Понедельник, 20 Май 2019 12:13

Инновационные подходы в восстановлении двигательных функций верхних конечностей

Автор 
Оцените материал
(0 голосов)

УДК: 612
Вахитов Б.И., Рагинов И.С., Вахитов И.Х.
Казанский федеральный университет. 420008, Казань, ул. Кремлёвская, 18
ГАУЗ РКБ МЗ РТ. 420064, Казань, Оренбургский тракт, 138.

 

Инновационные подходы в восстановлении двигательных функций верхних конечностей

 

Резюме. Всем известно, что инвалидизация общества на сегодняшний день составляет примерно 10%. Больные с незрелым или поврежденным мозгом появляются в результате дизонтогенеза (нарушение развития, начиная с рождения) или в результате развития заболеваний нервной системы (травмы и инфекции). На первый план у этих больных выступают медицинские мероприятия, а именно фармакотерапия, хирургия и физиотерапия. Но после них, обязательно восстановительное лечение и собственно реабилитация, которая подразделяется на медицинскую, педагогическую и социальную. После медицинской реабилитации лицам с ограниченными возможностями нужно приступать к занятиям физической культурой и спортом. Необходима новая система реабилитации.

Ключевые слова: реабилитация, инвалидизация, восстановление двигательных функций


Контактное лицо:

Вахитов И.Х.
профессор, д.н. (профессор), КФУ / Инженерный институт / кафедра биомедицинской инженерии и
управления инновациями. Казань, ул. Лево-Булачная, д. 44, Учебное здание №26.
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Vakhitov B.I., Raginov I.S., Vakhitov I.Kh.
Kazan Federal University. 420008, Kazan, Kremlin street, 18
Republican Сlinical Hospital. 420064, Kazan, Orenburg tract, 138.

 

Innovative approaches to the restoration of motor functions of the upper limbs

Everyone knows that the disability of society today is about 10%. Patients with immature or damaged brain appear as a result of dysontogenesis (developmental disorders, since birth) or as a result of the development of diseases of the nervous system (injuries and infections). At the forefront of these patients are medical activities, namely pharmacotherapy, surgery and physiotherapy. But after them, necessarily restorative treatment and rehabilitation itself, which is divided into medical, pedagogical and social. After medical rehabilitation, persons with disabilities need to start physical training and sports. A new rehabilitation system is needed.

Key words: rehabilitation, disability, restoration of motor functions


Contact person:

Vakhitov I. H.
Professor, doctor of science (Professor), KFU / Engineering Institute / Department of biomedical engineering and
innovation management. Kazan, ul Levo-Bulachnaya street, d. 44, Academic building №26.
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Всем известно, что инвалидизация общества на сегодняшний день составляет примерно 10%. Больные с незрелым или поврежденным мозгом появляются в результате дизонтогенеза (нарушение развития, начиная с рождения) или в результате развития заболеваний нервной системы (травмы и инфекции). На первый план у этих больных выступают медицинские мероприятия, а именно фармакотерапия, хирургия и физиотерапия. Но после них, обязательно восстановительное лечение и собственно реабилитация, которая подразделяется на медицинскую, педагогическую и социальную. После медицинской реабилитации лицам с ограниченными возможностями нужно приступать к занятиям физической культурой и спортом. Необходима новая система реабилитации. Необходимо поддерживать и развивать сохранные функции организма и закладывать их как основу для полноценной деятельности.
По мнению ряда ученых [1, 2, 3] нервная система способна к регенерации и, этим процессом можно управлять. Одним из последних научных достижений в изучении мозга человека является открытие особого свойства мозга – пластичности т.е. способности мозга изменять свою структуру и функцию под влиянием длительных внешних воздействий или стимулов (зрительных, слуховых, двигательных).

Смысл ее в том, что функции незрелых или погибших нервных клеток берут на себя оставшиеся в живых соседние клетки, которые увеличиваются в размерах, миелинизируются, формируется новый спраутинг, а также новые связи (синапсы), компенсируя утраченные функции (С.Ю.Мышляев, 2007) [4 ]. «Установлено неизвестное ранее явление восстановления структурно-функциональной организации мозга человека в онтогенезе, заключающееся в том, что при структурно-функциональных нарушениях нервной системы, проявляющееся двигательными, поведенческими или речевыми нарушениями, наблюдается ликвидация дефектов с восстановлением нарушенных или несформированных функций под воздействием специальных дозированных, длительных, постоянно возрастающих, многократно повторяющихся, онтогенетически ориентированных физических, психических и речевых нагрузок (урок, интенсив, до отказа патологических функций) на грани переносимости их организмом человека, включающих физические нагрузки в виде гимнастических и обще физкультурных занятий в статическом режиме с отягощениями; эмоциональные нагрузки в виде психотерапевтических и психокоррекционных занятий с моделированием драмы и трагедии; речевые нагрузки в виде логопедических и фонопедических занятий с прослушиванием и пропеванием длительных громких звуков вербального и невербального характера, обусловленное пространственно-временной синхронизацией электрической активности мозга (эффект разжигания мозга или «киндлинг» эффект), приводящей к стимуляции адаптивно-компенсаторных процессов в нервной ткани и управлению регенерацией нейронов (нейропластичность), заканчивающейся адаптацией и новой нейрореактивностью, а также качественно новым (единым) двигательным, поведенческим и речевым стереотипом» [6]. Таким образом, доказано, что нервная система с помощью нагрузки восстанавливаются, у человека меняется адаптация и нейрореактивность. Это метод «дозированного нагружения» способствует развитию новых двигательных умений,
навыков и способностей, которые так необходимы в состязательном процессе, а именно в процессе физической тренировки и на спортивных соревнованиях [4].

К началу ХХI в. стало ясно, что уже фактически сформировалась новая область знаний - нейронауки, в которой исследования проводятся с привлечением идей и методов теории управления. Чтобы охарактеризовать предмет кибернетической
физики, следует описать классы рассматриваемых моделей объектов управления, целей управления и допустимых алгоритмов управления, а чтобы охарактеризовать её методологию, необходимо описать основные методы построения алгоритмов управления и типы получаемых результатов [2]. Так как эффективность восстановительных мероприятий у больных с выраженными двигательными дефектами составляет около 80%, научно-технических отдел реабилитационного центра совместно с кафедрой БИМиУК КФУ, приступил к автоматизации данного реабилитационого процесса. На сегодняшний день получен патент на полезную модель № 105162 «Устройство для восстановления функций мозга с применением физизической нагрузки» [1].

Различные устройства для осуществления производственных процессов в живых или неживых объектах, в которых осуществляется регулирование определенных физических величин по заданным законам управления, называются объектами регулирования. Проектирование систем автоматического регулирования начинается с детального изучения свойств и характеристик объектов регулирования. Формальная постановка любой задачи управления начинается с выбора модели управляемой сложных системы и цели управления [2]. Отличие технических (традиционных) систем от живых (био-психокоммуникатиных) систем, которым является человек с его нервной системой, состоит в том, что в них явно отличаются механизм воздействия на вход и выход системы. При сравнении живых и неживых систем процесс приспособления к нагрузкам (адаптация) можно смоделировать следующим образом (рис. № 1).

В первом случае, т.е. у неживых систем (машины, компьютеры) происходит усовершенствование «железа» (замена деталей и конструкций) или регулировка сигнала на выходе. Ключевым в этом случае является воздействие на структуру.
Во втором случае, т.е. у живых систем (животные, человек) происходит усовершенствование «памяти» (замена знаний и навыков) или регулировка сигнала на входе [2]. Ключевым в этом случае является на функцию. Процесс
адаптации начинается с изменения реактивности всей нервной системы. Нейрореактивность проявляется в изменении основного ритма мозга или его биоэлектической активности, которая регистрируется на электроэнцефалограмме или
ЭЭГ (как говорил И.П.Павлов – Нобелевскй Лауреат от 1904 г. - на энграмме) [4]. Надо сказать, что при устойчивых электродинамических состояниях нервной системы (т.е. при естественном созревании мозга человека или возрастной гиперплазии нервной ткани) отмечается четкая закономерность: медленные волны сменяются на быстрые. Алгоритм или динамика формирования ритма ЭЭГ (частотно-амплитудная характеристика) у младенца в процессе его взросления такова [4] - δ (дельта) – θ (тета) – α (альфа) – β (бета)-

В книге «Особенности деятельности мозга ребенка» A.Peiper (1956) привел многочисленные доказательства отсутствия функционирования у грудного ребенка не только коры, но и ближайших к ней подкорковых образований. У плода
определяется неустойчивый ритм с частотой до 1,5 – 2 колебаний в сек. [4]. У новорожденного уже может регистрироваться относительно стабильный дельта-ритм (0,5–3 кол/сек), у дошкольников уже преобладает тета-ритм (4 – 7 кол/сек), у
взрослых – альфа-ритм (8 – 13 кол/сек) или при возбуждении бетаритм (14 – 30 кол/сек). Таким образом, общей тенденцией «созревания и развития» биоэлектрической активности головного мозга является чётко очерченный «электродинамический путь» от медленных ритмов к более быстрым [4].
Следует отметить, что регистрируемые ритмы являются результатом возбуждения мозга (возмущения в нервной ткани) и интерференции (накладывания друг на друга) биоэлектрических (электромагнитных) волн различных частот, исходящих из различных отделов (этажей). Каждый уровень или мозговой центр, так же как и отдельные нейронные группы (ансамбли), в него входящие, имеют свою частотную характеристику. Волны, исходящие от мозговых центров и отдельных
функциональных нейрональных групп интерферируют, определяя общую частотно-амплитудную характеристику ЭЭГ человек [4]. При неустойчивых электродинамических состояниях нервной системы (т.е. при реабилитации больных с проблемами нервной системы, психики и речи или восстановительной регенерации нервной ткани) также отмечается четкая закономерность: быстрые волны сначала сменяются на медленные, а затем вновь на быстрые [4].

С нейрофизиологической точки зрения в результате системной активации генетического аппарата нейронов или направленной структурной адаптации происходит последовательное раздражение определенных структур мозга или уровней (этажи мозга), а иногда вплоть до выпадения функций [4]. С электрофизиологической точки зрения в ЦНС формирутся доминанта с последующей деафферентацией [4]. Чрезмерное напряжение на мембране нейронов того или иного анализатора, которое формируется из-за генерации импульсных токов в периферическом конце анализатора (мышцы, глаза, уши) приводит к активным электрическим процессам, вплоть до фазы рефрактерности, что характеризует синтез аминокислот в ядре нервной клетки. С клинической точки зрения происходит обострение основного заболевания и иногда даже прибавление новых (скрытых или неразвернутых) симптомов, вплоть до состояния, аналогичного острому или подострому энцефалиту (воспаление серого вещества мозга), лейкоэнцефалиту (воспаление белого вещества мозга) с гидроцефалией или кистообразованием, а также миелиту (воспаление белого и серого вещества спинного мозга). [ ? ].
При выраженных или стойких неврологических и (или) психиатрических и (или) логопедических дефектах могут возникать признаки локального отека головного или спинного мозга с симптомами, подобными энцефало-миело-полиневриту или панэнцефалиту. Чем тяжелее состояние больного, тем более выражена фаза обострения, а значит температурные реакции и признаки иммунодефицита, которые отражают процесс репаративного воспаления в самом мозге. Алгоритм или динамика ритма ЭЭГ в процессе реабилитации такова [4].: – β - α – θ – δ – θ – α – β -

Иными словами – сначала разрушение или возвращение в исходное состояние, а потом восстановление до возрастной нормы. [4]. Основной особенностью реабилитационной тренировки является создание оптимального уровня напряжения (с учетом клинических особенностей и стадии заболевания). Используемый раздражитель или нагрузки формируют реабилитационный потенциал, способствующий развитию качественно нового уровня организации движения и (или) поведения и (или) речи [4]. Стимуляционно-активирующий фактор (афферентная атака) ведет к глубинной позитивной перестройке организма и формирует новые нейронные конструкции в мозге. Весь характер волнового процесса в цикле реабилитации дает основание для управления регенерацией. Со времен Гиппократа известно, что все болезни проходят через обострение. Если они хронические, то их переводят в острую или активную фазу. Результаты исследований подчеркивают, что патогенное значение стресса (дозированной нагрузки) необоснованно преувеличивается, заслоняя от внимания исследователей его функцию как важного звена адаптации [4].
Обострение в виде выраженных клинических проявления доказывает, что нарушение ЭДС не может однозначно трактоваться в качестве патогенного начала, и допускает возможность эустресса как сложившегося в процессе эволюции необходимого неспецифического звена более сложного целостного механизма приспособления к окружающей среде, т.е. в его положительном для организма значения [4]. С позиции нейрокибернетики электрические сигналы, генерируемые с периферического конца двигательного, зрительного и слухового анализатора («входные параметры») афферентным путём поступают в мозг. В процессе многократно повторяющихся дозированных нагрузок у человека с повреждённым
(незрелым) мозгом электродинамическая система переходит в неустойчивое состояние [4]. При интенсивной тренировке и тренинге «до отказа патологических функций» на ЭЭГ возникает эффект гиперсинхронизация, вплоть до пароксизмальных реакций. Пластичность лежит в основе временной и пространственной суммации действия раздражителей на нервную систему. Наглядным примером такого возбуждения и генерации электрического сигнала является
так называемый киндлинг-эффект («разжигание», «раскачка» или «разгон»). Этот феномен заключается в том, что многократные дозированные упражнения не вызывают видимой реакции, а с течением времени приводят к повышению
возбудимости нервной ткани, гиперсинхронизации биоритмов, а иногда и к судорожной готовности всего мозга [4].

Выводы. В клинической картине могут возникать симптомы, характеризующие обострение основного заболевания с последующим восстановлением утраченных (несформированных) функций. Время завершения переходного процесса (реадаптация к нагрузкам) определяется снижением значения амплитуды на ЭЭГ («выходные параметры»). Только таким образом, у человека может исчезнуть инвалидность и установиться новый (единый) двигательный, эмоциональный, речевой режим деятельности.


Литература
1. Бернштейн Н.А. О построении движений. - М.: Медгиз, 1947. − 254с.
2. Горошков Б.И. Автоматическое управление.- М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2003.- 304 с.
3. Евсеев С.П. Тренажеры в гимнастике.- М.: Физкультура и спорт, 1991.- 254 с.
4. Ильин Е.П. Психомоторная организация человека. - СПб: Питер, 2003.- 384 с.
5. Строганова Т.А., Дегтярева М.Г., Володин Н.Н. Электроэнцефалография в неонатологии.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005.- 280 с.

Прочитано 22 раз