"Кремлёвская медицина", 2001, N5, с.10-13

Перспективы внедрения технологий космической медицины в клиническую реабилитационную практику

А.И. Григорьев, И.Б. Козловская
Государственный научный центр РФ -Институт медико-биологических проблем

Четыре десятилетия отделяют нас от начала эры пилотируемой космонавтики. Человечество проникло в новый мир и интенсивно ведет его освоение по очень широкому фронту исследований. По мнению многих специалистов, сейчас идет в основном исследовательский этап, познание общих закономерностей и тенденций развития космонавтики. И это понятно. Ведь сорок лет - срок весьма незначительный. Однако и за это время многое сделано и, пожалуй, трудно найти область человеческой деятельности, которая не ощутила бы на себе мощного стимулирующего влияния космонавтики. Бурное развитие космической техники явилось мощным стимулом совершенствования машиностроения, электроники, энергетики и других отраслей промышленности. С помощью космической техники люди научились по-новому решать проблемы связи и навигации, геодезии и картографии, составлять долгосрочные прогнозы погоды и осуществлять контроль за состоянием окружающей среды, изучать природные ресурсы и определять координаты терпящих бедствие экипажей кораблей и самолетов.
Совершенно очевидно, что не может оставаться в стороне от этого процесса и такая область космонавтики, как космическая медицина. По мере развития пилотируемой космонавтики, а продолжительность пребывания человека в космосе достигла уже более года, совершенствовалась система медицинского обеспечения орбитальных полетов и контроля за состоянием здоровья космонавтов, множились знания о возможностях самого человека, о методах управления процессами приспособления организма к меняющимся и часто суровым условиям внешней среды. Все это привело к тому, что ныне космическая медицина может оказаться полезной в деле улучшения охраны здоровья людей не только в космосе, но и на Земле. Более того, проблема внедрения достижений космонавтики и, в частности, космической медицины в практику здравоохранения для решения вопросов клинической медицины сегодня занимает у специалистов этой области одно из ведущих мест [1,2].
В каждом космическом полете проходят испытания более совершенные методы исследований и аппаратура, многие из которых затем находят применение в здравоохранении. Внимание и интерес к внедрению результатов медицинских исследований в космосе в практику здравоохранения сегодня очень велик. И не случайно Вторая конференция ООН по исследованию и использованию космического пространства в мирных целях в качестве одной из важнейших рекомендаций записала, что "все страны должны иметь возможность использовать методы, разработанные в результате медицинских исследований в космосе". Работа, и весьма интенсивная, в этом направлении ведется постоянно.
Очевидно, что научно-технический прогресс, принесший человечеству значительное облегчение условий жизни и резкое увеличение средней ее продолжительности, имеет и целый ряд оборотных, отрицательно влияющих на человека сторон. Одна из них - это нарастающая гипокинезия - ограничение двигательной активности, ставшая бичом населения всех возрастных групп и одной из главных причин таких "болезней века", как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, гипертония и др. [3, 4]. Показано, что гипокинезия играет важную роль в развитии ряда заболеваний костно-мышечного скелета, систем управления движением, метаболических и других расстройств. Особенно опасно ограничение двигательной активности для детей и подростков - в период, когда закладываются основы резистентности организма к экстремальным и патогенным факторам окружающей среды.
Глубокое снижение статической (практически до нуля) и динамической двигательной активности является одним из важнейших факторов космического полета, что позволяет считать условия пребывания человека в невесоние исследования в области космической физиологии и медицины позволили детально описать картину гипокинетического синдрома, выделить стадии его развития, раскрыть многие, лежащие в его основе механизмы. Результаты выполненных исследований показали, что среди системных интегральных проявлений гипокинетического синдрома ведущее место занимают костно-мышечные и двигательные нарушения.
Результаты исследований, проведенных в интересах космической медицины, показали, что гипокинетический двигательный синдром характеризуется наличием изменений во всех звеньях двигательной системы, как при кратковременных, так и, особенно, при длительных воздействиях. Он проявляется снижением мышечного тонуса и, соответственно, силы мышечных сокращений, выраженных преимущественно в гравитационной мускулатуре ног и туловища, мышечной гиперрефлексией и координационными нарушениями, обуславливающими снижение вертикальной устойчивости и точностных возможностей систем управления произвольными движениями [5, б, 7]. При более длительных воздействиях картина двигательных нарушений осложняется развитием атрофических процессов в гравитационной мускулатуре, что находит выражение в дальнейшем снижении силы и работоспособности мышц, падении веса тела и других признаках уменьшения мышечной массы [8, 9], более глубокими и длительными сдвигами в рефлекторной сфере и выраженными координационными расстройствами, проявляющимися резким снижением вертикальной устойчивости, нарушением системы позных синергий, глубокими изменениями структуры локомоторных актов, отклонениями в восприятии схемы тела, дальнейшим ухудшением качества точностного регулирования движений, снижением выносливости и общей работоспособности [10,11,12].
Потеря мышечной массы (атрофия) является закономерным следствием гипокинезии различной длительности. Она особенно выражена в экстензорах, несущих в нормальных условиях антигравитационную нагрузку. Закономерные изменения мышечной деятельности при гипокинезии являются пусковым звеном для развития множественных глубоких нарушений в деятельности систем вегетативного обеспечения мышечной работы и механизмов их нейроэндокринного контроля [13, 14], изменений минерального обмена и костной ткани [15, 16]. Об этом свидетельствуют также результаты исследований с применением физических упражнений и других средств активации мышечной системы на фоне гипокинезии, в которых предотвращение развития неблагоприятных изменений в двигательной системе препятствовало появлению нарушений минерального обмена и структуры костной ткани [15].
Экспериментальный анализ феноменов, выявленных в условиях реальной невесомости, позволил подойти к пониманию природы явлений, их взаимосвязей и причинно-следственных зависимостей. Полученные данные позволили с уверенностью утверждать, что пусковым стимулом для развития одной из важнейших цепей событий в двигательной системе в условиях невесомости и гипокинезии является устранение опоры (невесомость) или резкое изменение объема опорных раздражении (гипокинезия), обуславливающие автоматически выключение или существенное снижение активности тонической системы с последующим вторичным развитием ряда физиологических и структурных эффектов. На основе экспериментальных данных в ГНЦ РФ ИМБП была сформулирована концепция о пусковой роли опорной афферентации как необходимого механизма для активации и регуляции работы всей познотонической системы млекопитающих в условиях земной гравитации. На осонове этой концепции разрабатываются средства и методы, позволяющие осуществлять коррекцию в условиях безопорной среды в случаях развития двигательных расстройств.
Справедливость вышесказанного убедительно подтверждается примером внедрения в клиническую и реабилитационную практику наземной медицины средств и методов профилактики, используемых в длительных космических полетах.

Методы компенсации и реабилитации нарушений в двигательной сфере

Одним из первых средств, использованных в клинике, явился костюм "Пингвин", разработанный совместно с фирмой "Звезда" [17] для создания в условиях невесомости осевой нагрузки и компенсации дефицита опорной и проприоцептивной информации (рис.1).

В последние годы костюм прошел клинические испытания и был широко внедрен в практику лечения детского церебрального паралича. Метод стал одним из наиболее широко применяемых в клинике: он успешно используется более чем в 50 российских центрах реабилитации детского церебрального паралича, а также в нескольких зарубежных клиниках [18]. В настоящее время начаты работы по расширению области применения костюма. Совместно с кафедрой неврологии Российского медицинского университета под руководством профессора Е.И. Гусева проведены клинические испытания и показана высокая эффективность использования костюма "Пинвин" в реабилитации сенсомоторных функций у больных с ишемическим инсультом и болезнью Паркинсона.

Рис. 2. Профилактическое средство "Медицинская обувь".

Разработанное в ИМБП средство "Медицинская обувь" (рис.2) применяется для профилактики и реабилитации локомоторных нарушений, связанных с длительной иммобилизацией. Теоретические предпосылки метода были разработаны в исследованиях природы двигательных нарушений, связанных с длительной гравитационной разгрузкой.
Было показано, что именно дефицит опорных раздражении является в этих условиях основным фактором, обуславливающим дезактивацию тонических механизмов моторной системы. Результаты исследований показали, что устройство "Медицинская обувь" может быть использовано в земной медицине, а именно, в неврологической практике для коррекции моторных нарушений, связанных со снижением опорных нагрузок [19]. "Медицинская обувь" с режимом стимуляции опорных зон стопы в режиме естественных локомоций способствует в условиях гипокинезии активации механизмов естественных локомоторных реакций и позных синергий.
Все сказанное относится также, а возможно и в большей степени, к стенду вертикальной бегущей дорожки, позволяющему пациенту в положении лежа осуществлять локомоцию - ходьбу и бег в любых доступных режимах (рис. 3).
Для профилактики мышечных нарушений в условиях микрогравитации разработан электромиостимулятор (рис. 4), который нашел широкое применение в медицинской практике, в частности в спортивной медицине для реабилитации после спортивных травм, а также в авиационной практике для борьбы с монотонностью и утомлением пилотов и их реабилитации после длительных перелетов. В настоящее время совместно с австрийскими исследователями разрабатывается и испытывается новый метод хронической низкочастотной стимуляции мышц, адресованной преимущественно тоническим двигательным единицам и направленной на профилактику и коррекцию мышечных нарушений при гравитационной разгрузке [20]. Как уже указывалось выше, снижение сократительных свойств в этих условиях связано с дезактивацией тонических механизмов и, соответственно, снижением активности тонической мускулатуры. Костюмная конструкция прибора позволяет использовать его в течение длительного времени, что открывает новые возможности для клиники, в частности в борьбе с заболеваниями, требующими постоянной стимуляции.

Рис. 3. Стенд вертикальной бегущей дорожки "Подвеска".

Рис. 4. Общий вид электромиостимулятора "Миостим"