Краткие сведения о патофизиологии повреждений спинного мозга

Знание патофизиологических явлений, развертывающихся при повреждениях спинного мозга, важно для понимания клинического течения болезни. Учет происходящих при этом патофизиологических процессов позволяет понять закономерности восстановления и замещения функций травмированного спинного мозга, что имеет значение как для обоснования наиболее рациональных методов лечения повреждений спинного мозга, в том числе хирургического лечения, так и для уточнения прогноза. С этой точки зрения особый интерес представляет изучение явлений спинального шока, особенностей локализации функции спин­ного мозга и взаимоотношений между головным и спинным мозгом при повреж­дениях последнего, роли высших отделов центральной нервной системы в вос­становлении функций спинного мозга.

При изучении патофизиологических механизмов повреждений позвоночника и спинного мозга на первый план выступают вопросы спинального шока, т. е. тех обратимых функциональных изменений травмированного спинного мозга, в основе которых, по современным представлениям, лежит охранительное тор­можение или парабиотическое состояние. Именно с позиций отечественных физиологических школ И. П. Павлова и Н. Е. Введенского могут быть изучены главные механизмы обратимых травматических изменений спинного мозга, ибо обратимость этих изменений является одним из основных факторов насту­пающего в той или иной мере выздоровления.

Известно, что спинальным шоком называют обусловленное травмой состо­яние временного угнетения рефлекторной деятельности спинного мозга. Спинальный шок при различного рода экспери­ментальных повреждениях спинного мозга описали Гольц, Шеррингтон и др.

По И. П. Павлову, длительное и чрезмерно сильное раздражение приводит к утомлению и истощению нервных клеток, вследствие чего в них развивается торможение, предотвращающее дальнейшее истощение. При этом торможение, не будучи само утомлением, выступает в роли «охранителя клетки».

Э. А. Асратян считает, что охранительная и целебная роль торможения уни­версальна для всей нервной системы, и с этой точки зрения объясняет возникно­вение спинального шока. Физиологическая природа спинального шока пред­ставляется при этом как длительное охранительное торможение спинного мозга. Исходя из этого, предложено использование удлиненного физиологического сна с целью ускорения выздоровления при различных повреждениях центральной нервной системы, в том числе и спинного мозга.

Экспериментальные исследования В. Н. Дроздовой позволили обнару­жить при спинальном шоке черты, характерные для охранительного тор­можения — волнообразные колебания уровня рефлекторной активности, несо­ответствие выраженности рефлексов силе раздражения (фазовое состояние), уменьшение продолжительности спинального шока в условиях удлиненного физиологического сна.

Для разработки системы рационального лечения важно представить себе, какие эле­менты рефлекторной дуги страдают при спинальном шоке больше других. Э. А. Асратян наблюдал возникновение спинального шока у собак после половинной дорсальной перерезки спинного мозга. Спинальный шок при этом иногда выражен даже резче, чем при полном анатомическом перерыве спинного мозга; рефлексы с конечностей, хвоста, тазовых органов не вызывались даже при сильных раздражениях. В то же время поглаживание головы животных, показ им пищи вызывали двигательную реакцию не только головы и передних конечностей, но также движения задних конечностей и хвоста. Следовательно, двигатель­ные нейроны у подопытных животных сохраняли свою функцию.

В. Н. Дроздова наблюдала у собак с перерезанным на уровне нижних грудных сегмен­тов спинным мозгом в периоде глубокого спинального шока экстензорные рефлексы и дви­жения хвоста при раздражениях, наносимых в области заднего прохода и влагалища. Ана­логичные факты были описаны Э. Ш. Айрапетьянц и В. А. Балакшиной.

Отсюда возникло предположение о том, что исчезновение рефлексов при глубоком спинальном шоке, а может быть, и грубые двигательные расстройства обусловлены во многих случаях не столько поражением двигательных невронов, сколько нарушением функций афферентных отделов рефлекторной. Правильность этого предположения, высказанного на основании экспериментальных исследований, подтверждается клиническими наблюдениями. Так, А. С. Хурина, проследившая восстановление чувствитель­ной и двигательной функций у 58 больных с последствиями травмы позвоночника и спинного мозга, обнаружила, что у 53 из них восстановление движений предшествовало восстановлению чувствительности. Лишь у 5 больных раньше насту­пило восстановление чувствительности.

Клинические наблюдения и экспериментальные исследования показывают, что глубина и продолжительность спинального шока зависят от тяжести травмы, а также от большей его выраженности в сегментах, прилежащих в области травмы.

Спинальный шок развивается не только в дистальном отделе спинного мозга, где он наиболее выражен, но и в проксимальном отделе. Об этом можно судить по тому, что у животного резко ослабляется или исчезает фонация, иногда насту­пает паретическое состояние передних конечностей. При этом угнетение и после­дующее восстановление спинальных рефлексов при выходе из состояния спи­нального шока происходит неравномерно.

Спинальный шок в проксимальном отрезке спинного мозга менее глубок, чем в дистальном отрезке.

Изменения функционального состояния проксимального отрезка спинного мозга, а так­же высших отделов центральной нервной системы у больных с травмой спинного мозга были показаны рядом исследований. В результате изучения периферических сосудистых реак­ций, возникающих в ответ на подкожное введение адреналина у больных с последствиями травмы позвоночника и спинного мозга, Л. Я. Лившиц обнаружил распространенные изме­нения сосудистой реакции как в областях с клинически нарушенной иннервацией — ниже уровня повреждения спинного мозга, так и выше уровня повреждения спинного мозга — со­ответственно его проксимальному отделу.

Изменения сосудистых реакций находили свое выражение в виде:

• повышенной чув­ствительности кожных сосудов к адреналину;
• резких асимметрий сосудистых реакций;
• парадоксальных реакций.

У отдельных больных изменение реактивности сосудов выше уровня повреждения спинного мозга было выражено даже ярче, чем в областях, иннервация которых осущес­твляется дистальным отрезком поврежденного спинного мозга.

Полученные данные не исключали возможность нарушений и высшей сосудистой регуляции.

У большинства больных с последствиями травмы грудного и верхнепоясничного от­делов позвоночника и спинного мозга при полном нарушении проводимости время адап­тации кожи к холоду ниже уровня травмы было не изменено, выше уровня травмы — изме­нено соответственно проксимальному отрезку спинного мозга (время адаптации оказалось удлиненным). Наряду с этим была отмечена более низкая начальная температура и зна­чительная температурная асимметрия.

Сохранность адаптации к холоду ниже уровня повреждения спинного мозга могла быть объяснена тем, что она осуществлялась за счет сегментарного аппарата спинного мозга, вегетативные функции которого восстановились ко времени наблюдения.

При восстановлении проводимости спинного мозга адаптация кожи к холоду выше уровня повреждения спинного мозга постепенно нормализуется: повышается начальная температура, уменьшается температурная асимметрия. При этом ниже уровня травмы спин­ного мозга время адаптации к холоду временно удлиняется с последующей нормализацией в период прогрессирующего восстановления функций.

Наиболее стойкие расстройства адаптации кожи к холоду наблюдались у больных с травмой шейного отдела спинного мозга.

Изменения функционального состояния при повреждениях и заболеваниях спинного мозга возникают и в высших отделах центральной нервной системы. Изучение «генерализованных» сосудистых нарушений при опухолях и арахнои­дитах спинного мозга привело к необходимссти исследо­вания биотоков коры головного мозга. Эти исследования позволили обнару­жить диффузное снижение биопотенциалов коры больших полушарий при экстра­медуллярных опухолях и резкое угнетение электрической активности коры (тор­мозные реакции) при интрамедуллярных опухолях.

В. Е. Майорчик и В. С. Храпов изучали особенности общих локальных и корковых реакций, возникающих в ответ на прямые раздражения оболочек и проводящих путей спинного мозга во время ламинэктомии в условиях как мест­ного обезболивания, так и барбитурового наркоза. При этом было показано, что манипуляции хирурга на оболочках спинного мозга на любом уровне не вызывали общих корковых реакций. Механическое раздражение задних и боко­вых столбов спинного мозга при подходе к опухоли и удалении ее вызывает общие корковые реакции в виде десинхронизации ритмики биопотенциалов с преобладанием частого ритма (до 20—26 колебаний в секунду).

Л. Я. Лившиц изучал возможность образования и закрепления условных сосу­дистых рефлексов у больных с травмой спинного мозга. Динамика сосудистых рефлексов исследовалась при помощи водного плетизмографа (методика Цитовича—Рогова). В резуль­тате проведенных исследований были установлены: трудность выработки условных сосу­дистых рефлексов, патологическая лабильность сосудистого тонуса, парадоксальные сосу­дистые реакции. Эти данные указывали на нарушение функционального состояния голов­ного мозга, в частности его коры, и подтверждали несостоятельность локалистического взгляда на патологический процесс в поврежденном спинном мозгу.

Исследования условных и безусловных сосудистых рефлексов показали наличие у больных с опухолями и арахноидитом спинного мозга инертных безусловных сосудистых реакций, парадоксальных сосудистых реакций (вазодилятаторных на холод), замедление выработки условных сосудистых рефлексов. Одним из основных патогенетических факторов в развитии нарушений функций сердечно-сосудистой системы X. К. Салахутдинов считал изменения функционального состояния высших отделов цент­ральной нервной системы в связи с наличием патологического очага в спинном мозгу.

На нарушение динамики основных корковых процессов у больных с травмой спин­ного мозга указывают исследования терморегуляционного рефлекса.

Повреждение спинного мозга, связанные с ним изменения функционального состояния различных отделов центральной нервной системы приводят к нару­шению отправлений не только сердечно-сосудистой системы, но и многих внутрен­них органов. При травме спинного мозга повреждаются соответствующие отделы внутренних анализаторов, находящиеся в его пределах. В спинном мозгу про­ходят проводящие пути, несущие импульсы от внутренних органов к коре мозга, а также пути, по которым осуществляется регулирующее влияние коры. В то же время известно, что чувствительные нервные окончания внутренних органов находятся в непосредственной связи со спинным мозгом — с чувствитель­ными волокнами задних корешков. Так, например, после перерезки задних корешков пояснично-крестцового отдела спинного мозга наблю­дается перерождение чувствительных нервных окончаний слизистой мочевого пузыря.

Следовательно, поражение спинного мозга должно повлечь за собой нару­шение функций рецепторных систем. От этого в значительной мере зависят нару­шения функций внутренних органов при повреждении спинного мозга.

И. К. Зюзин обращал внимание на то, что расстройство функций внутрен­них органов часто бывает наиболее ранним сигналом заболевания спинного мозга. По И. Я. Раздольскому, боли во внутренних органах могут появляться за 4—5 лет до распознавания заболевания спинного мозга. Ошибочные операции на внутренних органах при заболеваниях спинного мозга, по И. Я. Раздольскому, составляют 6%. Расстройства функций внутренних органов при повреждениях и заболеваниях спинного мозга наблюдали Л. В. Блуменау, Н. Н. Бурденко, Н. И. Гращенков, Ф. М. Фрейдин, В. К. Хорошко, И. К. Зюзин, О. В. Николаев, Ю. Н. Савченко и др.

Довольно широкое освещение в литературе нашли возникающие при по­вреждениях спинного мозга расстройства функций тазовых органов и дистрофии в виде пролежней и длительно не заживающих язв. В работах Т. И. Майорова, Е. П. Милянцевич, М. М. Горелик-Фишер, К. Г. Таюшева, Р. П. Угрюмовой, Л. И. Пряхиной было указано, что у больных с последствиями травмы спинного мозга, а также у экспериментальных животных возникают значительные нару­шения функций печени, желудка, поджелудочной железы, у больных женщин — нарушения овариально-менструального цикла.

Наряду с изменениями функций того или иного внутреннего органа, зави­сящими от нарушения сегментарных иннервационных приборов, наступают изменения, обусловленные распространенными изменениями функционального состояния не только спинного, но и головного мозга. Так, у ряда больных нару­шения функций печени, желудка, извращение сосудистых реакций были резко выражены при травме конуса спинного мозга и конского хвоста.

На секционном материале при повреждениях спинного мозга у человека, при экспериментальном анатомическом перерыве спинного мозга у собак в различных органах, например в печени, желудке, поджелудочной железе, были обнаружены некоторые сходные изменения, представляющие собой проявление универсальных реакций при повреждениях спинного мозга. Так, в печени, желудке, поджелудочной железе в первые сутки были обнаружены резко выраженные ангионевротические изменения — паретическое расширение сосудов, главным обра­зом вен.

Эти изменения были стойки и их можно было наблюдать через 1—2 месяца после нанесения травмы. С 8 —9-го дня в строме и паренхиме печени появляются круглые и вытя­нутые клетки; с 15—20-го дня отмечается увеличение количества соединительной ткани. Эти своеобразные цирротические изменения нарастают в позднем периоде травмы. Одно­временно после травмы отмечалась жировая инфильтрация печени.

У животных, погибших в первые двое суток после перерезки спинного мозга, обнару­живается геморрагический выпот в серозных полостях, геморрагическое содержимое в же­лудке, а также дефекты в его слизистой. У животных с давностью перерезки спинного мозга в 4— 6 суток геморрагический выпот в серозных полостях отсутствует. В слизистой желудка наблюдались множественные точечные кровотечения. По истечении более длительных сро­ков (до месяца после травмы) дефекты слизистой имели тенденцию к заживлению с рубце-образованием.

При экспериментальном анатомическом перерыве грудного отдела спинного мозга у собак в поджелудочной железе, кроме описанных ангионевротических изменений, были обнаружены изменения паренхимы — водяночное перерождение протоплазмы клеток, а в более поздние сроки наблюдалась жировая инфильтрация клеток островков Лангерганса и разрастание соединительной ткани между дольками.

При перерезке спинного мозга на уровне V—XII грудных позвонков подвергались дегенеративным изменениям как мякотные, так и безмякотные нервные волокна, что нахо­дит свое выражение в аргентофилии, варикозности, фрагментации и зернистом распаде. Наиболее интенсивные изменения нервных волокон были обнаружены при перерезке спин­ного мозга на уровне VIII —XII грудных позвонков. Учитывая избирательные дегенера­тивные изменения нервных волокон при полной перерезке спинного мозга в первые 72 часа, допустимо предположение о наличии непосредственных нервных связей между спинным мозгом и поджелудочной железой.

Нарушения функций внутренних органов при грубых повреждениях спин­ного мозга очень стойки и не исчезают даже через 5—10 лет. Особенно стойкие расстройства функций внутренних органов наблюдались у больных с неустраненным сдавлением спинного мозга. У тех же больных были резко выражены нейродистрофии в виде длительно незаживающих пролежней и язв. Не исклю­чена возможность, что описанные нарушения функций внутренних органов зависят и от вовлечения в патологический процесс спинномозговых узлов. У от­дельных больных некоторая нормализация желудочной секреции, повышение антитоксической функции печени наблюдались после устранения сдавления спинного мозга хирургическим путем и после лечения сном.

Обнаруженные изменения функции внутренних органов и динамика восста­новления нарушенных функций должны учитываться при лечении больных с травмой спинного мозга, при уточнении показаний к оперативному вмешатель­ству и выборе метода обезболивания.

Приведенные данные являются доказательством того, что спинной мозг находится под постоянным регулирующим влиянием высших отделов централь­ной нервной системы. Опыты с пересечением боковой, передней и задней поло­вин спинного мозга, с частичным сагиттальным его расщеплением также пока­зали, что у высших животных кора больших полушарий играет решающую роль в восстановлении нарушенных функций организма.

Удаление коры у этих экспериментальных животных, как правило, влекло за собой необратимое исчезновение компенсаторных функций. С этой точки зрения при комбинированных повреждениях спинного и головного мозга у чело­века следует ожидать наиболее замедленного восстановления функций, что подтверждается наблюдениями А. С. Хуриной.

Даже при анатомическом перерыве спинного мозга дистальный его отрезок не остается вне влияния высших отделов центральной нервной системы. М. П. Березина и С. Е. Рудашевский, вызывая рефлекс Бабинского у 2 больных с верифицированным анатомическим перерывом спинного мозга, обнаружили сопряженное торможение рефлекторной деятельности при создании у этих больных кортикальной доминанты. Аналогичные данные были получены М. С. Архангельским. Данные о значительной роли высших отделов централь­ной нервной системы в восстановлении нарушенных функций поврежденного спинного мозга в сочетании с исследованиями, указывающими на изменения функционального состояния этих отделов при повреждениях спинного мозга, обязывают пересмотреть систему лечения больных с подобными поврежде­ниями.

Очевидно, при повреждениях спинного мозга должна быть разработана такая система комплексного патогенетического лечения, при которой лечебные мероприятия не органичивались бы местным воздействием на область поврежде­ния позвоночника и спинного мозга, а включали бы методы лечения, направлен­ные на нормализацию функционального состояния высших отделов центральной нервной системы.

Правильность подобной постановки вопроса о лечении больных с поврежде­ниями позвоночника и спинного мозга подтверждается результатами экспери­ментальных исследований Э. А. Асратяна и сотрудников, а также клиническими наблюдениями над больными с травмой спинного мозга, леченными сном. При этом лечение сном давало лучшие результаты после устранения сдавления спинного мозга хирургическим путем.

В результате изучения локализации функций в спинном мозгу посредством весьма убедительных опытов с пересечением и расщеплением различных его отделов Э. А. Асратян приходит к заключению, что у высокоразвитых животных спинной мозг не представляет собой однородной в структурном отношении и равнозначной (эквипотенциальной) в функциональном отношении части цен­тральной нервной системы.

Правильность этого заключения подтверждается общеизвестной специфич­ностью функциональных расстройств в зависимости от уровня повреждения спинного мозга, а также в зависимости от различных повреждений соответственно его поперечнику. Однако наряду с этим факт значительного восстановления нару­шенных функций организма при сохранности лишь части проводящих путей спинного мозга свидетельствует о том, что спинной мозг не обладает неизменной функциональной специализацией, строгой и узкой локализацией структурных образований, в частности проводящих путей.

Речь идет о динамической локализации функций в спинном мозгу и о том, что представления о ядре и периферических рассеянных нервных элементах анализаторов головного мозга в известной мере приложимы и к спинному мозгу. Вот почему значительное восстановление нарушенных функций спинного мозга может наступить у больных даже после повреждения большой части ядерных элементов и проводящих систем спинного мозга.

Функциональная специализация и локализация функций в спинном мозгу развиваются в процессе филогенетического и онтогенетического развития.

Наряду с этим у человека и высших животных последствия повреждений слабее выражены и менее длительны в раннем возрасте, чем во взрослом состо­янии. Это явилось основанием для допущения, что на ранних ступенях возраст­ной эволюции высших животных специализация и локализация функций спинного мозга выражены в слабой степени, а функциональные особенности структурных элементов спинного мозга развиваются и формируются лишь в процессе последу­ющего онтогенеза.

Приведенные экспериментальные данные и клинико-физиологические иссле­дования позволяют объяснить многие клинические наблюдения. Изучение клини­ческого течения последствий травмы спинного мозга и конского хвоста позво­ляет подразделить этих больных на три основные группы.

В первую группу входят больные, у которых после лечения клинически наступает полное восстановление функций травмированного спинного мозга. Вторую наиболее многочисленную группу составляют больные, у которых часть нарушенных функций спинного мозга восстановилась, а часть их была весьма стойкой. В третью группу входят больные, у которых восстановления функций спинного мозга или не наблюдалось или же оно было весьма незначи­тельным. В большинстве случаев это больные с анатомическим перерывом спин­ного мозга.

Особенности клинического течения позволяют сделать вывод о том, что последствия травмы спинного мозга и конского хвоста представляют собой сочетание обратимых и необратимых (некомпенсируемых) морфологических изменений.

Исходя из работ И. П. Павлова, Н. Е. Введенского и Э. А. Асратяна, можно предположить, что обратимые функциональные изменения при травме спинного мозга обусловлены охранительным торможением или парабиотическим состо­янием, лежащим в основе наступающего спинального шока. Явления спиналь­ного шока в первые часы, дни и даже недели могут обусловить клиническую картину так называемого физиологического поперечного перерыва спинного мозга. Эти представления согласуются с клиническими данными A. Л. Поленова, И. Я. Раздольского, А. Н. Бакулева, И. С. Бабчина, 3. И. Геймановича и др. Расстройства ликворо- и кровообращения, отек спинного мозга усугубляют явления спинального шока.

Изучение результатов хирургического лечения повреждений спинного мозга показало, что восстановление временно утраченных функций происходит осо­бенно быстро после устранения сдавления спинного мозга, т. е. после снятия воздействия таких постоянных раздражителей, как костные отломки, металли­ческие инородные тела, гематомы, арахноидальные спайки и кисты, эпидуральные рубцы, костная мозоль и др.

На основании этих наблюдений можно сделать вывод, что обратимые (функ­циональные) изменения спинного мозга, обусловленные охранительным тормо­жением или парабиотическим состоянием (явления спинального шока), поддер­живаются, а иногда и углубляются воздействием упомянутых постоянных раз­дражителей. Исходя из этого, имеющееся у многих больных с травмой позво­ночника сдавление спинного мозга должно быть устранено хирургическим путем. Это одно из главных обоснований необходимости радикального хирургического лечения повреждений позвоночника и спинного мозга.

Правильность этого положения подтверждается положительными ближай­шими и отдаленными результатами хирургического лечения. В то же время возникает задача определить степень обратимости травматических изменений спинного мозга, чтобы уточнить показания к оперативному вмешательству и прогноз.

Наиболее глубокий и продолжительный спинальный шок наступает при анатомическом перерыве спинного мозга; это характеризуется резким снижением тонуса мускулатуры парализованных конечностей и исчезновением как сомати­ческих, так и вегетативных рефлексов, осуществлявшихся при участии каудального отрезка спинного мозга.

Неосложненный спинальный шок продолжается 15—20 дней. Клинические наблюдения показывают, что спинальный шок у человека может быть продолжительнее. Выход из состояния спинального шока происходит в среднем в течение 4—8 недель после травмы.

Углублению спинального шока способствует инфицирование области травмы или септическое состояние больного.

Таковы краткие сведения о патофизиологии повреждений позвоночника и спинного мозга, которые могут быть полезны клиницисту для оценки течения этих повреждений, уточнения диагноза, показаний к хирургическому лечению, сочетаемому с другими методами комплексного лечения, а также при определении прогноза.