Применение методики компьютерной сЭМГ для диагностики и контроля эффективности лечения начальных проявлений болезни Паркинсона

5. Brooks D.J. Dopamine agonists: their role in the treatment of Parkinson's disease // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2000; 68:685-690

6. Ziegler M, Rondot P. Action of piribedil in Parkinson's disease. Multicentre study. Press Med. 1999:28:1414-1418

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЭМГ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ НАЧАЛЬНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

Р.Р.Богданов, Л.Г.Турбина, O.E. Хуторская

Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского Институт проблем управления РАН

Болезнь Паркинсона (БП) - нейродегенеративное заболевание, основными клиническими признаками которого является сочетание гипокинезии, тремора, ригидности и постуральной неустойчивости. Причины заболевания до конца не выяснены. Предполагается, что они связаны с недостатком дофамина, вырабатываемого клетками черной субстанции. Дегенерация нейронов черной субстанции растянута во времени. Первые клинические признаки БП появляются только при значительном недостатке продукции дофамина (4). В связи с появлением ряда лекарственных средств (некоторые агонисты дофаминовых рецепторов, в том числе пирибедил), обладающих при БП нейропротективными свойствами (5,6), возникает проблема ранней диагностики и лечения с применением указанных средств. Наиболее распространенный метод диагностики - клинический. При всех его несомненных достоинствах, метод обладает существенным недостатком - субъективизмом оценок, что при БП усугубляется еще и высоким порогом распознавания симптомов самим пациентом, (только при гибели 50%-60% нейронов черной субстанции сенсорные системы человека способны ощутить двигательный дефект).

В этой связи, большое значение придается разработке инструментальных методов ранней диагностики БП, а также способов объективного контроля эффективности лечения.

Цель работы - изучение информативности спектральной компьютерной ЭМГ для диагностики и контроля эффективности лечения больных БП.

Материалы и методы:

Под нашим наблюдением было 19 больных БП, смешанная форма, из них 9 женщин и 10 мужчин , средний возраст 56±4,9 лет, степень тяжести заболевания по шкале Hoehn и Yahn составляла от 1 до 3. Пациенты до начала обследования не получали специфической противопаркинсонической терапии.

Данные объективного неврологического обследования оценивались по шкале UPDRS (по Fahn S., Elton R.), тяжесть заболевания - по шкале Hoehn и Yahn.

Биоэлектрическую активность мышц исследовали с помощью метода компьютерной сЭМГ до начала терапии и через 1 мес. в течение которого постепенно наращивалась доза агониста дофаминовых рецепторов пирибедила.

Метод компьютерной электромиографии.

В отличие от общепринятого метода оценки суммарной электромиографии (ЭМГ) покоя, применяемый метод позволяет анализировать ту часть составляющей ЭМГ, которая формирует общие двигательные проявления человека 1,2,3,7). Сигналы электрической активности мышц, отводимые стандартным методом с помощью накожных электродов и усиленные электромиографом, поступают с помощью аналого-цифрового преобразователя в

компьютер. Автоматически, путем детектирования и фильтрации, из сигнала ЭМГ выделяется составляющая, определяющая двигательные возможности мышц определенного сустава. По специальной программе формируются спектры мощности сигнала, на которых выделяется определенные спектральные параметры, характеризующие частотные и амплитудные показатели треморной активности:

- частота пика - Fp (значение частоты максимальной точки спектра, определяющее основную частоту тремора);

- мощность пика - А2пик (высота максимальной точки спектра, определяющая амплитуду тремора);

- мощность нулевой составляющей спектра - А2/0 (средний уровень напряжения мышцы);

- коэффициент тремора - R (вычисляется как отношение А2пик к А2доп, где А2доп среднее значение мощности всех частот спектра за исключением А2пик и А2/0); значение этого коэффициента определяет превалирование тремора над остальными составляющими сигнала

В процессе обследования накапливается не менее 20 одноминутных реализаций ЭМГ с каждой исследуемой мышцы больного и соответственно 20 значений каждого параметра.

Далее проводится статистическая обработка, которая состоит из:

построения среднего спектра по 20 исходным;

построения полигонов распределений спектральных параметров;

определения средних значений и дисперсий спектральных параметров;

определения ряда числовых характеристик распределений (максимальной точки распределения - моды (Fmod). В гистограммах распределения Fp определяются частота попадания Fp в один из Зх диапазонов: Р1(3.8-6.4Гц); Р2 (6.8-ЭГц) и РЗ (9-40Гц.)).

Выбор диапазонов был обусловлен предыдущими экспериментальными исследованиями паркинсонизма. Проведенные исследования позволили выявить определенную закономерность между местоположением частотных пиков спектров и основной симптоматикой паркинсонизма. В ранее проведенных исследованиях больных (более 300 человек) с различной клинической симптоматикой БП были получены количественные значения описанных спектральных параметров, соответствующие дрожательной (Т), ригидной (R), акинетической (А), дрожательно-ригидной (TR), ригидно-дрожательной (RT), ригидно-акинетической (RA) и акинетико-ригидной (AR) формам БП. На основе этих признаков создана автоматизированная система (ЭМГ-САД), диагностирующая основные симптомы паркинсонизма для каждой исследуемой мышцы. Технические возможности ЭМГ-САД позволяют получать информацию о начальных проявлениях тремора.

Результаты исследования и их обсуждение.

Изменение характеристик сЭМГ зависели от преобладающего синдрома.

У пациентов с преобладанием тремора мода в распределении частот пиков (Fmod) находилась в области 4-6 Гц (что соответствует диапазону Р1), при этом, площадь Р1>Р2 и Р1>РЗ. Выраженность клинических проявлений тремора (по разделу III UPDRS) в наибольшей степени коррелировала с коэффициентом R - так называемым «коэффициентом тремора» (г=0,6, с р<0,0001), показывающим соотношение мощности основной превалирующей частоты (у пациентов с БП - это патологическая частота) и остальных частот спектра. Также отмечалась прямая корреляционная связь с мощностью основной частоты (г=0,4, с р<0,05), с диапазоном Р1(г=0,5, с р<0,001) и обратная корреляционная связь с средней частотой спектра Fp (г=-0,5, с р<0,001) и модой спектра Fmod(r=-0,4, с р<0,05), и соответственно с диапазоном РЗ(г=-0,5, с р<0,01) (по верхним конечностям). Соотношение параметров сЭМГ и выраженности тремора в

нижних конечностях было примерно тем же, хотя выраженность связи была менее сильной.

При преобладании в клинике ригидности над тремором и гипокинезией Fmod находилось в пределах от 6 до 9 Гц, соответственно площадь Р2>Р1 и Р2>РЗ. При этом выраженность клинических проявлений ригидности (по разделу III UPDRS) коррелировала с диапазоном Р2(г=0,4, с р<0,001). Кроме того, установлена прямая корреляционная связь с мощностью основной частоты (г=0,4, с р<0,01), и обратная корреляционная связь со средней частотой спектра Fp (г=-0,4, с р<0,05) и модой спектра Fmod(r=-0,3, с р<0,05) (по верхним конечностям). По нижним конечностям отмечалась корреляция только с диапазоном Р2.

При превалировании в клинике гипокинезии над тремором и ригидностью, Fmod находилась в диапазоне от 9 до 40 Гц, при этом площади диапазонов соотносились соответственно РЗ>Р1 и РЗ>Р2 . Выраженность клинических проявлений гипокинезии (по разделу III UPDRS) коррелировала с диапазоном РЗ(г=-0,4, с р<0,01). (таблица 1).

Таблица 1. Сопоставление показателей сЭМГ и выраженности двигательных нарушений верхних конечностей

СЭМГ Верхние конечности Нижние конечности

Тремор Ригидно сть Гипокине зия Тремор Ригидно сть Гипокине зия

А2пик, мкВ2 0,4** 0,3* - 0,3* - -

А20 , мкВ2 - - - - -

А2доп мкВ2 0,3* 0,3* - - - -

R 0,6**** 0,4** - 0,6**** - -

Fp Гц -0,5*** -0,4* - -0,4*** - -

Fmod, Гц -0,4* -0,3* - -0,4** - -

Р1 (3,8-6,4 Гц) 0,5*** - 0,4* - -

Р2 (6,8-9 Гц) - 0,4** - - 0,3 -

РЗ(9-15Гц) -0,5** - 0,3* -0,4** 0,4**

*-р<0,05;**-р<0,01; ***-р<0,001 ;****-р<0,0001

Для определения возможностей ранней диагностики БП проведено компьютерное сЭМГ-обследование клинически интактных верхних конечностей (что подразумевает величину балла по разделам шкалы UPDRS посвященных тремору, ригидности и гипокинезии равным нулю, т.е. врач применяя соответствующие клинические тесты не отмечает наличие патологии). Выявлено, что патологические признаки характерные для сЭМГ при болезни Паркинсона полностью отсутствовали лишь у 2(29%) пациентов на интактной верхней конечности у 71% на сЭМГ выявлялись патологические признаки.

На фоне приема пирибедила через 1 мес. терапии у пациентов с 1-1,5 ст. в клинически интактных конечностях в целом отмечалась как нормализация R (т.е. соотношение доминирующей патологической частоты), так и сдвиг спектра частот в область характерную для здоровых верхних конечностей, при более детальном анализе группа распадалась на две, в подгруппе где достоверно менялся спектр частот с достижением параметров характерных для здоровых верхних конечностей коэффициент R был около 3, в подгруппе без изменений спектральных показателей R примерно в 3 раза выше (при этом соотношение этих подгрупп было 50% и 50% соответственно). При оценке конечностей с клиническими признаками заболевания в среднем отмечалось более высокое значение R, изначально спектр больше смещен в диапазон Р1, на фоне терапии

в целом по группе отмечается как снижение R (хотя он и не достигает нормальных значений), так и менее заметное смещение спектра распределения частот в область значений характерных для здоровых конечностей (однако доминирующая часть спектра остается в области Р1). При этом подгруппа с изменением спектра частот составила 17% (коэффициент R около 5), а в 83% отмечалось более высокое значение R (около 30) и при этом спектр частот не менялся, хотя наблюдалось статистически значимое уменьшение коэффициента тремора за счет падения мощности патологической частоты.

У пациентов с 2-2,5 ст. БП в конечностях вторично вовлеченных в процесс (в таблице условно названные «здоровые») преобладание мощности патологической частоты над другим частотами спектра(коэффициент R) было большим чем в клинически здоровых конечностях 1-1,5 ст, но меньше, чем у пациентов с 1-1,5 ст. в конечностях с признаками заболевания (в таблице названы «больные»). При детальном рассмотрении группы в 67% случаев, наряду со статистически значимой нормализацией достаточно близкого к норме коэффициента R (около 4) отмечалось и изменение спектра со сдвигом площади на 25% в здоровую область. Это не приводило к нормальным значениям, в отличие от нормализации спектра в клинически здоровых конечностях у пациентов с 1-1,5 ст. БП. В 33% случаев спектр распределения частот не изменился, при этом отмечалось уменьшение исходно большого значения мощности патологической частоты (R уменьшился с 35(3,3) до 22(2,5)). В конечностях на стороне дебюта заболевания в среднем по группе не отмечалось статистически значимых изменений спектра распределения частот и амплитудных показателей. При более детальном анализе в 20% не было изменений амплитудных и частотных показателей, в 60% с исходно большим значением R (12,5(2,2)) отмечалось уменьшение мощности патологической частоты с нарастанием мощностей остальных частот, что приводило к статистически значимому уменьшению R (7,5(1,7)), без изменения спектра распределения частот. Лишь в 20% случаев отмечалось изменение спектра распределения частот (при этом коэффициент R = 3,8(1,2)) со смещением площади на 25% в область значений характерных для здоровых конечностей (таблица 2).

Таблица 2. Динамика параметров сЭМГ верхних конечностей пациентов БП

Стадия Конечности R FP Fmod Р1 Р2 РЗ

«здоровые» ДО 5,7(1,4) 7,1(3,0) 5,49 0,65 0,2 0,15

1-1,5 после 4,75(1,4)* 10,6(6,1)* 5,49 0,4 0,2 0,4

Больные до 23,5(2,3) 5,97(0,8) 5,49 0,9 0,1 0

после 18,6(2,0)" 6,2(0,95)* 5,49 0,8 0,1 0,1

2-2,5 «здоровые» ДО 11,8(1,9) 8,1(1,3) 6,28 0,9 0,1 0

после 7,7(1,5)* 10,4(2,1)* 5,49 0,8 0,1 0,1

Больные ДО 11,2(2,1) 6,9(1,0) 4,69 0,6 0,2 0,2

после 11,0(1,6) 6,7(1,0) 4,69 0,55 0,3 0,15

3-3,5 «здоровые» ДО 4,7(1,2) 6,8(1,6) 5,49 0,8 0,1 0,1

после 4,3(1,2) 6,0(0,6) 5,49 0,8 0,2 0

Больные ДО 31(2,3) 6,5(1,1) 6,28 0,9 0,1 0

после 32(2,5) 6,0(0,5) 6,28 0,9 0,1 0

В группе с 3-3,5 ст. БП ни соотношение мощностей частот, ни распределение спектра частот в первично и вторично пораженных конечностях (в таблице «больные» и «здоровые» соответственно) по средним значениям статистически значимо не различались, хотя во вторично пораженных конечностях коэффициент R был 4,7(1,2). При оценке параметров сЭМГ нижних конечностей у пациентов с 1-1,5 ст. динамика параметров была подобной показателям верхних конечностей, при этом у пациентов с 2-2,5 ст. и 3-3,5 ст.

статистически значимо менялось соотношение мощностей частот, т.е. уменьшался «коэффициент тремора» К.

Выводы:

1. Компьютерная сЭМГ является информативным способом диагностики начальных проявлений БП

2. Применение пирибедила на ранних этапах БП позволяет улучшить двигательные возможности больных за счет уменьшения тремора и ригидности на стороне дебюта и замедления процесса их формирования на интактной стороне.

3. Использование компьютерной сЭМГ позволяется осуществлять объективный индивидуальный контроль эффективности противопаркинсонических препаратов.

Таблица 3. Динамика параметров сЭМГ нижних конечностей пациентов БП с

Ста ДИЯ Конеч ность частота R Fp Fmod P1 Р2 РЗ

Изменилась 50% до 2,7(0,9) 6,8(1,8) 5,49 0,65 0,3 0,05

«здор после 6,4(1,5)* 14,1(6,6)* 13,3 0,2 0,05 0,75

овые» Не изменилась ДО 8,65(1,7) 7,37(3,9) 6,25 0,7 0,1 0,2

1- 50% после 1,4(0,1)* 7,09(2,6) 7,03 0,6 0,3 0,1

1,5 Изменилась 17% до 4,6(0,8) 7,11(1,1) 6,28 0,55 0,45 0

Больн после 3,9(1,1)* 8,5(1,7)** 8,63 0,3 0,5 0,2

ые Не изменилась до 29,8(2,6) 5,6(0,7) 5,49 1 0 0

83% после 23,4(2,2)** 5,5(0,4) 5,49 1 0 0

Изменилась 67% ДО 4,1(1,1) 8,7(1,5) 6,28 0,35 0,3 0,35

«здор после 3,0(1,1)* 12,0(2,4)* 11,8 0,1 0,3 0,6

овые» Не изменилась ДО 35(3,3) 6,25(0) 6,28 1 0 0

2- 33% после 22(2,5)* 5,78(0,4) 5,49 1 0 0

2,5 Изменилась 20% ДО 3,8(1,2) 7,1(1,3) 5,49 0,5 0,45 0,05

Больн после 6,3(1,0)* 8,9(1,1)* 8,6 0 0,7 0,3

ые Не изменилась ДО 12,5(2,2) 8,1(1,1) 6,28 0,4 0,2 0,4

60% после 7,5(1,7)* 7,1(1,3) 7,03 0,4 0,45 0,15

Изменилась ДО

«здор после

овые» Не изменилась до 4,7(1,2) 6,8(1,6) 5,49 0,8 0,1 0,1

3- 100% после 4,3(1,2) 6,0(0,6) 5,49 0,8 0,2 0

3,5 Изменилась до

Больн после

ые Не изменилась до 31(2,3) 6,5(1,1) 6,28 0,9 0,1 0

100% после 32(2,5) 6,0(0,5) 6,28 0,9 0,1 0

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреева Е.А., Хуторская О.Е. Спектральный метод анализа электромиографической активности мышц. М.: Наука, 1987. 103 стр.

2. Хуторская О.Е. Индивидуальный подбор фармакотерапии при паркинсонизме с помощью компьютерной диагностики. Ж. Невропатология и психиатрия им. С.С. Корсакова.N 12 1998 стр 25-28

3. Гусев Л. А., Хуторская О.Е., "Об одной оценке эффективности машиной диагностики двигательных нарушений." Автоматика и телемеханика, №12, 2003,.112-121

4. Голубев В. П., Левин Я. И., Вейн А. М. Болезнь Паркинсона и синдром паркинсонизма. М. Медпресс, 1999, 415 с.

5. Jenner P. The rationale for the use of dopamine agonists in Parkinson's disease// Neurology 1995, 45(suppl 3):S6-12

6. Ziegler M, Rondot P. Action of piribedil in Parkinson's disease. Multicentre study. Press Med. 1999:28:1414-1418

7. Andreeva E.A., Ivanova-Smolenskaya I.A, Kandel E.I., Khutorskaya O.Ye.. Envelope EMG spectral analysis in the studies of physiological and pathological tremor. Electromyography and clinical neurophysiology6 1985. - V. 25. - P. 273-295.