и ипсилатеральной позвоночной артерии, только в меньшей степени (90,177,194,325,355).
3. Проприоцептивная теория. Раздражение рецепторов глубоких шейных мышц, связок, суставов и задних шейных корешков приводит к возникновению головокружения, нарушению равновесия. Сложная проприоцептивная система шеи обеспечивает, по мнению многих исследователей, позные рефлексы. В последние годы была доказана связь глубоких рецепторов шеи с вестибулярными ядрами, а также интерференция вестибулярной и шейной афферетации на другие структуры мозга - таламус, кору мозга (205,239,271,272,273,352).
Важно отметить, что в этиологии заболевания ряд авторов не отдают предпочтения одной из перечисленных теорий, а считают важными все физиологические механизмы развития патологических симптомов (234,292,296,304,345). По клинической картине, как это подчеркнули ряд авторов,(228,280,) "шейное головокружение" указывает на периферические, а не центральные нарушения функции равновесия. Классическими симптомами шейной патологии также являются боли в шейной и затылочной областях, парестезии рук, характерные для сдавления корешков шейного отдела спинного мозга. Кроме того, у этих больных могут наблюдаться мышечная слабость и атрофия отдельных групп мышц. В исследованиях доказано, что при патологии шеи, в отличие от вертебро-базилярной недостаточности, выявляются нормальные оптокинетические ответы, а пробы с поворотами головы дают положительный результат (280,367).
1.3. Состояние функции равновесия у больных с заболеваниями
центральной нервной системы.
Частой потологией, приводящей к нарушению равновесия, головокружениям, особенно у лиц пожилого возраста, являются цереброваскулярные заболевания с явлениями недостаточности мозгового кровообращения (39,63,169,371). К 65 годам около 30 процентов людей периодически испытывают приступы головокружения и нарушения равновесия. С возрастом количество людей страдающих головокружением и нарушением равновесия увеличивается (356,366).
Хроническая недостаточность мозгового кровообращения почти всегда возникает при склеротическом сужении артерий и очень редко при других патологиях (3,321). Головокружение и нарушение равновесия, по данным ряда авторов, является первым и наиболее частым симптомом вертебрально-базилярной недостаточности (15,189,197), и, наоборот, вертебрально-базилярная недостаточность относится к наиболее частым причинам нарушения равновесия и координации движений (3,154,240). Вертебрально-базилярная недостаточность приводит к нарушению питания мозговой ткани в стволе мозга, мосту и продолговатом мозге, мозжечке, затылочной и височной областях коры (85,91,317). Особенно чувствительны к снижению кровотока в базилярной артерии вестибулярные ядра, которые занимают большую область в латеральной части ствола мозга. Ишемия в этих областях часто приводит к вестибулярным центральным симптомам (11,40,61,133,148).
Кроме артериосклероза существуют и другие факторы, приводящие к вертебрально-базилярной недостаточности, такие как преходящие нарушения мозгового коллатерального кровотока, рецидивная тромбоэмболия, позные и другие виды гипотонии, анемия и полицитемия. Одной из частых причин симптомов, связанных с ишемией мозга, становится нарушение мозговой саморегуляции и позная гипотония (43,175,176,219,290). Вертебрально-базилярной недостаточностью называется преходящее уменьшение мозгового кровотока, которое приводит к преходящим метаболическим нарушениям в мозге (142,203,242,336). К классическим симптомам вертебрально-базилярной недостаточности в порядке частоты их проявления относятся головокружение с нарушением равновесия, дислексия, онемение лица, гемипарез, головная боль и двоение в глазах (157,315,342). Специфическими симптомами являются также зрительные расстройства в виде нарушения поля зрения, помутнения перед глазами и преходящей слепоты, дисфагии, падения (часто провоцируемые поворотами головы), диффузные нарушения чувствительности (223,262).
Все разнообразие симптомов отражает нарушение функций ядер черепных нервов, а также моторных и сенсорных путей, находящихся в ограниченной области ствола мозга. Приступы могут возникать через разные интервалы времени и иногда носят стереотипный характер. Часто приступы отличаются друг от друга тем, что сопровождаются сходной симптоматикой, но на противоположной стороне тела (183,184,251).
При отсутствии конкретных данных о возникновении и развитии определенных неврологических симптомов диагностика может быть затруднена. Например, при вертебрально-базилярной недостаточности отсутствует специфическая картина отоневрологических расстройств, хотя наблюдается высокий уровень корреляции головокружения и глазодвигательных расстройств (44,50,288). С диагностической целью полезно проводить такие исследования, как платизмография, ультразвуковая краниальная допплерография, контрастная ангиография, офтальмодинамометрия, компьютерная томография, компьютерная стабилография (225,249,335,374,381).
Большая группа нейрохирургических и неврологических заболеваний центральной нервной системы имеет клиническую картину с нарушением функции равновесия в покое и при ходьбе, причем нарушение равновесия часто является основной жалобой больных и проявляется в ранние сроки заболевания (232,299). Наиболее выражены эти симптомы у больных с новообразованиями головного мозга (338, 339, 347, 351, 386).
В первую очередь у больных с нарушением равновесия и головокружением необходимо исключить невриному слухового нерва (307, 354,380). При росте опухоли в области внутреннего слухового прохода клиническая картина статокинетических нарушений полностью совпадает с аналогичными симптомами при поражении вестибулярного аппарата. Если опухоль разрастается в полость черепа, то присоединяется ряд симптомов сопутствующих, связанных с нарушением фунции прилежащих отделов головного мозга (84,127,181,190,385). Невринома слухового нерва, разрастаясь в центральном направлении от внутреннего слухового прохода, формирует группу опухолей в мостомозжечковом углу. В этом случае характерные слуховые и вестибулярные нарушения сопровождаются нарушениями функций тройничного нерва и мозжечковой атаксией на стороне поражения, а также мышечной спастичностью и слабостью на противоположной стороне. В мостомозжечковом углу могут формироваться менингеомы, невриномы других черепных нервов, особенно лицевого и языкоглоточного, и холестеатома (132). Опухоль мостомозжечкового угла вызывает головокружение и нарушение равновесия либо за счет нарушения кровоснабжения конечного органа, либо за счет перехода опухолевого процесса на вестибулярный нерв, или в результате сдавления ствола мозга (35,269,324).
Первичные опухоли мозжечка (астроцитомы, эпендиномы, абсцессы, артериовенозные аномалии, саркомы и гуммы) могут приводить к поражению 3-го и 4-го желудочков с развитием синдрома Бруна, который характеризуется приступами сильного головокружения с потерей равновесия, сильной головной болью и рвотой, обостряющимися при изменении позиции головы (31,156,261,360).
Опухолевые поражения мозжечка в классическом варианте сопровождаются постоянным выраженным расстройством равновесия, нистагмом и головокружением. Эпизодические симптомы чувства неустойчивости не характерны для таких патологических случаев (299, 328). Мозжечковый синдром включает в себя атаксию походки и движений рук, гипотонию, расстройства движений глаз, наразборчивость речи. Медиальные повреждения мозжечка могут сопровождаться только статической атаксией, которую можно не заметить при обычном осмотре, но которая крайне беспокоит больного. Такие поражения могут быть выявлены только при специальных методах обследования функции равновесия - стабилографии с проведением функциональных нагрузочных проб (171). Метастазы в мозжечок, по-видимому, являются наиболее частой причиной чисто мозжечковых синдромов, которые могут возникнуть и при нарушении кровоснабжения мозжечка (220).
Оптокинетический нистагм при мозжечковых нарушениях носит неупорядоченный характер. Закономерная корреляция между степенью беспорядочности оптокинетического нистагма и нарушением слежения выявляется в оптокинетических пробах при вращении маленького барабана. Однако в пробах на большом барабане эта зкономерность может отсутствовать, поскольку периферия сетчатки постоянно стимулируется (89,180). Эти закономерности используются в современных методах компьютерной стабилографии с функциональными оптокинетическими пробами для дифференциальной диагностики центральных нарушений функции равновесия (171). Дегенерация мозжечка может быть связана со злокачественной опухолью, дифениновой интоксикацией, алкоголизмом, микседемой.
При ранней диагностике лечение этих заболеваний иногда оказывается достаточно эффективным, однако спорадические и наследственные спинно-мозжечковые дегенеративные заболевания неизбежно сопровождаются прогрессивным развитием мозжечкового синдрома (31, 241, 311).
Поражения лобных долей коры мозга часто сопровождаются нарушениями походки и расстройствами равновесия (245). Истинная атаксия при повреждении лобных отделов мозга связана со сдавлением корково-мозжечковых связей, однако чаще при дисфункции этих областей мозга имеет место апраксия ходьбы. Обычно у таких больных нарушена координация движений ног, которую нельзя объяснить только сенсорными или моторными расстройствами. Ряд симптомов поражения лобных областей коры, таких как хватательные рефлексы, затруднения в совершении подражательных движений, в выполнении функциональных двигательных проб, нарушения двигательных навыков, расстройства речи и многие другие, дают возможность точно локализовать патологический очаг (298,319,344).
Ряд авторов описали модифицирующее влияние височных долей коры мозга на статокинетическую функцию. Следовательно, любое нарушение кортико-спинальных путей приводит к появлению ряда симптомов, связанных с нарушением двигательных реакций, в первую очередь к расстройству равновесия. Височная доля может поражаться как первичной опухолью, так и метастазами, разрушающими эти пути. Кроме того, опухоли и метастазы в височной области коры часто формируют фокусы эпилептической активности, которые обычно сопровождаются головокружением и потерей равновесия (187,224,334).
Множественный склероз (рассеянный склероз) поражает в основном людей зрелого возраста, но иногда он начинает развиваться в юношеском возрасте и в возрастной группе от 60 лет и старше (202,309,379). В неврологической практике это одна из наиболее часто встречающихся патологий, характеризующаяся неупорядоченным во времени возникновением рассеянных очагов демиелинизации. Клиническое течение заболевания неравномерное, с периодическими обострениями, со сложной неврологической полисимптоматикой, что связано с диффузностью патоморфологических изменений в центральной и периферической нервной системе (182,331,382). На первых этапах болезни нарушение функции равновесия проявляется только при проведении функциональных проб, в последующем множественный склероз сопровождается ощущением вращения или падения, появляется выраженное расстройство равновесия в виде пошатывания туловища в разные стороны в покое и при движении (286,322,358).
Нарушение равновесия вызывают и ряд других заболеваний нервной системы с нарушением функции базальных ядер, таких как постэнцефалический паркинсонизм, хорея Гентингтона, гепатоцеребральная дистрофия, сирингобульбомиелия, болезнь Паркинсона и т.п.(116,153,183,217,300,308,349).
Вследствии того, что область вестибулярных ядер в стволе головного мозга является одной из наиболее ранимых, важное место в генезе расстройств равновесия и головокружения принадлежит черено-мозговой травме (55,56,179,263).
W.Gibson (1984) считает, что сильные и умеренные повреждения головы чаще приводят к поражению срединных структур ствола головного мозга и не вызывают каких-либо специфических повреждений во внуреннем ухе, если нет перелома височной кости. Об этом же сообщали ранее другие авторы (218,219,301), отмечавшие, что при стабилографии влияние оптической стимуляции у больных после черепно-мозговой травмы проявляется гораздо в большей степени, чем у здоровых.
Центральная нервная система при повреждении и нарушении функции различных нервных элементов, входящих в статокинетическую систему, за счет сложнейших нейродинамических процессов стремится к восстановлению утраченной функции в полном объеме. За многие десятилетия проведено ряд экспериментальных и клинических исследований по изучению механизмов компенсации функции равновесия при разных патологических состояниях у больных и вариантах экспериментальных моделей у животных (86,141,179).
Однако, конкретные нейрофизиологические механизмы, обеспечивающие процессы компенсации в статокинетической системе точно неизвестны. Однозначно установлена закономерность, что чем выше уровень поражения центральной нервной системы, тем хуже восстанавливается функция равновесия. Лучше всего развиваются компенсаторные процессы у больных с вестибулярной дисфункцией, особенно при заболеваниях вестибулярного аппарата (192,195,231,323,327). В эксперименте исследователям не удалось предотвратить восстановление вестибулярной функции ни перерезкой спинного мозга, ни декортикацией, ни попытками устранить связи ретикулярной формации с вестибулярными ядрами (206,209,277,332).
Удаление мозжечка хотя и задерживало, но не прекращало восстановление вестибулярной функции. Эти данные были подтверждены и в экспериментах по удалению клочково-узелковой доли мозжечка у кошек. Другие авторы обнаружили, что избирательная деструкция нижних ядер оливы предотвращает компенсаторное восстановление вестибулярной функции у крыс с пересеченным YIII черепным нервом.
Результаты этих работ указывают на важную роль нижних ядер оливы в компенсаторных механизмах (84,190,256).
Достаточно хорошо изучена исключительно важная роль в компенсации вестибулярных расстройств зрительной и проприоцептивной сенсорных систем (77,128,135). В исследованиях доказано, что восстановление вестибулярной функции замедляется если движения ограничены жестким корсетом, а также при исключении зрительного сенсорного входа. Отмечено, что окончательного полноценного восстановления функции равновесия и координации движений не происходит при обширных деструктивных поражениях вестибулярной системы, особенно с повреждением центральных отделов, что проявляется в двигательных реакциях в функциональных диагностических тестах в темноте (130,196,287,376).
Таким образом, восстановление нарушенной функции равновесия зависит от информации, поступающей от многих сенсорных систем, особенную роль в этом процессе играют зрительная, проприоцептивная и вестибулярная системы.
1.4. Обьективные методики, применяемые для оценки функции
равновесия и координации движений.
Стремление объективно оценить состояние стато-кинетической функции со времен становления медицинский методов исследования функции равновесия предопределило развитие трех групп методов (21,66,69):
-исследование вестибулоокулярного рефлекса;
-исследование постуральных рефлексов с точки зрения статики и кинетики;
-исследование регуляции равновесия тела человека во время движения.
Вестибуло-соматические реакции человека, преследующие две цели (стабилизация поля зрения и сохранение вертикального положения), реализуются не только через вестибулоокулярный, но и через вестибулоспинальный рефлекс. Информация, представляемая сенсорными системами, одинаково важна для осуществления обоих рефлекторных актов, но ее обработка в регуляторных центрах имеет важные особенности, более резко проявляющиеся при патологических условиях.
Исследование вестибулоспинального рефлекса с адекватным отражением функции равновесия обозначается как постурография. В различное время применялись разнообразные приемы для исследования функции равновесия (методы постурографии), которые могут быть объединены в три группы (46,66,139,172,198):
1- Методы, при которых колебания тела испытуемого регистрируются при помощи нитей или рычажных передач, укрепленных на различных частях тела. Примеры такой методики - статоосциллография,атаксиометрия, кефалография.
2- Методы, основанные на регистрации перемещений в различных направлениях платформы, на которой стоит испытуемый.
3- Методы, при которых определяются колебания общего центра тяжести (ОЦТ) спокойно стоящего человека.
Основоположником постурографии - науки, исследующей состояние функции равновесия в норме и при патологии – считается итальянский врач и физиолог Джованни Борелли. В 1743 году в его книге "Propriomotu" он посвятил отдельную главу физиологическим и биомеханическим аспектам удержания человеческого тела в вертикальном положении и описал наблюдавшиеся при этом малейшие колебания. Он изучал также полет птиц, плавание рыб, бег скачущей лошади (198).
Для определения статического равновесия не утратили своего значения и по-прежнему применяются известные клинические диагностические пробы: Ромберга (M.Romberg,1851), Грахе (K.Grahe, 1932), Оппенгейма (S.Oppenheim,1908) и другие.
В силу своей доступности проба Ромберга заняла прочное место в арсенале клинического обследования больных. Однако существенными недостатками этой пробы являются: получение лишь качественной оценки статического равновесия, без учета количественных параметров и значительная зависимость получаемых результатов от субъективных ощущений и представлений обследующего, т.к. характеристика равновесия по таким градациям, как едва заметное отклонение туловища или его отчетливое отклонение во многом произвольна.
Объективизация результатов исследования возможна, если воспользоваться предложенным В.Г.Базаровым несложным приспособлением для оценки в градусах отклонения туловища исследуемого вправо и влево. При этом отклонение до 0,5 градуса считается физиологической нормой (21).
Предложенный Г.С.Циммерманом тест позволяет отдифференцировать поражение вестибулярного анализатора и мозжечка. Больного устанавливают в позе Ромберга с открытыми глазами и предлагают максимально отклониться назад. При поражении вестибулярного аппарата одновременно с отклонением туловища назад наблюдается сгибание ног в коленных суставах. У больных с поражением мозжечка ноги при этом не сгибаются, а остаются прямыми (181).
В 1897г. военный врач Leitersdorfer предложил прибор оригинальной конструкции, названный впоследствии кефалографом. Прибор был предназначен для записи отклонений тела неподвижного человека и представлял собой шлем, надеваемый на голову обследуемого. Шлем заканчивался вертикальным острием, которое позволяло чертить на горизонтально подвешенном закопченном листе бумаги все спонтанные движения тела неподвижно стоящего человека с сомкнутыми ногами. Полученная таким образом запись (кефалограмма) давала возможность объективно судить о состоянии статического равновесия, но представляла большие затруднения при расшифровке результатов исследования.
Впоследствии кефалография получила широкое развитие как в отечественной, так и в зарубежной медицинской науке (21,25,27, 139).
В.Г.Базаров и соавт.(23,24,25) разработали сравнительно простой кефалограф, в основу которого положен принцип передачи воздушного давления. При выполнении пробы сначала с открытыми, а затем с закрытыми глазами производится сравнение полученных результатов. Простой способ количественной оценки полученных данных основан на определении площади рассеивания точек от центральной с последующим расчетом показателя (индекса) кефалограммы.
Кефалография позволяет объективно оценить функцию равновесия, однако в силу ряда присущих данной методике недостатков она не нашла достаточно широкого распространения в клинической практике. Общим недостатком различных модификаций кефалографии является то, что при этом регистрируются фактически движения головы, якобы отражающие перемещения всего тела, однако следует иметь в виду, что голова совершает движения и относительно туловища и это искажает истинную картину колебаний тела. Шлем или другое устройство, одеваемое на голову испытуемого, нарушает естественное стояние. Важным недостатком кефалографии является также низкая чувствительность применяемых приборов, их иннерционность и сложность обработки полученных кривых (27).
Такими же недостатками обладали и другие методы с применением различных рычажных передач и передачи колебаний с помощью нитей, укрепленных на различных частях тела. Эти устройства также сильно искажали естественные условия акта стояния и оказались непригодным для исследования больных с нарушением функции равновесия.
В 50-е годы нашего столетия для определения колебаний ОЦТ человека стали применяться приборы, основанные на принципе электрического измерения механических величин. В 1949 году Н.А.Смолянский разработал прибор, названный им базометром. Мерительная доска базометра опиралась на три металлических кольца с наклеенными на них тензометрами. При помещении испытуемого на мерительную доску происходила деформация колец и это сопровождалось регистрируемым изменением сопротивлений датчиков, что позволяло рассчитать положение проекции ОЦТ.
В 1951 году Е.Б.Бабским и его сотрудниками В.С.Гурфинкелем, Э.Л.Ромелем и Я.С.Якобсоном был сконструирован прибор стабилограф и разработана методика стабилографии (19). При ее разработке авторы стремились к тому, чтобы, во-первых, исследование производилось в нормальных физиологических условиях. Испытуемый не должен ощущать никакого неудобства от исследования и должен стоять на жесткой, небалансирующей опоре. Во-вторых, методика должна обеспечивать точность количественного, пространственного и временного анализа колебаний тела. Среди разнообразных методов постурографии с использованием стабилографической методики в настоящее время наиболее распространенными являются 2 модификации: статокинезиометрия и стабилометрия.
Статокинезиометрия отражает площадь поверхности, внутри которой совершает перемещение точка - проекция ОЦТ тела испытуемого. Запись статокинезиограммы осуществляется с помощью двухкоординатного Х-У регистратора. С применением микропроцессора рассчитывается длина L-расстояние, пройденное движущейся точкой за время исследования и S-площадь заштрихованного контура. Вопрос об анализе кривых колебаний центра тяжести является очень не простым. Измерение суммарной длины статокинезиограммы дает представление лишь в общих чертах о колебаниях центра тяжести человека (66,69). При этом нельзя составить представление о частоте колебаний тела, их продолжительности, направлении и амплитуде.
Между тем совершенно очевидно, что общая протяженность кривой является производной от частоты и амплитуды колебаний. Поэтому ряд исследователей при анализе кривых колебаний тела ориентируются главным образом на подсчет средней амплитуды колебаний и их частоты (45,162).
Оценка величины и формы площади статокинезиограммы позволяет исследователям оценить в целом направление отклонения туловища испытуемого. При сравнении площадей по саггитальному и фронтальному направлениям возможна количественная оценка по показателю асимметрии (66,143). Но необходимо учитьывать, на что указывают ряд авторов, что при вычислении площадей мы можем допустить значимую ошибку, т.к. плотность линий в оцениваемых секторах оценить не представляется возможным (48).
Стабилометрия - графическая линейная регистрация колебаний цетра тяжести раздельно во фронтальной (справа-налево) и саггитальной (вперед-назад) плоскостях. Записанная кривая отражает направление и характер осцилляций: частоту, амплитуду и ритм.
Подробная характермистика колебаний тела при стоянии приведена в классических исследованиях Гурфинкеля В.С. В своих исследованиях устойчивость стояния автором характеризуется по следующим показателям:
- число крупных колебаний в минуту;
- средний период колебаний;
- средняя амплитуда колебаний общего центра тяжести;
- амплитуда максимальных отклонений общего центра тяжести (66,71,72).
Запись стабилограммы проводилась в течение 2 минут, из которых 1-ю минуту испытуемый стоит с открытыми глазами, а 2-ю – с закрытыми. Время в 2 минуты избрано потому, что за этот промежуток еще не успевает развиться утомление. В исследованиях отмечена большая индивидуальность и вариабельность стабилограмм. Наряду с этим подчеркнуто, что основные черты стабилограммы, присущие данному лицу, сохраняются при повторных исследованиях в течение многих лет.
Результаты обработки стабилограмм у здоровых лиц показали, что частота основных колебаний центра тяжести тела в саггитальном и фронтальном направлениях равна 23-25 в минуту. Число колебаний во фронтальном и сагиттальном направлениях почти равно.
Амлитуда колебаний по направлениям несколько отличается: в саггитальном направлении (3,5__+_.0,1 мм) на 6% превышает амплитуду колебаний во фронтальном (3,3__+_.0,1 мм).
Небольшое преобладание амплитуды колебаний тела в передне-заднем направлении над колебаниями в боковом направлении подтверждается рядом других исследователей (45).
В последние годы некоторые авторы применяли для обьективной оценки статокинезиограмм интегральные показатели – производные от длины и площади статокинезиограмм (117,118,119). Одним из таких показателей является индекс устойчивости, предложенный Л.А.Лучихиным. Автор рассчитывал его как отношение кратчайшего расстояния между двумя крайними точками отрезка стабилограммы, записанной в течение 15 с, к полной длине этого его отрезка, определяемой с помощью курвиметра в миллиметрах. Индекс устойчивости рассчитывали как среднеарифметическое стабилограмм двух направлений, записываемых одновременно. Совокупность изменений индекса устойчивости в статических и динамических стабилографических пробах позволили автору вычислить показатель функциональной стабильности системы равновесия, который дает обьективную оценку состоянию функции равновесия у здоровых различного возраста и больных с вестибулярными дисфункциями периферического и центрального генеза (120,121,122).
Хотя при регистрации стабилограммы в состоянии покоя большинство авторов отметили существенные различия показателей у здоровых лиц и у больных, однако клинический опыт постурографических исследований, проведенный в последние годы, свидетельствует, что диагностическая ценность метода значительно повышается при использовании его в сочетании с функциональными пробами различной степени сложности (48,166,283).
Во многих исследованиях, в зависимости от целей и задач, применяются самые разнообразные функциональные нагрузочные пробы, но при этом необходимо обязательно учитывать возраст, состояние больных, общее время обследования и т.п. (144,191,150).
Принципиально различают стабилографическое исследование на неподвижной платформе с регистрацией перемещения центра тяжести в проекции платформы (этот метод применяется чаще всего) и на платформе подвижной (168). Подвижная платформа позволяет использовать функционаьные пробы с перемещением площадки в горизонтальной плоскости во всех направлениях на заданную величину, а также проводить исследование функции равновесия с динамическими нагрузками с активным или пассивным наклоном платформы на строго определенный угол или максимально возможный (69,87,247,250,316).
Статические пробы на неподвижной площадке авторами проводятся в разных вариантах: с открытыми глазами, с закрытыми стоя в вертикальной позе или в позе Ромберга, с максимальным поворотом головы поочередно вправо, влево и с оптокинетической или зрительной стимуляцией (75,98,143,145,150,216).
В некоторых исследованиях используются и ряд других стимулов: различные по величине и направлению вестибулярные вращательные пробы, вибрация как платформы, так и разных частей тела, звуковые сигналы, электростимуляция кожных полей, ушных лабиринтов,механическая нагрузка, гипоксия и т.д. (54,215,235,236,255, 282).
Исследование состояния функции равновесия при периферическом поражении вестибулярного анализатора проводилось многими авторами. Тот факт, что расстройство равновесия при этом имеет место, признан всеми исследователями независимо от того, какую методику они применяли (370,372,373).
Обследуя больных с односторонним выпадением вестибулярной функции и анализируя смещения ОЦТ, отмечено преобладание у больных с вестибулярной патологией осцилляций с большой амплитудой и малой частотой. По стабилограммам, регистрируемым с выключением зрения, многие исследователи отметили, что у этих больных значительно возрастает роль зрения в осуществлении функции равновесия (143,215,292,294,377).
M.Norre, G.Forrez (323,324,325) обследовали 160 больных с периферическими вестибулярными расстройствами. У 50% больных с односторонней вестибулярной гиперфункцией при статокинезиметрии выявлены признаки нарушения вестибулоспинального рефлекса. По результатам экспериментальных проб авторы заключают, что процессы компенсации на вестибулоспинальном и вестибулоокулярном уровне протекают одноврменно. Различные стабилографические тесты в сочетании с другими методами исследования и функциональными пробами использовались для исследования функции равновесия у больных с болезнью Меньера. Выявлена строгая корреляция вращательных тестов со статокинезиографией (54,283,326).
Многие исследования посвящены вопросам изучения процессов компенсации функции равновесия при периферических вестибулярных дисфункциях. В работах однозначно отмечена исключительно важная роль для восстановления равновесия зрительной и проприоцептивной сенсорных систем (59,67,284,287). Также отмечено, что положительная динамика в первые 3-4 недели заболевания является прогностически благоприятным признаком (253,254).
Объективная оценка функции равновесия широко использовалась при обследовании больных с центральными расстройствами системы поддержания равновесия.
Ю.В.Терехов (168), проводя стабилографическое исследование 147 неврологических больных, отметил у них отчетливые отклонения от показателей эдоровых людей. Так, у больных с опухолью полушария мозга установлено снижение частоты колебаний ОЦТ с одновременным возрастанием средней и максимальной амплитуды. При опухолях мозжечка наблюдались аналогичные сдвиги, но выраженные в меньшей степени. У больных с рассеянным склерозом частота и период колебаний почти не отличалась от нормы, но оказалась значительно увеличена амплитуда колебаний. При гипертонической болезни и атеросклерозе частота колебаний была несколько выше нормы, увеличена также средняя и максимальная амплитуда.
П.Г.Федин (175,176), анализируя изменения осцилляций стабилограммы в различных диапазонах частот, выявил характерные изменения, позволяющие, по его мнению, дифференцировать гипертоническую болезнь и атеросклероз. Сопоставляя данные стабилографии и показатели битемпоральной РЭГ, автор установил между ними корреляционную зависимость и сделал вывод, что нарушение церебральной гемодинамики вызывает изменение стабилограммы.
Для диагностики статической атаксии использовал стабилографический метод А.Г.Лешенко (112). Автором предложена конструкция управляемого стабилографа с двумя опорными площадками раздельно для каждой ноги, с возможностью изменять наклон каждой площадки вокруг фронтальной и саггитальной осей. Исследование проводилось с набором функциональных нагрузок, включающих пробу Ромберга, стояние в очках с матовыми стеклами, воздействие эмоциональных раздражителей. Обследовано 105 больных с органическими заболеваниями головного мозга (опухоли - 20, инфекционное поражение 85) и 25 здоровых. Анализ стабилограмм по амплитудно-частотным характеристикам и формам кривых позволил установить автору определенные особенности, присущие заболеваниям.
В.С.Ефремов (81) использовал стабилографию для диагностики острых тревожных состояний у больных с различными формами психических заболеваний.
Тест для дифференциации функциональных и органических заболеваний нервной системы предложил C.Njiokiktjen (1978). Используя методику статокинезиметрии, автор регистрировал смещение ОЦТ в покое и при выполнении задачи - при счете звуковых коротких сигналов с неравными паузами. У здоровых лиц при отвлечении их звуковыми сигналами уменьшалась аплитуда колебаний ОЦТ. Аналогичные изменения наблюдались у больных с функциональными расстройствами. При органических же заболеваниях нервной системы отвлечение внимания приводило к увеличению ортостатических колебаний. Автор отметил также, что нарушения более четко проявлялись при сравнительном исследовании с открытыми и закрытыми глазами.
Обобщив результаты стабилографии 166 больных с верифицированными поражениями головного мозга различной локализации, В.С.Гурфинкель и А.М.Элнер (1982) установили два типа наиболее характерных измениний стабилограммы: 1-й тип - увеличение амплитуды колебаний, главным образом на частоте 1,0 Гц, более проявляющееся при выключении зрительного контроля; 2-й тип – связь колебаний ОЦТ с дыханием. Возможно сочетание 1-го и 2-го типов. 1-й тип, обозначенный авторами как атаксия позы, чаще встречался авторами при субтенториальном поражении мозговых структур, 2-й, апраксия позы - наблюдался при поражении передних отделов полушарий, главным образов лобных долей.
Клиницисты иссследовали возможность использования стабилографии для дифференциального диагноза мозжечковых заболеваний.
Авторы отмечают у больных со спинно-мозжечковой дегенерацией диффузные колебания тела большой амплитуды с нерегулярной периодичностью. Колебания головы были больше, чем колебания центра тяжести человека. У больных с опухолями мозжечковых полушарий колебания головы и центра тяжести были большими, с диффузными качаниями, с нерегулярной периодичностью, направление колебаний было в сторону поражения и назад. У больных с опухолью червя мозжечка колебания головы и тела были значительно больше и продолжительнее, чем у больных с опухолью полушария (66,69,72,76, 207,311).
В последние годы некоторые ученые применяют новый метод анализа колебаний человеческого тела - векторную статокинезиографию. Этот новый метод заключается в том, что регистрируют амплитуду и направление отклонения человеческого тела от определенного исходного положения. После преобразования сигнала в компьютере результат исследования изображается графически и подвергается анализу (171,329).
Многие авторы работ указывают на сложность диагностики центральных нарушений равновесия по данным стабилографии ввиду сложной неврологической клинической картины и по причине отсутствия единого мнения о дифференциальных критериях поражения различных анатомо-функциональных образований головного мозга (6, 112, 211).
Исследование функции вестибулярного анализатора у здоровых и больных, страдающих вестибулярной дисфункцией, в современное время требует применения новых и модифицированных вращательных, калорических, оптокинетических тестов, а также других методов исследования стато-кинетической системы, раскрывающих большие возможности в изучении нейрофизиологических механизмов функции равновесия в норме и патологии (8,164,310). В клиническую вестибулологию, другие отрасли медицины начинают внедряться диагностические комплексы с компьютерным управлением и автоматическим анализом всех количественных и качественных параметров стато-кинетических реакций (65,94,160,161).
