H-reflex –  jeho role v neurofyziologii a klinice

Souhrn

H-reflex je nejčastěji zmiňovaným reflexem v elektrofyziologické literatuře. Není již (jako dříve) považován za striktně monosynaptický reflex, protože bylo prokázáno, že se skládá z kratší monosynaptické a delší oligosynaptické složky. Je rutinně využíván v EMG laboratořích pro řadu předností (poměrně snadná a rychlá výbavnost), ale je třeba respektovat i všechny limitace, které vyšetřování tohoto reflexu provázejí. Jde zejména o správnou techniku vybavování reflexu (tj. správné umístění elektrod –  stimulačních i snímacích) a též o kritické zhodnocení latence a amplitudy, které jsou ovlivněny mnoha faktory (zejména fenomény presynaptické inhibice a postaktivační deprese). Nejedná se o přesný elektrofyziologický korelát reflexu šlachy Achillovy, neboť při stimulaci neurologickým kladívkem jsou drážděny i jiné struktury než selektivně dostředivá Ia vlákna. Při správné interpretaci výsledků je H-reflex velmi užitečný nástroj v diagnostice zvláště senzomotorických polyneuropatií, proximálně lokalizovaných lézí charakteru plexopatie, radikulopatie S1 či postižení n. ischiadicus. V poslední době se hodnocení H-reflexu prosazuje i ve sportovní medicíně a při studiu lokomoce u pacientů s inkompletní míšní lézí. Modulace H-reflexu byva tež využivana k monitoraci stupně svaloveho hypertonu při studiu spasticity.

Klíčová slova:
H-reflex – elektromyografie – presynaptická inhibice – postaktivační deprese – polyneuropatie – radikulopatie S1 – lumbální plexopatie

Úvod

H-reflex je nejčastěji studovaný reflex v elektrofyziologické literatuře [1]. Je rutinně vyšetřován prakticky v každé elektromyografické (EMG) laboratoři, ale ne vždy si však uvědomujeme jeho význam a limitace, které vyšetření tohoto reflexu s sebou nese, vč. interpretace výsledků jeho měření. H-reflex může být vybaven až ze 20 svalů celého těla –  horních i dolních končetin i obličeje, především ze svalů tonických. V běžné praxi se ovšem používá prakticky pouze H-reflex z m. soleus. Jeho klinické využití spočívá zejména v hodnocení proximálních segmentů periferního nervového systému (tj. plexů a nervových kořenů), které nejsou zahrnuty do standardního měření motorického a senzitivního vedení na končetinách, a je v těchto situacích dokonce citlivější než užití jiných komparativních metod (somatosenzorických evokovaných potenciálů [SEP], které vyšetří pouze senzitivní neurogram a mají rozdílnou aferentaci, či F vlny, jež nás informuje pouze o složce motorické) [2].

Historie a patofyziologie

V roce 1918 byl reflex poprvé popsán německým neurologem Johannem Hoffmannem. V roce 1951 ho Magladery charakterizoval jako striktně monosynaptický reflex, kdy se při submaximální elektrické stimulaci selektivně aktivují Ia aferentní vlákna svalových vřetének [3]. Signál se následně šíří do míchy, kde dochází k monosynaptické excitaci cílového motoneuronu a aktivaci příslušných svalových vláken jeho motorické jednotky. Tezi striktně monosynaptického charakteru H-reflexu však v roce 1984 zpochybnili Burke et al, kteří postulovali, že potenciál H-reflexu má příliš dlouhou vzestupnou fázi („rising phase“) na to, aby byl tvořen pouze monosynaptickou komponentou [4]. Následné studie na kočkách a poté i na lidech existenci oligosynaptických drah vláken typu Ia k homonymním svalům potvrdily [4,5]. V současné době je časná komponenta H-reflexu považována za monosynaptickou Ia dráhu, zatímco komponenta pozdní je dráha polysynaptická. Je totiž nepravděpodobné, že by elektrická stimulace smíšeného nervu vyvolala selektivně aktivaci pouze Ia vláken. Při stimulaci H-reflexu užíváme běžně takovou intenzitu submaximální stimulace, která vyvolá i malou M odpověď. Protože axony motoneuronů jsou v průměru menší než axony vláken skupiny Ia, je jasné, že při stimulaci periferního nervu mohou být aktivována i tenká vlákna Ib Golgiho aparátu a pravděpodobně i vlákna typu II ze svalových vřetének. Z toho je zřejmé, že všechny tyto komponenty se mohou spolupodílet na tvorbě H-reflexu [6]. H-reflex bývá často popisován jako elektrofyziologický korelát reflexu šlachy Achillovy, což není přesné, protože cesta šíření elektrického impulzu je v obou případech rozdílná (poklep kladívkem vyvolá excitaci i jiných struktur –  především svalových vřetének –  než selektivní submaximální stimulace elektrického impulzu, která svalová vřeténka obchází). Poměrně snadná výbavnost H-reflexu a jeho zdánlivě monosynaptický charakter bývají někdy v klinických studiích mylně interpretovány jako jediné měřítko excitability motorické jednotky. To však nemůže platit z následujících důvodů. Amplituda H-reflexu je sice ovlivněna množstvím neurotransmiteru, který je vyplaven z terminál Ia aferentních vláken, ale efekt uvolněného neurotransmiteru ovlivňují zejména dva fenomény: presynaptická inhibice a postaktivační deprese [7]. Mechanizmus presynaptické inhibice byl podrobně zkoumán již od počátku 60. let minulého století. Eccles et al prokázali u koček, že aktivace Ia vláken různých „vzdálených“ svalů vedla k presynaptické inhibici Ia aferentních vláken nervů zadní končetiny a k supresi H-reflexu [8]. U lidí byla presynaptická inhibice H-reflexu rovněž prokázána aktivací heteronymní svalové skupiny –  např. stimulace n. peroneus communis vyvolala presynaptickou inhibici H-reflexu m. soleus [9]. Jiní autoři popsali, že i pasivní pohyb nohy vedl k poklesu ipsilaterálního H-reflexu m. soleus [10]. Je zajímavé, že suprese H-reflexu m. soleus byla popsána i u velmi mírné kontrakce tohoto svalu, což působí poněkud paradoxně, neboť právě volní aktivace soleu bývá využívána k facilitaci H-reflexu v EMG laboratořích (mechanizmus není zcela jasný, pravděpodobně je to způsobeno sníženou excitabilitou kortikospinálních neuronů danou zvýšenou intrakortikální inhibicí) [11]. Inhibiční mechanizmy H-reflexu však nejsou omezeny pouze na jednu končetinu. Cheng et al zjistili pokles jeho amplitudy i při pasivním pohybu druhé dolní končetiny [12]. Rytmické pohyby paží též vedou k fázické modulaci ipsilaterálního H-reflexu m. soleus [13]. Presynaptická inhibice pochází také z descendentních supraspinálních zdrojů [14]. Stimulace vestibulárních jader mozkového kmene vedla k aferentní depolarizaci Ia vláken na dolních končetinách [15]. Dokonce i pouhá mentální simulace pohybu (pacienti byli vyzváni, aby v duchu vyvíjeli tlak nohou k podložce) vedla k velkému poklesu excitability spinální reflexní dráhy, což ukazuje na to, že i kortikální struktury mohou vést k modulaci H-reflexu [16].

U postaktivační deprese se předpokládá, že je způsobena nedostatečným vyplavováním neurotransmiterů ze synaptických terminál, které byly nedávno aktivovány [17]. Tento jev přetrvává asi 8 s [18]. To je důležité si uvědomit, protože řada studií monitoruje H-reflex během pohybu, a tím je amplituda i výbavnost H-reflexu značně ovlivněna.

Technika vybavení H-reflexu z m. soleus

Pozice pacienta

Ideální poloha pro vybavení H-reflexu je sedící pacient s dolními končetinami flektovanými v kyčli a v kolenou a s fixovaným kotníkem ve 30˚ plantární flexi [19].Tím snížíme svalové napětí m. gastrocnemius oboustranně. Tento způsob vyšetření je však vhodný zejména k výzkumným studiím, v rutinní diagnostické praxi se spíše užívá poloha vleže na břiše (obr. 1).

Stimulační elektrody

Existují dvě hlavní metody, jak stimulovat n. tibialis při vybavování H-reflexu. Při první z nich je katoda umístěna v popliteální jamce a anoda těsně nad patelou [19]. Druhou, častěji užívanou metodou, je stimulace s longitudinálně umístěnými elektrodami podél průběhu tibiálního nervu. Při využití této metody musíme dát pozor, zda není stimulován n. peroneus communis (stačí i vizuální kontrola, zda nedochází k dorziflexi nohy) [20]. První odchylka od izoelektrické linie musí být pozitivní M i H odpověď.

Šířka impulzu

O optimální délce trvání elektrického impulzu se diskutuje po řadu let. Dle současného konsenzu se považuje za optimální délka 1 ms, protože tím se maximalizuje rozdíl mezi vodivými vlastnostmi senzitivních a motorických nervů [6,21].

Frekvence stimulace

Pokud je pacient v klidu, tak se postaktivační depresi s jistotou vyhneme pouze tím, že použijeme nízkou frekvenci stimulace –  jednou za 10 s. V běžné klinické praxi je však tato frekvence příliš nízká, a tak se jeví rozumnější kompromis se stimulací jednou za 3– 5 s.

Umístění registračních elektrod

Hugon doporučoval, aby snímací elektrody měly velikost 1 cm² a měly by být umístěny nad m. soleus na kůži –  ve střední čáře zadní plochy lýtka asi 4 cm pod místo, kde se dvě hlavy m. gastrocnemius spojují s Achillovou šlachou, referenční elektroda je umístěna 3 cm distálně [19]. Zehr předpokládal, že by aktivní elektroda měla být umístěna na polovině vzdálenosti mezi popliteální jamkou a mediálním maleolem, referenční v oblasti Achillovy šlachy [7].

Měřené parametry

Latence

Latence se měří od začátku stimulu k první pozitivní odchylce křivky H-reflexu od základní linie, ne od začátku první negativity (obr. 2). To je podstatné, protože snímací elektroda na m. soleus není umístěna přímo nad motorickým bodem. Iniciální pozitivita H-reflexu je způsobena vedením vzruchu podél svalových vláken směrem k snímací elektrodě. Latence H-reflexu je závislá na výšce člověka a na jeho věku. Normální hodnoty jsou uvedeny v řadě normativních studií [22– 24].

Amplituda

Amplituda H-reflexu je velmi variabilní a podléhá řadě vlivů (viz výše) (obr.3), je však užitečným měřítkem mezistranové diference při jednostranné patologii, především u radikulopatie S1.

Nejvíce obhajovanou metodou normalizace amplitudy H-reflexu je její vyjádření jako procento M_max. Nejprve změříme M_max –  ta je dána nejvyšší amplitudou M odpovědi, které dosáhneme při supramaximálním stimulu. Následně nastavíme intenzitu stimulace tak, aby dosahovala 10 % té hodnoty, kterou jsme vybavili nejvyšší amplitudu M_max (např. pokud jsme M_max dosáhli při intenzitě 30 mA, tak nyní budeme stimulovat 3 mA). Všechny následující H-reflexy budou tedy stimulovány touto konstantní intenzitou. Procento intenzity stimulace, které si vybereme, je arbitrárně stanoveno, většina autorů preferuje hodnotu mezi 10 a 25 % M_max. H_max je tak měřítkem maximální aktivace reflexu, což je dáno množstvím motoneuronů, které jsou schopny se aktivovat v dané situaci. Reprezentuje aktivaci celé motorické jednotky. Výhoda této metody spočívá v tom, že umožňuje hodnocení variabilní amplitudy H-reflexu prostřednictvím relativně stabilní amplitudy M odpovědi, která není ovlivněna míšními centry. Ale přes tyto předpoklady se ukázalo, že amplituda M odpovědi bývá ovlivněna různými okolnostmi při vyšetření (teplota, otok kotníku apod.) [25,26]. Předností této metody je relativní rychlost provedení.

Poměr H_max/ M_max (tzv. H/ M ratio) je další běžně užívaná metoda ke kvantifikaci amplitudy H-reflexu. Tj. porovnáváme nejvyšší amplitudu H-reflexu s nejvyšší amplitudou M odpovědi. Někdy bývá preferována před první (výše uvedenou) metodou, zejména v situacích, kdy může docházet k posunu stimulační nebo snímací elektrody. Nevýhodou metody je, že je méně citlivá k facilitaci či inhibici u vyšších amplitud H-reflexu. Byla nalezena korelace mezi H/ M ratio a stupněm spasticity. H/ M ratio je obrazem zvýšené excitability míšních alfa motoneuronů [27].

Význam H-reflexu v klinické praxi

U pacientů s polyneuropatií umožňuje vybavení H-reflexu porovnat vedení proximálními segmenty se segmenty distálními, má prediktivní hodnotu u diabetické polyneuropatie a poskytne nám více informací než běžné kondukční studie [28]. Čistě senzitivní abnormity přitom vytvářejí prolongaci latence jen mírnou, v řádu několika ms. Pokud je latence H-reflexu výrazně prodloužena, tak padá většinou na vrub postižení motorickému, protože výrazná aferentní abnormita by narušila přenos vzruchu natolik, že by k vybavení H-reflexu vůbec nedošlo [2].

Vybavení H-reflexu je též indikováno u pacientů s proximálně lokalizovanou lézí, zejména lumbosakrálních kořenů (u kořene S1 [29]), u pacientů s lumbální plexopatií (obr. 3) [30] či lézí n. ischiadicus. Je důležité mít normativní hodnoty vlastní laboratoře především pro mezistranové diference, např. Jankus et al uvádějí jako signifikantní rozdíl ≥ 0,4 ms [31]. Bilaterální prolongace latence H-reflexu m. soleus bývá považována za časný indikátor lumbální spinální stenózy či oboustranné radikulopatie S1 [32].

H-reflex je zvlášť užitečný v diagnostice akutní zánětlivé demyelinizační polyradikuloneuritidy, u které bývají nejčasněji postiženy proximální segmenty [33], jeho nevýbavnost bývá cenným podpůrným diagnostickým kritériem u Millerova-Fisherova syndromu (obr. 5) [34].

H-reflex bývá používán ve sportovní medicíně k hodnocení závažnosti muskoloskeletálních zranění, zhodnocení efektu jejich léčby (např. kryoterapií). Prokázalo se totiž, že při ochlazení končetiny dochází ke zvýšení amplitudy H-reflexu [35].

Modulace H-reflexu bývá též využívána k monitoraci stupně svalového hypertonu při studiu spasticity [36]. Například intratékálně podaný baklofen snižuje amplitudu H-reflexu již v prvních 15 min po podání [37]. Toho bývá využíváno i při hodnocení efektu intratékálně aplikovaného baklofenu –  např. u dystonií, zejména u dětí [38].

Jednou ze slibných možností využití H-reflexu je při sledování adaptace míšních struktur. Již Chen a Wolpaw prokázali, že amplitudu H-reflexu lze u zvířat „natrénovat“ směrem nahoru i dolů procesem adaptace při dlouhodobém cvičení (tzv. up či down regulace H-reflexu) [39]. Následovala řada dalších studií u lidí, která potvrdila možnost adaptace H-reflexu i u nich. Např. signifikantně nižší amplituda H-reflexu byla zjištěna u členů Královského dánského baletu oproti trénovaným atletům apod. [40]. Tento fenomén (tj. up či down regulace) je v současné době v centru pozornosti řady klinických studií, kdy se jej autoři snaží využít ke zlepšení lokomoce u pacientů s míšní lézí. Například Chen et al uvádějí, že při up regulaci H-reflexu u myší (u kterých byla provedena inkompletní míšní léze) došlo k výrazné úpravě stoje a lokomoce [39]. Thompson et al prokázali, že u pacientů s inkompletní míšní lézí (po spinálním poranění), kteří podstoupili protokol „down regulace H-reflexu“, došlo k jasnému a výraznému zrychlení i úpravě lokomoce (což mělo vliv i na běžné denní činnosti) v porovnání s pacienty, kteří tento protokol neabsolvovali, a tedy ke snížení amplitudy H-reflexu nedošlo [41].

Závěr

H-reflex je velmi užitečný nástroj v EMG laboratoři, zejména v diagnostice polyneuropatií, proximálně lokalizovaných lézí charakteru plexopatie či radikulopatie. Musíme však respektovat všechna úskalí a limitace, které dané vyšetření provázejí. V poslední době se hodnocení H-reflexu prosazuje i ve sportovní medicíně, při studiu lokomoce u pacientů s inkompletní míšní lézí a k monitoraci stupně svalového hypertonu u spasticity.

Autor deklaruje, že v souvislosti s předmětem studie nemá žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

MUDr. Zdeněk Kadaňka jr.

Neurologická klinika

LF MU a FN Brno

Jihlavská 20

625 00 Brno

e-mail: zdenek.kadanka@fnbrno.cz

Přijato k recenzi: 3. 7. 2017

Přijato do tisku: 16. 10. 2017