Фантомные боли: эпидемиология и этиопатогенез

ВВЕДЕНИЕ / INTRODUCTION

Потеря конечности, приводящая к инвалидизации, может привести к изменениям как центральной нервной системы (ЦНС), так и периферической нервной системы. После ампутации пациенты часто испытывают фантомные ощущения в отсутствующей конечности, которые субъективно воспринимаются ими как движение или боль, определяемая как «фантомная боль» [1–3]. У 98% больных возникают различные ощущения в утраченной части тела: они могут чувствовать тепло или холод, зуд, давление и даже определять положение фантомной конечности в пространстве. Как правило, эти ощущения появляются сразу после ампутации, но у некоторых людей они возникают лишь через несколько дней или недель после утраты конечности [2].

В большинстве случаев пережившие ампутацию испытывают фантомные боли (ФБ), которые ощущаются в виде пульсирующей, колющей боли, чувства удара током или даже судорог и болезненной неподвижности в том месте, где раньше была конечность [3]. ФБ – сложное и до сих пор не до конца изученное явление, возникающее после ампутации части тела. Несмотря на активные исследования в этой области, точные механизмы развития ФБ остаются неизвестными, а имеющиеся данные неоднозначны.

Классическая ФБ появляется после ампутации конечностей, однако может возникать и после потери других частей тела – молочной железы, языка, зубов, половых органов, глаз или внутренних органов (например, прямой кишки) [4].

Предполагают, что ФБ связаны с изменениями в нервной системе. Они могут включать как периферическую сенситизацию, которая возникает из-за повреждения тканей и приводит к повышению чувствительности нервных окончаний, так и центральную сенситизацию – процесс, происходящий в ЦНС и связанный с изменением активности нейронов. Также известно, что на формирование ФБ могут влиять психосоциальные факторы, такие как стресс, тревога, депрессия и другие психологические состояния. Последние усугубляют болевые ощущения и затрудняют лечение [5].

В Международной классификации болезней 10-го пересмотра ФБ указана в разделе «Болезни нервной системы (G00-G99)», подразделах «Поражения отдельных нервов, нервных корешков и сплетений (G50-G59)» – «Поражения нервных корешков и сплетений (G54)»: G54.6 Синдром фантома конечности с болью (англ. Phantom limb syndrome with pain), G54.7 Синдром фантома конечности без боли (англ. Phantom limb syndrome without pain).

В отечественной литературе наряду с термином «фантомная боль» равнозначно используются термины «фантомно-болевой синдром» и «фантомный болевой синдром» (ФБС). Федерация анестезиологов и реаниматологов России определяет ФБС как длительно существующую боль и расстройства чувствительности, которые пациент испытывает после ампутации, ощущая присутствие удаленной части тела (чаще всего конечности). При этом обращается внимание на то, что ФБС в своем генезе носит смешанный характер и представлен болью двух типов: нейропатическая ФБ, сочетающаяся с разнообразными патологическими сенсорными симптомами и воспринимаемая пациентом как боль в несуществующей конечности, и обычная ноцицептивная (соматическая) боль в культе [6].

Сложные неврологические механизмы позволяют воспринимать различные стимулы и реагировать на них. В процессе возникновения боли задействованы разные структуры головного и спинного мозга, а между повреждением и моментом осознания болевых ощущений лежит сложный комплекс электрохимических процессов – ноцицепция (трансдукция, трансмиссия, модуляция, перцепция). При ощущении боли (например, от укола или механического воздействия на кожу, слизистые оболочки, фасции, суставные сумки) активируются болевые рецепторы – механо- и хемоноцицепторы. Интенсивность боли зависит от силы, продолжительности и характера болевого раздражителя [7].

Информация о болевых ощущениях и температуре передается через боковые спиноталамические тракты в таламус. В частности, болевые сигналы от нижней конечности передаются от периферических рецепторов к псевдоуниполярным нейронам первой степени в ганглии задних корешков. Затем они перекрещиваются и поднимаются к нейронам третьей степени в таламусе. Эта сенсорная информация в итоге поступает в первичную сенсорную кору в постцентральной извилине теменной доли, где находится сенсорный гомункулус. Ампутация конечности может вносить изменения в эту сложную систему передачи информации и инициировать патофизиологические преобразования в нервной системе, формируя ФБС [8].

ФБС значительно ухудшает качество жизни людей с ампутированными конечностями. Частота возникновения ФБ после ампутации остается высокой, а сведения об эффективности их лечения противоречивы. Лучшее понимание патофизиологии и этиологии ФБ может привести к появлению новых эффективных методов лечения, которые позволят облегчить страдания пациентов и повысить качество их жизни.

С целью обобщения современных знаний о эпидемиологии и этиопатогенезе ФБ выполнен анализ литературных источников, посвященных их изучению и включенных в наукометрические базы PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science, Embase и eLibrary.

Первые описания и история интерпретации феномена ФБ были представлены в нашей предыдущей работе, посвященной историческому анализу исследований феномена фантомных конечностей и фантомов [9].

ЭПИДЕМИОЛОГИЯ ФАНТОМНЫХ БОЛЕЙ / PHANTOM PAIN EPIDEMIOLOGY

Большинство пациентов, перенесших ампутацию, испытывают ФБ с разными проявлениями по степени выраженности, частоте и продолжительности боли. С течением времени ФБ может самостоятельно или после применения различных методов лечения полностью купироваться или видоизмениться до менее выраженной, однако нередко больные заявляют об отсутствии изменений интенсивности болевого синдрома.

До недавнего времени клиницисты не обращали внимания на высокую распространенность ФБ, а научные исследования патофизиологических механизмов формирования и значимости влияния ФБ на качество жизни начали выполняться сравнительно недавно. В доступной нам литературе эпидемиология ФБ разнится. Мы предполагаем, что это зависит от характеристики пациентов, включенных в исследования (табл. 1) [10–44].

Указанные данные о распространенности ФБС среди ампутантов подчеркивают масштаб проблемы и необходимость разработки новых подходов к лечению и реабилитации таких пациентов. Увеличение количества лиц, перенесших ампутацию конечностей, может потребовать дополнительных ресурсов и усилий со стороны общества и системы здравоохранения для обеспечения их потребностей, включая разработку инновационных технологий протезирования, улучшение доступности медицинской помощи и психологическую поддержку в процессе лечения и реабилитации.

ПРИЧИНЫ АМПУТАЦИИ КОНЕЧНОСТЕЙ / CAUSES OF LIMB AMPUTATION

В развитых западных странах около 75% всех случаев ампутации конечностей связаны с сахарным диабетом и заболеваниями периферических артерий. В развивающихся странах ампутации чаще всего проводятся из-за травм, инфекций и опухолей. Статистика, собранная на основе демографических данных, демонстрирует, что за последние десятилетия в Европе и во всем мире наблюдается снижение количества больших ампутаций при росте числа малых ампутаций (под большими ампутациями обычно понимают операции, при которых конечность усекается проксимально или через голеностопный сустав, малые ампутации – это операции, проводимые дистальнее голеностопного сустава) [45].

В США, по предварительным оценкам, проживает примерно 2,309 млн человек с ампутированными конечностями. Из них около 91% – лица, потерявшие нижние конечности, 9,2% – верхние. По прогнозам, к 2060 г. число людей с потерей конечностей в США увеличится на 145%, что будет связано с ростом распространенности сосудистых заболеваний и диабета на 36% и 67% соответственно [46]. К середине столетия количество таких людей во всем мире может повыситься вдвое.

Основными причинами ампутации являются сахарный диабет, травмы, онкологические заболевания [47] и хронические облитерирующие заболевания артерий нижних конечностей [48]. Отличительной особенностью плановых ампутаций в условиях операционной является нанесение контролируемой хирургической травмы на фоне анестезии с плановой премедикацией и адекватным обезболиванием в раннем послеоперационном периоде.

Другой наиболее распространенной причиной потери конечностей является травматическая ампутация. Количество случаев травматичных ампутаций во всем мире выросло с 370,25 млн в 1990 г. до 552,45 млн в 2019 г. Часто такие травмы получают пожилые люди [49]. Также известно, что в период ведения боевых действий или локальных конфликтов число травматических ампутаций значительно увеличивается [50].

Боевая травма может привести к обширному повреждению тканей и потере конечности. В период военных конфликтов растет количество лиц с травматической ампутацией конечностей с последующим развитием ФБС. Факторами, имеющими зарегистрированную связь с последним, являются наличие остаточных болей в культе, чувство присутствия утраченной конечности, а также дистальный характер ампутации в случае верхних конечностей. Кроме того, была выявлена связь с такими психологическими факторами, как депрессивные состояния, повышенная тревожность и симптомы посттравматического стрессового расстройства [50].

Нам представляется, что к этим предрасполагающим факторам риска развития постампутационного ФБС можно добавить травматический характер ампутации при минно-взрывных ранениях, специфику оказания помощи пострадавшим (недостаточное обезболивание на этапах медицинской эвакуации в боевых условиях, длительное наложение жгута на конечность, ухудшающее ее кровоснабжение), развитие гнойных осложнений и психологическое состояние раненых в момент получения травмы – они находятся в экстремальной стрессовой ситуации.

В условиях современных вооруженных конфликтов ампутации конечностей обусловливаются как боевыми (90,6%), так и небоевыми (9,4%) поражающими факторами. В 69,1% случаев ампутации выполняют ввиду возникновения одномоментных необратимых изменений в конечности, что приводит к значимому снижению качества жизни [51].

По результатам опроса ветеранов боевых действий США, 82% респондентов испытывают боль в отсутствующей конечности и отмечают, что боль настолько значительна, что влияет на работоспособность, процессы адаптации и социализации после ранения [52]. Во время военных действий в Ираке и Афганистане 1716 американских военнослужащих потеряли как минимум одну конечность [53].

ЭТИОПАТОГЕНЕЗ ФАНТОМНЫХ БОЛЕЙ / PHANTOM PAIN ETIOPATHOGENESIS

ФБ имеют сложный и многообразный патогенез в зависимости от локализации, стадии развития патологического процесса, факторов риска, гендерных различий [54]. Факторы риска, связанные с развитием ФБ в конечностях после операции, можно разделить на две категории: немодифицируемые и модифицируемые. К немодифицируемым факторам относятся возраст, пол и расовая/этническая принадлежность. Модифицируемые факторы включают: отсутствие социальной и экономической поддержки, тяжесть хронических заболеваний (например, сахарного диабета), уровень боли перед операцией, отсутствие предоперационных консультаций, наличие психических расстройств (тревожности, депрессии или склонности к катастрофизации). В последнее время специалисты определили два основных предоперационных фактора риска развития ФБ: пожилой возраст и эффективность предыдущего лечения боли [55].

Анатомические повреждения, вызванные взрывом или проникающим ранением, могут нанести серьезный ущерб нервной системе [56] и стать причиной невропатической боли [57].

До сих пор точные механизмы возникновения ФБ полностью не изучены. Однако современные концепции описывают различные звенья патогенеза, начиная от периферической и центральной сенситизации и заканчивая ролью психосоциальных факторов.

Ниже представлены наиболее значимые теории возникновения ФБ.

Теория периферических нервов / Theory of peripheral nerves

Согласно данной теории в основе механизма лежит перерезание периферических нервов во время ампутации, что вызывает массивноое повреждение тканей и нейронов, приводящее к нарушению нормальной картины афферентного нервного входа в спинной мозг. Затем следует процесс, называемый деафферентацией, и проксимальная часть перерезанного нерва прорастает, образуя невромы. В этих невромах происходит повышенное накопление молекул, усиливающих экспрессию натриевых каналов, что приводит к гипервозбудимости и спонтанным разрядам. Считается, что такая аномальная периферическая активность является потенциальным источником боли в культе, включая ФБ. Исследования, в которых сообщается об уменьшении ФБ с помощью препаратов, блокирующих натриевые каналы, дополнительно подтверждают эту теорию [58][59].

J.W.D. de Lange et al. (2022 г.) на основании проведенного анализа литературы утверждают, что хирургическая техника ампутации конечностей должна обязательно соответствовать принципам профилактики нейропатической боли, т.к. профилактика ФБС эффективнее лечения [60].

Теория центральной сенситизации / Theory of central sensitization

В соответствии с этой теорией в основе патогенеза ФБ лежит центральная сенситизация (гипервозбудимость центральных сенсорных нейронов, феномен взвинчивания), и после ампутации в спинном и головном мозге происходит усиление реакции на болевые стимулы. Повышенная активность нейронов в спинном и головном мозге может приводить к устойчивым болевым ощущениям даже при отсутствии периферических сигналов. Эта гиперактивность может быть вызвана потерей ингибиторного контроля или усилением возбудительных сигналов. В проксимальном отделе ампутированного периферического нерва аксональные отростки формируют связи с нейронами в рецептивном поле спинного мозга. Некоторые нейроны, не отвечающие за передачу боли, прорастают в пластинку II заднего рога спинного мозга – область, участвующую в передаче ноцицептивных афферентных сигналов. Это приводит к повышению нейронной активности, расширению рецептивного поля нейронов и увеличению возбудимости других областей. Данный процесс называется центральной сенсибилизацией. В ходе его также усиливается активность NMDA-рецепторов¹, которая обусловлена действием нейромедиаторов: вещества P, тахикининов и нейрокининов в заднем роге спинного мозга [61][62].

Теория пластичности мозга / Theory of brain plasticity

Данная теория предполагает, что после ампутации происходит дезадаптационная реорганизация соматосенсорной коры мозга. Участки мозга, отвечающие за ампутированную конечность, начинают реагировать на сигналы от других частей тела. Эта кортикальная реорганизация может вызвать иллюзорные ощущения в ампутированной конечности, которые интерпретируются как фантомная боль [63][64].

Многочисленные исследования неоднократно продемонстрировали, что после ампутации верхней конечности происходит снижение активности в тех участках коры головного мозга, которые отвечают за ощущения и движения этой конечности в первой соматосенсорной и моторной областях. При этом активность соседних участков, отвечающих за рот и лицо, в данных областях коры возрастает [65].

С конца XX века в науке доминировала теория неадаптивной пластичности мозга, объясняющая развитие ФБС. Она основана на наблюдениях за обезьянами: если входная информация в область мозга, отвечающую за верхнюю конечность, теряется (например, после деафферентации руки), происходит перераспределение ресурсов мозга. Этот процесс называется пластичностью мозга или реорганизацией. Другими словами, участки мозга, отвечавшие за верхнюю конечность, теперь свободны и могут быть задействованы в управлении другими частями тела.

Логически можно предположить, что способность мозга перераспределять ресурсы между разными частями тела в ответ на изменения будет полезной, позволяя потерявшим конечность лучше адаптироваться к новой реальности. Примером адаптивной пластичности мозга являются пациенты, утратившие зрение в раннем возрасте. У таких людей зрительная кора начинает участвовать в других процессах, не связанных со зрением, например в восприятии и обработке языка. Однако в соответствии с теорией неадаптивной пластичности ФБС реорганизация в мозге у взрослых может быть, наоборот, вредна [66].

Теория памяти боли / Theory of pain memory

Согласно этой теории ФБ считается результатом памяти о боли, существовавшей до ампутации. Нейронные сети, участвующие в формировании памяти боли, могут продолжать функционировать и после ампутации, вызывая хронические болевые ощущения. Эти сети включают спинной мозг, таламус и кору головного мозга.

J. Katz и R. Melzack, изучив в 1990 г. характер болевых ощущений у 68 пациентов, перенесших ампутацию конечности, сообщили, что соматосенсорные сигналы достаточной силы и длительности могут вызывать продолжительные изменения в центральных нейронных структурах. Вместе с когнитивно-оценочными воспоминаниями о боли, которая предшествовала ампутации, эти изменения структур мозга приводят к формированию единого восприятия прошлого болевого опыта, связанного с фантомной конечностью. Авторы обратили внимание на то, что соматосенсорные воспоминания в основном представляют собой копии болезненных ощущений, которые возникали из-за травм перед ампутацией, а также в периоперационном периоде. Сами пациенты описывали их как ощущения, схожие с болью, которую они испытывали в дооперационном периоде [67].

Теория зеркальной боли / Theory of mirror pain

Теория предполагает, что боль в ампутированной конечности может быть связана с дисфункцией зеркальных нейронов. Зеркальные нейроны, которые активируются при наблюдении действий других людей, способны также играть роль в восприятии собственной боли. Дисфункция этих нейронов может приводить к ощущению боли в ампутированной конечности [68].

Теория кортикальной перестройки / Theory of cortical restructuring

Согласно данной теории утрата конечности вызывает перестройку соматосенсорных карт в мозге (сенсомоторный гомункулус). После ампутации участки коры головного мозга, ранее ответственные за ампутированную конечность, начинают получать сигналы от соседних областей, что может привести к возникновению ФБ [69][70].

Теория нейроматрицы / Theory of neuromatrix

Данная теория объясняет возникновение ФБ конфликтом между моторными и сенсорными процессами в мозге. После ампутации мозг сохраняет представление об утраченной конечности, и отсутствие визуальной обратной связи усиливает этот конфликт, что приводит к боли.

Многие дети, которые родились без конечности, испытывают ощущение фантома отсутствующей части тела. Это позволяет предположить, что нейронная сеть, или нейроматрица, отвечающая за телесные ощущения, имеет генетически определенную основу, которая изменяется под влиянием сенсорного опыта [71].

Человеческое тело воспринимается через нейроматрицу как единое целое, обладающее различными характеристиками в разное время. Механизм, лежащий в основе нового опыта, также включается в единую систему, создавая паттерн нейросигнатуры. Концепция этого комплексного мозгового механизма лежит в основе теории нейроматрицы. Предполагается, что группа нейронов в нейроматрице генетически запрограммирована на выполнение определенной функции по созданию сигнатурного паттерна. Интегрированный паттерн нейросигнатур в конечном итоге приводит к осознанию и действию. Теория нейроматрицы подразумевает, что наш мозг создает внутренние модели нашего тела, которые включают не только анатомические структуры, но и ощущения от них. Эти модели формируются на основе сенсорного опыта и могут изменяться под его влиянием. В случае ампутации конечности они могут стать неполными или искаженными, что приводит к возникновению ФБ [72].

K.L. Collins et al. в 2018 г. оценивали способность мозга приспосабливаться к сенсорным стимулам, изучая пластичность нейроматрицы. Суть эксперимента заключалась в том, чтобы заставить здорового человека воспринимать резиновую руку как свою собственную. Эффект достигался путем скрывания собственной руки из виду, обычно под столом, при этом резиновая рука находилась перед испытуемым. Ассистенты одновременно поглаживали резиновую и настоящую руки, что заставляло последнего воспринимать резиновую руку как свою собственную. Включенность резиновой руки в нейроматрицу исследователи проверяли путем нанесения по ней ударов молотком. Участники эксперимента реагировали на это с чувством испуга. Авторы пришли к выводу, что нейроматрица достаточно быстро адаптируется к новым сложившимся условиям и сильно подвержена влиянию визуальных наблюдений и соматосенсорных стимулов [73].

Теория проприоцептивной памяти / Theory of proprioceptive memory

Данная теория предполагает, что мозг сохраняет память о положении утраченной конечности в пространстве. Эти воспоминания могут вызывать болезненные ощущения, особенно если они связаны с последним положением конечности перед ампутацией.

V.C. Anderson-Barnes et al. в 2009 г. выдвинули гипотезу о том, что в подсознании человека остаются воспоминания о положении конечности до ампутации. Память о боли, связанная с каждым положением конечности, может способствовать возникновению не только ФБ, но и ощущения неподвижности или «замороженности» конечности. Авторы указывают на возможное существование нейронной сети памяти, которая хранит информацию о боли и других ощущениях – как положительных, так и отрицательных, связанных с разными положениями конечности. Они предполагают, что эти воспоминания развились для защиты нашего организма от повторных травм [74].

Субкортикальные теории / Subcortical theories

Эти теории определяют ведущую роль таламуса в развитии ФБ. Возможно, что в результате ампутации изменения затрагивают не только соматосенсорную и моторную кору. Вероятно, происходит реорганизация и подкорковых структур, например таламуса [75]. Согласно исследованиям после ампутации происходит перестройка в таламусе, которая может передавать новые сигналы в кору головного мозга, вызывая фантомные ощущения и боль [73].

K.D. Davis et al. в 1998 г. провели картирование таламуса у людей с ампутированными конечностями путем использования микростимуляций и микроэлектродной записи. В результате выяснилось, что в таламусе людей после ампутации представление об утраченной конечности шире, чем у тех, чьи конечности не повреждены. Кроме того, стимуляция таламуса может вызывать у ампутантов фантомные ощущения и даже ФБ в отсутствующей конечности [76].

В исследовании 2006 г. S.G. Waxman и B.C. Hains рассматривают таламус как структуру, способную генерировать боль. Ученые выяснили, что после травмы спинного мозга таламические нейроны становятся более возбудимыми независимо от сигналов, поступающих от спинальных нейронов. Это позволяет предположить, что таламус может превратиться в автономный генератор болевых сигналов [77].

В ходе исследования на грызунах было установлено, что ампутация передних конечностей вызывает изменения в структуре как деафферентированной первичной соматосенсорной коры головного мозга, так и вентрального заднего ядра таламуса, при этом последний начинает передавать новый сигнал в деафферентированную кору [78].

ОБЩИЕ РЕМАРКИ / GENERAL REMARKS

Представленные теории рассматривают различные механизмы развития ФБ и подчеркивают многофакторную природу этого сложного явления. В настоящее время ФБ признаются сложным неврологическим феноменом, требующим комплексного подхода к лечению.

ФБ также связывают с раздражающими факторами на периферии культи, наличием мелких невром пересеченных кожных нервов. Отмечено, что при сращении культи нерва с сосудами и костью ощущения боли приобретают особенно яркий и мучительный характер [1].

Исследование J.H. Davidson et al. показывает, что люди с ампутированными верхними конечностями значительно чаще страдают от постампутационной боли, которая бывает более частой, продолжительной и тяжелой по интенсивности, по сравнению с людьми с ампутированными нижними конечностями [79].

ФБ могут возникать у онкологических больных после ампутации конечности или удаления опухоли. Такие боли ощущаются в области, где находился удаленный орган или ткань. Несмотря на то что сам орган или ткань больше не существует, нервные окончания в этой зоне продолжают отправлять сигналы боли в мозг [80].

Развитие технологий в области биоинженерии и кибернетики открывает новые возможности для создания более эффективных протезов, способных уменьшить ФБ за счет улучшенной обратной связи с нервной системой пациента [81].

Необходимость дальнейших исследований ФБ обусловлена множеством нерешенных вопросов, касающихся как патогенеза, так и оптимальных методов их диагностики и лечения. Одной из ключевых задач является исследование механизмов центральной и периферической сенситизации, а также их взаимодействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ / CONCLUSION

Фантомные ощущения в конечностях – частое явление среди людей, перенесших ампутацию. Изучению этой проблемы в последние десятилетия посвящено множество исследовательских работ. Несмотря на то что с момента первого описания фантомной конечности французским военным хирургом Амбруазом Паре прошло почти 500 лет, точные механизмы этого феномена до сих пор полностью не раскрыты. Необходимы дополнительные исследования различных механизмов формирования ФБ, по результатам которых можно будет разработать эффективные и рациональные методы лечения, что позволит облегчить страдания больных.