Лечебная физическая культура и искусственная коррекция движений в физической реабилитации больных при начальных степенях сколиотической болезни

Важная роль в акте дыхания принадлежит диафрагме. Было обнаружено [136], что купол диафрагмы у больных сколиозом на вогнутой стороне сглажен и движения его незначительны. Все сказанное, наряду с анатомическим смещением сердца, перегибом крупных сосудов и дислокацией трахеи и бронхиального дерева, может стать причиной повышения давления в системе малого круга кровообращения и, как следствие, развития правожелудочковой недостаточности. В тяжелых случаях может развиться картина «кифосколиотического сердца» [77]. Имеются сообщения о гипертензии малого круга кровообращения при сколиозе [72].

Применение проб с дозированной нагрузкой выявляет у больных детей нарушение приспособляемости аппарата кровообращения к мышечной работе, что проявляется в замедлении послерабочего восстановления частоты пульса и артериального давления. Почти половина детей указывает на неприятные ощущения в области сердца и повышенную утомляемость при физической работе, выполняемой в домашних условиях и во время длительной ходьбы.

Таким образом, деформация позвоночника и грудной клетки при сколиозе приводит к нарушению кинетики движений, механики дыхания, уменьшению объема плевральных полостей, хронической гипоксии, что в свою очередь вызывает гипертонию в малом круге кровообращения, гипертрофию правого желудочка, различного рода аритмии [77-79].

ГЛАВА 2. Комплексная физическая реабилитация при сколиотической болезни

2.1 Общая характеристика лечебных мероприятий при сколиотической болезни

Лечение сколиотической деформации - трудная и далеко еще не решенная проблема ортопедии. Возможность прогрессирования деформации во время всего периода роста и развития позвоночника требует различного подхода к лечению в зависимости от возраста, выявленного искривления и степени его прогрессирования (Приложение Г). В настоящее время, большое место в реабилитации больных сколиозом занимает консервативный метод лечения, под которым понимается комплекс медицинского, ортопедического, педагогического, психологического и социального порядка.

Существенное значение в этом комплексе играют лечебная физическая культура, массаж, методы пассивной коррекции, ортопедические поддерживающие корсеты (при сколиозе II степени), физиотерапевтические процедуры и витаминотерапия.

Консервативный метод лечения должен быть направлен, в первую очередь, на увеличение работоспособности и выносливости мышц, так как основным фактором, способным оказать противодействие изгибающим усилиям и выравнивающим давление на поверхности позвонков, является мышечное напряжение или сила мышц [68]. Нельзя, однако, забывать и про существенные нарушения, происходящие в кардиореспираторной системе. Поэтому, наряду со специальными мероприятиями, направленными на укрепление мышечной системы, следует уделять внимание мероприятиям, повышающим функциональные возможности кардиореспираторной системы [79]. Замечено, что сколиоз возникает и развивается на фоне неблагоприятных показателей развития детского организма, ослабленного частыми респираторными заболеваниями, хроническими болезнями, нередко связанными с врожденной или приобретенной неполноценностью его органов и систем [66,101,104]. Поэтому профилактика и лечение сколиоза должны начинаться с общеоздоравливающих мероприятий и санации отдельных систем.

Из всего вышесказанного можно определить цели, преследуемые при консервативном методе лечения сколиоза: 1) остановить развитие процесса; 2) достичь возможной коррекции и деторсии; 3) закрепить полученные результаты лечения.

То есть, чтобы остановить развитие сколиотической болезни необходимо использовать все средства, оказывающие влияние, как на общее состояние организма, так и непосредственно на позвоночник [56,57,58,98,99,100,101]. Для достижения коррекции позвоночника необходимо длительное и систематическое лечение с постоянным клиническим наблюдением и рентгенологическим сравнительным контролем.

2.2 Физиологические предпосылки искусственной коррекции движений при патологической ходьбе

В последние десятилетия метод искусственного управления или коррекции движений находит все большее распространение в клинической практике. В то же время теоретические аспекты этого метода остаются недостаточно разработанными вследствие отсутствия органической связи между биомеханическими и нейрофизиологическими представлениями о механизмах ходьбы человека. В настоящей главе сделана попытка объединить эти представления на основании результатов электрофизиологических исследований ходьбы человека [5,20,89,117,131,148].

При ходьбе человека действует центральная иннервационная программа, о которой можно судить по распределению электрической активности мышц в течение локомоторного цикла [27,28,89,129,147,150]. В основе этой программы, несмотря на многоуровневый характер управления, по-видимому, лежит деятельность относительно автономного интраспинального механизма шагательных движений.

Вследствие этого супраспинальные и афферентные факторы оказывают влияние на ходьбу лишь с учетом существующей программы мышечных возбуждений. Соотношение супраспинальных и афферентных влияний зависит от условий протекания локомоции. При повышении темпа ходьбы изменение амплитуды электрической активности мышц, то есть числа активированных альфа-мотонейронов спинного мозга, является прерогативой супраспинального управления. При постоянном темпе ходьбы, но изменяющейся нагрузке на мышцы, что, может быть в частности, связано с варьированием позовых характеристик человека при ходьбе, афферентные факторы также влияют на амплитуду электрической активности мышц [20,22].

Известное представление о вкладе супраспинальных и афферентных факторов в возбуждение спинальных мотонейронов дает уравнение F(V) = aV² + b, описывающее зависимость средней электрической активности мышцы в течение цикла F(V) от темпа ходьбы V (см. рис. 2.1.). Коэффициент а, характеризующий крутизну возрастания электрической активности мышц при повышении темпа ходьбы, отражает увеличение мощности супраспинальных влияний, тогда как коэффициент b определяет исходный уровень активности, в основном зависящий от нагрузки на мышцы, то есть от интенсивности афферентных влияний. Обращает на себя внимание, что при ходьбе в норме величина коэффициента а для разных мышц примерно одинакова, в то время как величина коэффициента b сильно различается [20,22,80].

Этот факт демонстрирует важную нейрофизиологическую закономерность ходьбы: супраспинальное управление работой мышц по темпу имеет для всех мышечных групп общий не индивидуализированный характер, тогда как афферентное управление работой мышц, отражая нагрузку, которую несут мышцы, является сугубо индивидуальным.

Из этой закономерности следует ряд заключений, имеющих существенное значение для понимания процессов, происходящих при патологической ходьбе: 1) всевозможные компенсации и коррекции двигательных нарушений при ходьбе достигаются, как правило, путем изменения позовых характеристик тела человека, иначе говоря, путем повышения той доли активности мышц, которую отражает коэффициент b; 2) применение искусственной системы управления работой мышц позволяет получить такой же биомеханический эффект посредством добавочного сокращения мышц, вызванного их электрической стимуляцией в определенные фазы шага.

Рис. 2.1. Зависимость средней электрической активности мышц нижней конечности от темпа ходьбы (частоты одиночных шагов в минуту). 1 - камбаловидная мышца, 2 - наружная широкая мышца, 3 - прямая мышца бедра. На оси ординат - средняя электрическая активность мышц за цикл в процентах (за 100% принята активность при максимальном темпе), на оси абсцисс - темп (шаг/мин.)

При этом, в отличие от естественного управления, усиление работы мышц может быть получено независимо от существующей биомеханической ситуации, к которой обычно привязана деятельность мышц. Кроме того, усиление мышц имеет строго избирательный и лимитированный характер, поскольку оно должно обеспечить лишь коррекцию неправильно протекающего двигательного акта.

2.2.1 Коррекция и управление движениями

В течение многих лет область применения электрической стимуляции (ЭС) ограничивалась рамками восстановления отдельного органа - мышцы человека. С помощью ЭС удавалось замедлить, а иногда и предотвратить атрофические процессы, развивавшиеся в мышечной ткани при повреждении нервных структур или самих мышц, усилить кровообращение и обмен веществ и в итоге - улучшить возбудимость и сократительные свойства мышц. Все же эти позитивные изменения функции мышц не всегда приводили к реабилитации целостного двигательного акта.

ЭС мышц в покое имела следующие ограничения: 1) протекала в условиях, весьма далеких от реальных условий функционирования мышц; 2) не требовала активного участия больного и, будучи никак не связанной с координацией двигательного акта, не могла непосредственно влиять ни на коррекцию, ни, тем более, на выработку нового двигательного стереотипа [22].

Значительным шагом вперед явилось новое направление, возникшее в начале шестидесятых годов - функциональная электрическая стимуляция (ФЭС). Сущность этого направления состоит в том, что ЭС используется как способ восстановления уже не отдельного органа, а сложного двигательного акта. Эта главная черта ФЭС определяет ее основные особенности: 1) ЭС включается в определенные фазы двигательного цикла, соответствующие фазам естественного возбуждения и сокращения мышц; 2) в качестве объекта стимуляционного воздействия выступает не отдельная мышца, а конечности или туловище человека; при этом воздействие электрического тока, незначительное по мощности, вызывает освобождение мышечной энергии большой мощности; 3) в результате усиления функции ослабленных мышц и коррекции нарушенных движений происходит формирование приближающегося к норме двигательного стереотипа.

По целям и способам применения ФЭС в этом методе следует различать два направления: 1) коррекцию движений; 2) управление движениями. Оба направления к настоящему времени получили широкое распространение в исследованиях и медицинской практике различных стран мира.

Искусственная коррекция движений (ИКД) направлена на решение трех основных задач: улучшение функции ослабленных мышц, коррекцию неправильно выполняемых движений и выработку двигательного навыка, приближенного к нормальному. Поэтому главным показанием к применению ИКД является дефицит мышечной функции (ДМФ), вызывающий нарушение биомеханической структуры двигательного акта.

Такой дефицит возникает: 1) при полной или частичной утрате супраспинального контроля, что приводит к развитию спастических параличей и парезов; 2) при нарушении в системе спинальных мотонейронов, поражении спинномозговых корешков и периферических нервов, обусловливающих умеренно выраженные вялые парезы конечностей; 3) при недостаточности афферентного контроля в связи с резким изменением условий функционирования мышц в двигательном акте; 4) при заболеваниях и поражениях опорно-двигательной системы, сопровождающихся атрофическими изменениями в мышцах, а также после различных оперативных вмешательств на костно-мышечном аппарате.

Различают относительный и абсолютный ДМФ. Первый встречается в основном при ортопедических заболеваниях, второй - преимущественно при нервных болезнях и травмах. Относительный ДМФ является по своей природе функциональным: он связан с недостаточным поступлением в ЦНС возбуждающих импульсов от мышечных и суставных рецепторов, что приводит к ослаблению рефлекторной деятельности двигательных центров и снижению активности мышц. Причиной относительного ДМФ, как правило, является уменьшение биомеханических функций мышц в двигательном акте либо вследствие их частичного замещения внешними устройствами (ортезом, протезом, дополнительной опорой), либо в результате перераспределения ролей между мышцами одной или обеих конечностей, участвующих в данном двигательном акте. Подобные ситуации возникают при частичной разгрузке мышечного аппарата ноги в результате уменьшения ее опороспособности, ограничения движений в суставах по амплитудным или скоростным параметрам или недостаточного натяжения мышц после различных оперативных вмешательств, а также при патологическом изменении позы конечности вследствие контрактур и порочных установок.

Абсолютный ДМФ всегда имеет органический характер, будучи обусловлен повреждением нервно-мышечных структур. При этом виде ДМФ всегда отмечается слабость мышц, вызванная уменьшением числа двигательных единиц или мышечных волокон в них.

Проявления относительного и абсолютного ДМФ в двигательном акте неодинаковы. При относительном ДМФ ограничение афферентного притока в ЦНС преимущественно сказывается на максимальных значениях электрической активности в цикле ходьбы, то есть в фазы развития наибольших мышечных усилий. В то же время, при абсолютном ДМФ уменьшение активности мышц обнаруживается на протяжении всего локомоторного цикла [20]. Практически чаще всего при патологической ходьбе наблюдается комбинация обоих видов ДМФ.

Таким образом, концепция ДМФ при ходьбе как основного критерия применения искусственных систем управления позволяет существенно расширить область использования метода и средств ИКД, распространив их с группы чисто неврологических болезней на большую часть заболеваний и поражений опорно-двигательного аппарата.

Из приведенных данных также видно, что метод ИКД предполагает: 1) относительную сохранность нервного контроля (эфферентного и афферентного) деятельности мышц; 2) неполную утрату функции исполнительного органа - опорно-двигательного аппарата конечностей и туловища; 3) потенциальную возможность частичного, а в некоторых случаях и полного восстановления движения.

Отсюда следует: в методе ИКД электростимуляция мышц выступает в качестве усилительной системы на фоне функционирующих, хотя и несколько видоизмененных центральных инервационных программ; в искусственной системе коррекции движений (ИСКД) наибольшую роль должен играть прямой (эфферентный) канал, поскольку обратная связь о характере движения в основном сохранена; благодаря неполной утрате функции мышц возможно использование электрических сигналов сравнительно невысокой интенсивности и чрезкожной электростимуляции мышечной ткани посредством поверхностных (накожных) электродов.

При этом обязательными условиями применения ИКД являются сохранившаяся способность мышц к возбуждению и сокращению при действии ЭС и достаточная для данного акта подвижность в суставах.

Искусственное управление движениями (ИУД) имеет своей основной задачей лишь частичное восстановление двигательных актов у больных с полной потерей нервного контроля деятельности мышц, то есть при спастических и вялых параличах конечностей. Эта потеря нервного контроля приводит к двум очевидным следствиям: 1) невозможности произвольного управления движениями; 2) значительной редукции силы мышц, сопровождающейся сохранением электрической возбудимости нервно-мышечного аппарата при спастических параличах и ее резким снижением при вялых параличах.

Как видно, методы ИКД и ИУД, совпадая в главном - в применении ФЭС - характеризуются рядом существенных различий.

Медицинские показания и противопоказания. ИКД посредством электростимуляции мышц туловища при ходьбе показана всем больным с I и II степенями сколиоза (идиопатического или диспластического), при котором дуга искривления не превышает 30° и не является полностью стабильной.

Противопоказания к назначению ИКД больным сколиозом не отличаются от общепринятых.

Противопоказания к назначению ФЭС делятся на абсолютные и относительные. К абсолютным относятся: полная непереносимость электрического раздражения, заболевания сердечно-сосудистой системы в стадиях субкомпенсации и декомпенсации, злокачественные новообразования, все формы эпилепсии, органические заболевания ЦНС с выраженными гиперкинезами, значительное снижение интеллекта, почечно-каменная болезнь с частыми приступами, пиелонефриты и пиелиты, тромбофлебиты, вывихи до момента вправления, переломы костей без прочной фиксации костных отломков, беременность.

Относительными противопоказаниями являются фиксированные деформации суставов, подлежащие консервативному или оперативному устранению, заболевания кожных покровов в области наложения электродов, плохая переносимость электрических сигналов, предполагающая длительную адаптацию больного к ЭС мышц, острые и хронические воспалительные процессы пораженной конечности или туловища, выраженная спастичность мышц, требующая специального лечения с целью снижения спастического фона.

2.2.2 Основные функции метода искусственной коррекции движений и его отличия от других способов коррекции движения и тренировки мышц

Основными функциями метода ИКД при ходьбе являются: диагностическая, прогностическая и терапевтическая.

Диагностическая функция заключается в определении ДМФ при ходьбе, поскольку такая задача не всегда может быть решена с помощью клинических и даже инструментальных методов исследования. Более того, все остальные методы позволяют лишь предполагать ДМФ, тогда как метод ИКД дает возможность окончательно диагностировать мышечную недостаточность при ходьбе. О наличии ДМФ следует говорить только в том случае, когда путем приложения добавочных мышечных сил, вызванных воздействием электрического тока, удается устранить тот или иной дефект движения. При этом возникает возможность установить, как степень ДМФ, так и фазу его проявления в двигательном цикле. О степени ДМФ судят по биомеханической выраженности коррекционного эффекта, обусловленного оптимальным электрическим раздражением, о фазе проявления ДМФ - по тому интервалу локомоторного цикла, когда реализуется коррекция движений.

Существует два основных способа количественного определения ДМФ: один из них - прямой - состоит в непосредственном исследовании мышечного момента во время стимуляции при ходьбе на протезе [23], другой - косвенный - заключается в исследовании суставных моментов, полученных в тех же условиях при помощи метода математического моделирования [21]. В последнем случае путем сравнения суставных моментов, измеренных при ходьбе без ЭС и с ЭС, можно установить величину добавочного мышечного момента, необходимого для нормализации локомоторного акта. По-видимому, этот момент будет в известной мере характеризовать ДМФ.

Прогностическая функция ИКД тесно связана с диагностической: эффективная коррекция движений во время пробного сеанса ЭС мышц при ходьбе дает основание для благоприятного прогноза, поскольку многократная тренировка мышц в условиях двигательного акта способствует уменьшению ДМФ.

Наиболее важная - терапевтическая функция - ИКД предусматривает решение трех задач: укрепление ослабленных мышц, коррекцию неправильно выполняемых движений, выработку и поддержание приближающегося к норме двигательного стереотипа ходьбы.

Сходные задачи имеют системы произвольной коррекции ходьбы, широко применяемые в ЛФК. Но произвольный контроль любого двигательного акта всегда обращен к большой группе мышц (мышечному ансамблю). Его реализация происходит в течение времени, значительно превышающего длительность корректируемой фазы шага; он постоянно зависит от условий протекания локомоции и, прежде всего, от ее скорости. Кроме того, усиление активности мышц при произвольной коррекции движений обычно связано с изменением позовых характеристик тела человека (см. п. 2.2.). Все это обусловливает большую утомляемость больных в процессе выработки коррекции и недостаточную эффективность последней.

ИКД с использованием ЭС мышц в определенные фазы двигательного цикла лишена отмеченных ограничений. Необходимый эффект получается путем вовлечения в двигательный акт небольшой группы мышц, коррекция реализуется в течение нужной фазы шага, интенсивность сокращения мышц не зависит от условий локомоции, то есть от контроля деятельности мышц со стороны нервной системы.

Уменьшение ДМФ может быть достигнуто также при помощи обычных методов тренировки, применяемых в ЛФК. Однако тренировка мышц путем развития максимального усилия приводит к укреплению, прежде всего, более сохранных мышц, легче вовлекаемых в двигательный акт. Наконец, повышение силовых качеств мышц может отрицательно сказываться на их скоростных свойствах и, следовательно, неблагоприятно влиять на координацию движений.

Этих недостатков не имеет ЭС мышц в покое, позволяющая в течение продолжительного времени получать интенсивное сокращение мышц, что способствует увеличению их массы, электрической активности, ускорению кровотока без какого-либо ущерба для координации движений. Тем не менее, и этому виду тренировки присущи некоторые отрицательные свойства: отсутствие связи с реальным движением, синхронное сокращение всех двигательных единиц и т. п.

В противоположность этому, применение ИКД позволяет; 1) осуществить тренировку мышц путем суперпозиции их естественного и искусственного сокращения, ослабляя тем самым неблагоприятный эффект синхронного вовлечения двигательных единиц, вызванного электрическим раздражением; 2) органически связать тренировку мышц с координацией двигательного акта посредством наложения амплитудно-временных программ ЭС мышц на соответствующие программы их возбуждения в течение цикла ходьбы; 3) провести дифференцированную тренировку только тех групп мышц, которые необходимы для выполнения двигательного акта; 4) получить тренировочный эффект путем использования средних, физиологических напряжений мышц и соотношения интервалов работы и покоя мышц, присущего обычной ходьбе.

2.2.3 Средства искусственной коррекции движений

Все применяемые в настоящее время средства ИКД можно ориентировочно разделить на две группы: стационарные и портативные. Первые предназначены для использования в клинических и лабораторных условиях. С помощью этих приборов решаются следующие задачи: определение возможности коррекции или управления данным двигательным актом при том или другом патологическом состоянии опорно-двигательного аппарата, выявление особенностей проведения первоначальных курсов ФЭС. Для выполнения этих функций приборы оснащаются большим числом различных регулировок, позволяющих осуществить выбор движений, стимулируемых мышц, амплитудную и временную программы и поиск оптимальных режимов ФЭС. Стационарные средства, как правило, являются многоканальными; нередко для управления используют компьютерные системы; обычно они состоят из электростимулятора, в ряде случаев соединенного с микропроцессором, датчиков синхронизации фаз стимуляции с временными параметрами двигательного цикла, электродов, соединительных проводов и креплений выносных узлов на теле больного. По своему строению они могут быть классифицированы следующим образом [24]:

Ш 1.Система ИКД разомкнутого типа с постоянными параметрами ЭС мышц.

Ш 2.Система ИКД разомкнутого релейного типа с самонастройкой временных параметров ЭС мышц (начала и окончания серии стимулирующего сигнала) по темпу ходьбы.

Ш 3.Система ИКД разомкнутого типа с одной или несколькими программами временных или амплитудных параметров ЭС мышц (заранее определяется начало и конец серии ЭС и изменение интенсивности электрического сигнала во время стимуляции).

Ш 4.Система ИКД разомкнутого типа, позволяющая свести до минимума отклонения реальных параметров движения от заданных по их изменению в предшествующих циклах или частях цикла.

Ш 5.Система ИКД замкнутого типа с автоматической подстройкой параметров ЭС мышц в зависимости от условий передвижения по поверхности различного рельефа, по лестнице, по наклонной плоскости и т.п.

Портативные системы предназначены для использования средств ФЭС в домашних условиях с целью закрепления двигательных навыков, сформированных во время лечения в стационаре. Они обычно содержат меньшее число каналов стимуляции (от одного до четырех), имеют ограниченное количество регулировок, снабжены автономным питанием в виде батарей или аккумуляторов. Как правило, они построены по типу разомкнутых систем. По своим параметрам они сходны со стационарными средствами. Оба типа приборов могут использовать имплантируемую или поверхностную технологию ФЭС.

В нашей стране с 1987 года начал выпускаться серийно изготавливаемый корректор движения, названный ортопедическим аппаратом АН8-27, предназначенный для коррекции ходьбы больных с паралитическими заболеваниями нижних конечностей. В аппарат входят двухканальный электростимулятор, контактный угловой датчик синхронизации, устанавливаемый в области коленного сустава (КС) или тазобедренного сустава (ТБС), эластичные электроды многоразового пользования, манжеты для фиксации датчика и электродов на теле больного. Параметры ЭС: последовательность электрических прямоугольных импульсов частотой 40-50 Гц, амплитудой до 60 В, длительностью от 20 до 200 мкс. Стимулятор питается от аккумулятора в 9 В [42].

Из стационарных корректоров движения отметим прибор, созданный в 1993 году в ЦНИИПП. Этот прибор состоит из блока, встраиваемого в ЭВМ типа IBM PC/AT, и выносного блока. Блок, встраиваемый в IBM PC, предназначен для предварительного формирования сигналов. Расположение блока в корпусе компьютера обеспечивает непосредственное его подключение к интерфейсу ISA IBM PC. Выносной блок служит для окончательного формирования сигналов. Стимулятор работает следующим образом. После запуска программы с клавиатуры вводятся длительность стимулирующих импульсов и их амплитуда, моменты начала и конца пачки импульсов в процентах к усредненному периоду двигательного цикла, частота стимулирующих импульсов и число циклов усреднения.

ЭВМ выделяет начало шага, проводит усреднение периода шага по нескольким предыдущим шагам и вычисляет время 1% усредненного периода шага. Затем проводится анализ моментов начала и конца пачек стимулирующих импульсов по всем каналам и измеряется текущее время. При совпадении текущего времени с моментом начала пачки стимулирующих импульсов ЭВМ запускает стимуляцию по данному каналу. При совпадении текущего времени с моментом окончания пачки стимулирующих импульсов ЭВМ прекращает стимуляцию по данному каналу. Таким образом, происходит адаптация к темпу ходьбы. Для осуществления обратной связи на монитор в реальном масштабе времени выводятся две кривые, соответствующие правому и левому суставным углам с наложенными на них отметками начала и конца пачек стимулирующих импульсов. Это дает возможность корректировать положение этих пачек в усредненном периоде цикла ходьбы [15,25,28].

На базе корректора, управляемого от ЭВМ, в ЦНИИПП разработан диагностический комплекс, позволяющий решать следующие задачи: выявлять недостаточность функции мышц при ходьбе, оценивать влияние протезно-ортопедических изделий на работу мышц, уточнять все ранее разработанные рекомендации по проведению ИКД для различных категорий больных и инвалидов, осуществлять экспериментальное изучение ходьбы человека путем внесения дополнительных мышечных моментов в структуру локомоторного акта.

Комплекс представляет собой сложное устройство, которое включает высокопроизводительный персональный компьютер IBM PC/AT. Это устройство способно обеспечить программируемую электростимуляцию мышц при ходьбе и одновременно, используя специально разработанный пакет прикладных программ, оценивать результаты коррекционного воздействия на основе учета вводимой в ПЭВМ биомеханической информации о ходьбе человека. Комплекс содержит 16 каналов ввода информации о различных параметрах ходьбы и 8 каналов независимой электростимуляции мышц, тонко дозируемой по величине и фазе действия в цикле.

Программное обеспечение диагностического комплекса дает возможность выполнить следующие функции: регистрировать основные, временные, кинематические и динамические характеристики ходьбы; проводить статистическую обработку экспериментальных данных по ходьбе; осуществлять сопоставление и анализ всех характеристик ходьбы до и после коррекции движений посредством электростимуляции мышц; производить расчет суставных моментов, работы, энерготрат до и после коррекции движений, применяя метод математического моделирования; биомеханически оцениваемый коррекционный эффект, полученный в результате электростимуляции, позволяет судить о степени и фазах недостаточной функции мышц в локомоторном цикле.

Таким образом, в результате исследования биомеханических и нейрофизиологических закономерностей локомоции человека нами рассмотрены физиологические механизмы искусственной коррекции движений при сколиотической болезни. Предложена новая концепция применения систем ИКД. Согласно этой концепции, основным показанием к назначению ИКД является дефицит мышечной функции, приводящий к нарушению биомеханической структуры ходьбы. Раскрыты фундаментальные функции метода ИКД (диагностическая, прогностическая и терапевтическая) и их отличия от других методов коррекции движений и тренировки мышц. Определены медицинские показания и противопоказания к назначению ИКД при сколиозе, установлены наиболее существенные компоненты метода коррекции ходьбы, заключающиеся в выборе корректируемых движений и стимулируемых мышц, в определении параметров амплитудной и временной программ электростимуляции при ходьбе. Приведены данные о современных искусственных системах управления и коррекции движений при ходьбе.

2.3 Лечебная физическая культура при начальных степенях сколиотической болезни

Механизм лечебного действия и общие задачи лечебной физической культуры при сколиотической болезни. Основным и наиболее действенным звеном в консервативном лечении сколиоза, по-прежнему, остается лечебная физическая культура (ЛФК).

Клинико-физиологическим обоснованием применения ЛФК является тесная связь условий формирования и развития костно-связочного аппарата позвоночного столба с функциональным состоянием организма. Физические упражнения посредством нейро-рефлекторного и нейро-гуморального механизмов регуляции функций в организме оказывают общестимулирующее и общетонизирующее действие на организм больного, улучшают обменные процессы и трофику мышц спины и позвоночного столба и тем самым создают условия для стабилизации и коррекции патологического процесса [95,96].

Улучшение трофики мышц, рост их силовой выносливости позволяют выработать достаточно мощный корсет, удерживающий позвоночный столб (то есть сформировать необходимую компенсацию) в положении максимальной коррекции, а при невозможности такой коррекции - обеспечивают стабилизацию его и предотвращают прогрессирование сколиоза.

Физические упражнения способствуют также нормализации деятельности внутренних органов, а в ряде случаев - и функции позвоночного столба.

В зависимости от степени сколиоза ЛФК может несколько отличаться. Так, например, при сколиотической болезни I степени ЛФК по нагрузке несколько более насыщена физическими упражнениями, чем при сколиотической болезни II степени, но принципы остаются те же: это и единство общих и специальных воздействий на организм больного, и систематичность и регулярность проведения занятий ЛФК, постепенность повышения нагрузки, усложнения задач и требований к организму больных детей, и индивидуализация лечебного воздействия на организм больных детей [38,52,74,85,88,102,112].

ЛФК является упорным, длительным и систематическим воздействием на организм ребенка путем применения общеукрепляющих и специальных упражнении, направленных на восстановление правильного положения тела, что в дальнейшем может способствовать в ряде случаев нужным морфологическим изменениям в скелете. Главным звеном в ЛФК является перестройка в нужном направлении функциональных соотношений в нервно-мышечном аппарате.

Основными задачами ЛФК, определяющими подбор физических упражнений и методику их применения, являются:

Ш создание благоприятных физиологических условий для восстановления правильного положения тела;

Ш стабилизация сколиотического процесса и исправление имеющихся дефектов;

Ш воспитание и закрепление правильной осанки;

Ш нормализация функциональных возможностей наиболее важных систем организма - дыхательной, сердечно-сосудистой и других;

Ш повышение неспецифических защитных сил организма.

Средства и формы лечебной физической культуры при сколиотической болезни. Для разрешения вышеперечисленных задач используются различные средства и формы ЛФК [16,40,4755,56,62,63,71,79,81].

Создание благоприятных физиологических условий для восстановления правильного положения тела разрешается тремя частными задачами: а) воспитанием дисциплинированности и сознательного активного отношения к восстановлению правильного положения тела; б) воспитанием и тренировкой общей силовой выносливости; в) воспитанием общей координации движений.

Первая частная задача является ведущей воспитательно-образовательной задачей, без которой немыслимо эффективное лечение. Главное - создать у детей стремление к исправлению своего дефекта, воспитать настойчивость для преодоления сложного и длительного процесса тренировки, требующего значительной затраты сил, времени, внимания и сознательного отношения к соблюдению правил указанного режима. Средствами для разрешения указанной задачи являются различные организационные мероприятия, направленные на мобилизацию внимания семьи к выполнению предъявляемых требований и сплочению детского коллектива в процессе занятий.

Прежде, чем принять детей в группу для занятий лечебной гимнастикой, проводится разъяснительная работа с родителями. В последующем контроль за выполнением домашних назначений осуществляется путем систематических вызовов родителей и повторных бесед с ними в присутствии детей. С целью воспитания добросовестного отношения к занятиям вводятся дневники, где отмечается успеваемость и дисциплина, организуются соревнования между группами за лучшие показатели лечения. Применяются также демонстрации на уроках лучших достижений отдельных больных, объяснение и разбор ошибок при выполнении упражнений и т. д. Систематически проводятся беседы, в которых освещаются две темы (режим и элементарные анатомо-физиологические сведения) с различными вариантами, в определенной последовательности.

Вторая частная задача - воспитание и тренировка общей силовой выносливости в правильных положениях тела - является основной на протяжении всего лечения. Правильная осанка обеспечивается соответствующим сочетанием в напряжении определенных мышечных групп, что вызывает необходимость избирательной выработки силовой выносливости тех мышечных групп, которые обеспечивают закрепление нужного двигательного стереотипа. Требуется, таким образом, соответственно подготовить нервно-мышечный аппарат к значительной силовой нагрузке для длительного удержания тела в положении правильной осанки при жизненно необходимых положениях и движениях.

Для этой цели применяются разнообразные гимнастические упражнения по укреплению основных мышечных групп (мышц плечевого пояса, спины, живота, нижних конечностей). Характер выполнения упражнений должен соответствовать требованиям в выработке силовой выносливости с учетом возрастных особенностей детей: ритмичные движения в медленном темпе, задержка в определенных положениях, включение отягощения и сопротивления. Очень важно при выполнении значительной статической работы научить детей экономно расходовать свои силы, поэтому необходимо обращать внимание на правильную постановку движения и следить за реакцией сердечно-сосудистой системы.

Третья частная задача - воспитание общей координации движений - дает возможность детям лучше и быстрее осваивать новые координационные соотношения. Для воспитания координации движений используются упражнения в равновесии, с мячами, специальные задания на точность движений, а также продуманные подвижные игры, соответствующие возрасту детей, вырабатывающие ловкость и быстроту реакции. При этом важно воспитание моральных и волевых качеств: настойчивости в достижении намеченной цели, решимости и т. д.

Перечисленные выше три частные задачи создают как бы необходимый «фундамент», который позволяет наиболее успешно перейти к исправлению имеющихся дефектов.

Для исправления имеющихся дефектов надо постепенно и последовательно устранить все препятствия, мешающие правильной установке отдельных частей тела.

С первых же дней занятий начинается исправление имеющихся дефектов элементарными общими для всей группы упражнениями. В дальнейшем, через какой-то период времени, который зависит от возраста детей, от наличия имеющихся дефектов, даются индивидуальные специальные упражнения. Необходимость в тех или иных индивидуальных упражнениях выявляется в процессе занятий. Индивидуальные упражнения требуют предварительной подготовки и касаются только тех дефектов, которые не поддаются исправлению общими мерами.

Средствами для разрешения этой задачи являются не только физические упражнения, общие для всей группы и индивидуальные, но также и вспомогательные ортопедические мероприятия.

Воспитание правильной осанки (правильного положения тела в покое и при движении) является, во-первых, профилактикой сколиозов и должно широко проводиться в семье, дошкольных учреждениях и в школе, и, во-вторых, необходимой составной частью лечения сколиозов у детей. Важно, чтобы правильная осанка у детей сделалась привычной и автоматизированной при выполнении ими жизненно необходимых положений и движений.

Эта задача является заключительной, требует длительного времени и может быть удачно разрешена лишь при наличии серьезного отношения занимающегося. Для разрешения этой задачи используются, главным образом, упражнения в сохранении правильного положения тела при различных положениях и движениях, выполняемых в различных условиях. Значительное место отводится специально подобранным играм, рассчитанным на проверку и закрепление правильного положения тела.

При сколиотической установке и сколиозе I степени у детей правильная осанка обеспечивает стойкий результат лечения. При сколиозе II степени у детей правильная осанка создает условия для прекращения прогрессирования сколиоза и дает возможность полностью скрыть свой дефект, что имеет большое значение, а также создать более благоприятные условия для работы органов грудной клетки (сердца и легких), находящихся в неблагоприятных условиях.

Основными средствами ЛФК являются специально организованные физические упражнения, обычно группируемые в комплексы, которые выполняются с музыкальным сопровождением [113,118].

Основная цель физических упражнений, называемых корригирующими (симметричных, асимметричных, деторсионных), состоит в том, чтобы путем регулярной тренировки мышц по программе, обеспечивающей постоянное наращивание их основных характеристик - силы, выносливости и работоспособности, достичь такого их развития, которое позволило бы им эффективно противостоять прогрессированию деформации и даже обратному ее развитию. Последнее практически достижимо лишь на ранних стадиях ее развития.

Очень большое значение в улучшении функционального состояния и восстановительных процессов у детей с начальными степенями сколиотической болезни играют упражнения на расслабление. Они выполняются из положения стоя, сидя и лежа. Среди них наиболее распространенными в практике лечения сколиоза является потряхивание рук, ног и произвольное расслабление мышц туловища в исходном положении лежа на спине [115].

Специально организованные физические упражнения могут быть систематизированы следующим образом:

Ш Упражнения для воспитания и тренировки общей и избирательной силовой выносливости.

Ш Упражнения для увеличения подвижности позвоночника.

Ш Упражнения для воспитания общей координации движений.

Ш Упражнения для воспитания и закрепления правильной осанки.

Ш Упражнения для воспитания навыков правильного дыхания.

Упражнения для воспитания и тренировки общей и избирательной силовой выносливости. Для воспитания и тренировки общей и избирательной силовой выносливости наиболее выгодным является исходное положение лежа (на спине, на животе, на боку). В этом положении достигается наиболее совершенная разгрузка опорно-двигательного аппарата в целом: для мышц полностью выключается необходимость удержания тела в вертикальном положении, для позвоночника обеспечивается разгрузка от давления на него тяжести вышележащих частей тела.

При движениях, выполняемых головой, плечевым поясом, конечностями в положении лежа мышцы туловища, создавая соответствующую опору, производят статическую работу. В таких случаях осуществляется тренировка мышц туловища на выносливость, что подготавливает ребенка к длительным статическим усилиям при выполнении жизненно необходимых положений и движений. Движения головой, плечевым поясом, конечностями в положении лежа могут производиться с различной дозировкой, что способствует, с одной стороны, последовательной выработке силовой выносливости мышц туловища и, с другой стороны, дозированной тяге этими мышцами различных отделов позвоночника.

Правда, при статической работе мышц нет таких благоприятных условий для осуществления нормальных обменных процессов в костно-связочном и нервно-мышечном аппаратах, как при динамической работе, но осторожная, дозированная тренировка увеличивает способность организма в течение длительного времени поддерживать статические усилия и уменьшает влияние этих неблагоприятных условий.

Положение лежа позволяет добиться изолированной работы мышечных групп, выключив по возможности работу мышц, не требующих укрепления. При выполнении упражнений в положении лежа, когда симметрично расположены одинаковые части тела, имеется возможность удерживать позвоночник в прямом правильном положении, чтобы не вызвать при сколиозах I степени компенсаторного искривления и не увеличить уже имеющегося.

После предварительной подготовки, для дальнейшей тренировки силовой выносливости, применяются и другие исходные положения, которые сами по себе обязательно требуют статического напряжения мышечных групп. К таким исходным положениям относятся исходные положения с уменьшенной опорой, как, например, лежа поперек гимнастической скамейки и стоя на коленях с различным наклоном туловища вперед.

Упражнения для увеличения подвижности позвоночника. Увеличение подвижности позвоночника может быть, как в сагиттальной плоскости, что достигается прогибаниями и выгибаниями позвоночника (чередование положения лордозирования и кифозирования), так и во фронтальной плоскости, что достигается наклоном позвоночника влево и вправо. Увеличение подвижности по продольной оси достигается вращением только в шейном и поясничном отделах.

Для увеличения подвижности позвоночника применяются упражнения в исходном положении (И.п.) коленно-кистевом и в висе. В И.п. - коленно-кистевом, также как и в И.п. - лежа происходит разгрузка мышц туловища от удержания тела в вертикальном положении и позвоночника от давления тяжести вышележащих частей тела. При опоре на таз и плечевой пояс позвоночник провисает и, находясь в положении небольшого тотального лордоза, получает возможность наибольшей подвижности во всех отделах.

Так как лордозированные части позвоночника наиболее подвижны, то путем изменения положения туловища по отношению к горизонтали можно создавать лордоз в различных отделах позвоночника для преимущественного воздействия на мышцы и связочный аппарат данных отделов.

В коленно-кистевом положении ритмичной работой охватывается большое количество мышечных групп. Эта работа, по преимуществу, носит динамический характер, благоприятно влияющий на обменные процессы в костно-связочном и нервно-мышечном аппаратах.

Однако для младшего возраста это И.п. надо применять с некоторой осторожностью, в связи с присущей этим детям большой подвижностью позвоночника. Что касается детей старшего возраста, то коленно-кистевое положение может быть широко использовано не только для увеличения подвижности позвоночника, но также для тренировки силовой выносливости мышц туловища.

Коленно-кистевое И.п. имеет три варианта:

а) Глубокое положение. Положение на четвереньках: плечевой пояс значительно ниже таза, руки согнуты под прямым углом в локтевых суставах и поставлены шире плеч, предплечья перпендикулярны полу, плечи параллельны полу (плечи и локти на одном уровне); голова поднята, бедра почти перпендикулярны к полу, спина прогнута, лопатки сближены. Использование: преимущественно для повышения подвижности верхнего отдела позвоночника на уровне 1-7-го шейных и 1-4-го грудных позвонков.

б) Полуглубокое положение. Положение на четвереньках, плечевой пояс немного ниже таза, расстояние между кистями рук меньше и плечевой пояс выше, чем при глубоком положении, угол между плечом и предплечьем тупой. Использование: преимущественно для повышения подвижности позвоночника на уровне 5-7-го грудных позвонков.

в) Горизонтальное положение. Положение на четвереньках: плечевой пояс на одном уровне с тазом, руки расставлены слегка шире плеч, выпрямлены в локтевых суставах, пальцы вперед, голова поднята, бедра перпендикулярны к полу; спина прогнута; лопатки сближены меньше, чем в двух предыдущих положениях. Использование: преимущественно для повышения подвижности позвоночника на уровне 8-9-10-го грудных позвонков.

Три коленно-кистевых И.п. объясняются необходимостью воздействовать на различные отделы позвоночника, меняя положение плечевого пояса по отношению к тазу, лордозируется тот или иной отдел позвоночника. Отдел позвоночника, подвергающийся лордозированию при мышечной деятельности, наиболее подвижен.

В указанных выше И.п. все движения проделываются или только с махом руки без вытяжения ноги, или с махом руки и вытяжением ноги, или с вытяжением ноги без маха руки. Включение в движение руки или ноги разрешает задачу увеличения подвижности позвоночника в том или ином его отделе.

Движения должны быть плавными, с большой амплитудой. После поступательного движения вперед для фиксации в нужном положении делается иногда короткая пауза 3-10 с. Движения в коленно-кистевом положении производятся только симметричные.

По данным физиологических исследований, проведенных в Институте им. проф. Г.И. Турнера методами тонометрии и электромиографии доказано [цит. по 12], что при применении асимметричных движений в коленно-кистевом положении, хотя позвоночник и отклоняется в нужную сторону, но мышцы значительно больше работают со стороны вогнутости дуги сколиоза, что является моментом, увеличивающим сколиоз.

В положении виса вследствие действия тяжести тела происходит вытяжение позвоночника по продольной оси, ведущее к увеличению его подвижности. Кроме того, в данном положении осуществляется своеобразная статическая работа мышц, особенно плечевого пояса в наиболее трудных при их растяжении условиях, поэтому данное И.п. применяется также и для тренировки силовой выносливости мышц, главным образом, мышц плечевого пояса, спины и живота.

Положение виса дается в двух вариантах: а) вис на руках используется для увеличения подвижности во всех направлениях в нижне-грудном и поясничном отделах позвоночника; б) вис на подколенках (вниз головой) применяется для увеличения подвижности в шейном и верхне-грудном отделах позвоночника.

Для увеличения подвижности позвоночника исходные положения подбираются индивидуально, в зависимости от этиологии сколиоза, степени, локализации и т. д.

Упражнения для воспитания общей координации движений. Для воспитания общей координации движений применяются: а) специальные задания на точность движений; б) упражнения в равновесии; в) игры.

Игры. Широко используются, как обычные школьные игры для соответствующего возраста, так и видоизмененные в зависимости от разрешения ряда специальных задач, например, увеличения подвижности позвоночника, тренировки силовой выносливости и т. д.

Но все игры, с какой бы целью они не проводились, должны быть специфичны и включать материал для выработки и закрепления правильного положения тела. Поэтому, подбирая или видоизменяя игры, должны создаваться такие условия, которые напоминали бы детям, в известные моменты, о необходимости сохранять правильное положение тела. С этой целью игры делятся на 3 группы: 1) игры с принятием правильной осанки по сигналу. Может быть проведена любая игра, прерываемая по сигналу для принятия какого-нибудь заранее обусловленного правильного положения тела; 2) игры с принятием правильной осанки по заданию; 3) игры с непрерывным правильным удержанием тела.

Кроме подвижных игр на занятиях в кабинете ЛФК широко используется элементы волейбола, баскетбола, гандбола [79].

Упражнения для воспитания и закрепления правильной осанки. Работа с детьми по воспитанию и закреплению правильной осанки сводится к следующему: обучить детей правильной постановке отдельных частей тела (в положении лежа, сидя, стоя) и познакомить их с собственными ошибками; добиться, чтобы дети овладели навыком правильной осанки в целом; закрепить (автоматизировать) у детей навык правильной осанки в жизненно необходимых положениях и движениях (сидение, стояние, ходьба и пр.).

При работе над правильной осанкой следует стремиться к следующей установке частей тела: голова прямо (лоб и подбородок в одной плоскости, перпендикулярной по отношению к полу, кончики ушей на одном уровне); плечи опущены, слегка отведены назад и находятся на одном уровне; данное положение плеч обеспечивает правильное положение лопаток; живот слегка подтянут, грудь выступает вперед; туловище прямо, кривизны позвоночника хорошо выражены; угол наклона таза от 42° до 48° (в среднем 45°); нижние конечности перпендикулярны по отношению к полу, умеренно разогнуты в тазобедренных и коленных суставах при стоянии и ходьбе; стопы параллельны (как профилактика и коррекция плоскостопия).

Воспитание правильной осанки начинается с обучения правильной постановке нижних конечностей, в частности стоп, переходя постепенно к правильной постановке вышерасположенных частей тела, кончая головой.

Поскольку речь идет о перестройке привычной неправильной статики и о выработке нового двигательного стереотипа, поэтому при усвоении правильной осанки в течение всего урока большое внимание уделяется воспитанию самоконтроля со стороны занимающегося.

Большую роль при воспитании правильной осанки имеет самовытяжение (активное вытяжение позвоночника по продольной оси), которому требуется обучить детей в положении лежа (на спине и животе), а в дальнейшем, сидя и стоя.

Вначале в положении сидя и стоя самовытяжение производится под контролем зрения у зеркала и под контролем тактильных ощущений на ростомере, в дальнейшем - без зрительных и тактильных ощущений, только по памяти.

Различные упражнения, выполняемые с удержанием на голове предметов (мешочков с песком, дощечек и т. д.), являются заключительными в этом разделе и способствуют тому, что это положение, в конечном итоге, становится привычным для ребенка.

Самовытяжение выполняется после упражнений, увеличивающих подвижность позвоночника, а, кроме того, может применяться и после упражнений, направленных на тренировку силовой выносливости, способствуя правильной постановке туловища и некоторому увеличению подвижности позвоночника.