|
Профессор К.Б. Петров, Аспирант О.С. Калинина
Новокузнецкий институт усовершенствования врачей, кафедра лечебной физкультуры,
физиотерапии и курортологии. г. Новокузнецк, Россия
Биологические ритмы (БР) обнаружены на всех уровнях организации живой природы
– от одноклеточных до биосферы. Они признаны важнейшим механизмом,
обеспечивающим гомеостаз организма [3]. С одной стороны БР имеют эндогенную
природу и генетическую регуляцию, с другой - их существование тесно связано с
изменчивостью факторов внешней среды [24]. Все БР подразделяются на внутренние
(физиологические) и внешние (экологические). По мнению С.Л. Загускина [7],
эталоном биологического времени для многоклеточного организма является ритм
пульса, а для биоценоза - околосуточный ритм.
Физиологические ритмы, как правило, генетически детерминированы и имеют
периоды от долей секунды до нескольких минут. В эволюционном аспекте их
происхождение связано с микропульсациями геомагнитного поля, ионосферы,
электромагнитными шумами, колебаниями яркости Солнца и т.п.[7]. Так ритмы
тремора, a -волн ЭЭГ, ЭКГ коррелируют с
электромагнитными колебаниями и кратны частоте в 8 герц [14, 15].
Доказано, что практически все патологические процессы в организме
сопровождаются временной дезорганизацией физиологических функций [10]. Как
правило, подобные десинхронозы связаны не столько с нарушением одного
какого-нибудь ритма, сколько обусловлены дисбалансом между периодами нескольких
БР одного уровня. Например, в норме отношение частоты сердечных сокращений к
частоте дыхания находится в диапазоне от 3 до 5 [7].
Нередко для оптимизации физиотерапевтических процедур пытаются согласовывать
режим их воздействия с тем или иным БР (ЭКГ, пульсограмма, фотоплетизмограмма и
др.) [19].Помимо вышеуказанных причин, сложность использования для этой цели
одночастотных резонансов состоит в принципиальной негармоничности флюктуаций в
биосистемах [7].
В настоящее время наиболее изучены и широко применяются в клинике показатели
вариабельности сердечного БР [22, 26]. С помощью методик спектрально-волнового
анализа выделяется три частотных диапазона кардиоритма: VLF (very low frequency)
- 0,004 - 0,07 Гц (свидетельствует об уровне энергетики метаболизма); LF (low
frequency) 0,08 - 0,17 Гц (характеризует степень вагоинсулярных влияний) и HF
(high frequency) 0,18 – 0,5 Гц (отражает сосудисто-гемодинамические процессы)
[22].
Нисходящий нейромышечный контроль, а вместе с ним и изменение возбудимости
сегментарного аппарата спинного мозга также подвержены медленным колебаниям
декасекундного (околоминутного) диапазона. По имеющимся данным А.Н Флейшмана и
И.Г. Халиулина [23], при мониторировании параметров Н-рефлекса (отношение
Н/М*100%) выявлены спонтанные колебания активности мотонейронов спинного мозга с
периодом в 1,0 – 1,2 минуты (60 - 72 сек или 0,0167 - 0,0139 Гц). У больных
вегетативной дистонией и артериальной гипертонией наблюдалось значительное
рассогласование этого БР.
Цель настоящего исследования состояла в углублённом изучении ритмической
активности нейронного аппарата поясничного утолщения спинного мозга у клинически
здоровых добровольцев для последующей разработки методик частотной оптимизации
физиотерапевтических процедур.
Поставленная проблема решалась путём изучения динамики параметров H-рефлекса
в икроножной мышце (отношение Н/М*100% и латентный период) на электромиографе
«MG-440» фирмы Medicor (Венгрия) по стандартной методике [1, 2]. Известно, что
Н-рефлекс является чувствительным индикатором, как нисходящих влияний, так и
собственной активности сегментарного аппарата спинного мозга [12].
Таблица 1. Величина отношения Н/М*100% у мужчин и женщин
* Здесь и далее доверительный интервал вычисляется при P < 0,05.
Процедура проводилась в положении пациента лежа на животе, стопы свисали с
края кушетки, голова располагалась по средней линии. Тестирование Н-рефлекса
осуществлялось в автоматическом режиме с интервалом в 1 секунду в течение 360
секунд (6 минут). Ход всего исследования регистрировался на фотобумагу.
Учитывалось, что при интервале между двумя стимулами не мене чем в 1 секунду
следовое влияние первого стимула на амплитуду второго Н-рефлекса обычно уже
минимально [1].
Кроме того, по индивидуальной оценке волонтёров регистрировалось время
адаптации к боли, возникающей в ответ на электрический стимул которым вызывался
Н-рефлекс, то есть временной промежуток, после которого тестирующее раздражение
переставало восприниматься как болезненное или субъективно неприятное.
Таблица 2. Величина отношения Н/М*100% в различных возрастных группах
* Р азличия при сравнении с генеральной совокупностью (все данные)
статистически достоверны
Исследованная группа насчитывала 55 человек (41 мужчина и 14 женщин) в
возрасте от 18 до 65 лет. Средний возраст соответствовал 31+11 лет.
Критерием включения являлось отсутствие каких-либо болевых синдромов, клинически
актуальной вертеброгенной патологии, а также других заболеваний нервной системы
в анамнезе и в неврологическом статусе.
Статистическая обработка осуществлялась по программам: Microsoft@
«Excel 2002», «Caterpillar-1.0», «STATGRAPHICS Plus-3,0» и «SPSS-9.0 for
Windows».
Рис. 1. График посекундной динамики Н-рефлекса при тестировании через
каждую секунду в течение 6 минут (360 секунд). Отчётливо прослеживается его
неоднород-ность в виде трёх составляющих
Полученная база данных содержала результаты тестирования 18322 Н-рефлексов. В
среднем величина отношения Н/М*100% составила 23,22+0,326%.
Статистических различий в величине изучаемого параметра в группе мужчин и женщин
обнаружено не было (табл. 1). В отдельных же возрастных группах (табл. 2) и у
отдельных испытуемых амплитуда Н-рефлекса варьировала в пределах от 7,49 +
0,79 % (47 – 51 лет) до 27,16 + 1,43 % (42 – 46 лет), при этом его
величина не коррелировала с возрастом (R= - 0,0535).
Время адаптации к болевому раздражителю составляло 15,96 + 2,51
секунды, наблюдалась слабая отрицательная корреляция между ним и амплитудой
Н-рефлекса (R = - 0,38). Сколько-нибудь значительных связей между возрастом и
временем адаптации обнаружено не было (R = 0,02).
Таблица 3. Общая характеристика частотных компонентов биоритмической
активности спинного мозга
* Частота вычислялась как 1/период
Рис. 2. Образцы сверхнизкочастотного, низкочастотного и
высокочастот-ного компонентов, выделенных с помощью программы «Caterpillar-1.0»
у раз-личных испытуемых (амплитуда дана во внутренних единицах программы)
При визуальной оценке кривой посекундной динамики Н-рефлекса (рис. 1)
просматривается по крайней мере три составляющих: высокочастотная,
низкочастотная и почти линейная – сверхнизкочастотная.
С целью статистически достоверного выделения ведущих составляющих частотного
спектра изучаемой зависимости был произведён анализ временных рядов методом
«Гусеница» [5] («Caterpillar-1.0»). Основным управляющим параметром программы
является «Lag» - длина гусеницы. Не центрированные и не нормализованные данные
по каждому испытуемому анализировались при Lag = 20. После разложения исходного
материала на отдельные гармоники, последние вновь компоновались в три группы по
принципу их отношения к ритмам высокой (ВЧ), низкой (НЧ) и сверхнизкой (СНЧ)
частоты (рис. 2).
Наиболее многочисленным является СНЧ компонент с периодом акрофазы в 44,7 сек
(0,02 Гц) и амплитудой до 20 условных единиц (УЕ) программы
«Caterpillar-1.0». Его удельный вес в среднем составляет 60,2% от общего массива
данных по каждому испытуемому (табл. 3). Вторым по величине процентного
соотношения оказался ВЧ компонент (26,2%) с периодом в 3,2 сек (0,3 Гц) и
амплитудой до 10 УЕ. Наименьший вклад в биоритмический ансамбль спинного мозга
вносит НЧ компонент (11,4%), его период соответствует 9,2 сек (0,1 Гц), а
амплитуда – около 45 УЕ. Если округлить периоды СНЧ, НЧ и ВЧ до целых чисел (45,
9 и 3), легко подсчитать, что одна СНЧ составляющая содержит 5 НЧ и 15 ВЧ
элементов.
Период СНЧ компонента у мужчин оказался статистически достоверно длиннее, чем
у женщин на 4,9 сек, а ВЧ компонента – на 0,1 сек (табл. 4).
Таблица 4. Соотношение периодов основных биоритмов спинного мозга у мужчин
и женщин
Процентные вклады СНЧ и ВЧ компонентов (табл. 5) находится в обратно
корреляционной зависимости (R = -0,5). Наиболее ярко эта тенденции выражена у
мужчин (R = -0,6).
Полученные сведения о независящей от половозрастного фактора средней
амплитуде Н-рефлекса в общем соответствуют данным литературы. Известно, что этот
показатель отличается не только индивидуальной вариабельностью, но и весьма
значительно колеблется в различные дни и даже в течение одних суток [1]. В норме
отношение Н/М*100% для икроножной мышцы составляет 13-17-18% [1, 2].
Таблица 5. Корреляционные связи между удельным весом СНЧ и
ВЧ компонентов в общей выборке и у мужчин
Постепенная депрессия вызванной активности (на 30% за исследуемый промежуток
времени) и адаптация к болезненному монотонному электрическому раздражителю (в
среднем, через 16 сек), вероятно, связаны с явлениями габитации (привыкания),
обусловленной снижением амплитуды постсинаптического потенциала, продуцируемого
сенсорным нейроном на интернейрон или мотонейрон (рис. 1) [25].
Выделенные компоненты нормальной ритмической активности мотонейронов спинного
мозга близки к показателям вариабельности сердечного ритма [22]. При этом СНЧ
(0,02 Гц) соответствует VLF (0,004 - 0,07 Гц), НЧ (0,1 Гц) - LF (0,08 - 0,17
Гц), а ВЧ (0,3 Гц) - HF (0,18 - 0,5).
Полученные ранее данные А.Н Флейшмана и И.Г Халиулина [23] о характере БР
спинного мозга (0,0167 - 0,0139 Гц) следует признать частным случаем,
соответствующим СНЧ компоненту нашего исследования. Цитируемые авторы вызывали
Н-рефлекс на фоне калорической пробы с интервалом в 30 сек (у нас - 1,0 сек) и
не могли отследить более высокочастотных колебаний. Кроме того, известно, что
вестибулярные импульсы, инициируемые калорической пробой, могут оказывать
тормозящие влияния на сегментарные мотонейроны [8, 9] и, следовательно,
подавлять некоторые спинальные БР.
По этой же причине, наши исследования не улавливали биений с периодом менее 1
секунды, например «знаменитого» восьмигерцевого ритма.
В отличие от средней амплитуды Н-рефлекса, периоды его наиболее значимых СНЧ
и ВЧ компонентов демонстрируют явную зависимость от полового признака. Первый из
них преобладает у мужчин почти на 5 секунд, а второй – на 0,1 сек. Имеющиеся
данные позволяют предположить существование некоторого антагонизма между этими
БР, что проявляется весьма тесной отрицательной корреляцией между их процентными
вкладами в общий ансамбль ритмической активности мотонейронов поясничного
утолщения.
В настоящее время трудно судить о природе каждого из выделенных компонентов
БР спинного мозга. Они значительно ниже частоты разрядов мотонейронов в
естественных условиях деятельности (50 - 60 Гц)
[21] или ритмов ЭЭГ, превышающих как правило
1 Гц (напомним, что a -ритм равен 8-12 Гц)
[13]. Учитывая близость спинальных и сердечных БР, можно думать о хотя бы
частичной общности их происхождения. В этой связи любопытно сообщение об
отсутствии у больных с тетраплегией низкочастотных компонентов кардиоритма, что
предполагает критическую роль супраспинальных механизмов в их определении [27].
Как известно, частота кранио-сакрального ритма – 6-10 колебаний в минуту (0,1
– 0,17 Гц), что соответствует НЧ компоненту спинального и LF - сердечного
ритмов. В его происхождении, как известно, существенную роль играет ритмическая
пульсация глии и цикличность выработки ликвора хориоидальными сплетениями [16],
то есть сосудисто-метаболический фактор.
Полученные данные, в частности, могут найти применение для параметрической
оптимизации лечения синусоидальными модулированными токами (СМТ) больных с
вертеброгенным болевым синдромом поясничной локализации.
Обычно СМТ-терапию в данном случае применяют по следующей схеме: режим
переменный, род работы (РР) – III, частота модулирующего тока (ЧМ) - 100 Гц,
глубина модуляции (ГМ) – 75 – 100%, длительность посылок модулированного и
немодулированного сигнала - 2 и 3 сек, 3-5 минут; затем переключаются на IY РР с
ЧМ – 70 Гц, ГМ – 75–100% и соотношением посылок модулирующего тока
нефиксированной частоты и частоты в 150 Гц – 1,0 – 1,5 сек., 3 – 5 мин. [20, 4,
6, 17, 11, 18].
Предлагаемая нами методика может быть реализована на аппарате «Амплипульс-3».
Приборы более поздних модификаций, к сожалению, лишены возможности изолированной
регулировки длительности посылок токов с различной ЧМ или пауз между ними.
Процедура состоит из 2 рабочих периодов по 3 мин. Каждый период содержит 4 пачки
импульсов, длительностью 45 сек. Внутри каждой пачки за счёт чередования
различных родов и режимов работы имеется 5 интервалов по 9 сек. Каждый из этих
интервалов, в свою очередь, разделён на 3 трёхсекундных периода, отличающихся
частотой модуляции (рис. 3).
Первые 9 сек. воздействие оказывается III РР в переменном режиме, ЧМ – 100
Гц, ГМ – 75-100%, соотношение посылок модулированного и немодулированного тока –
3:3 сек. Затем, сохраняя прежние настройки, на 9 включается I РР. В следующий
девятисекундный интервал, не меняя рода работы, устанавливается выпрямленный
режим, после чего возвращается переменный режим I РР, продолжительностью в 9
сек. В заключительные 9 сек. повторяется III рр.
Рис. 3. Примерная схема биосинхронизировнной СМТ-терапии вертебро-генных
болевых синдромов.
45 сек. – СНЧ диапазон; 9 сек – НЧ диапазон; 3 сек – ВЧ диапазон. I рр – 1 род
работы; III pp – 3 род работы; IY рр – 4 род работы
Последующие три пачки отличаются друг от друга лишь переменой
последовательности чередования I и III РР.
Второй рабочий период начинается с IY РР (чередование длительности посылок
прежнее) – 9 сек, затем повторяется III РР – 9 сек, после чего на 9 сек.
включается выпрямленный режим, а потом вновь следуют девятисекундные интервалы
переменных режимов III и IY РР. В последующих трёх пачках III и IY РР каждый раз
меняются местами.
Таким образом, выполненное исследование позволило выделить три компонента
ритмической активности мотонейронного аппарата спинного мозга декасекундного (околоминутного)
диапазона. Полученные данные, наряду с показателями медленных колебаний
кардиоритма, могут быть использованы с диагностической целью, а также служат
основой для частотной оптимизации различных методов лечения – от массажа и
мануальной терапии - до физиотерапевтических процедур.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Бадалян Л.О. Клиническая электронейромиография: Руководство для врачей /
Л.О.Бадалян, И.А.Скворцов. - М.: Медицина, 1986.- 368 с.
- Байкушев Ст. Стимуляционная электромиография и электронейрография в
клинике нервных болезней./ Ст. Байкушев, З.Х Манович., В.П. Новикова. - М.:
Медицина, 1974.- 144 с.
- Бакумцев Н.И., Иванов Ю.Н. Фундаментальные основы ритмодинамики //
Монография. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://wint.decsy.ru/mirit/RD_01/INDEX/HTML/Titl3/Ilyin_Ru.htm
- Боголюбов В.М. Общая физиотерапия: Учебник./ В.М. Боголюбов, Г.Н.
Пономаренко. - 3-е изд., перераб. И доп. – Москва: Медицина, 1999. – 432 с.
- Главные компоненты временных рядов: метод "Гусеница"/ Под ред.
Д.Л.Данилова. А.А.Жиглявского. - СПБ: Издательство Санкт-Петербургского
университета, 1997. – 150 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gistatgroup.com/gus/book1/manual.html)
- Гурленя А.М. Физиотерапия и курортология нервных болезней./ А.М. Гурленя,
Г.Е. Багель.- Мнск: Вышэйшая школа, 399 с.
- Загускин С.Л. Синхронизация ритмов фазовых золь - переходов – основа
происхождения и эволюции живых организмов на земле. [Электронный ресурс]. -
Режим доступа: http://www.stavedu.ru/_docs/pdf/vuz-chursin/_confer/cyclesX/0/04.pdf
- Калинин И.П. Вестибуло-моторные реакции у больных с поражением
пояснично-крестцового отдела периферической нервной системы / И.П. Калинин //
Материалы 3 съезда невропатологов и психиатров Белоруссии.- Минск, 1986.- С.
69 - 70.
- Калинин И.П. Клинико-физиологическая характеристика вестибулоспинальных
влияний на деятельность сегментарного моторного аппарата у больных с
неврологическими проявлениями поясничного остеохондроза системы / И.П.
Калинин. // Периферическая нервная система / Под ред. И. П. Антонова. - Минск,
1986. - вып.. 9. - С. 79 - 84.
- Комаров Ф.И. Хронобиологическое направление в медицине: биоуправляемая
хронофизиотерапия / Ф.И. Комаров, С.Л. Загускин, С.И. Рапопорт //
Терапевтический архив - № 8. – 1994. – С. 3 – 6.
- Комарова Л.А. Руководство по физическим методам лечения/ Л.А. Комарова.
Л.А. Благовидова. – Ленинград: Медицина, 1983 - 264 с.
- Коц Я.М. Организация произвольного движения / Я.М. Коц. – М.: Наука,
1975.- 248 с.
- Крамаренко А.В. Электроэнцефалограмма: анализ с точки зрения теории
информации. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// htmtelemedicine.com/rus/publicationsnalise_eeg.htm
- Курортология и физиотерапия: руководство в 2-х томах / под ред. В.М.
Боголюбова. – М.:, Медицина, 1985. – Т. 1. - 560 с.
- Магомедова Р.К. Исследование тремора покоя и движения у больных с
экстрапирамидными нарушениями и болезнью Паркинсона / Р.К. Магомедова, В.Н.
Суслов, Г.И. Фирсов. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.iash.ru/conf/tesys/sec4/Magomedova.doc
- Патогенетическое обоснование кранио-сакральной терапии при бронхиальной
астме / под ред. А.Ф. Беляева, И.Л. Ли (Владивостокский государственный
медицинский университет, кафедра и клиника мануальной медицины, г.
Владивосток). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vtc.ru/~inmanmed/index1.htm
- Стрелкова Н.И. Физические методы лечения в неврологии / Н.И. Стрелкова -
Москва, Медицина, 1983. – 272 с.
- Техника и методика физиотерапевтических процедур: справочник / Под ред.
В.М. Боголюбова. – Москва: Медицина, 1983.- 352 с.
- Улащик В.С. Новые методы и методики физической терапии / В.С. Улащик -
Минск: Беларусь, 1986. – 175 с.
- Улащик В.С., Лукомский И.В. Общая физиотерапия: Учебник/ В.С. Улащик, И.В.
Лукомский. – Минск: Интерпрессервия; Книжный Дом, 2003.- 512 с.
- Физиология человека :Учебник для институтов физической культуры / Под ред.
Н.В. Зимкина. – 5-е изд. – М:. Физкультура и спорт, 1975. – 360 с.
- Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики: Теория, практическое
применение в клинической медицине и профилактитке / А.Н. Флейшман. -
Новосибирск, Наука, Сиб. Предприятие РАН, 1999 - 264 с
- Флейшман А.Н., Халиулин И.Г. Медленные колебания нисходящего
нейромышечного контроля при калорической пробе / А.Н. Флейшман, И.Г. Халиулин
// Сборник научных трудов II симпозиума «Медленные колебательные процессы в
организме человека: теория, практика, применение в клинической медицине и
профилактике».- Новокузнецк, 1999. С. 79 – 87.
- Хронобиология и хрономедицина / под ред. Ф.И. Комарова и С.И. Рапопорта;2-е
изд..- М :.Триада-Х. – 2000, 488 с.
- Черникова Л.А. Нейрореабилитация: проблемы и пути решения / Л.А.
Черникова. // Физиотерапия, бальнеология, реабилитация. – 2004.- № 7. – С. 3
–10.
- Яблучанский Н.И. Физиологические основы ВСР. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http://www.hrvcongress.org/russian/education/courses/basis/
- Spectral analysis of heart rate variability signal and
respiration in diabetic subjects. / A. Bianchi, B. Bontempi, S. Cerutti, P.
Gianogli // Med Biol Eng Comput. – 1990. - V. 28. – №. – 2. - Р. 5 - 11.
УДК. 612.17017.2+616.74-008.1
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ БИОРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СПИННОГО МОЗГА
К.Б. Петров, О.С. Калинина
Изучалась ежесекундная динамика H-рефлекса в икроножной мышце. Выделено 3
компонента биоритмической активности спинного мозга: сверхнизкочастотный
компонент (0,02 Гц), низкочастотный компонент (0,1 Гц) и высокочастотный
компонент (0,3 Гц). Полученные данные могут быть использованы с диагностической
целью, а также служат основой для частотной оптимизации различных методов
лечения – от массажа и мануальной терапии - до физиотерапевтических процедур.
SOME FEATURES OF BIORHYTHMIC ACTIVITY OF THE SPINAL CORD
K.B.Petrov, O.S.Kalinina
Every second dynamics of a H-reflex in muscles of a shin was studied. It is
allocated 3 components of biorhythmic activity of a spinal cord: a
superlow-frequency component (0,02 Hz), a low-frequency component (0,1 Hz) and a
high-frequency component (0,3 Hz). The received data can be used with the
diagnostic purpose, and also form a basis for frequency of optimization of
various methods of treatment - from massage and manual therapy - before
physiotherapeutic procedures.
|
