transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2021-8-4-27-34transmed-632Research ArticleРАДИОЛОГИЯRADIOLOGYСтруктурная реорганизация проводящих путей белого вещества головного мозга у пациентов со спастической диплегией после транслингвальной нейростимуляцииStructural reorganization of the white matter pathways of the brain in patients with spastic diplegia after translingual neurostimulationhttps://orcid.org/0000-0002-1128-1587АнпилоговаК. С.AnpilogovaK. S.

Анпилогова Кристина Сергеевна, клинический ординатор кафедры лучевой диагностики и медицинской визуализации

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, Россия, 197341

Anpilogova Kristina S., Resident of Radiology Department

Akkuratova str. 2, Saint Petersburg, Russia, 197341

kristina-anp@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7630-8242ЧегинаД. С.CheginaD. S.

Чегина Дарья Сергеевна, аспирант кафедры лучевой диагностики и медицинской визуализации

Санкт-Петербург

SPIN-код: 4715-2716

Chegina Daria S., Postgraduate Student

Saint Petersburg

dashachegina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4340-6014ИгнатоваТ. С.IgnatovaT. S.

Игнатова Татьяна Сергеевна, врач-невролог, СПб ГБУЗ «Городская больница № 40»

Санкт-Петербург

SPIN-код: 5172-9399

Ignatova Tatiana S., Neurologist

Saint Petersburg

ignatova_tatiana@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2249-1405ЕфимцевА. Ю.EfimtsevA. Yu.

Ефимцев Александр Юрьевич, к.м.н., ведущий научный сотрудник НИЛ лучевой визуализации

Санкт-Петербург

SPIN-код: 3459-2168

Efimtsev Aleksandr Yu., PhD, Leading Researcher, Research Laboratory of Radiation Imaging

Saint Petersburg

 

atralf@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1611-5000ТруфановГ. Е.TrufanovG. E.

Труфанов Геннадий Евгеньевич, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательского отдела лучевой диагностики, заведующий кафедрой лучевой диагностики и медицинской визуализации

Санкт-Петербург

SPIN-код: 3139-3581

Trufanov Gennadiy E., Dr. Sc., Professor, Chief Researcher of the Research Department of Radiation Diagnostics, Head of the Department of Radiation Diagnostics and Medical Imaging

Saint Petersburg

 

trufanovge@mail.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationСанкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»РоссияCity Hospital № 40Russian Federation202130102021842734Copyright © Анпилогова К.С., Чегина Д.С., Игнатова Т.С., Ефимцев А.Ю., Труфанов Г.Е., 20212021Анпилогова К.С., Чегина Д.С., Игнатова Т.С., Ефимцев А.Ю., Труфанов Г.Е.Anpilogova K.S., Chegina D.S., Ignatova T.S., Efimtsev A.Y., Trufanov G.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/632

Актуальность. Спастическая диплегия (болезнь Литтля) — самая распространенная форма детского церебрального паралича (ДЦП), приводящая к стойким двигательным и функциональным нарушениям. Одним из перспективных направлений реабилитации является комбинация физиотерапии с методами стимуляции различных отделов нервной системы, среди которых выделяют функциональную электростимуляцию мышц и нервов.Цель исследования. Изучение структурных изменений проводящих путей белого вещества головного мозга у пациентов со спастической диплегией после транслингвальной нейростимуляции путем применения методики магнитно-резонансной трактографии.Материалы и методы. Проведено открытое одноцентровое контролируемое исследование. Всего обследовано 18 детей. Всем пациентам была выполнена комплексная МРТ в двух временных точках, до и после курса транслингвальной нейростимуляции, на томографе с индукцией магнитного поля 3,0 Тл, включавшая традиционный протокол в 3-х взаимно перпендикулярных плоскостях, а также диффузионно-взвешенных изображений — DWI (Diffusion-Weight Imaging).Результаты. У всех пациентов после нейростимуляции клинически отмечено улучшение координации движений и снижение мышечного тонуса с формированием новых моторных навыков, улучшение двигательной функции конечностей. Выявлено статистически значимое снижение индекса спастичности до 17 % для рук и 23 % для ног, улучшение качества моторных навыков по всем трем шкалам.Заключение. Транслингвальная нейростимуляция позволяет воздействовать на все компоненты моторной активности, в результате чего активируются процессы нейропластичности и головной мозг у пациентов со спастической диплегией становится более восприимчив к двигательной реабилитации, направленной на восстановление двигательного контроля и формирование новых моторных навыков.

Background. Spastic diplegia (Little’s disease) is the most common form of infantile cerebral palsy (ICP), leading to persistent motor and functional impairments. One promising area of rehabilitation is a combination of physical therapy with methods of stimulation of various parts of the nervous system, among which functional electrical stimulation of muscles and nerves is the most prominent.Objective. To study structural changes of cerebral white matter conduction pathways in patients with spastic diplegia after translingual neurostimulation using magnetic resonance tractography.Materials and Methods. An open single center-controlled study was conducted. A total of 18 children were examined. All patients underwent comprehensive MRI in two time points, before and after a course of translingual neurostimulation, on a tomograph with magnetic field induction 3.0 Tesla, which included a traditional protocol in 3 mutually perpendicular planes), and diffusion-weighted imaging — DWI (Diffusion-Weight Imaging).Results. All patients after neurostimulation showed clinical improvement of movement coordination and decrease of muscle tone with formation of new motor skills, improvement of limb motor function. Statistically significant decrease of spasticity index was revealed up to 17% for arms and 23% for legs, improvement of motor skills on all three scales.Conclusion. Translingual neurostimulation allows to affect all components of motor activity, as a result of which neuroplasticity processes are activated and the brain of patients with spastic diplegia becomes more receptive to motor rehabilitation aimed at restoration of motor control and formation of new motor skills.

детский церебральный параличколичественная анизотропиямагнитно-резонансная томографияМР-трактографиянейрореабилитациятранслингвальная нейростимуляцияcerebral palsyquantitative anisotropymagnetic resonance imagingMR tractographyneurorehabilitationtranslingual neurostimulationReferencesФедеральные клинические рекомендации по оказанию медицинской помощи детям с детским церебральным параличом. Союз педиатров России. 2013. 28 с.Federal clinical guidelines for providing medical care to children with cerebral palsy. Union of Pediatricians of Russia. 2013. 28 p. In RussianКоданева Л.Н., Адиятуллина Н.В. Возможности гидрокинезотерапии в реабилитации детей с болезнью Литтля. Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2018;1(155):122-126.Kodaneva LN, Adijatullina NV. The possibility of hydro kinesitherapy in the rehabilitation of children with the disease Little. Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta. 2018;1(155):122-126. In RussianOskoui M, Coutinho F, Dykeman J, et al. An update on the prevalence of cerebral palsy: a systematic review and meta-analysis. Dev Med Child Neurol. 2013;55(6):509–519. DOI: 10.1111/dmcn.12080.Oskoui M, Coutinho F, Dykeman J, et al. An update on the prevalence of cerebral palsy: a systematic review and meta-analysis. Dev Med Child Neurol. 2013;55(6):509–519. DOI: 10.1111/dmcn.12080.Баранов А.А., Намазова-Баранова Л.С., Куренков А.Л. и др. Комплексная оценка двигательных функций у пациентов с детским церебральным параличом. М: ПедиатрЪ, 2014. 84 с.]. 2017;29(3):11. DOI: 10.7748/ncyp.29.3.11.s11.Baranov AA, Namazova-Baranova LS, Kurenkov AL, et al. Kompleksnaya otsenka dvigatel’nykh funktsii u patsientov s detskim tserebral’nym paralichom. M: PediatR, 2014. 84 p. In RussianDean E. Cerebral palsy. Nurs Child Young People. 2017;29(3):11. DOI: 10.7748/ncyp.29.3.11.s11.Dean E. Cerebral palsy. Nurs Child Young People. 2017;29(3):11. DOI: 10.7748/ncyp.29.3.11.s11.Badalyan LO. Detskaya nevrologiya. M.: MEDpress-inform, 2016. 608 p. In Russian [Бадалян Л.О. Детская неврология. М.: МЕДпресс-информ, 2016. 608 с.].Badalyan LO. Detskaya nevrologiya. M.: MEDpress-inform, 2016. 608 p. In Russian [Бадалян Л.О. Детская неврология. М.: МЕДпресс-информ, 2016. 608 с.].Троска З.А., Шершнева О.А. Совершенствование профессиональной реабилитации детей, больных ДЦП. Ученые записки Российского государственного социального университета. 2015;14(3/130):156–167.Troska ZA, Shershneva OA. Improvement of professional rehabilitation of children with cerebral palsy Scientific notes of RSSU. 2015 14(3/130):156-167. In RussianЗвозиль А.В., Моренко Е.С., Виссарионов С.В. и др. Функциональная и спинальная стимуляция в комплексной реабилитации пациентов с ДЦП. Успехи современного естествознания. 2015;2:40–46.Zvozil AV, Morenko ES, Vissarionov SV et al. Functional and spinal stimulation in complex aftertreatment with cerebral spastic infantile paralysis. Advances in current natural sciences. 2015;2:40-46. In RussianDanilov YP, Tyler ME, Skinner KL, et al. Efficacy of electrotactile vestibular substitution in patients with peripheral and central vestibular loss. J Vestib Res. 2007;17 (2–3):119–113.Danilov YP, Tyler ME, Skinner KL, et al. Efficacy of electrotactile vestibular substitution in patients with peripheral and central vestibular loss. J Vestib Res. 2007;17 (2–3):119–113.Danilov YP, Tyler ME, Kaczmarek KA. Vestibular sensory substitution using tongue electrotactile display. In Grunwald M. Human Haptic Perception: Basics and Applications. Birkhauser Basel Switzerland. 2008; 467-480.Danilov YP, Tyler ME, Kaczmarek KA. Vestibular sensory substitution using tongue electrotactile display. In Grunwald M. Human Haptic Perception: Basics and Applications. Birkhauser Basel Switzerland. 2008; 467-480.Игнатова Т.С., Скоромец А.П., Колбин В.Е. и др. Транслингвальная нейростимуляция головного мозга в лечении детей с церебральным параличом. Вестник восстановительной медицины. 2016;6(76):10–16.Ignatova TS, Scoromets AR, Kolbin VE, et al. Translingual brain neurostimulation in treatment of the pediatric cerebral palsy. Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2016;(6):10–16. In RussianИгнатова Т.С., Икоева Г.А., Колбин В.Е. и др. Оценка эффективности транслингвальной нейростимуляции в двигательной реабилитации у детей со спастической диплегией. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2019;7(2):17–24. DOI: 10.17816/PTORS7217-24.Ignatova TS, Ikoeva GA, Kolbin VE, et al. Effectiveness evaluation of translingual neurostimulation in motor rehabilitation in children with spastic diplegia. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2019;7(2):17-24. In RussianBasser PJ, Pajevic S, Pierpaoli C, et al. In vivo fiber tractography using DT-MRI data. Magn Reson Med. 2000;44(4):625– 632. DOI: 10.1002/1522-2594(200010)44:4<625::aidmrm17>3.0.co;2-o.Basser PJ, Pajevic S, Pierpaoli C, et al. In vivo fiber tractography using DT-MRI data. Magn Reson Med. 2000;44(4):625– 632. DOI: 10.1002/1522-2594(200010)44:4<625::aidmrm17>3.0.co;2-o.Schilling K, Gao Y, Janve V, et al. Can increased spatial resolution solve the crossing fiber problem for diffusion MRI? NMR Biomed. 2017;30(12):1– 29. DOI: 10.1002/nbm.3787Schilling K, Gao Y, Janve V, et al. Can increased spatial resolution solve the crossing fiber problem for diffusion MRI? NMR Biomed. 2017;30(12):1– 29. DOI: 10.1002/nbm.3787Tournier J-D, Calamante F, Gadian DG, et al. Direct estimation of the fiber orientation density function from diffusion-weighted MRI data using spherical deconvolution. Neuroimage. 2004;23(3):1176–1185. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2004.07.037.Tournier J-D, Calamante F, Gadian DG, et al. Direct estimation of the fiber orientation density function from diffusion-weighted MRI data using spherical deconvolution. Neuroimage. 2004;23(3):1176–1185. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2004.07.037.Chandwani R, Kline JE, Harpster K, et al. Early micro- and macrostructure of sensorimotor tracts and development of cerebral palsy in high risk infants. Hum Brain Mapp. 2021;42(14):4708-4721. DOI: 10.1002/hbm.25579.Chandwani R, Kline JE, Harpster K, et al. Early micro- and macrostructure of sensorimotor tracts and development of cerebral palsy in high risk infants. Hum Brain Mapp. 2021;42(14):4708-4721. DOI: 10.1002/hbm.25579.Jeurissen B, Tournier JD, Dhollander T, et al. Multitissue constrained spherical deconvolution for improved analysis of multi-shell diffusion MRI data. Neuroimage. 2014;103:411–426. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2014.07.061.Jeurissen B, Tournier JD, Dhollander T, et al. Multitissue constrained spherical deconvolution for improved analysis of multi-shell diffusion MRI data. Neuroimage. 2014;103:411–426. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2014.07.061.Wang Y, Wang Q, Haldar JP, et al. Quantification of increased cellularity during inflammatory demyelination. Brain. 2011;134(Pt 12):3590-601. DOI: 10.1093/brain/awr307.Wang Y, Wang Q, Haldar JP, et al. Quantification of increased cellularity during inflammatory demyelination. Brain. 2011;134(Pt 12):3590-601. DOI: 10.1093/brain/awr307.Zhang H, Schneider T, Wheeler-Kingshott CA, et al. NODDI: Practical in vivo neurite orientation dispersion and density imaging of the human brain. Neuroimage. 2012;61(4):1000–1016. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.072.Zhang H, Schneider T, Wheeler-Kingshott CA, et al. NODDI: Practical in vivo neurite orientation dispersion and density imaging of the human brain. Neuroimage. 2012;61(4):1000–1016. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.072.Hess CP, Mukherjee P, Han ET, et al. Q-ball reconstruction of multimodal fiber orientations using the spherical harmonic basis. Magn Reson Med. 2006;56(1):104–117. DOI: 10.1002/mrm.20931.Hess CP, Mukherjee P, Han ET, et al. Q-ball reconstruction of multimodal fiber orientations using the spherical harmonic basis. Magn Reson Med. 2006;56(1):104–117. DOI: 10.1002/mrm.20931.Auriat AM, Borich MR, Snow NJ, et al. Comparing a diffusion tensor and non-tensor approach to white matter fiber tractography in chronic stroke. Neuroimage Clin. 2015;7:771–781. DOI: 10.1016/j.nicl.2015.03.007.Auriat AM, Borich MR, Snow NJ, et al. Comparing a diffusion tensor and non-tensor approach to white matter fiber tractography in chronic stroke. Neuroimage Clin. 2015;7:771–781. DOI: 10.1016/j.nicl.2015.03.007.Jeurissen B, Leemans A, Tournier J, et al. Investigating the prevalence of complex fiber configurations in white matter tissue with diffusion magnetic resonance imaging. Hum Brain Mapp. 2013;34(11):2747–2766. DOI: 10.1002/hbm.22099.Jeurissen B, Leemans A, Tournier J, et al. Investigating the prevalence of complex fiber configurations in white matter tissue with diffusion magnetic resonance imaging. Hum Brain Mapp. 2013;34(11):2747–2766. DOI: 10.1002/hbm.22099.Jin Z, Bao Y, Wang Y, et al. Differences between generalized Q-sampling imaging and diffusion tensor imaging in visualization of crossing neural fibers in the brain. Surg Radiol Anat. 2019;41(9):1019–1028. DOI: 10.1007/s00276-019-02264-1.Jin Z, Bao Y, Wang Y, et al. Differences between generalized Q-sampling imaging and diffusion tensor imaging in visualization of crossing neural fibers in the brain. Surg Radiol Anat. 2019;41(9):1019–1028. DOI: 10.1007/s00276-019-02264-1.Yeh F-C, Vettel JM, Singh A, et al. Quantifying differences and similarities in whole-brain white matter architecture using local connectome fingerprints. PLOS Comput Biol. 2016;12(11):e1005203. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005203.Yeh F-C, Vettel JM, Singh A, et al. Quantifying differences and similarities in whole-brain white matter architecture using local connectome fingerprints. PLOS Comput Biol. 2016;12(11):e1005203. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005203.Мамедьяров А.М., Намазова-Баранова Л.С., Ермолина Ю.В. и др. Возможности оценки моторных и сенсорных проводящих путей головного мозга с помощью диффузионно-тензорной трактографии у детей с детским церебральным параличом. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014;9–10:70–76.Mamedyarov AM, Namazova-Baranova LS, Ermolina YV, et al. Assessment of motor and sensory pathways of the brain using diffusion-tensor tractography in children with cerebral palsy. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2014;9–10:70–76. In RussianЗыкин П.А., Ялфимов А.Н., Александров Т.А. и др. Особенности развития мозолистого тела мозга детей по данным МРТ. Педиатр. 2018;9(1):37–48. DOI: 10.17816/PED9137-48.Zykin PA, Yalfimov AN, Aleksandrov TA, et al. Developmental features of corpus callosum in children revealed by MRI. Pediatrician (St. Petersburg). 2018;9(1):37- 48. DOI: 10.17816/PED9137-48. In RussianMourao LF, Friel KM, Sheppard JJ, et al. The role of the corpus callosum in pediatric dysphagia: preliminary findings from a diffusion tensor imaging study in children with unilateral spastic cerebral palsy. Dysphagia. 2017;32(5):703–713. DOI: 10.1007/s00455-017-9816-0.Mourao LF, Friel KM, Sheppard JJ, et al. The role of the corpus callosum in pediatric dysphagia: preliminary findings from a diffusion tensor imaging study in children with unilateral spastic cerebral palsy. Dysphagia. 2017;32(5):703–713. DOI: 10.1007/s00455-017-9816-0.Weinstein M, Green D, Geva R, et al. Interhemispheric and intrahemispheric connectivity and manual skills in children with unilateral cerebral palsy. Brain Struct Funct. 2014;219(3):1025-1040. DOI: 10.1007/s00429-013-0551-5.Weinstein M, Green D, Geva R, et al. Interhemispheric and intrahemispheric connectivity and manual skills in children with unilateral cerebral palsy. Brain Struct Funct. 2014;219(3):1025-1040. DOI: 10.1007/s00429-013-0551-5.Потапов А.А., Горяйнов С.А., Жуков В.Ю. и др. Длинные ассоциативные пути белого вещества головного мозга: современный взгляд с позиции нейронаук. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2014;78(5):66-77.Potapov AA, Goryainov SA, Zhukov VYu, et al. The long association pathways of the white matter: the modern neuroscience view. Zhurnal Voprosy Neirokhirurgii Imeni N.N. Burdenko. 2014;78(5):66-77. In RussianВагапова В.Ш., Борзилова О.Х., Рыбалко Д.Ю. и др. Функциональная анатомия центральной нервной системы: учебное пособие. 2-е изд; испр. и доп. Уфа: Изд-во ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, 2018. 111 с.Vagapova VSh, Borzilova OKh, Rybalko DYu, et al. Funktsional’naya anatomiya tsentral’noi nervnoi sistemy: uchebnoe posobie. 2-e izd; ispr. i dop. Ufa: Izd-vo FGBOU VO BGMU Minzdrava Rossii, 2018. 111 p. In Russian

The authors declare that there are no conflicts of interest present.