Физиологические обоснования многоканальной электрической стимуляции мышц при ходьбе больных с последствиями полиомиелита Петрушанская, Кира Анатольевна

Введение к работе

Актуальность работы. В настоящее время известны многочисленные области применения электростимуляции мышц в покое. Последняя используется для тренировки мышц здоровых людей и спортсменов, для лечения различных форм паралитических заболеваний и сколиоза, для укрепления усеченных и ослабленных мышц верхних и нижних конечностей при подготовке к протезированию (Я. М. Код с соавт., 1971, Г. Ф. Колесников, 1977, В. И. Делов с соавт., 1980, Н. И.'Копд-рашин, А. К. Сшшцын, 1988 и др.). С помощью электростпму-ляцни удается замедлить, а иногда и предотвратить атрофп-ческие процессы, развивающиеся в мышечной ткани при повреждении нервных структур пли самих мышц, усилить кровообращение, обмен веществ и в итоге улучшить функциональные свойства ослабленных мышц.

Все же эти позитивные изменения состояния мышц не всегда приводят к реабилитации целостного двигательного акта, поскольку электростпмуляцпя мышц в покое протекает в условиях, далеких от условий нх реальной деятельности, и непосредственно никак не связана с координацией движений.

Принципиально иное значение имеет электростпмуляцпя мышц как способ восстановления не отдельного органа — мышцы, но сложного локомоторного акта — ходьбы человека. Этот метод направлен на решение трех основных задач: улучшение функции ослабленных мышц в процессе выполнения движений, коррекцию ходьбы и выработку локомоторного навыка, приближенного к нормальному.

До сих пор объектом искусственной коррекции движений (ИКД) посредством электростимуляции (ЭС) являлись некоторые заболевания центральной нервной системы, ведущие к гемипарезу или нижнему парапарезу (W. Т. Liberson et al., 1961; A. Kralj, 1971; A. Kralj et al., 1983; N. I. Kondrashin et al., 1981).

За последнее десятилетие в ЦНИИППе развернут цикл исследований по разработке метода и средств ИКД при ходьбе инвалидов на протезах и больных детским церебральным параличом, больных с повреждением спинного мозга в пояснпч-но-крестцовом отделе (Н. И. Кондірашпп с соавт., 1984, II. Г. Коновалова, 1987, А. С. Витензон с соавт., 1983, 1987, Е. М. Миронов, 1988).

В то же время остается неизученной возможность и эффективность применения этого метода у больных с последствиями полиомиелита.

Между тем проблема реабилитации таких больных является по-прежнему актуальной: число этих больных достаточно велико и пополняется все новыми случаями заболеваний, значительная неполноценность двигательной сферы у большинства больных с возрастом прогрессирует, возможности лечения крайне ограничены.

В этой проблеме остаются неясными физиологические аспекты применения И'КД, связанные с особенностями парети-ческой походки, с анализом компенсаторных приспособлений при разных комбинациях поражений, с реализацией самой коррекции ходьбы посредством многоканальной электростпмуляцпи ослабленных мышц, с физиологической оценкой результатов лечения.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является физиологическое обоснование и разработка метода искусственной коррекции движений при ходьбе больных с последствиями полиомиелита посредством многоканальной электростпмуляцпи мышц.

Для достижения намеченной цели поставлены следующие задачи:

1. Клшшко-фпзнологическое исследование дефицита мышечных функций (ДМФ), комплексное количественное изучение биомеханической и шшервацнонной структуры ходьбы больных.

2. Комплексный биомеханический и физиологический анализ механизма компенсаторных приспособлений при исследованном виде патологической ходьбы.

3. Анализ взаимодействия механизмов центрального программирования и периферической афферентации в управлении актом ходьбы на основе исследования локомоторного акта больных и модельных экспериментов на здоровых испытуемых.

4. Физиологическое обоснование метода искусственной коррекции движений с учетом локомоторных нарушений, а именно: выбор корректируемых движений и стимулируемых мышц, параметров амплитудной и временной программ многоканальной электростпмуляцпи мышц, ее технологии, режимов при ходьбе, определения показаний и противопоказаний.

о. Выявление и физиологическая трактовка влияния дли-тельпой коррекциониой тренировки на функциональное состояние мышц, биомеханические, электромиографические и энергетические параметры ходьбы больных.

6. Разработка рекомендаций по применению многоканальной электростпмуляцпи мышц для коррекции ходьбы болышх. с последствиями полиомиелита.

Материал її методы исследования. Для решения поставленных задач осуществлено клиническое обследование состояния опорпо-двигателыюго аппарата у 90 больных с последствиями полиомиелита. Проведены первичные курсы коррекции ходьбы посредством злектростимуляцпп мышц нижних конечностей у 30 больных. С целью изучения отдаленных результатов у 6 больных осуществлены повторные исследования й курсы злектростимуляцпп мышц при ходьбе спустя 6—12 месяцев после первичного курса лечения.

В работе использована специально разработанная схема клинического обследования больных. Для оценки функционального состояния паретичпых п иитактиых мышц использованы две методики: измерение силы мышц и их электрической активности при максимальном усилии. С целью исследования биомеханической п шшервацнопнон структуры ходьбы больных применен комплекс методик, разработанных в ЦНИИПП; электроподография, электрогопиография, электродипамогра-фия и количественная электромиография (ЭМГ) прд ходьбе (М. Я. Чирсков, 1952, Г. И. Рощин, 1953, Я. Л. Славуцшвд с соавт., 1965, А. С. Витензон, 1968, В. Е. Беленький, 3. Г. Цд-буташвилп, 1970).

Энерготраты при ходьбе оценены с помощью метода непрямой калориметрии (И. С. Гольберг, Ю. П. Илыша, 1976), а функциональное состояние сердечно-сосудистой системы при ходьбе — посредством электрокардиографии и по показателям центральной гемодинамики.

Исследования осуществлены до и после курса коррекции ходьбы, а измерение силы мышц через каждые 5 сеансов коррекции.

Разработана и применена методика физического моделирования, позволяющая выяснить влияние ортопедического аппарата на электрическую активность различных головок трехглавой мышцы голенп и роль некоторых нейрофизиологических факторов в управлении ходьбой человека.

Всего проведено 603 исследования. Достоверность получен--ных данных подтверждена методами математической статиг стики.

Научная новизна работы. В ходе выполнения диссертации подробно изучено функциональное состояние мышц нижних конечностей у больных с последствиями полиомиелита.

На основе комплексных клинических и физиологических исследовании детально описана и проанализирована биомеханическая и нпнервацнонная структура ходьбы больных с односторонним п двусторонним поражением нижних конечностей, раскрыты биомеханические и нейрофизиологические механизмы компенсаторных приспособлений при ходьбе этой категории больных, выявлены некоторые элементы взаимосвязи центральных и периферических механизмов в управлении

ходьбой, определен абсолютный и относительный дефицит мышечной функции прп ходьбе.

Исходя из концепции дефицита мышечной функции при ходьбе обоснован и осуществлен выбор корректируемых движений и стимулируемых мышц, установлены амплитудная и временная программы электростимулящш мышц в течение цикла ходьбы и выявлен оптимальный режим стимуляции, сформулированы показания н противопоказания к назначению

икд.

Впервые показана принципиальная возможность коррекции движений при ходьбе посредством электростимуляции мышц у больных с последствиями полиомиелита.

Практическая ценность работы. Разработан и опробирован новый метод повышения двигательной функции у больных с тяжелым распространенным поражением опорно-двигательного аппарата. Доказано, что искусственная коррекция движении! прп патологической ходьбе способствует не только увеличению силы мышц, но и ее более точному приложению по времени в теленке цикла ходьбы. Поэтому в результате разработанного метода лечения наряду с укреплением паретичных мышц происходит выработка более рационального в биомеханическом и энергетическом плане навыка ходьбы. Наилучшие результаты пелучепы при сочетании искусственной коррекции ходьбы с использованием беззамкового ортопедического аппарата. Показана целесообразность применения больными портативных корректоров движения для получения долговременных эффектов лечения.

Реализация результатов исследования. Разработанный метод искусственной коррекции ходьбы посредством многоканальной электростимулящш мышц у больных с последствиями полиомиелита широко используется в клинике ЦНИИПП (г. Москва). Проведены теоретические и практические занятия с врачами протезно-ортопедических предприятий и других лечебных учреждений Российской Федерации по обучению методике коррекции ходьбы этой категории больных. Опубликованы методические рекомендации: «Повышение опорпо-дви-гательных функций нижних конечностей у больных с вялыми парезами (параличами) посредством многоканальной электростимулящш мышц прп ходьбе», М., 1987.

Основные положения диссертации, выдвигаемые на защиту.

1. Анализ структуры шага прп ходьбе больных с вялыми парезами нижних конечностей (последствия полиомиелита), проведенный па основе комплексных, биомеханических и количественных электромиографпческпх исследований, выявляет механизм компенсаторных приспособлений, заключающийся в подстройке центральной инпервацпонной программы ходьбы к новым биомеханическим условиям ее реализации, главным образом, обусловленным дефицитом мышечной функции.

2. Несмотря на многообразие особенностей ЭМГ у разлігч-їіьіх больных, отчетливо прослеживается сохранение в шшер-вационной структуре шага основных фаз активности и ее торможения, характерных для нормальной ходьбы, меняется лишь амплитуда ЭМГ в различные моменты фазы активности и отмечаются небольшие сдвиги во времени ее начала п конца.

3. Использование электростпмуляцпи с лечебной целью¹ непосредственно во время ходьбы целесообразно в фазе активности мышц п прежде всего мышц-разгибателей тазобедренного, колейного н голеностопного суставов, так как деятельность мышц в эти фазы требует больших усилий для выполнения основных локомоторных функций.

4. Применение курса искусственной коррекции движений посредством фазовой электростпмуляцпи при ходьбе больных с последствиями полиомиелита приводит к увеличению силы мышц п их электрической активности при максимальном усилии, облегчению ходьбы для больного, увеличению ее скорости, снижению ее энергетической стоимости, заметной нормализации структуры шага по целому ряду биомеханических и электромиографпчеекпх параметров, свидетельствующих о кор-реццц и выработке правильного локомоторного навыка.

Публикация и обсуждение результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 16 работ, сделано 7 научных докладов, в том числе на двух международных конференциях: в Риге, 1986 и в Дубровнике (СФРЮ), 1987.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена па 281 стр. машинописи (в том числе 150 стр. собственно текста), иллюстрирована 48 таблицами и 62 рисунками. Список литературы включает 190 названий, пз которых 55 на иностранных языках.