Электростимуляция при ортостатических воздействиях и укачивании. Влияние электростимуляции мышц при продолжительной гипокинезии на ортостатическую устойчивость

27 Марта в 21:44 556 0


Влияние электростимуляции мышц при продолжительной гипокинезии на ортостатическую устойчивость

На ранних этапах разработки средств и методов многоканального электростимуляционного воздействия - была показана эффективность применения МЭС антигравитационных мышц в профилактике и предупреждении гипокинезических расстройств у больных, длительное время находившихся в условиях иммобилизации.

Применение ЭС в процессе подготовки больного к вставанию и первых попыток вставания и ходьбы повышало ортостатическую устойчивость, сохранение вертикальной позы и способность передвигаться.

У больных появлялась уверенность в регуляции движений и вертикального положения, улучшалось общее самочувствие и в дальнейшем сокращались сроки реабилитации.

Эта методика проверялась и отрабатывалась в отделении реабилитации НИИ нейрохирургии МЗ Украины, в клинике кафедры реабилитации КИУВ МЗ Украины, в отделении артрозов НИИ ортопедии и травматологии МЗ Украины и других лечебных учреждениях.

Для выяснения вопроса - как влияет многоканальная ЭС антигравитационных мышц при длительной гипокинезии на ортостатическую устойчивость практически здоровых людей нами проведены исследования с 10-дневной гипсовой иммобилизацией нижней половины тела 3-х испытуемых, а так же с 30-дневным постельным режимом 3-х здоровых мужчин в возрасте 24-34 года. В этих исследованиях решались задачи отработки методических приемов МЭСМ и общая оценка метода как возможного средства профилактики тех изменений, которые в комплексе составляют гиподинамический синдром.

Все испытуемые находились в клинических условиях под постоянным наблюдением специалистов по внутренним и нервным болезням, биохимиков, кардиологов, психиатров, эпидемиологов и др. В исследованиях с жесткой фиксацией (наложение гипса) решались частные задачи, связанные с возможностями проведения ЭС мышц под гипсовой повязкой, т.к. для предупреждения атрофий и поддержания нормального уровня функционирования мышц в травматологии и ортопедии возникает необходимость в применении именно данного методического приема.

При наложении гипса электроды накладывались на поверхность мышц поперечно мышечным волокнам. Расстояние между электродами устанавливалось в зависимости от длины стимулируемых мышц, но с таким расчетом, чтобы расстояние от электрода до начала сухожилия было меньше половины расстояния между электродами. Это обеспечивало возможность возбуждения значительных участков мышц с большой глубиной проникновения тока внутрь тканей, равномерную нагрузку на сухожилия и уменьшало болевой эффект при значительных сокращениях мышц. В гипсе оставляли окошки для доступа к электродам (для их увлажнения по необходимости) и выводились контакты наружу для подсоединения к стимулятору.

При ЭС мышц с 10-ти и 30-ти суточной гипокинезией мы придерживались схемы наложения электродов и временной программы включения мышц в работу таких же как и без ограничения двигательной активности - при развитии скоростно-силовых качеств у спортсменов. Т.к. для тренировки и поддержания высокого уровня функционирования нервно-мышечного аппарата требуется обязательное применение максимальных напряжений и периодическое чередование их с периодами расслабления и повторения средних по силе напряжений мы придерживались следующей схемы стимуляции:

1-й день. Утром. Длительность сеанса - 30 мин. Сила сокращений 70% от максимальной - 15 мин, с периодом модуляции 2 с. Вторые 15 мин. сила сокращения 80% и период модуляции 4 с. Дальнейшая последовательность приведена в таблице 8.3. После дня отдыха повторяли все сначала.

Таблица 8.3. Схема проведения МЭСМ при гипокинезии
Схема проведения МЭСМ при гипокинезии

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы во время гипокинезии оценивалось до и после сеансов МЭСМ и в период перехода к нормальной двигательной активности. Определялась ЧСС по ЭКГ, минутный и ударный объем крови (МОК и УОК) и др. Для регистрации гемодинамических показателей использовали реографический метод.

Ортостатическую пробу до начала гипокинезии все обследуемые переносили нормально. Динамика изменений МОК, УОК и ЧСС 6 обследуемых приведена на рисунке 8.7.

Динамика изменения минутного (а), ударного (б) объемов кровотока и частоты сердечных сокращений (в) при ортостатических пробах у обследуемых в исходном периоде
Рис 8.7. Динамика изменения минутного (а), ударного (б) объемов кровотока и частоты сердечных сокращений (в) при ортостатических пробах у обследуемых в исходном периоде. ( По М.И.Гуревичу, Е.А. Духину, 44).

Анализ результатов показал, что при пассивном переводе на ортостатическом столе обследуемых из горизонтального в вертикальное положение МОК на протяжении первых 10 мин постепенно снижается. Между 10-й и 15-й мин пребывания в вертикальном положении величина МОК стабильно сохраняется на уровне 88-89% исходной. При переводе обратно в горизонтальное положение показатель МОК приближается к исходным уже на первой минуте и потом на протяжении 10 мин колеблется в пределах от 94 до 96%.

Динамика изменений УОК у обследуемых в вертикальном положении такова: значительное снижение на первой минуте (24,7%), между первой и седьмой минутой снижение УОК более постепенное; с седьмой до 15-й минуты УОК стабильно сохраняется на уровне 67-69% исходной.

Изменения ЧСС в этой серии исследований существенно не отличалось от результатов, полученных в предыдущих сериях и данных других авторов.

Исследования ортостатической устойчивости, проведенные в первый день восстановительного периода, выявили четкое отличие в реакции сердечнососудистой системы в контрольных и стимулируемых обследуемых. Полученные данные характеризуются отличиями между сдвигами МОК, УОК и ЧСС при ортостатических пробах у контрольных и стимулируемых испытуемых в исходном и восстановительном периодах.

Анализ этих данных показывает, что соотношение показателей УОК и ЧСС у стимулируемых испытуемых обуславливает менее существенные изменения МОК, чем у контрольных. Таким образом, после длительной гипокинезии у стимулируемых обследуемых изменение положения тела приводит к менее выраженным гемодинамическим сдвигам.

На протяжении периода гипокинезии изменение УОК и МОК наблюдалось у всех испытуемых. У нестимулируемых испытуемых снижение МОК наблюдалось уже в первые дни, а на 28-30 сутки это снижение достигало 36%. В первые дни МОК снижал на 8,6% (за счет снижения УОК), а на 28-30 день - на 14,6%. На 7-й день восстановительного периода МОК был сниженным и составлял 85,4% от исходного, УОК и ЧСС составляли 70,7 и 121,2% соответственно. У стимулируемых УОК начинал снижаться только с 10-12 дней гипокинезии и к 28-30 дням понижался только на 17,4%. МОК изменялся менее существенно. На 7-й день у стимулируемых испытуемых показатели практически восстановились.

Таким образом, у контрольньгх и стимулируемьгх испьтуемых этого этапа исследований, как во время гипокинезии, так и в реституционном периоде изменения МОК обуславливаются различным соотношением УОК и ЧСС. Обнаруженные отличия в динамике изменений исследуемых гемодинамических показателей свидетельствуют о том, что применение МЭСМ в условиях длительной гипокинезии полностью не устраняют развитие сдвигов сердечно-сосудистой системы, однако эти изменения менее вьражень и развиваются позже.

Значительный интерес представляют данные исследований гемодинамических сдвигов, возникающих сразу же после прекращения МЭСМ в различные периоды гипокинезии. М.И. Гуревич и Е.А. Духин с помощью методов реографии и артериальной осциллографии определяли МОК, УОК, ЧСС, систолическое (САД), среднее (СрАД), диастолическое (ДАД) артериальное давление, кровоток в мышцах голени (КрГ) и вычисляли общее сосудистое периферическое сопротивление (ОПС) и рабочий индекс левого желудочка (РИЛЖ).

Результаты исследований показали, что реакции аппарата кровообращения на ЭСМ после ее прекращения зависят от сроков гипокинезии. На второй день гипокинезии после ЭС наблюдалось значительное снижение САД, СрАД, ДАД, МОК, УОК, уменьшение ЧСС и РИЛЖ с существенным повышением ОПС и мышечного кровотока. На десятый день выявлено менее выраженные сдвиги МОК, УОК, ЧСС и ОПС при такой же направленности изменений, что и на второй день.

Более существенно, чем на второй день увеличился кровоток в мышцах, а системное артериальное давление повышалось. На 30-й день гипокинезии электростимуляция вызывала повышение САД, СрАД, ДАД, МОК, увеличение ЧСС, РИЛЖ, существенное повышение мышечного кровотока и некоторое снижение ОПС. Сравнение гемодинамических сдвигов, возникающих сразу же после окончания сеанса ЭСМ, с таковыми при физической нагрузке говорит о схожести этих изменений.

Полученные в этой серии исследований данные показали, что ЭС антигравитационных мышц во время длительной гипокинезии оказывает профилактическое влияние на аппарат кровообращения, существенно смягчает неблагоприятный эффект длительной гипокинезии на гемодинамику и в какой то степени предупреждает развитие ортостатических нарушений. В то же время остался открытым вопрос о совместимости ЭС с другими профилактическими мероприятиями, об особенностях ее применения и др.

Поэтому исследование эффективности МЭСМ при длительной гипокинезии было продолжено в 30 суточном эксперименте, в котором испытуемые непрерывно находились на строгом постельном режиме в антиортостатическом положении (ножной конец кровати был поднят так, чтобы тело испытуемых находилось под углом 4 градуса к горизонту).

Испытуемые были разделены на 3 группы по 3 человека в каждой. Исследуемые 1-й группы сохраняя все время горизонтальное положение ежедневно выполняли комплекс физических упражнений на специальном тренажере с вертикальной "бегущей дорожкой" 2 раза в день по 1часу с 1-х по 24-е сутки и с 25-х по 30 сутки ежедневная работа на тренажере по 1 часу и воздействие отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ) с пиковыми величинами 36-44 мм рт. ст. по 2,5 часа. Лица 2-й группы являлись контрольными.

Они находились в тех же условиях, что и обследуемые 1 -й группы, но не выполняли тренировочных упражнений. Испытуемым 3 -й группы ежедневно проводилась электростимуляция мышц по той же методике и программе, что описана выше, по 30 мин 2 раза в день.

В течении всего эксперимента и при его завершении выполнялся комплекс медицинских исследований, включавших бортовые методики космических кораблей "Салют" и функциональные пробы с физической нагрузкой и ОДНТ.

Ортостатические пробы проводились перед эксперементом, на 25-е сутки (до начала тренировки с ОДНТ) и сразу же после окончания опыта. Эксперимент проводился с участием большого числа специалистов, выполнявших различные исследования и измерения.

Как показали проведенные исследования, контрольное ортостатическое воздействие испытуемые перенесли хорошо. На 25-е сутки пребывания в постели переносимость ортостатического воздействия у всех испытуемых ухудшалась, о чем свидетельствовали субъективные ощущения и объективные показатели испытуемых. В вертикальном положении кожные покровы у испытуемых бледнели, увеличивалась синюшность дистальных отделов рук и ног, дыхание становилось более глубоким, иногда порывистым. У одного испытуемого 2-й группы отмечено предобморочное состояние.

У испытуемых 2-й группы увеличилась как ЧСС, так и ее прирост в вертикальном положении по сравнению с горизонтальным. Повысился уровень диастолического АД и в несколько меньшей степени боковое систолическое давление. Уменьшился систолический и минутный объем крови.

У испытуемых 1 -й группы изменения были несколько менее выражены, чем у обследуемых контрольной группы. Так на 15-й минуте пробы прирост ЧСС в ортостатической позиции по сравнению с горизонтальной превышал подобные показатели контрольного периода в среднем на 12 в минуту, в то время как у обследуемых 2-й группы - на 29 в минуту.

У обследуемых 3-й группы частота пульса в этот период изменилась всего на 18 в минуту по сравнению с контрольными исследованиями.



После месячного пребывания в постели у испытуемых 2-й группы регуляция кровообращения и дыхания в вертикальном положении еще больше ухудшилась по сравнению с величинами, полученными к 25 суткам гиподинамии. В то же время у обследуемых 1 -й группы ритм сердечных сокращений в вертикальном положении сразу после окончания эксперимента был реже, чем на 25-е сутки.

Благодаря тому, что уровень минимального АД несколько снизился, а бокового систолического повысился, пульсовая амплитуда достигла даже больших величин, чем при контрольных исследованиях. Увеличился также МОК и УОК по сравнению с показателями на 25-е сутки. Интересно отметить, что в 3 -й группе как прирост, так и абсолютный показатель ЧСС был меньший, а УОК и МОК - больше, чем на 25-е сутки эксперимента.

На 3 -и и 13 -е сутки после окончания эксперимента у всех испытуемых отмечалась тенденция к нормализации ортостатической реакции.

Таким образом, до пребывания в условиях месячной гипокинезии изменения показателей кровообращения и дыхания у испытуемых всех трех групп в вертикальном положении соответствовали реакциям здорового человека.

Изменение реакции кровообращения и дыхания, наблюдавшееся у испытуемых контрольной группы после соблюдения постельного режима, можно расценивать как ухудшение регуляторной способности этих систем. Оно характеризовалось более значительным приростом ЧСС в вертикальном положении, повышением диастолического и снижением пульсового давления, уменьшением систолического объема, кислородного пульса, увеличением легочной вентиляции. Аналогичные результаты наблюдались и в других исследованиях с 20-, 30-, 44- и 62-суточной экспериментальной гипокинезией.

По заключению В.С. Георгиевского и соавт. ортостатические показатели у испытуемых 1 -й группы на 25-е сутки гиподинамии можно охарактеризовать как незначительное ухудшение, которое было, во всяком случае, гораздо менее выражено, чем у обследуемых 2-й группы. Авторы предполагают, что это было связано с применением физических упражнений. В последние 5 суток опыта результаты реакции испытуемых 1 -й группы на ортостатическое воздействие не только не ухудшились, но даже несколько улучшились, что, по-видимому, можно объяснить сочетанным действием физической нагрузки и ОДНТ.

Электрическая стимуляция мышц оказала положительное влияние на хронотропную реакцию сердца испытуемых 3-й группы, о чём свидетельствовали меньший прирост и меньшая абсолютная величина частоты пульса в вертикальной позиции по сравнению с показателями у лиц 2-й группы, большая величина ударного объема и кислородного пульса.

Таким образом, месячное пребывание в антиортостатическом положении с ограничением двигательной активности привели к ухудшению регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, выявляемое при ортостатическом воздействии. Профилактические мероприятия, проводившиеся в 1 -й и 3-й группах, улучшили регуляцию гемодинамики и газообмена по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, было показано, что с помощью ЭС, проводимой во время 30-суточной гипокинезии удается поддержать ортостатическую устойчивость, физическую работоспособность, обмен веществ и другие показатели. Авторы приходят к справедливому выводу, что электрическая стимуляция мышц, как и другие применявшиеся способы, не являются универсальным профилактическим средством, хотя в совокупности с другими методами она может дать положительный эффект, как в длительном космическом полете, так и в клинических условиях.

Методика многоканальной электростимуляции мышц и электростимулятор "Тонус" уже выдержали испытания в космических полетах экипажей на орбитальных станциях "Салют-4", "Салют-5", "Салют-6". Однако оставались не выясненные вопросы по сочетанию ЭСМ с другими защитными и профилактическими средствами, не полностью разработано теоретическое обоснование; особого внимания требовала техника наложения электродов, их фиксация и др.

В связи с этим исследования в земных условиях были продолжены.

В.М.Михайлов и В.С.Георгиевский изучали влияние курса электростимуляции мышц во время гипокинезии на ортостатическую устойчивость на 12-и здоровых мужчинах, которые были разделены на 3 группы: 1-я и 2-я - экспериментальные с проведением МЭСМ 5 раз в неделю по 2 раза в день по 25-30 мин. 3-я группа - контрольная. Все испытуемые в течении 7 недель находились на постельном режиме в антиортостатическом положении (голова ниже ног на 46 градусов).

Различие между 1 -й и 2-й группами заключалось в том, что для электростимуляции 10 групп мышц в 1 -й группе использовалось 20 электродов и сохранялись практически все условия ЭС, описанные выше. Во 2-й группе при воздействии на те же 10 групп мышц использовалось только 12 электродов.

До эксперимента все испытуемые хорошо перенесли ортостатическую пробу на поворотном столе. В результате 45-суточной гипокинезии в антиортостатическом положении ортостатическая устойчивость у испытуемых изменилась по разному: у одного обследуемого контрольной группы на 9-й минуте вертикального положения и двух обследуемых 2-й группы (3 и 7 мин. соответственно) наблюдались предобморочные состояния.

У обследуемых 1-й группы ритм сердечных сокращений и величины АД практически не отличались от исходных, а максимальный прирост частоты пульса стал даже меньше на 8 в минуту. У испытуемых 2-й и 3-й групп исходный уровень на 10-е сутки достигнут не был: ритм сердечных сокращений все еще превышал фоновые данные.

Максимальный прирост частоты пульса на изменение положения тела был больше в среднем на 6 и 8 в минуту соответственно. Реакции АД у испытуемых 2-й группы не отличались от исходных. У испытуемых контрольной группы уровни систолического и диастолического давления были ниже, а пульсовое давление - все еще меньше, чем в фоновых исследованиях.

Таким образом, сравнительный анализ полученных данных показывает, что наименьшее ухудшение переносимости пробы на поворотном столе сразу же после окончания постельного режима отмечалось у испытуемых 1 -й группы. У них отсутствовали случаи предобморочного состояния, ортостатическая тахикардия была меньше, чем во 2-ой (Р > 0.1) и особенно в 3-й (Р < 0.01) группах.

Степень уменьшения пульсового давления на ортостаз была менее выражена. На 10-е сутки периода восстановления реакция сердечно-сосудистой системы у них практически нормализовалась, тогда как у испытуемых 2-й и особенно контрольной групп в этот период еще не наблюдалось полного восстановления.

По данным М.А. Черепахина и соавт. у испытуемых первой группы с помощью ЭСМ удалось предохранить мышцы от атрофии, сохранить объем красных и белых мышечных волокон в икроножных мышцах и повысить на 51,6% статическую выносливость. Е.А. Шапошников и соавт. в этой же группе испытуемых по электрофизиологическим исследованиям установили профилактическое действие МЭСМ, которое проявилось в сохранении показателей возбудимости сегментарных мотонейронов (Н-рефлексометрия) и отсутствии изменений в частотных характеристиках ЭМГ.

Необходимо подчеркнуть, что в исследованиях с 45-суточной гипокинезией доказано, что степень эффективности ЭС мышц как профилактичекого средства при гипокинезии зависит от методики ее применения. Так в первой группе, где МЭСМ проводилась по испытанной в предыдущих сериях исследований методике, обеспечивающей координированные (близкие по структуре к естественным) сокращения сгибателей и разгибателей, исследуемые параметры после 45-суточной гипокинезии были лучше, чем у обследуемых 2-й группы, которым электростимуляцию мышц голени и трехглавой бедра проводили одной парой электродов (как одну мышцу).

В заключение можно сказать, что общим результатом представленных исследований можно считать экспериментальное обоснование применения МЭСМ с целью повышения ортостатической устойчивости человека. Первые две серии исследований показали эффективность МЭСМ при пассивной ортостатической пробе. Основное значение МЭСМ в этих условиях заключается в создании "мышечного насоса" путем координированных сокращений сгибателей и разгибателей голеней и бедер. Показателем эффективности применения МЭСМ являлось сопоставление ортостатических реакций на вертикальную позу в эксперименте с исходными.

При погружении в воду и длительном постельном режиме два фактора -гипокинезия и снижение гидростатического давления столба крови - вызывают функциональные расстройства системы кровообращения, локомоторного аппарата, эндокринной системы, вегетативной нервной системы и высшей нервной деятельности. При этом развивается общая резко выраженная детренированность организма, выражающаяся в первую очередь снижением устойчивости к ортостатическим воздействиям и физической работе.

Развивается астения, проявляющаяся утомлением, вялостью, апатией и др. При этом особое значение приобретает нарушение регулирующей роли вегетативной нервной системы - снижение ее трофических функций - возникает общая астенизация нервной системы и регулируемых ею функций. Эти многочисленные расстройства, создающие своеобразный фон для развития различных болезней, объединены в симптомокомплексе так называемой гипокинезической болезни (смотри схему).

Вопросы защиты человека от гипокинезической болезни являются, в настоящее время, весьма актуальны. Поэтому наибольшее внимание исследователей уделяло способам повышения общей физической нагрузки и специальных видов тренировки при гипокинезии, направленных на улучшение функций сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата. Все защитные и профилактические средства и методы можно условно разделить на три группы: механические, фармакологические и специальной профилактической тренировки.

По мнению большинства исследователей, ни одно из предлагавшихся из этих групп защитных средств не могут существенно уменьшить вредное влияние гиподинамии на организм человека.

Одно время возлагалось много надежд на разнообразные физические упражнения. Как показали многочисленные исследования последнего времени, большое практическое значение в профилактике и лечении гипокинезических расстройств имеет многоканальная стимуляция органов и систем.

Подчеркнем, что полученные результаты многолетних исследований по разработке средств и методов многоканальной электростимуляции показывают, что электростимуляция помогает бороться с гипокинезией (недостаточной двигательной активностью), но не спасает от гиподинамии (недостаточного физического напряжения) т.к. обычной электростимуляции, при всех ее достоинствах, чтобы стать подлинным оздоровительным средством, не хватает все-таки тренировочного труда.

В настоящее время уже накоплен опыт проведения профилактических мероприятий неблагоприятных воздействий длительной гипокинезии и гиподинамии на организм человека. Длительные пилотируемые полеты на орбитальных станциях показывают, что средства и методы, обеспечивающие повышение активности защитных сил организма, укрепление устойчивости к действию неблагоприятных факторов и утомлению должны применяться комплексно.

Так, комплекс профилактических мероприятий на орбитальных станциях "Салют" включал тренажер типа тредбана ("бегущая дорожка") с системой фиксации и создания нагрузки по продольной оси тела, велоэргометр, нагрузочный костюм длительного ношения, вакуум комплект в виде брюк для создания отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ), многоканальный электростимулятор мышц "Тонус", функциональную музыку, элементы психорегулирующей тренировки и др. Кроме того, рацион питания имел профилактическую направленность - соответствовал уровням энергозатрат, был сбалансирован по основным пищевым ингредиентам и содержал солевые и витаминные добавки.

Опыт космической медицины оказывает свое влияние и на земную медицину. В настоящее время создаются оздоровительно-профилактические и восстановительные комплексы. Некоторые из перечисленных выше средств и методов повышения работоспособности человека путем управления его функциональным состоянием уже используются в практике, другие находятся в стадии внедрения, а третьи нуждаются еще в экспериментальной проверке.

Возможность внедрения различных средств и методов повышения работоспособности определяется как организационными условиями, так и грамотностью использования, а также и глубиной понимания их значения в системе оздоровительно-профилактических и восстановительных мероприятий.

В. Ю. Давиденко
Похожие статьи
показать еще
 
Реабилитация и адаптация