Введение

Инсульт часто приводит к стойким сенсомоторным нарушениям верхних конечностей (ВН), при этом традиционная реабилитация показывает ограниченную эффективность - отчасти из-за неадекватного воздействия на основные нарушения двигательного контроля. Существующие клинические показатели часто не позволяют уловить тонкие изменения в нарушениях, что подчеркивает необходимость создания более объективных биомаркеров спастичности после инсульта.

Чтобы обосновать клиническую практику нейрофизиологической теорией, мы проанализируем в этом обзоре две конкурирующие системы моторного контроля и их последствия для восстановления после инсульта.

Вычислительный подход - эта теория сравнивает управление движением с роботизированной системой, где мозг заранее рассчитывает точные двигательные команды (например, углы наклона суставов, мышечные усилия), используя внутренние модели. Она предполагает, что нервная система может обратным образом вычислить точные нейронные входы, необходимые для создания желаемого движения. Однако такой подход противоречит фундаментальным биологическим реалиям. Мотонейроны работают по пороговому принципу - они либо срабатывают, либо нет, что делает невозможным точную перестройку команд для таких действий, как изометрические сокращения (например, отталкивание от недвижимого объекта) или движения, которые могут не вызывать ЭМГ-активности. Кроме того, модель не объясняет, как движения легко адаптируются к непредсказуемости реального мира, например, к поимке падающего предмета.

Теория референтного управления (RCT) - RCT решает проблемы вычислительных ограничений, предлагая принципиально иную стратегию: вместо вычисления конкретных команд нервная система управляет движением, регулируя пороги активации (λ) для мышц. Представьте, что λ - это уставка термостата для мышц: как обогреватель включается, когда температура в комнате падает ниже порога, так и мышцы активизируются только при растяжении выше λ (например, бицепс активизируется при сгибании локтя на 90°). Эти пороги динамически определяют реакцию мышц на взаимодействие с окружающей средой, при этом тоническое растяжение

Рефлекторный порог (TSRT) - клинически измеряемый в суставных углах - служит прямым маркером этой системы контроля. После инсульта нарушение пороговой регуляции проявляется в виде спастичности (когда λ "застревает" на большой длине мышцы, вызывая спазм) или слабости (когда λ не может переключиться на короткую длину). Очень важно, что RCT объясняет, почему тренировки в пределах интактной "зоны активного контроля" пациента (избегая порогов спастичности) улучшают кинематику (Levin, 2023): они согласовывают терапию с врожденной логикой нервной системы, основанной на порогах.

На рисунке 1 схематично представлен пороговый механизм TSRT и его клиническое значение для оценки спастичности.

Цель исследования: Исследовать взаимосвязь между TSRT/μ и клиническими показателями спастичности/моторной функции по шкале UL при остром/хроническом инсульте, проверить, отражают ли эти показатели лучше сенсомоторный дефицит и являются ли они биомаркерами спастичности после инсульта.

Методы

В ходе исследования были проанализированы физиологические и клинические показатели, полученные в ходе восьми исследований. Физиологические показатели включали угол порога тонического рефлекса растяжения (TSRT) и μ (скоростную чувствительность), а клинические оценки - модифицированную шкалу Эшворта (MAS) для определения спастичности и оценку Fugl-Meyer для верхней конечности (FMA-UE) для определения двигательных нарушений.

В трех исследованиях проводилось несколько оценок для каждого участника (≥3 до/после оценки). В двух других исследованиях проводилось по две оценки на участника (до и после), а в трех - по одной.

Объект

В исследование были включены лица в возрасте от 18 до 80 лет с ишемическим или геморрагическим инсультом в любом полушарии, приведшим к парезу руки (оценка по шкале Chedoke-McMaster Arm Scale - 2-6/7 баллов). Участники могли добровольно сгибать или разгибать локоть не менее чем на 30° и демонстрировали повышенную устойчивость к пассивному растяжению локтевых сгибателей (модифицированная шкала Эшворта > 1). Большинство участников (шесть исследований) находились в хронической фазе инсульта (>6 месяцев после инсульта). Демографические данные (возраст, пол, хроническая форма инсульта, тип и локализация/сторона поражения) были собраны в каждом исследовании и представлены в таблице 1.

Подход к измерениям

Исследования измеряли спастичность с помощью Монреальского измерителя спастичности (MSM), который сочетает ЭМГ-датчики на бицепсе и трицепсе с электрогониометром для отслеживания движений локтя. Руки участников пассивно растягивались с разной скоростью, при этом регистрировались мышечные реакции. Этот метод позволил рассчитать два важнейших биомаркера спастичности после инсульта: порог тонического рефлекса растяжения (TSRT) и скоростную чувствительность (μ).

Ключевые метрики с пояснениями

TSRT (порог рефлекса тонического растяжения)

Измеряемый в градусах, TSRT представляет собой угол наклона сустава - в локте - при котором мышца начинает сопротивляться растяжению без приложенной скорости движения. У людей, перенесших инсульт, аномальные значения TSRT отражают нарушение двигательного контроля. Более высокие значения TSRT указывают на повышенную спастичность (гиперактивные рефлексы), в то время как более низкие значения указывают на уменьшение диапазона суставов, где происходит аномальная активация мышц.

μ (чувствительность к скорости)

Значение μ измеряется в секундах. Эта метрика показывает, как увеличение скорости растягивания влияет на порог, при котором мышцы рефлекторно активируются - то есть, как более быстрое растягивание приводит к более ранним рефлекторным ответам (при меньших углах наклона суставов). Более низкое значение μ говорит о снижении возбудимости рефлекса растяжения, что означает, что нервная система лучше адаптируется к различным скоростям движения. Это признак снижения спастичности.

DSRT (порог рефлекса динамического растяжения)

Это фактические пороги рефлексов, измеренные при определенных скоростях растяжения. Проведя испытания на нескольких скоростях и построив графики DSRT, исследователи могут определить как TSRT (где линия тренда пересекает нулевую скорость), так и μ (наклон линии).

Надежность и клиническая значимость

Система MSM демонстрирует высокую надежность при измерении TSRT, показывая согласованность между испытуемыми и сессиями. Клинически значимое улучшение соответствует изменению TSRT на 6,8°-11,2°. Хотя более высокие углы TSRT и более низкие значения μ обычно указывают на уменьшение спастичности и улучшение двигательных функций после реабилитации, всеобъемлющие данные о надежности μ остаются недоступными.

Клинические меры

Для оценки двигательной функции и спастичности использовались два общепринятых инструмента. Модифицированная шкала Эшворта (MAS) оценивает, насколько сильно мышца сопротивляется растяжению, независимо от скорости. В нем используется 6-балльная шкала от 0 до 4, где более высокие баллы означают большую устойчивость. Несмотря на быстроту и простоту использования, MAS имеет ограниченную точность и надежность, особенно в зависимости от тестируемой мышцы.

Оценка Фугла-Мейера для верхней конечности (FMA-UE) - более надежный и подробный инструмент. Он измеряет движения рук и кистей, рефлексы и координацию. Общий балл варьируется от 0 до 66, при этом 66 означает нормальное движение. Исследователи также собрали оценки по разделу А теста (из 36 пунктов), в котором рассматриваются движения плеча и локтя, а также рефлексы.

Статистический анализ

В исследовании использовался регрессионный анализ, чтобы определить, насколько TSRT и μ (независимые переменные) объясняют дисперсию в функции верхней конечности (баллы FMA-UE). DSRT были исключены, так как они использовались только для расчета TSRT. Анализ проводился с учетом мультиколлинеарности (r≥0,7), гетероскедастичности и выбросов с помощью SPSS v29 (p<0,05). Это позволило определить прогностическую ценность этих показателей спастичности в отношении двигательных нарушений.

Используемый статистический анализ будет более подробно рассмотрен в разделе "Поговорите со мной о ботанике".

Результаты

В анализ были включены данные 120 пациентов с инсультом (средний возраст 60,3±13,7 лет) с ишемическим/геморрагическим поражением коры или подкорки головного мозга, вызвавшим гемиплегию/парез. Участники проходили острую, подострую и хроническую фазы восстановления. Основные выводы:

• В хронической фазе было значительно больше мужчин
• Различий в выраженности нарушений верхней конечности на разных этапах нет
• Возрастное распределение в группах было одинаковым

Различия в TSRT на разных стадиях инсульта

Анализ выявил значительные различия в пороге рефлекса тонического растяжения (TSRT) в группах острого/раннего подострого (1-90 дней), позднего подострого и хронического инсульта. Пост-хок сравнение показало, что в группе острого/раннего подострого периода TSRT был на 16,64° выше, чем в группе хронического периода, что указывает на большую спастичность в раннем постинсультном периоде.

Результаты чувствительности к скорости (μ)

Не было обнаружено существенных различий между группами в отношении чувствительности к скорости (μ) в разных фазах инсульта. Это говорит о том, что адаптация рефлексов растяжения к скорости движения остается неизменной на протяжении всего периода восстановления.

Обзор клинических измерений

Хотя общая функция верхней конечности (FMA-UE total) оставалась одинаково нарушенной на разных этапах восстановления, пациенты в острой/подострой форме значительно хуже выполняли волевые движения (FMA-UE_A), чем хронические пациенты, в то время как хронические пациенты демонстрировали более выраженную спастичность (MAS).

Взаимосвязь между TSRT/μ и клиническими показателями

Анализ тепловых карт выявил различные взаимосвязи между спастичностью и двигательными функциями на протяжении всего периода восстановления после инсульта. У всех пациентов более высокий TSRT (порог рефлекса) коррелировал с повышенной чувствительностью к μ-скорости, при этом оба показателя снижались с течением времени после инсульта и тяжестью спастичности. Примечательно, что сильная положительная связь μ с волевыми движениями позволяет предположить, что он лучше всего отражает ранние нарушения моторного контроля.

• Острый/подострый: TSRT и μ продемонстрировали наиболее тесную связь: оба показателя были тесно связаны с MAS и хроническим течением заболевания, что подчеркивает их клиническую значимость для ранней оценки.
• Поздний-беспокойный: Только MAS и общая двигательная функция коррелировали отрицательно, что подчеркивает растущее функциональное влияние спастичности.
• Хронический: TSRT коррелировал как с μ, так и с общей функциональностью (FMA-UE_total), в то время как связь μ с волевым контролем имела положительную, но незначительную тенденцию.

Результаты множественного регрессионного анализа

Исследователи использовали множественную регрессию, чтобы проанализировать, как биомаркеры спастичности после инсульта (TSRT и значения μ) предсказывают дисперсию двигательных нарушений верхних конечностей, измеряемых по субшкалам FMA-UE.

FMA-UE_A (Управление моторикой плеча и локтя)

Регрессионная модель достоверно предсказала 72,0% дисперсии оценок по FMA-UE_A. Как TSRT, так и μ были значимыми предикторами, указывая на то, что более высокие рефлекторные пороги (TSRT) и более низкая скоростная чувствительность (μ) были связаны с лучшим контролем волевых движений.

FMA-UE_Total (общая функция верхней конечности)

Модель объяснила 68,7% дисперсии общей двигательной функции верхней конечности. TSRT был сильным и значимым предиктором, в то время как μ не внес значимого вклада в модель. Это говорит о том, что, хотя TSRT тесно связана с общим восстановлением двигательной активности, скоростная чувствительность (μ) не оказывает независимого влияния на глобальную функцию верхней конечности.

Вопросы и мысли

Почему это важно?

Для исследований:

Это исследование развивает теорию моторного контроля, демонстрируя, как теория референтного контроля (RCT) решает ключевые ограничения вычислительных моделей. РКТ обеспечивает физиологически обоснованную структуру, в которой движение возникает благодаря взаимодействию между нервной системой, свойствами опорно-двигательного аппарата и ограничениями окружающей среды. В своей основе RCT утверждает, что ЦНС управляет движением, регулируя пороги активации мышц (например, TSRT) относительно положения сустава, а не вычисляя явные двигательные команды. Утверждая TSRT и μ в качестве биомаркеров спастичности после инсульта, это исследование показывает, как нарушение пороговой регуляции приводит к специфическим двигательным аномалиям: спастичность возникает, когда пороги становятся фиксированными при чрезмерной длине мышц. Эти знания не только объясняют клинические наблюдения, но и позволили разработать объективные инструменты оценки, соединяющие теоретические принципы с практическими стратегиями реабилитации.

Для клиницистов:

Современные инструменты, такие как FMA и MAS, хотя и являются ценными, дают в основном качественную оценку двигательных нарушений. Подобно тому, как физиотерапия все чаще включает в себя психосоциальную оценку с помощью подробных интервью и анкет, мы также должны расширить возможности биологической оценки. TSRT и μ являются клинически значимыми

Биомаркеры спастичности после инсульта, подтвержденные валидацией, могут произвести революцию в лечении:

• Предоставление объективных, поддающихся количественной оценке данных
• Обеспечивает более точную диагностику
• Составление индивидуальных планов лечения
• Потенциальное улучшение функциональных показателей

Поговори со мной о ботанике

Статистический анализ с объяснениями

В исследовании использовался тщательно разработанный статистический подход, чтобы понять, как спастичность (измеренная по TSRT и μ) связана с восстановлением двигательной активности после инсульта. Давайте разберемся, почему был выбран именно этот метод и что на самом деле означают полученные результаты.

Группировка пациентов по фазам восстановления

Исследователи разделили участников на три основные стадии восстановления после инсульта: острую/раннюю подострую (1-90 дней), позднюю подострую (91-180 дней) и хроническую (>180 дней). Такое разделение крайне важно, поскольку способность мозга к изменениям и характер проблем с движением значительно меняются на этих этапах. На ранних стадиях наблюдаются быстрые нейронные изменения, но нестабильный двигательный контроль, в то время как на хронических стадиях выявляются более устойчивые (и часто труднее поддающиеся изменению) паттерны движения.

Классификация двигательных нарушений

Функции верхней конечности классифицировались по баллам FMA-UE на тяжелые (0-20), умеренные (21-48) и легкие (≥49) нарушения.

Выбор правильной описательной статистики

Исследователи использовали множество статистических мер для точного представления данных. Для нормально распределенных переменных они сообщали средние значения, сопровождаемые стандартными отклонениями. При работе с перекошенными распределениями или данными, подверженными выбросам, что часто встречается в исследованиях по восстановлению после инсульта, где пациенты часто демонстрируют сильно различающийся прогресс, они использовали медианы с интерквартильными диапазонами. Кроме того, они включили 95% доверительные интервалы, чтобы показать точность своих оценок. Медиана и интерквартильный размах особенно полезны в таких сценариях, поскольку они обеспечивают более надежный показатель центральной тенденции, на который не оказывают чрезмерного влияния нетипичные случаи.

Статистическое сравнение групп

Для непрерывных переменных, таких как значения TSRT и баллы FMA-UE на разных фазах восстановления, использовался дисперсионный анализ (ANOVA). Этот тест позволяет определить, существуют ли значимые различия между тремя группами восстановления. Для категориальных данных, таких как распределение по полу или категории тяжести МАС, более подходящими были тесты хи-квадрат. Поправка Бонферрони, применяемая к post-hoc тестам, позволяющая более точно определить различия между группами, служит мерой контроля качества, снижая вероятность ложноположительных результатов при проведении множественных сравнений между группами.

Понимание взаимосвязей с помощью корреляции и регрессии

Корреляционный анализ Пирсона показал, насколько сильно связаны между собой различные переменные - например, связано ли более высокое значение TSRT с более низкими показателями FMA-UE. Однако корреляция не означает причинно-следственную связь. Именно здесь множественная регрессия стала бесценным инструментом - она позволила определить, какую часть вариаций двигательной функции можно предсказать по показателям спастичности, учитывая при этом другие факторы. Особенно поразителен тот факт, что TSRT предсказал 72% дисперсии волевых движений (FMA-UE_A) и 68,7% общей функции (FMA-UE_Total), что позволяет предположить, что TSRT отражает нечто фундаментальное в постинсультном двигательном контроле.

Напутствия на будущее

Данное исследование подтверждает, что TSRT (порог тонического рефлекса растяжения) и μ (скоростная чувствительность) являются клинически полезными биомаркерами спастичности после инсульта, основанными на теории референтного контроля (RCT). В отличие от традиционных шкал, таких как MAS, эти показатели объективно оценивают, насколько инсульт нарушает контроль нервной системы над порогами активации мышц.

Для вашей практики:

Логика РКИ, основанная на пороговых значениях, демонстрирует, почему обучение движениям приносит успех, когда терапевт:

1. Поскольку измерение TSRT не является клинически возможным в большинстве случаев, определите границы функциональных движений путем тщательного наблюдения.
2. Изначально разрабатывайте упражнения в этой интактной зоне, избегая поз, провоцирующих спастичность (в которых ТСРТ патологически повышен).
3. Постепенное расширение активного диапазона по мере улучшения порогового регулирования

Чтобы получить дополнительную информацию о реабилитации после инсульта, изучите обзорные статьи Physiotutor: (1) обучение в виртуальной реальности для восстановления функции руки , и (2) влияние модальностей обратной связи на восстановление двигательных навыков после инсульта.

Ссылка

Piscitelli D, Khayat J, Feldman AG, Levin MF. Клиническая значимость порога тонического рефлекса растяжения и μ как показателей спастичности верхних конечностей и двигательных нарушений после инсульта. Нейрореабил восстановление нейронов. 2025 May;39(5):386-399. doi: 10.1177/15459683251318689. Epub 2025 Feb 13. ПМИД: 39945415; PMCID: PMC12065951.