Мы все меньше двигаемся и все больше походим на космонавтов, плавающих в невесомости. Во всяком случае, все минусы снижения двигательной активности, от которых они страдают, мы испытываем на себе по полной программе. Для тех, кто работает на орбите, ученые придумали массу способов им противостоять. Как недавно выяснилось, на Земле некоторые из этих изобретений ставят на ноги даже тех, кто вообще никогда не ходил.
"В КОСМОСЕ и на Земле факторы воздействия похожи, поэтому методы противодействия эффектам, развивающимся в невесомости, оказались применимы в обычной жизни, - рассказывает заведующая отделом сенсомоторной физиологии и профилактики Института медико-биологических проблем Инесса Бенедиктовна КОЗЛОВСКАЯ. - Снижение двигательной активности (гипокинезия) становится ведущим фактором жизни нашего общества: мы перестаем двигаться. Один американский исследователь провел мониторинг суточной мышечной активности у людей разных профессий и у животных. Оказалось, что наша активность по сравнению с активностью любого живого существа (крыс, кошек, собак, обезьян) меньше на два порядка.
Гипокинезия не проходит для нас безнаказанно, потому что природой определен уровень мышечной активности, при котором нормально работают все системы жизнеобеспечения (сердце, легкие и т. д.). И если этот уровень снижается, то сердце детренируется, мышцы атрофируются, кости теряют кальций и становятся хрупкими, ЦНС из-за отсутствия запросов начинает "лениться" - снижается внимание, отказывает память. Мы стоим на пороге гипокинетической болезни, болезни глубокой детренированности, самое яркое выражение которой мы увидели у космонавтов в 1970 году. Вернувшись из 17-суточного полета, они реально не могли ни встать, ни двигаться, им было трудно даже дышать, потому что дыхательные мышцы детренировались тоже. С тех пор все наши космонавты занимаются в космосе профилактикой двигательных нарушений. И возникла парадоксальная ситуация: русские космонавты, отлетавшие на "Мире" полгода, выходили на Землю гораздо увереннее, чем американские астронавты, проведшие в космосе всего 10 дней. Летая существенно меньший срок, чем наши, астронавты не считали нужным тренироваться, а в итоге чувствовали себя хуже".
6 км в день
"РАБОТОСПОСОБНОСТЬ" центральной нервной системы (ЦНС) неразрывно связана с нашим движением. Когда нам нужно увернуться, убежать, что-то быстро сделать, срабатывают системы активации, в нормальных условиях не задействованные и обеспечивающие ту эффективность работы наших систем управления, которая отличает нас от машин. Ведь нет ни одного робота, способного одновременно говорить, думать, идти и еще следить за тем, чтобы не попасть под трамвай. Если этими системами активации не пользоваться, то с течением времени "включать" их все труднее и труднее. Человек отказывается от движения в пользу интеллектуальной деятельности, но это грозит тем, что в итоге снижаются не только его двигательные способности, но и мыслительные.
"Мы работаем с детьми, больными ДЦП, и видим, как параллельно развивается способность двигаться и мыслить, - говорит профессор Козловская. - Академик Шкловский, возглавляющий Центр патологии речи и нейрореабилитации, наблюдает у больных после травм и инсультов параллельное восстановление речи и двигательных навыков. Ведь речь "спарена" с рукой. Участок мозга, отвечающий за речь, расположен в том полушарии, которое управляет активной рукой: у правшей - в левом, а у левшей - в правом. Именно поэтому, когда инсульт происходит в активном полушарии (а это, как правило, бывает именно так), то человек "теряет" и речь, и руку".
Все неприятности, которые настигают в невесомости космонавтов, связаны с резким снижением нагрузок, прежде всего гравитационных. На Земле невозможно уйти от силы тяжести, она действует на нас независимо от того, работаем мы или спим. А в невесомости этой нагрузки нет, как нет и нагрузки физической, поскольку предметы в космосе не имеют веса и можно передвигать тонны, не нагружая мышцы. Эти эффекты достаточно просто воспроизводятся в состоянии гипокинезии: если уложить человека на месяц в постель, он после этого не сможет долго стоять, резко ослабеет. Согласно научным данным, для поддержания мышечной системы в нормальном состоянии человек должен делать десять тысяч шагов, то есть проходить 5-6 км в день. Многие ли у нас могут этим сегодня похвастаться?
А если, будучи и так в состоянии сниженного резерва, мы по болезни оказываемся на какое-то время прикованными к постели, то течение заболевания осложняется гипокинетическим состоянием, которое было до болезни и которое углубляется из-за необходимости лежать в постели, не двигаться, не поддерживать даже свой собственный вес. Для многих врачей факты, которые выявили космические физиологи, были откровением. Зато теперь травматологи стараются не гипс накладывать, а ставить штифты и как можно раньше поднимать человека на ноги, потому что без мышечных нагрузок кость срастается очень плохо, а если человек ходит, то заживление идет в 2-3 раза быстрее.
Ботинки "ходят" за больного
ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ мышца состоит из двух типов волокон: тонических, которые отвечают за поддержание позы, преодоление силы тяжести, и фазических, которые обеспечивают передвижение в пространстве и ношение тяжестей. В условиях гипокинезии в первую очередь атрофируется тоническая мускулатура. Стоит человеку заболеть и надолго слечь, как рецепторы центральной нервной системы, расположенные на стопах ног, перестают посылать ей сигнал о том, что нужно включить позные мышцы, обеспечивающие вертикальное состояние. А неработающая мышца атрофируется, истончается. В невесомости космонавты столкнулись именно с процессом потери тонической мускулатуры. Чтобы предупреждать мышечную атрофию, ученые из СССР и Кубы придумали специальную обувь.
"Мы смоделировали эффект невесомости на Земле с помощью сухой иммерсии, - рассказывает старший научный сотрудник, заведующая отделением "Клиническая физиология" ГНЦ РФ ИМБП РАН Ирина Валерьевна САЕНКО. - Для этого в бассейн с водой кладут тонкую водонепроницаемую пленку размером, существенно большим поверхности воды, и человек погружается в воду, будучи от нее отделен. При этом он лишается опоры, и мы видим, как безотлагательно начинают развиваться двигательные нарушения: страдает поза, координация моторных актов. Он неустойчиво стоит, плохо и неловко ходит, с трудом выполняет точные операции. Для предупреждения этих нарушений было предложено стимулировать опорные зоны стоп, подавая нагрузку, примерно равную той, что на Земле возникает при стоянии и ходьбе. Первые ботинки были неудачными, вторые - тоже, в итоге мы остановились на четвертом варианте, в котором подошва в области пяток и плюсных косточек снабжена пневмокамерами - подушечками, в которые подается воздух, и они раздуваются, оказывая на стопу давление, соответствующее примерно 0,2 кг на 1 кв. см. В зависимости от режима подачи воздуха создается иллюзия стояния, ходьбы или бега.
В наземном эксперименте с иммерсией у испытателей, не получавших опорных раздражений, развивались все негативные эффекты невесомости. А у тех, кто пользовался ботинками, их не было или они были небольшие. Тогда мы предположили, что лежачий больной, в первую очередь неврологический, может таким образом тренировать свои двигательные способности до того, как начнет вставать, а это важно. Ведь ЦНС настолько пластична, что функцию можно восстановить, если своевременно начать реабилитацию.
Возможно, после клинических испытаний, которые сейчас проходит наша медицинская обувь, врачи расширят круг заболеваний, при которых ее нужно использовать".
На ноги ставит "Пингвин"
"КОСТЮМ "Пингвин" придумали, чтобы космонавты тренировались, не прилагая никаких усилий, - рассказывает заведующий Центром физиологических испытаний ГНЦ РФ ИМБП РАН Дмитрий Геннадьевич САЕНКО. - В невесомости им не приходится поддерживать позу, они могут расслабиться, принимая позу эмбриона. Однако это чревато атрофией тонических мышц и развитием нарушений, которые после возвращения на Землю предстанут во всей своей серьезности. Чтобы этого избежать, как минимум два часа в день космонаты проводят на тренажерах, а восемь часов должны носить "Пингвин" с осевой нагрузкой не менее 25 кг. Раньше нагрузку определяли по отметинам на резиновых ремешках, сейчас ее контролирует электроника. Костюм "Пингвин" - это "сбруя", состоящая из резиновых тяг, обеспечивающих по типу эспандеров нагружение скелета и создающих нагрузку при движении. Чтобы выпрямиться или наклониться, нужно преодолеть тягу амортизаторов, рассчитанных так, что они точно воспроизводят усилия наших тонических мышц".
В земную медицину костюм начали внедрять в 1992 году, хотя в космосе он используется уже больше 20 лет. По словам Инессы Бенедиктовны Козловской, костюм, во-первых, выправляет неправильную позу за счет резиновых тяжей (в зависимости от того, как их натянуть, можно создать любую позу) и поддерживает ее. Во-вторых, он нагружает - на Земле это дополнительная нагрузка к собственному весу, а в невесомости - единственная. В-третьих, он способствует устойчивости позы, когда она утрачена. Например, у больных с травмами спинного мозга, которые самостоятельно не могут удерживать вертикальное положение. Костюм в этих случаях выполняет роль внешнего каркаса.
Использовать костюм для лечения двигательных нарушений при ДЦП предложила профессор Ксения Александровна Семенова, лучший в России специалист по проблемам детского церебрального паралича. При ДЦП перекрывается поток информации от рецепторов мышц к центральной нервной системе, то есть она не знает, в каком состоянии находится та или иная мышца - напряжена, расслаблена, какова ее длина, как ее нужно сократить, чтобы сделать шаг. Как правило, эти дети плохо ходят или не ходят вовсе, а в зависимости от тяжести поражений ограничены любые их движения. Костюм задает нагрузку на мышцы, и они начинают работать в преодолевающем ее режиме. Таким образом, увеличивается приток информации в ЦНС, она лучше ориентируется и соответственно управляет. Первые же клинические пробы дали хорошие результаты. Мальчик пятнадцати лет, до этого самостоятельно не двигавшийся, на второй неделе испытаний стал передвигаться без посторонней помощи. С тех пор в лечении ДЦП наметился колоссальный прогресс. Методику признали не только в России, но и за рубежом. Дети, даже если они раньше не ходили, приобретают возможность вставать и ходить.
Тренировка током
ДРУГОЙ способ не позволить мышцам длительно лежащих больных "расслабиться" - использовать низкочастотные электромиостимуляторы. У больных, как и у космонавтов, понижен мышечный тонус. Электрическое раздражение заставляет мышцу сокращаться и повышает тонус. Мышца становится более выносливой, но не более сильной.
"Миоэлектростимуляция сейчас широко применяется представителями спорта, медицины, косметологии, но без достаточного внимания к режимам стимуляции. А ведь для разных мышечных волокон и разных задач адекватными являются разные режимы, - объясняет Инесса Козловская. - Фазические мышцы (те, что отвечают за передвижение, ношение тяжестей) раздражаются высокочастотными и высокоинтенсивными стимулами - выше 100 Гц. А тоническая (позная) мускулатура реагирует на низкие частоты (15-20 Гц) и низкую амплитуду.
Используя высокочастотную и высокоинтенсивную стимуляцию, вы не можете раздражать одновременно долго большое число мышечных групп, потому что высокая мышечная активность требует высокого уровня обеспечения кислородом, кровью и т. д. Высокочастотная стимуляция противопоказана при любых острых состояниях. Не потому, что это стимуляция, и не потому, что мы воздействуем током, а потому, что интенсивные мышечные сокращения небезопасны для организма со сниженными резервами. Низкочастотную стимуляцию можно применять на большом числе мышц, поскольку активируемые ею тонические мышцы работают с малым энергетическим запросом и не перегружают сердце. Противопоказания к ней существенно ограничены.
У людей, которые из-за болезни долго лежат, страдает прежде всего позная мускулатура. То же происходит и при старении, когда уменьшается подвижность и человек получает все меньше опорных раздражений. Возникает порочный круг: человек слабеет, меньше ходит, тоническая мускулатура атрофируется, а из-за этого хуже работают сердце и другие системы. Миостимуляция показана лежачим больным и стареющим людям. Мы проводили совместные исследования с австрийскими учеными в клинике тяжелых сердечных патологий среди пациентов с сердечной недостаточностью, глубоко мышечно детренированных, поскольку они не могут ходить, нагружаться, тренироваться. Больных разделили на две группы: одни готовились к операции по стандартной схеме, а у других дополнительно применяли функциональную электростимуляцию. В группе тренировавшихся больных результаты лечения оказались существенно лучше, поскольку, будучи менее детренированными, они легче переносили операцию и быстрее после нее восстанавливались".
Первый вопрос, который возникает, когда узнаешь о замечательных изобретениях: "Где можно купить?" Ученые разводят руками. Им выделяют деньги только на то, чтобы обеспечить изобретениями космонавтов. А на внедрение их в земную медицину - ни копейки. Костюм производится штучно на заводе "Звезда", где изготавливались и все костюмы для космоса. Для запуска массового производства нужны деньги, которые государство вкладывать не собирается. Чтобы внедрить костюмы для лечения детей с ДЦП, ученые передали свой патент предпринимателю, который сразу наложил на предприятие договор об эксклюзивных правах. Это лишило разработчиков возможности совершенствовать свое изделие и следить за правильностью его использования, не говоря уже о получении какой-то прибыли. Чтобы продолжить работу, пришлось делать другой костюм и оформлять новый патент. О массовом производстве костюмов и медицинской обуви для неврологических больных пока нет и речи. Нужны инвесторы, которые профинансировали бы клинические испытания и налаживание производства. Нужна помощь государства, которое предпочитает тратить деньги на квартиры и иномарки для чиновников, а не на здоровье нации. Каждый год инсульт переносят 450 тысяч россиян. Чтобы всех их поставить на ноги, хватило бы денег, вбуханных в один депутатский дом. Ни в одной стране мира нет такого опыта длительных космических полетов, как у нас, отечественные разработки уникальны, и иностранцы проявляют к ним огромный интерес. Вот и получается, что деньги на орбите оставляли мы, а дивиденды с труда ученых и космонавтов собирают они.
Лики психосоматики