RU2197294C2

RU2197294C2 - Method for treating patients in coma and vegetative state

Info

Publication number: RU2197294C2
Application number: RU2000104969A
Authority: RU
Inventors: Р.Ф. Гимранов
Original assignee: Гимранов Ринат Фазылжанович
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves applying pulsating magnetic field of 1.2-2 Tesla units intensity to brain stem projection. Visual stimulation is concurrently performed by using pictures significant form patient point of view during 5-10 s and median nerves electric stimulation with rectangular impulses under electric current intensity of 12-18 mA, pulse duration equal to 0.1-0.3 ms and frequency of 5 to 15 Hz to be applied daily during 2-8 h. The total treatment course is 10-20 sessions long. EFFECT: enhanced effectiveness of treatment.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и нейрохирургии, и может быть также использован для лечения различных заболеваний центральной нервной системы с нарушением афферентных и эфферентных систем. The invention relates to medicine, namely to neurology and neurosurgery, and can also be used to treat various diseases of the central nervous system with impaired afferent and efferent systems.

Известен способ лечения речевых нарушений путем воздействия импульсным магнитным полем амплитудной магнитной индукции 3 Тл на пораженные центры речи в коре головного мозга, после чего осуществляют наложение двухполюсного электрода последовательно на проекции артикулярных мимических мышц и мышц дна ротовой полости, воздействуя синусоидальным модулированным током с частотой модуляции 50 Гц, затем на проекции срединного, локтевого нервов и мышц правой кисти, воздействуя синусоидальным модулированным током, на каждое поле по 2 минуты (патент 2100037). A known method of treating speech disorders by applying a pulsed magnetic field of amplitude magnetic induction of 3 T to the affected centers of speech in the cerebral cortex, after which a bipolar electrode is applied sequentially on the projection of the articular facial muscles and muscles of the bottom of the oral cavity, acting by a sinusoidal modulated current with a modulation frequency of 50 Hz, then on the projection of the median, ulnar nerves and muscles of the right hand, acting by a sinusoidal modulated current, for each field for 2 minutes (pat ent 2100037).

Однако данный метод обладает существенными недостатками. Магнитная стимуляция и электрическая стимуляции проводится без учета частотных особенностей биоэлектрической активности мозга, что в свою очередь может приводить к снижению эффективности воздействия, а также приводить к различным осложнениям. However, this method has significant disadvantages. Magnetic stimulation and electrical stimulation are carried out without taking into account the frequency characteristics of the bioelectrical activity of the brain, which in turn can lead to a decrease in the effectiveness of the impact, as well as lead to various complications.

Наиболее близким выбранным нами в качестве прототипа является способ лечения заболеваний зрительного тракта путем воздействия импульсным магнитным полем 0,1-0,25 Тл, синхронизированным с частотами электрической активности мозга одновременно с чрескожной стимуляцией зрительного нерва путем электростимуляции области век с фотостимуляцией ежедневно в течение 15-20 мин по 10-15 сеансов (патент 2128485). The closest we selected as a prototype is a method for treating diseases of the optic tract by exposure to a pulsed magnetic field of 0.1-0.25 T, synchronized with the frequencies of electrical activity of the brain simultaneously with percutaneous stimulation of the optic nerve by electrical stimulation of the eyelid region with photostimulation daily for 15- 20 minutes for 10-15 sessions (patent 2128485).

Однако данный метод обладает недостатками. Фотостимуляция проводится без учета значимости стимулов, индукция импульсного магнитного поля 0,1-0,25 Тл не может приводить к деполяризации нейронов, и электрическая стимуляция области век минимально активирует восходящую ретикулярную формацию. However, this method has disadvantages. Photostimulation is carried out without taking into account the significance of stimuli, the induction of a pulsed magnetic field of 0.1-0.25 T cannot lead to depolarization of neurons, and electrical stimulation of the eyelid region minimally activates the ascending reticular formation.

Задачей изобретения является увеличение эффективности лечения больных в коме и вегетативном состоянии. The objective of the invention is to increase the effectiveness of the treatment of patients in a coma and vegetative state.

Поставленная задача достигается тем, что с помощью катушки создают импульсное магнитное поле в проекции ствола мозга, причем частоту импульсного поля выбирают согласно наиболее оптимальным реакциям биоэлектрической активности мозга, а максимальную индукцию магнитного поля обеспечивают в интервале 1,2-2 Тл, одновременно проводят синхронизированную с магнитной стимуляцией электрическую стимуляцию срединных нервов с силой тока 12-18 мА, длительностью импульса 0,1-0,3 мс, в этот момент проводят зрительную стимуляцию в течение 5-10 с через зрачки обоих глаз значимыми для больного картинками и течение 2-8 часов в день. The task is achieved in that using a coil create a pulsed magnetic field in the projection of the brain stem, and the frequency of the pulsed field is selected according to the most optimal reactions of the bioelectric activity of the brain, and the maximum magnetic field induction is provided in the range of 1.2-2 T, simultaneously synchronized with magnetic stimulation of the electrical stimulation of the median nerves with a current strength of 12-18 mA, pulse duration of 0.1-0.3 ms, at this moment conduct visual stimulation for 5-10 s through the pupils both eyes are significant for the patient pictures and for 2-8 hours a day.

Авторами проведена необходимая экспериментальная работа, позволяющая определить характеристики транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), электростимуляции (ЭС) срединных нервов и зрительной стимуляции (ЗС). The authors carried out the necessary experimental work to determine the characteristics of transcranial magnetic stimulation (TMS), electrical stimulation (ES) of the median nerves and visual stimulation (ZS).

Лечение больных в коме и вегетативном состоянии является чрезвычайно сложной задачей современной неврологии и нейрохирургии. Treatment of patients in a coma and vegetative state is an extremely difficult task of modern neurology and neurosurgery.

Для лечения таких больных используются основные три принципа:
1. Лекарственная терапия (Schallert Т., Hernandez T.J., Barth T.M. recovery of function after brain damage; severe and chronic disruption by diazepam. Brain Res., v. 379, pp. 104-111, 1986; Haig A.J., Ruess J.M., Recovery from vegetative state of six months duration associated with sinemet. Arch. Psys. Med. Rehabil., v. 71, p.p. 1081-1083, 1990);
2. Сенсорная стимуляция (Wood R.L. Critical analysis of the concept of sensory stimulation for patients in vegetative state- Brain Inj., v.5, pp. 401-409, 1991; Weber P. Sensorimotor therapy; its effect on EEG of acute comatose patients. Arch. Psys. Med. Rehabil., v.65, pp. 457-462, 1984);
3. Электростимуляция различных участков нервной системы: а) головного мозга (Tsuhokawa Т., Yamamoto Т., Katayama Y. Deep brain stimulation in persistent vegetative state; follow up results and criteria for selaction of candidates. Brain Inj., v.4, pp. 315-327, 1990); б) спинного мозга (Kazuyoshi F. , Mitsuhiro O., Daisuke N. Spinal cord stimulation for vegetative state. The society for treatment of coma, v.3, pp. 91-95, 1994); б) периферических нервов (Cooper J.B., Jane J.A., Alves W.M., Cooper E.B. Right median nerve electrical stimulation hasten awakening from coma. Brain Inj., v. l3, pp.261-267, 1999). В 1980 году была обнаружена возможность транскраниальной анодной электрической стимуляции коры головного мозга человека с регистрацией вызванных моторных ответов с верхних и нижних конечностей. Группа ученых Шеффилдского университета во главе с A.Barker в 1985 году создали магнитный стимулятор, способный возбуждать моторную кору человека и в результате этого вызывать движения в верхних и нижних конечностях. Данная методика стала называться "транскраниальная магнитная стимуляция" (ТМС). Было показано влияние частоты магнитной стимуляции на биоэлектрическую активность мозга (Гимранов Р.Ф. Функциональные перестройки в зрительном анализаторе при воздействии импульсным магнитным полем и ритмической фотостимуляцией в норме и при дефиците зрительной афферентации. Автореф. кан.дис., 1997, с. 8-22). Электростимуляция срединных нервов и ТМС в проекции ЗЧЯ приводит к активации восходящей ретикулярной формации, улучшению мозгового кровотока, активации нейронов коры в подкорки. Данная стимуляция позволяет также замедлить или остановить процессы апоптоза (программированной клеточной смерти), одним из механизмов включения которого является деафферентация нейронов.For the treatment of such patients, the main three principles are used:
1. Drug therapy (Schallert T., Hernandez TJ, Barth TM recovery of function after brain damage; severe and chronic disruption by diazepam. Brain Res., V. 379, pp. 104-111, 1986; Haig AJ, Ruess JM, Recovery from vegetative state of six months duration associated with sinemet. Arch. Psys. Med. Rehabil., V. 71, pp 1081-1083, 1990);
2. Sensory stimulation (Wood RL Critical analysis of the concept of sensory stimulation for patients in vegetative state- Brain Inj., V.5, pp. 401-409, 1991; Weber P. Sensorimotor therapy; its effect on EEG of acute comatose patients. Arch. Psys. Med. Rehabil., v. 65, pp. 457-462, 1984);
3. Electrical stimulation of various parts of the nervous system: a) the brain (Tsuhokawa T., Yamamoto T., Katayama Y. Deep brain stimulation in persistent vegetative state; follow up results and criteria for selaction of candidates. Brain Inj., V.4, pp. 315-327, 1990); b) the spinal cord (Kazuyoshi F., Mitsuhiro O., Daisuke N. Spinal cord stimulation for vegetative state. The society for treatment of coma, v. 3, pp. 91-95, 1994); b) peripheral nerves (Cooper JB, Jane JA, Alves WM, Cooper EB Right median nerve electrical stimulation hasten awakening from coma. Brain Inj., v. l3, pp. 261-267, 1999). In 1980, the possibility of transcranial anodic electrical stimulation of the human cerebral cortex was discovered with the registration of evoked motor responses from the upper and lower extremities. A group of scientists at the University of Sheffield, led by A. Barker, in 1985 created a magnetic stimulator that can excite the human motor cortex and, as a result, cause movements in the upper and lower extremities. This technique has come to be known as transcranial magnetic stimulation (TMS). The effect of the frequency of magnetic stimulation on the bioelectrical activity of the brain was shown (Gimranov R.F. 22). Electrostimulation of the median nerves and TMS in the projection of the RFP leads to activation of the ascending reticular formation, improvement of cerebral blood flow, activation of cortical neurons in the subcortex. This stimulation also allows you to slow down or stop the processes of apoptosis (programmed cell death), one of the mechanisms of which is the deafferentation of neurons.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Больному в коме или вегетативном состояния регистрируют биоэлектрическую активность мозга - электроэнцефалограмму (ЭЭГ), зрительные вызванные потенциалы (ЗВП), соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП), акустические вызванные потенциалы (АВП), когннетивные вызванные потенциалы (Р300) до и после воздействия электростимуляции срединных нервов и ТМС с различными частотами от 5 до 15 Гц (диагностическая ТМС). Регистрация производится на 18-канальном электроэнцефалографе Нихон Коден "EEG-4217" (Япония) и нейроусреднителе "Viking IVP" фирмы Nicolet (США). На основании спектрального и когерентного анализа ЭЭГ, амплитуды и латентности основных компонентов ЗВП, ССВП, АВП, Р300 (динамики изменения показателей электрической активности мозга) находят оптимальные частоты электростимуляции и ТМС. При отсутствии противопоказаний - эпилепсии, металлических фрагментов в мозге - больному назначается курс стимуляционной терапии. The patient in a coma or autonomic state is registered with the bioelectrical activity of the brain - an electroencephalogram (EEG), visual evoked potentials (SEP), somatosensory evoked potentials (AEP), acoustic evoked potentials (AVP), cognitive evoked potentials (P300) before and after exposure to median nerves and TMS with various frequencies from 5 to 15 Hz (diagnostic TMS). Registration is performed on an 18-channel electroencephalograph Nihon Coden "EEG-4217" (Japan) and the neural averager "Viking IVP" from Nicolet (USA). On the basis of spectral and coherent analysis of the EEG, the amplitude and latency of the main components of VEP, SSVP, AVP, P300 (dynamics of changes in the indicators of electrical activity of the brain) find the optimal frequency of electrical stimulation and TMS. In the absence of contraindications - epilepsy, metal fragments in the brain - a course of stimulation therapy is prescribed to the patient.

Стимуляция проводится следующим образом. Больного усаживают на кресло (или он лежит на кровати) в свето-, звуконепроницаемом кабинете со стимулирующими электродами на срединных нервах и закрепленным индуктором магнитного поля в проекции задней черепной ямки. Электростимуляцию срединных нервов проводят от электростимуляторов нейроусреднителя "Viking IVP" фирмы Nicolet (США), сила тока 12-18 мА, длительность импульса 0,1-0,3 мс, частота соответствует определенной для каждого больного оптимальной частоте (определенной на основе анализа биоэлектрической активности). Магнитную стимуляцию проводят посредством магнитостимулятора "МС-1" фирмы "Нейрософт" (Иваново, Россия), соединенный через внешний вход с персональным компьютером, который позволяет, используя программное обеспечение для данного магнитостимулятора, регулировать частоту и длительность импульса магнитного поля. Индукция магнитного поля соответствует 90% от моторного порога (ТМС, вызывающая движения в контралатеральной верхней конечности при стимуляции моторной коры) и превышает 1,2 Тл, длительность импульса 0,3 мс, частота 5-15 Гц (индивидуально подобранная для каждого пациента), диаметр катушки 90 мм с исходящим из этого физическим основам формирования возбуждения. Зрительную стимуляцию проводят через экран монитора персонального компьютера (или шлем виртуальной реальности), на котором появляются значимые для больного картины (фотографии близких и родных) в течение 5-10 с. Фотографии заранее сканируются и затем предъявляются через программу Microsoft Power Point (демонстрация слайдов). В ходе лечения возможна корректировка частоты при изменении клинического состояния и реакций мозга на проводимую стимуляцию. Stimulation is carried out as follows. The patient is seated on a chair (or he is lying on a bed) in a light, soundproof cabinet with stimulating electrodes on the median nerves and a magnetic field inductor fixed in the projection of the posterior cranial fossa. Electrical stimulation of the median nerves is carried out from the Viking IVP neuro-stimulator Nicolet (USA) electrical stimulators, current 12-18 mA, pulse duration 0.1-0.3 ms, the frequency corresponds to the optimal frequency determined for each patient (determined based on the analysis of bioelectric activity ) Magnetic stimulation is carried out by means of the MS-1 magnetostimulator of the Neurosoft firm (Ivanovo, Russia), connected via an external input to a personal computer, which allows using the software for this magnetostimulator to control the frequency and duration of the magnetic field pulse. Magnetic field induction corresponds to 90% of the motor threshold (TMS, causing movements in the contralateral upper limb during stimulation of the motor cortex) and exceeds 1.2 T, pulse duration 0.3 ms, frequency 5-15 Hz (individually selected for each patient), the diameter of the coil is 90 mm with the physical basis of the formation of excitation proceeding from this. Visual stimulation is carried out through the monitor screen of a personal computer (or helmet of virtual reality), on which there are pictures that are significant for the patient (photographs of relatives and relatives) within 5-10 seconds. Photos are pre-scanned and then presented through Microsoft Power Point (slide show). During treatment, frequency adjustment is possible with a change in the clinical condition and brain reactions to ongoing stimulation.

Полученные результаты могут быть проиллюстрированы следующим клиническим примером. The results obtained can be illustrated by the following clinical example.

Больной В. , 29 лет, находился на лечении в с диагнозом: Открытая черепно-мозговая травма, перелом основания черепа, ушиб головного мозга тяжелой степени. Травма в результате автомобильной аварии. В течение 1,5 месяцев находился в коме. В течение 2 недель в вегетативном состоянии (открывание глаз, инструкции не выполняет). Дыхание самостоятельное. Больному проведено ЯМР головного и спинного мозга, ЭЭГ, ЗВП, ССВП, АВП, Р300, биохимические анализы (в том числе и определение дофамина в крови и ликворе), осмотр психиатра. На основании полученных данных диагноз подтвержден. Определена наиболее оптимальная частота стимуляции: для электростимуляции срединных нервов и ТМС - 8,1 Гц. Patient V., 29 years old, was treated in with a diagnosis of Open craniocerebral trauma, fracture of the base of the skull, severe brain contusion. Injury from a car accident. For 1.5 months was in a coma. Within 2 weeks in a vegetative state (opening the eyes, does not follow instructions). Breathing is independent. The patient underwent NMR of the brain and spinal cord, EEG, VEP, SSVP, AVP, P300, biochemical analyzes (including determination of dopamine in the blood and cerebrospinal fluid), examination of a psychiatrist. Based on the data received, the diagnosis is confirmed. The most optimal frequency of stimulation was determined: 8.1 Hz for electrical stimulation of the median nerves and TMS.

Больному провели 10 сеансов электростимуляции срединных нервов (сила тока 14 мА, длительность импульса 0,2 мс), ТМС с индукцией магнитного поля 1,6 Тл и предъявляли через монитор значимые для него картины. Длительность каждого стимуляции составляла 3 ч в день. The patient underwent 10 sessions of electrical stimulation of the median nerves (current strength of 14 mA, pulse duration of 0.2 ms), TMS with magnetic field induction of 1.6 T and presented with a picture significant for him through the monitor. The duration of each stimulation was 3 hours per day.

После проведенного курса лечения отмечается:
1. Фиксация взгляда длительностью 15-30 с.After the course of treatment is noted:
1. Fixation of the gaze lasting 15-30 s.

2. Выполнение инструкций (сжать руку, закрыть глаза). 2. Follow the instructions (squeeze your hand, close your eyes).

3. Произношение коротких слов ("да", "нет", "мама"). 3. The pronunciation of short words ("yes", "no", "mother").

4. Увеличение амплитуды корковых компонентов ЗВП, ССВП, АВП, Р300. 4. The increase in the amplitude of the cortical components of VIZ, SSVP, WUA, P300.

5. Появлении на ЭЭГ альфа-ритма. 5. The appearance on the EEG alpha rhythm.

6. Увеличение дофамина в крови и ликворе в 2 раза. 6. 2-fold increase in dopamine in blood and cerebrospinal fluid.

На основании клинической картины, данных полученных при осмотре психиатра, данных биоэлектрической активности мозга подтвержден выход больного из вегетативного состояния. Based on the clinical picture, the data obtained during the examination of the psychiatrist, the bioelectrical activity of the brain, the patient’s exit from the vegetative state was confirmed.

Использование предлагаемого способа позволяет получать следующие положительные эффекты:
1. Позволяет выводить больных из комы и вегетативного состояния на уровень сознания.Using the proposed method allows to obtain the following positive effects:
1. Allows you to bring patients from a coma and vegetative state to the level of consciousness.

2. Уменьшать моторные и сенсорные дефициты, что особенно важно для дальнейших реабилитационных мероприятий. 2. Reduce motor and sensory deficits, which is especially important for further rehabilitation measures.

3. Обеспечить эффективность лечения при отсутствии положительных результатов при лечения фармакологическими препаратами. 3. To ensure the effectiveness of treatment in the absence of positive results in the treatment of pharmacological drugs.

4. Тормозить или останавливать процессы апоптоза. 4. Slow down or stop apoptosis.

Предлагаемый способ лечения может быть использован при лечении и других заболеваний центральной нервной системы с нарушениями афферентации и эфферентации. The proposed method of treatment can be used in the treatment of other diseases of the central nervous system with impaired afferentation and efferentation.

Claims

A method of treating patients in a coma and vegetative state, including exposure to a synchronized magnetic field, visual and electrical stimulation with the most effective frequencies determined on the basis of registration and analysis of brain bioelectric activity, characterized in that they use a pulsed magnetic field with an induction of 1.2-2 T in projections of the brain stem, simultaneously conduct visual stimulation with pictures that are significant for the patient for 5-10 s and electrical stimulation of the median nerves with rectangular impulses at a current of 12-18 mA and a pulse duration of 0.1-0.3 ms, 5-15 Hz frequency daily for 2-8 h, 10-20 sessions per course of treatment.