Головокружение и нарушение равновесия — одни из наиболее распространенных (до 30%) жалоб, которые пациент предъявляет врачам как общей практики, так и различных специальностей — оториноларингологу, неврологу, психиатру и др. Головокружение — 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 ей. Головокружение относится к сфере субъективных ощущений человека, что обусловливает трудности описания и определения этого феномена больными.

Существует несколько подходов к классификации головокружений [1—9]. В соответствии с общепринятой феноменологической классификацией выделяют вестибулярное головокружение (истинное, системное, вертиго), обусловленное органическим поражением вестибулярной системы. Данный тип головокружения достаточно четко описывается больными как внезапное ощущение вращения собственного тела или окружающих предметов. Второй тип головокружения — невестибулярное (несистемное). При этом виде головокружения 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. Несистемное головокружение преобладает в клинической практике и представляет огромную трудность для диагностики, так как в отличие от вестибулярного типа не имеет четких клинических маркеров и способов надежной верификации. Известно, что несистемное головокружение 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.

В настоящее время актуальной проблемой является объективизация жалоб на головокружение и предварительная оперативная дифференциальная диагностика вестибулопатий разного генеза. Существующие на данный момент методы диагностики требуют значительных финансовых и временны́х 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 затратных способов объективизации жалоб на головокружение и предварительной дифференциации их причин, в том числе на этапе первичной медицинской помощи.

В опубликованной ранее работе [10] были определены диагностические критерии для дифференциации вестибулопатий только периферического и центрального генеза по совокупности регистрируемых показателей при исследовании спонтанных и индуцированных зрительными и вестибулярными стимулами глазодвигательных реакций с помощью набора компьютерных тестов на аппаратно-программном комплексе (АПК) ОКУЛОСТИМ-КМ [11, 12].

Цель данной работы — создание комплексного компьютерного метода объективизации головокружения и дифференциации вестибулопатий разного генеза у отдельных индивидуумов, основанного на регистрации спонтанных и вестибулярно- и зрительно-индуцированных движений глаз и классификационном (дискриминантный) анализе.

В задачи исследования входили определение диагностических критериев для компьютерной дифференциальной диагностики системного и несистемного головокружения; поиск классификационных (дискриминантные) функций, характерных для клинически различных типов (органические и психогенные) нарушений вестибулярной функции; создание комплексного компьютерного метода объективизации состояния вестибулярной системы у отдельных индивидуумов на базе АПК ОКУЛОСТИМ-КМ.

В исследовании приняли участие 69 пациентов разного пола и возраста, предъявляющих жалобы на периодические головокружения и нарушения равновесия, и 64 здоровых мужчины. Было проведено оториноларингологическое и клинико-неврологическое обследование всех пациентов и здоровых с применением методов инструментальных обследований (МРТ, ЭЭГ и т. д.) и сбора клинико-анамнестических данных. После клинического обследования пациенты были разбиты на три группы.

1-я группа включала 22 пациента (12 женщин, 10 мужчин) в возрасте 25—64 лет (средний — 47 лет) с периферической вестибулопатией (вестибулярный нейронит, гидропс лабиринта, болезнь Меньера).

2-я группа — 26 пациентов (15 женщин, 11 мужчин) в возрасте 25—70 лет (средний — 52 года) с центральной вестибулопатией (дисциркуляторная энцефалопатия II—III степени, посттравматическая энцефалопатия, вертебрально-базилярная недостаточность).

3-я группа — 21 пациент (13 женщин, 8 мужчин) в возрасте 18—45 лет (средний — 28 лет) с психогенной вестибулопатией (псевдовестибулопатия). Пациенты предъявляли жалобы на головокружение и нарушения равновесия, но не имели каких-либо органических нарушений со стороны вестибулярного анализатора и ЦНС, что было подтверждено консультацией отоневролога, невролога и данными МРТ. Жалобы на головокружение возникали после перенесенного пациентами стресса или при обострении хронической психотравмирующей ситуации. Эта категория больных имела те или иные эмоциональные нарушения (тревожно-депрессивные, ипохондрические расстройства, панические атаки). Все больные данной категории имели выраженный синдром вегетативной дистонии, гипервентиляционный синдром. Описанные синдромы и расстройства личности данной группы были выявлены клинически и с дополнительным использованием тестов, применяемых на кафедре неврологии ПМГМУ им. И.М. Сеченова [13, 14]. Эти данные позволили сделать вывод о наличии у данной категории больных психогенной вестибулопатии.

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

Для валидизации метода использовали дополнительную контрольную группу из 46 пациентов, предъявлявших жалобы на головокружение и нарушения равновесия, с известными клиническими диагнозами.

После клинико-инструментальных обследований в медицинских учреждениях больным было проведено обследование с использованием АПК ОКУЛОСТИМ-КМ^​1​᠎ [10—12], в который входили персональный компьютер с двумя мониторами: один для предъявления зрительной стимуляции обследуемому, второй для контроля врачом физиологических реакций обследуемого, окулотахогониограф — электроокулограф с 3-осевыми акселлерометрическими датчиками и датчиками угловой скорости, позволяющими определять скорость и угол поворота головы, а также усилитель электроокулограмм (ЭОГ), работающий от источника постоянного тока (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.

Исследовали спонтанные движения глаз, вестибулярную реактивность при вращении головой в горизонтальной и сагиттальной плоскостях, следящую функцию глаз — установка и удержание взора (фиксационные саккады) и плавное слежение 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 (так называемый воротник Шанца). 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.

Спонтанные движения глаз 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 с.

Следящую функцию оценивали по движению глаз при слежении за зрительным стимулом. Зрительный стимул представлял собой точечную мишень около 1° (фовеальный стимул), перемещавшуюся по заданному алгоритму как на безориентирном поле экрана, так и на фоне 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. Следящая функция глаз включала исследование точности фиксационных саккад и плавного слежения. Фиксационные саккады — это серии скачкообразных перемещений точечного стимула в вертикальном и горизонтальном направлениях в диапазоне 20° с удержанием взора на мишени в течение 2 с. Число предъявляемых саккад зависело от состояния обследуемого и составляло от 8 до 14 в каждом направлении. Динамические саккады — скачкообразные перемещения глаз (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 глаз за линейным и синусоидальным перемещением стимула с частотой 0,33 Г.по горизонтали и вертикали в диапазоне 20°.

При зрительных тестах проводили одновременную регистрацию движений глаз (точность регистрации ±0,5°)и зрительных стимулов.

При вестибулярных тестах выполняли одновременную регистрацию 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 использовали следующую совокупность количественных показателей глазодвигательных реакций:

— для оценки вестибулярной реактивности: показатели нистагма (относительная длительность — отношение общей длительности нистагма к продолжительности всего теста, амплитуда быстрой фазы, скорость медленной фазы, частота), регистрируемого при активных вращениях головой (наличие единичных нистагменных ударов (0—15%) свидетельствовало о нормальной вестибулярной реактивности, увеличение длительности нистагма более 15% от длительности теста — о повышении вестибулярной реактивности);

— для оценки спонтанных движений глаз: показатели спонтанного и установочного нистагма при положении глаз в центре и отведениях их по горизонтали и вертикали;

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

— для оценки плавного слежения: коэффициент усиления плавного слежения — отношение скорости движения глаза к скорости движения стимула.

Для каждого показателя оценивали математическое ожидание (М), дисперсию (σ^​2​᠎), размах варьирования и коэффициент вариации. Полученные данные анализировали с использованием критерия Фридмана (Friedman ANOVA) и непараметрического теста Уилкоксона и U-теста Манна—Уитни с критическим уровнем значимости α=0,05; коэффициентов корреляции Спирмена и Пирсона. Нормальность распределений и гомогенность дисперсий проверяли с помощью критерия Колмогорова—Смирнова—Лиллифора и теста Levene [15, 16].

Для определения диагностически значимых параметров сравнивали 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, сопоставляли не только между группами, но и с референтными значениями (норма), которые были получены ранее при обследовании 64 здоровых мужчин.

В работе использовали дискриминантный анализ [16], позволивший построить классификационные функции, по значениям которых можно было определить, в какую из групп следует отнести индивидуума с известным набором диагностически значимых параметров. Статистический анализ данных осуществляли с использованием прикладных математических пакетов SPSS Statistica и Matlab.

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

Как видно из табл. 1, показатели у пациентов с вестибулопатией достоверно отличаются от здоровых и имеют статистически значимые групповые различия (исключение составляют характеристики спонтанных движений глаз).

Показатели вестибулярной реактивности в группах обследованных пациентов не только достоверно отличались от показателей здоровых, но имели и групповые различия. Так, в случае периферической вестибулопатии нистагменные реакции при активном вращении головой в горизонтальной и сагиттальной плоскостях были достоверно более длительными и выраженными, чем в группах с центральной и психогенной вестибулопатией. Кроме того, в отличие от центральной вестибулопатии в группе периферической отсутствовала корреляция между показателями вестибулярной реактивности при вращениях головы в горизонтальной и сагиттальной плоскостях.

Величина латентного периода фиксационных саккад при слежении за скачкообразным перемещением мишени-стимула как в отсутствие, так и на фоне РОКС в случае периферической вестибулопатии была статистически значимо ниже, чем у пациентов других групп. В группе периферической вестибулопатии коэффициент эффективности саккад был статистически значимо выше, чем в группах с центральной и психогенной вестибулопатией, что свидетельствовало о большей точности установки взора (близка к физиологической норме).

Статистически значимые различия латентного времени плавного слежения были выявлены только между здоровыми и пациентами c периферической и центральной вестибулопатиями. По сравнению со здоровыми коэффициент усиления плавного слежения у всех пациентов был достоверно ниже, особенно при центральной и психогенной вестибулопатиях.

Необходимо отметить, что в группе пациентов с центральной вестибулопатией значимые нарушения плавного слежения сопровождались (коэффициент корреляции k=0,7…0,9, p<0,001) четко выраженными нарушениями фиксационных саккад.

Использование РОКС в случае центральной вестибулопатии дополнительно ухудшало все формы зрительного слежения, корреляционная связь между нарушениями плавного слежения и фиксационными саккадами в этой группе стремилась к 1,0. В группе с центральной вестибулопатией наблюдалась значимая прямая (положительная) корреляция (k=0,7, p<0,001) между показателями вестибулярной реактивности при вращениях головы в горизонтальной и сагиттальной плоскостях.

Таким образом, установлено, что для периферической вестибулопатии характерны повышенная вестибулярная реактивность и близкие к норме показатели следящей функции глаз. У больных с центральной и психогенной вестибулопатиями показатели вестибулярной реактивности были близки к норме. Показатели зрительного слежения в группах с центральной и психогенной вестибулопатией были достоверно хуже, чем у больных с периферическим поражением. РОКС резко ухудшала все исследуемые показатели зрительного слежения у больных с периферической и центральной вестибулопатией, тогда как в случае с психогенной — значимо улучшала, о чем свидетельствуют не только данные табл. 1, но и характер нативных кривых у больных в отсутствие и на фоне РОКС (см. рисунок). Сопоставление показателей фиксационных саккад и плавного слежения у пациентов в отсутствие и на фоне РОКС показало значимость этого теста для дифференциации психогенной и органических вестибулопатий.

Необходимо отметить, что пациенты с психогенной вестибулопатией, по данным клинического обследования и МРТ не имевшие каких-либо органических нарушений со стороны вестибулярной системы, демонстрировали при сопоставлении с группой здоровых достоверные различия в исследуемых показателях, особенно зрительного слежения (коэффициенты эффективности саккад и усиления плавного слежения) в отсутствие и на фоне РОКС. Это предполагает наличие объективных нарушений и может быть использовано в качестве одного из критериев диагностики психогенной вестибулопатии.

Полученные результаты свидетельствуют, что изменения в периферической части вестибулярного анализатора не оказывают существенного влияния на центральные иннервационные механизмы движений глаз, и поэтому характеристики зрительного слежения, как правило, соответствуют референтным (физиологически нормальные) значениям.

При центральной вестибулопатии страдают различные центральные уровни, иннервирующие движения глаз. В зависимости от характера патологии и вовлеченности определенного морфологического субстрата в группе с центральной вестибулопатией регистрировались характерные для той или иной патологии нарушения в спонтанных и зрительно-индуцированных саккадических и плавных следящих движениях глаз.

В группе психогенной вестибулопатии в отсутствие и на фоне РОКС регистрируемые изменения фиксационных саккад и плавного слежения не коррелировали между собой и были менее выражены, чем в случае органической вестибулопатии. Кроме того, у больных с психогенной вестибулопатией наблюдалась значимая корреляция между характеристиками спонтанных движений глаз и вестибулярной реактивности (k=0,9, p<0,001), которая отсутствовала в случае органических нарушений.

Сопоставление показателей фиксационных саккад и плавного слежения у пациентов в отсутствие и на фоне РОКС показало значимость этого теста для дифференциации психогенной вестибулопатии от органических, т. е. позволило рассматривать РОКС как дифференциально-диагностический инструмент.

Значимость оптокинетических стимулов в характере фиксационных саккад и плавного слежения убедительно подтверждается нейрофизиологическими исследованиями [17—19], указывающими на прямое участие зрительных сигналов в модуляции ответов вестибулярных ядер [20—22]. Оптокинетические раздражения адресуются вестибулярным ядрам и участвуют в формировании следящей функции глаз [21, 22]. В работах [19, 23] было показано, что слежение у здоровых людей проходит существенно лучше при наличии зрительной фоновой среды, чем без нее. РОКС помогает ориентироваться пациенту визуально, субъективно определяя границы полей зрения. Однако при повреждении вестибуло-мозжечковых синергий и нарушении вестибуло-ретикулярных связей слежение на фоне РОКС существенно ухудшается [7, 19].

Что касается пациентов с психогенной вестибулопатией, то в этой группе на фоне РОКС отмечается существенное улучшение зрительного слежения. Можно предположить, что у обследованных данной группы отвлечение внимания и ослабление произвольного контроля при действии дополнительных сенсорных стимулов в виде РОКС приводит к улучшению следящей функции глаз. Значение отвлечения внимания хорошо известно при исследовании равновесия у пациентов с функциональными неврологическими нарушениями — «психогенный Ромберг» (стояние пациента в пробе Ромберга существенно улучшается при отвлечении внимания, например при одновременном выполнении пальценосовой пробы).

Однако возможно и другое объяснение наблюдаемого феномена. Можно предположить, что у обследованных нами пациентов с диагнозом психогенной вестибулопатии имела место сенсорная депривация, приводящая к понижению уровня спонтанной нейрональной активности вестибулярного ядерного комплекса, и поэтому дополнительные сенсорные стимулы, воздействуя на вестибулярные ядра и другие интегративные структуры мозга и активизируя их, улучшали характеристики следящей функции глаз [17, 24].

Для определения принадлежности обследуемого к той или иной группе вестибулопатий в работе использовали известный метод математической статистики — дискриминантный анализ [16], позволяющий разработать алгоритм решения задач различения (дискриминация) объектов наблюдения по определенным признакам (дискриминантные переменные). В нашем случае такими переменными являлись латентное время, коэффициенты эффективности и усиления фиксационных саккад и плавного слежения на фоне и в отсутствие РОКС, которые и использовались для построения классификационных (дискриминантные) функций для наиболее достоверной обработки статистических данных.

Классификационные функции имели вид: F=b1^​*​x1+b2^​*​x2+….+b6^​*​x6, где b1,…b6 — коэффициенты, определяемые с помощью дискриминантного анализа, х1, х2, х3 — коэффициенты эффективности саккад, коэффициент усиления фиксационных саккад, латентное время фиксационных саккад, х4, х5, х6 — коэффициенты эффективности плавного слежения, коэффициенты усиления плавного слежения, латентное время плавного слежения. Число этих функций определялось количеством исследуемых групп. Результаты классификации обследованных групп представлены в табл. 2.

Наибольший (95,5%) процент правильной классификации наблюдался для группы здоровых, наименьший (71,4%) — психогенной вестибулопатии, так как около 30% обследованных из этой группы, по данным дополнительного клинического инструментального обследования, имели и органическую, преимущественно центральную вестибулопатию.

Для валидизации предложенного метода были дополнительно обследованы на АПК ОКУЛОСТИМ-КМ 46 пациентов, чьи клинические диагнозы были известны по результатам нейровизуализационных и клинико-инструментальных обследований с применением МРТ. При этом на первом этапе с помощью дискриминантного анализа определялись группы лиц с органическим (центральная и периферическая вестибулопатия), психогенным поражением и здоровые. Затем в группе с органическим поражением вестибулярной системы проводилась дополнительная дифференциация пациентов с центральной и периферической вестибулопатией.

Точность классификации для здоровых лиц составила 95,5%, для групп больных с органической вестибулопатией — 81% (внутри этой группы точность для периферической вестибулопатии — 88,9%, центральной — 81,6%), психогенной — 70,8%.

Проведенные исследования показали, что дискриминантный анализ дает возможность отнести обследуемого с известным набором диагностических показателей, полученных с помощью АПК ОКУЛОСТИМ-КМ, к той или иной группе больных с вестибулопатией. В итоге были разработаны алгоритм и комплексный компьютерный метод для предварительной дифференциальной диагностики типа вестибулопатии у каждого отдельного больного без привлечения дополнительных клинико-инструментальных средств обследования.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

При объективизации жалоб пациентов на головокружение и нарушение равновесия достоверными диагностическими показателями, основанными на регистрации и анализе спонтанных и вестибулярно- и зрительно-индуцированных движений глаз, оказались коэффициенты эффективности и усиления фиксационных саккад и плавного слежения на фоне и в отсутствие РОКС.

На основе полученных диагностических показателей были построены классификационные (дискриминантные) функции, позволяющие диагностировать здоровых и субъектов с клинически различными типами нарушений вестибулярной функции: периферической, центральной и психогенной вестибулопатией.

Проведенное сопоставление результатов компьютерной диагностики с известными клиническими диагнозами по результатам нейровизуальных и клинико-инструментальных обследований с применением МРТ, КТ и ЭЭГ показало их хорошее совпадение.

Работа выполнена в период 2010—2013 гг. в рамках проектов Целевой программы РАН «Фундаментальные науки — медицине» № 6001/4, 6001/5, 6001/6, 6001/7.