Компьютерный метод объективизации головокружения и дифференциации вестибулопатий разного генеза

Л.Н. Корнилова, Г.А. Екимовский, Е.В. Хабарова, Д.О. Глухих, И.А. Наумов, В.Н. Сагалович, Е.Г Филатова, В.И. Федорова

Адекватность ориентации в пространстве обеспечивается взаимодействием сенсорных систем, прежде всего вестибулярной, зрительной, проприоцептивной и тактильно-опорной.

ГК и НР - одни из наиболее распространенных жалоб, которые пациент предъявляет как врачам общей практики, так и врачам различных специальностей - оториноларингологу, неврологу, психиатру, терапевту и др. Частота этих жалоб составляет до 30% от всех жалоб. ГК - всего лишь симптом, он может быть проявлением различных заболеваний, как не представляющих серьезных угроз здоровью, так и значительно снижающих качество жизни пациента или даже угрожающих его жизни. В связи с этим ГК и НР может из медицинской проблемы перерасти в социальную, поскольку является одной из основных причин инвалидизации населения.

ГК относится к сфере субъективных ощущений человека, что обуславливает трудности описания и определения этого феномена больными.

Существует несколько подходов к классификации ГК (Благовещенская, 1990; Мельников, 2000; Морозова, 2003; Парфенов и др., 2011; Филатова, 2005; Dix et al., 1987; Oosterveld, 1991; Trinus et al., 2008).

Сокращения: АПК - аппаратно-программный комплекс; БФ - быстрая фаза; Впер - периферическая вестибулопатия; ВПсих - психогенная вестибулопатия; ВР - вестибулярная реактивность; ВЦен - центральная вестибулопатия; ГК - головокружения; куПС - коэффициент усиления ПС; кэФС - коэффициент эффективности саккад; МФ - медленная фаза; НР - нарушения равновесия; ПС - плавное слежение; РОКС - ретинальная оптокинетическая стимуляция; СДГ - спонтанные движения глаз; СФГ - следящая функция глаз; ФС - фиксационные саккады; ЦНС - центральная нервная система; ЭОГ - электроокулограмма.

метов. Второй тип головокружения - несистемное. Причины его возникновения лежат вне вестибулярной системы. При этом виде ГК пациенты часто описывают неустойчивость и пошатывание при ходьбе, чувство дурноты и приближающегося страха потери сознания, страха падения, иллюзорное восприятие положения тела в пространстве, предобморочные состояния, «ощущение повело в сторону». Подобные симптомы часто сопровождаются страхом пациента перед нахождением в общественных местах, общественном транспорте и местах скопления людей. Последние варианты так называемых «несистемных» ГК преобладают в клинической практике и представляют огромную трудность для достоверной диагностики, так как данный тип ГК, в отличие от вестибулярного (истинного вертиго), не имеет четких клинических маркеров и способов надежной параклинической верификации. Известно, что несистемное ГК может являться и одним из серьезнейших симптомов фобического и/или невротического расстройства, расстройств сердечной деятельности (нарушение ритма сердца, ишемическая болезнь), гипертонических кризов, ортостатической неустойчивости и многих других сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний.

Таким образом, актуальной проблемой является объективизация жалоб на ГК и НР и предварительная, оперативная дифференциальная диагностика вестибулопа- тий разного генеза.

В настоящее время выделяют три основных типа вестибулопатий: центральная (ВЦен), периферическая (ВПер) и психогенная (ВПсих).

ВПер возникает при поражении вестибулярного анализатора на периферическом уровне, когда поражаются сенсорные элементы ампулярного и макулярного аппаратов и преддверия, а также вестибулярного ганглия. К периферическим поражениям вестибулярного анализатора относятся функциональное ГК (укачивание), доброкачественное позиционное ГК, гидропс лабиринта, синдром или болезнь Ме- ньера, вестибулярный нейронит (Мельников, 2000; Морозова, 2003; Парфенов и др., 2011; Dix et al., 1987; Oosterveld, 1991).

ВЦен возникает при повреждении связей вестибулярных ядер в стволе мозга с вестибуло-мозжечком, ретикулярной формацией, ядрами глазодвигательных нервов и с корой головного мозга. Причинами поражения центрального отдела вестибулярного анализатора могут быть самые различные заболевания головного мозга (Благовещенская, 1990; Голубев, Вейн, 2002; Шахнович, 1974; Brandt, 1991; Dix et al., 1987; Brodal et al., 1962), преимущественно сосудистого характера.

Вестибулопатия психогенной природы (ВПсих), как правило, возникает за периодом пережитого страха или эмоционального стресса и сопровождается ГК, которое имеет несистемный характер. Кардинальным клиническим признаком психогенного ГК является сочетание с расстройствами в других системах (полисистемность), что указывает на его вторичный психосоматический (вегетативный) характер. При ВПсих отсутствуют объективные клинические и параклинические признаки органической патологии.

Однако в клинической практике нередко ГК носит смешанный характер. Например, приступ вестибулярного ГК в результате доброкачественного пароксизмального позиционного ГК возникает у эмоционального, тревожного и мнительного человека и с течением времени проходит.

Индикатором состояния вестибулярной и центральной нервной системы являются адекватные глазодвигательные реакции, характеристики зрительного слежения, восприятия и ориентации в пространстве. Состояние глазодвигательной системы определяется активностью вестибулярной системы и регулируется сложной иерархией иннервационных механизмов, расположенных на разных уровнях ЦНС (Цимерман, 1974; Шахнович, 1974; Шульговский, 1997; Brodal et al., 1962; Buttner, Buttner-Ennever, 1988; Leigh, Zee, 1999). Столь обширное представительство ин- нервационных механизмов двигательного аппарата глаз в ЦНС приводит к неминуемому возникновению самых различных нарушений движений глаз при очаговых, диффузных и отчасти функциональных поражениях мозга. Точность регистрации различных форм движений глаз и знание иннервационных механизмов реализации этих движений позволяют объективизировать субъективные жалобы пациентов и диагностировать участие определенных систем в развитии этих нарушений (мозжечка, ретикулярной формации, глазодвигательных центров, стволовых структур и т.д.), что на протяжении многих десятилетий активно используется врачами при диагностике поражений нервной системы (Благовещенская, 1990; Вейн и др., 2002; Голубев, Вейн, 2002; Dix et al., 1987; Trinus et al., 2012).

В настоящее время актуальной проблемой является дифференциальная диагностика системных (ВЦен и ВПер) и несистемных (психогенных, кардиогенных и др.) ГК. Существующие на данный момент методы диагностики требуют значительных финансовых и временных затрат и могут быть проведены исключительно в специализированных стационарах, имеющих мощное диагностическое оборудование (магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография (КТ), электроэнцефалография (ЭЭГ) и т.д.). В связи с этим возникает необходимость разработки более быстрых и менее финансово-затратных способов объективизации субъективных жалоб на ГК и предварительной дифференциации их причин, в том числе на этапе первичной медицинской помощи.

Поэтому необходимо создание комплексного компьютерного метода, позволяющего объективизировать ГК и дифференцировать вестибулопатии разного гене- за, а в случае сочетанной вестибулопатии - вычленять признаки органического и психогенного ГК, что необходимо для выработки наиболее эффективной терапевтической тактики. Наличие ГК смешанного характера предполагает назначение комплексной терапии, включающей методы и лекарственные препараты, воздействующие как на органические, так и психические причины.

Целью данной работы являлось создание комплексного компьютерного метода объективизации и дифференциации разных типов ГК и вестибулопатий у отдельных индивидуумов, в том числе в досимптомной (субклинической) фазе заболевания и в стадии ремиссии, основанного на регистрации спонтанных, вестибуло- и зрительно-индуцированных движений глаз и классификационном (дискриминантном) анализе.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

- определение диагностических критериев для компьютерной дифференциальной диагностики системного и несистемного ГК;

- выявление субклинической вестибулярной дисфункции у формально здоровых индивидуумов, не предъявляющих жалоб на ГК;

- нахождение классификационных (дискриминантных) функций, характерных для клинически различных типов (органических и психогенных) нарушения вестибулярной функции;

- создание комплексного компьютерного метода объективизации состояния вестибулярной системы у отдельных индивидуумов на базе аппаратно-программного комплекса «ОКУЛОСТИМ - КМ».

В исследовании приняли участие 59 пациентов разного пола и возраста, предъявляющих жалобы на периодическое системное ГК и НР, 77 пациентов с жалобами на несистемное ГК и 64 здоровых мужчин. Было проведено оториноларингологи- ческое и клинико-неврологическое обследование всех пациентов и здоровых испытуемых с применением методов инструментальных обследований (МРТ, КТ, ЭЭГ УЗИ и т.д.) и сбора клинико-анамнестических данных. После клинического обследования пациенты были разбиты на пять групп.

Первая группа включала 24 пациента (14 женщин, 10 мужчин) в возрасте от 25 до 64 лет (средний возраст - 47 лет) с периферической вестибулопатией - ВПер (вестибулярный нейронит, гидропс лабиринта, болезнь Меньера и меньероподоб- ный синдром).

Вторая группа - 26 пациентов (15 женщин, 11 мужчин) в возрасте от 25 до 70 лет (средний возраст - 52 года) с центральной вестибулопатией - ВЦен (дисцирку- ляторная энцефалопатия II-III степени, посттравматическая энцефалопатия, вертебрально-базилярная недостаточность).

Третья группа - 21 пациент (13 женщин, 8 мужчин) в возрасте от 18 до 45 лет (средний возраст - 28 лет) с психогенной вестибулопатией - Впсих. Пациенты этой группы предъявляли жалобы на ГК и НР, но не имели каких-либо органических нарушений со стороны вестибулярного анализатора, что было подтверждено МРТ. Эта категория больных имела те или иные эмоционально-личностные нарушения, такие как тревожно депрессивные, демонстративные, ипохондрические расстройства личности. Для пациентов этой группы характерна агорафобия - боязнь открытого, людного пространства, общественного транспорта, магазинов, что указывает на панические расстройства.

Все больные данной категории имели выраженный синдром вегетативной дистонии, гипервентиляционный синдром. Описанные синдромы и расстройства личности данной группы больных были выявлены с помощью тестов, применяемых на кафедре неврологии ПМГМУ имени И.М. Сеченова (Вейн и др., 2002; Голубев, Вейн, 2002). Эти данные позволили сделать вывод о наличии у данной категории больных психогенной вестибулопатии (ВПсих).

Четвертая группа - 45 больных (30 женщин, 15 мужчин) в возрасте от 40 до 65 лет (средний возраст - 51 год) с ишемической болезнью сердца, аритмией и артериальной гипертензией в различных стадиях, жалующихся на несистемное ГК и НР Кардиологическая патология у данной группы больных была подтверждена специализированным учреждением, где они прошли полное комплексное обследование.

Пятая группа включала 64 здоровых человека в возрасте 20-45 лет. Данные для этой группы были получены при обследовании как российских космонавтов перед полетом, так и лиц, допущенных к участию в модельных экспериментах. Все эти индивидуумы прошли полное медицинское обследование и были признаны абсолютно здоровыми.

Для валидизации метода использовалась дополнительная контрольная группа из 46 индивидуумов, предъявлявших жалобы на ГК и НР, с известными клиническими диагнозами.

После клинико-инструментальных обследований в медицинских учреждениях больным было проведено обследование (рис. 1) с использованием аппаратно-программного комплекса (АПК) «ОКУЛОСТИМ - КМ» (Корнилова и др., 2007, 2009, 2010, 2013).

Основу АПК «ОКУЛОСТИМ-КМ» составляют:

Рис. 1. Обследование пациента с психогенной вестибулопатией на АПК «ОКУЛОСТИМ-КМ». Исследование точности фиксационных саккад и плавного слежения на фоне зрительных помех (ретинальной оптокинетической стимуляции - РОКС)

- Персональный компьютер с двумя мониторами: один для предъявления зрительной стимуляции обследуемому космонавту, второй - для контроля врачом-экс- периментатором физиологических реакций обследуемого.

- Окулотахогониограф - устройство регистрации: электроокулограф с 3-осевыми акселлерометрическими датчиками и датчиками угловой скорости, позволяющими определять скорость и угол поворота головой, а также усилитель электро- окулограмм (ЭОГ), работающий на постоянном токе. Точность определения поворота глаз составляет 0,5°.

- Джойстик для регистрации начала, направления, интенсивности и окончания головокружения и других координационных иллюзий.

- Программно-математическое обеспечение - компьютерные программы, которые обеспечивают стимуляцию зрительного и вестибулярного сенсорных входов, хранение и обработку регистрируемых сигналов.

На рис. 2А представлен методический прием исследования вестибулярно- индуцированного нистагма при вращении головой в горизонтальной (А) и сагиттальной (Б) плоскостях.

Исследовались: спонтанные движения глаз (СДГ); вестибулярная реактивность (ВР) при вращении головой в горизонтальной и сагиттальной плоскостях; следя-

Рис. 2. Исследование с помощью ОКУЛОТАХОГОНИОМЕТРА

А - вестибуло-окуломоторных реакций; Б - зрительно-индуцированных окуломоторных реакций в отсутствие и на фоне РОКС

щая функция глаз (СФГ) - установка и удержание взора (фиксационные саккады - ФС) и плавное слежение (ПС) в отсутствие и на фоне ретинальной оптокинетической стимуляции (РОКС).

Исследования спонтанных и зрительно-индуцированных окуломоторных реакций проводили при неподвижной голове, фиксированной в вертикальном положении с помощью головодержателя мягкой фиксации (т.н. «воротника Шанса»). Расстояние от экрана монитора до середины переносицы обследуемого (50 см) фиксировали с помощью ленты, обвивающей сзади шею и крепящейся к правому и левому бокам монитора.

СДГ исследовали при центральном положении глазных яблок и их отведениях поочередно вправо, влево, вверх и вниз с закрытыми глазами по голосовой команде. Глаза в каждой позиции удерживались в течение 7 секунд.

СФГ оценивалась по движению взора при слежении за зрительным стимулом. Зрительный стимул - точечная мишень размером около 1° (фовеальный стимул), перемещавшаяся по заданному закону как на безориентирном поле экрана, так и на фоне ретинальной оптокинетической стимуляции (РОКС). РОКС представляла собой отображаемые на фоне экрана монитора разной интенсивности темные пятна (зрительные помехи в виде эллипсов), разные по форме и диаметру, и движущиеся по определенному закону со скоростью ~5-6°/с. СФГ включало исследование точности фиксационных саккад (ФС) и плавного слежения (ПС).

Фиксационные саккады (ФС)

Статические саккады. Серия скачкообразных перемещений точечного стимула в вертикальном и горизонтальном направлениях в диапазоне 20° с удержанием взора на мишени в течение 2 секунд. Число предъявляемых стимулов (саккад) зависело от состояния обследуемого и составляло от 8 до 14 в каждом направлении.

Динамические саккады. Скачкообразные перемещения взора (6-8 саккад) при появлении стимула на краю экрана с последующим слежением за его плавным линейным перемещением в заданном направлении в диапазоне 20° и скачкообразным возвращением глаз в исходную позицию (фовеальный оптокинетический нистагм).

Плавные следящие движения (ПС). Плавные следящие движения глаз за линейным и синусоидальным перемещением стимула с частотой 0,33 Гц по горизонтали и вертикали в диапазоне 20°.

При зрительных тестах - одновременная регистрация движений глаз (точность регистрации ±0,5°) и зрительных стимулов.

При вестибулярных тестах - одновременная регистрация движений глаз и головы (3-осевые акселерометры и датчики угловой скорости с точностью регистрации ±1,0°). Вращения головой осуществлялись с закрытыми глазами в горизонтальной и сагиттальной плоскостях с частотой 0,125 Гц (4-6 циклов вращения головой).

В качестве первичных диагностических критериев использовалась следующая совокупность количественных показателей глазодвигательных реакций:

- для оценки ВР: показатели нистагма (относительная длительность - отношение общей длительности нистагма к продолжительности всего теста, амплитуда быстрой фазы (БФ), скорость медленной фазы (МФ), частота), регистрируемого при активных вращениях головой (наличие единичных нистагменных ударов (015%) свидетельствовало о нормальной ВР, увеличение длительности нистагма более 15% от длительности теста указывало на повышение ВР);

- для оценки СДГ: показатели спонтанного и установочного нистагма при положении глаз в центре и отведениях их по горизонтали и вертикали;

- для оценки ФС: латентное время реакции, коэффициент эффективности сак- кад (кэФС) - отношение амплитуды движения глаза (саккады) к амплитуде движения стимула, пиковая скорость саккад, общее время реакции установки и удержания взора;

- для оценки ПС: коэффициент усиления ПС (куПС) - отношение скорости движения глаза к скорости движения стимула.

Для каждого показателя оценивались математическое ожидание (М), дисперсия (о²), размах варьирования и коэффициент вариации. Полученные данные анализировались с использованием критерия Фридмана (FriedmanANOVA) и непараметрического теста Уилкоксона и U-теста Манна-Уитни с критическим уровнем значимости а=0,05; коэффициентов корреляции Спирмена и Пирсона. Нормальность распределений и гомогенность дисперсий проверялась с помощью критерия Колмогорова- Смирнова/Лиллифора (Lilliefors) и теста Levene (Боровиков, 2005; Ким и др., 1989).

Для определения диагностически значимых параметров сравнивались выборки, соответствующие одному и тому же показателю одного и того же компьютерного теста, но относящиеся к пациентам, страдающим разными типами вестибулопатий. Также была исследована связь нарушений различных показателей глазодвигательных реакций внутри одного типа вестибулопатии с характером головокружения. Все данные, полученные при обследовании пациентов, сопоставлялись не только между группами, но и с референтными значениями (нормой), которые были получены ранее при обследовании 64 здоровых мужчин в возрасте от 20 до 45 лет.

В работе был использован дискриминантный анализ (Ким и др., 1989), позволивший построить классификационные функции, по значениям которых можно определить, в какую из групп следует отнести индивидуума с известным набором диагностически значимых параметров. Было выделено 6 параметров (диагностических критериев), на основании которых возможно классифицировать патологии вестибулярного аппарата в зависимости от происхождения нарушения. Далее были определены 3 линейные функции, позволяющие отнести испытуемого с известным набором параметров (полученных в ходе обследования) к одной из 3 типов патологий вестибулярного аппарата (периферического, психогенного, церебрального генезов) или к группе здоровых людей. При этом классификационные функции имеют вид: F=var1*coef1+var2*coef2+...+var6*coef6

Статистический анализ данных осуществлялся с использованием прикладных математических пакетов SPSSStatistics и Matlab.

Результаты (М±о) статистической обработки исследуемых спонтанных, вестибулярно- и зрительно-индуцированных глазодвигательных реакций у 3 групп пациентов и группы здоровых испытуемых представлены в табл. 1.

Как видно из таблицы, у пациентов с ВПер, ВЦен и ВПсих показатели достоверно отличаются от показателей здоровых лиц и имеют между собой стати-

стически значимые групповые различия (исключение составляют характеристики СДГ).

Показатели ВР в группах обследуемых пациентов достоверно отличались не только от показателей здоровых людей, но имели и групповые различия. Так, в случае ВПер нистагменные реакции при активном вращении головой в горизонтальной и сагиттальной плоскостях были достоверно более длительными и более выраженными, чем в группах ВЦен и ВПсих. Кроме того, в отличие от ВЦен в группе ВПер отсутствует корреляция между показателями ВР при вращениях головы в горизонтальной и сагиттальной плоскостях. На рис. 3 представлены фраг-

Таблица 1

Показатели спонтанных, вестибулярно- и зрительно-индуцированных глазодвигательных реакций у здоровых и у больных центральной, периферической и психогенной

вестибулопатией

Статистически значимые отличия показателей (p< 0,05) между: * - ВПер и ВЦен; & - ВПер и ВПсих; # - ВЦен и ВПсих; @ - в отсутствие и на фоне РОКС; $ - отличия от группы здоровых (от нормы)

Рис. 3. Фрагменты глазодвигательных реакций при активных вращениях головой вокруг продольной оси тела у больных периферической (ВП) и центральной (ВЦ) вестибулопатией 1 - движение головы, град.; 2 - движение глаз (ЭОГ), град.

менты вестибулярно-индуцированных глазодвигательных реакций (вестибулярная реактивность) при активных вращениях головой вокруг продольной оси тела у больных ВПер и ВЦен.

Величина латентного времени ФС при слежении за скачкообразным перемещением мишени-стимула как в отсутствие, так и на фоне РОКС в случае ВПер статистически значимо ниже, чем у пациентов других групп. В группе ВПер кэФС был статистически значимо выше, чем в группах ВЦен и ВПсих, что свидетельствовало о большей точности установки взора (близкой к физиологической норме) у больных с периферической вестибулопатией. На рис. 4 представлены фрагменты установки и удержания взора на мишени (фиксационные саккады) и плавных движений глаз при слежении за линейнообразным перемещением стимула у больных ВПер и ВЦен.

Статистически значимые различия латентного времени ПС были выявлены только между здоровыми и пациентами ВПер и ВЦен. По сравнению со здоровыми куПС у всех пациентов был достоверно ниже, особенно у ВЦен и ВПсих.

Необходимо отметить, что в группе пациентов ВЦен значимые нарушения ПС сопровождаются (коэффициент корреляции k=0,7...0,9, p