Методика биомеханической тренировки детей больных ДЦП
Комитет по делам молодежи Администрации Самарской области
Центр внешкольного образования «Творчество»
отделения реабилитации детей-инвалидов
Самарский государственный аэрокосмический университет.
Центр «БИОМ»
– кандидат педагогических наук
МЕТОДИКА БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ
ТРЕНИРОВКИ ДЕТЕЙ БОЛЬНЫХ ДЦП
Глава 1.Методы реабилитации детей больных ДЦП. 4
§ 1. Лечебная физкультура. 4
Глава II. Биомеханическая реабилитация детей больных ДЦП. 8
§ 1. Методология биомеханических исследований двигательной деятельности
детей больных ДЦП. 8
§ 2. Явление биомеханического резонанса. 9
§ 3. Биомеханические представления движения человека. 10
§ 4. Методика физической реабилитации детей больных ДЦП на основе
использования пневмомеханических средств. 11
Детский церебральный паралич (ДЦП) – это заболевание головного мозга, возникающее внутриутробно, при родах или в период новорожденности под влиянием различных факторов. Такими факторами могут быть:
а) дефект зародышей плазмы;
б) вредные влияния болезней матери на эмбрион или плод;
в) лекарственные, механические (при родах);
г) наличие инфекции или травмы в период новорожденности.
Патогенез ДЦП связан с асфиксией, то есть острым прекращением или ограничением поступления кислорода при родах. Последствия кислородного голодания различны и зависят от его длительности, интенсивности и этапа эмбриогенеза.
Тяжесть состояния в связи с генерализованным отеком мозга и внутричерепным кровоизлиянием бывает выражена на фоне дефекта развития ЦНС.
Кровоизлияния могут локализоваться в различных отделах головного мозга, оболочках и веществе спинного мозга. Типичны поражения области ствола, структур продолговатого и шейных сегментов спинного мозга.
При всех формах ДЦП двигательные нарушения имеют рефлекторный характер. Движение возможно, но неуправляемо или плохо управляемо больным.
Как известно, нормализация произвольных движений и статики, в первую очередь, связана с управляемым чередованием состояния различных мышц (сокращения, расслабление, растяжение). Это является необходимым условием для координированной работы мышц, опороспособности, формирования нормальной структуры тела и движений, то есть тех основ управления движениями, которые недоступны больному при наличии патологии тонуса, автоматизированных движений и поз, недостаточным развитием контролирующего коры.
Исходя из вышеперечисленного, требуется такая система лечения и обучения больного ДЦП владению своими произвольными движениями и статикой, которая наиболее эффективно, в короткие сроки и с наименьшим вредным воздействием устранит эти двигательные расстройства. В конечном итоге все известные методики реабилитации детей с заболеванием ДЦП направлены на способность их правильно выполнять осознанные движения.
Наука, которая занимается изучением движений человека, называется биомеханика. В настоящее время очень бурно развивается педагогическая и медицинская биомеханика.
В создании методики реабилитации детей больных ДЦП мы опирались, в основном, на педагогическую биомеханику. Это связано с тем, что мы задались целью создать такую экологически чистую методику реабилитации, которая включила бы в себя два самых мощных оздоровляющих воздействия на человека – физические упражнения и термальные воздействия.
Движение человека можно сравнить с его фонограммой голоса. У человека существует также и термограмма. Движение человека может быть выполнено быстро (то есть мышцы как бы «поют» тенором), медленно (мышцы «поют» как бы басом). Реальное движение сочетает в себе весь спектр этого мышечного сокращения. При нарушении движений какие-то частоты выпадают из «мышечного голоса», в результате движение выполняется либо медленно, либо рывками. При этом кора больных полушарий управляет только отдельными частотами «мышечного голоса».
В 1971 году открыл явление биомеханического резонанса. В своих исследованиях он показал, что спектр мышечных сокращений («мышечный голос») человека имеет диапазон частот от 0 до 35 Гц. «Мышечный голос» (Биомеханограмму) определил, когда на напряженную руку (ногу) подавал внешнее воздействие в виде вибрации. При этом мышцы откликались на внешнее воздействие. Это можно было наблюдать на ЭМГ. Агашин воздействовал именно на напряженную мышцу? Когда человек сознательно напрягает мышцу, то при этом участвует кора больших полушарий, а, следовательно, возникает обратная связь между сокращенной мышцей и ЦНС. Человека быстрее можно научить движению, когда имеется такая обратная связь. Спектр мышечных сокращений у человека находиться преимущественно в диапазоне частот от 8 до 15 Гц. Сами физические упражнения состоят из разных частот мышечного сокращения. Очень важно подобрать такие физические упражнения, которые бы восполняли недостающие частоты, возникающие при заболевании ЦНС.
Подбор физических упражнений в известных методиках ЛФК производится без точного определения частоты мышечного сокращения.
Разработка методики биомеханической тренировки детей больных ДЦП, по существу, потребовала от нас создания искусственно управляемой среды, которая способствовала восстановлению биомеханограммы («мышечного голоса») человека.
Искусственно управляющая среда выполнена в виде пневмобиомеханических тренажеров. Основная суть разработанной методики сводится к тому, что ребенок выполняет строго заданные упражнения, а одновременно с движением осуществляется биомеханическая стимуляция мышц, участвующих в нем. Выполнение строго заданных движений на фоне пневмовибростимуляции может выполняться также и в воде.
Методика биомеханической тренировки на основе использования пневмомеханических тренажеров нашла широкое применение в травматологии, в кардиологии, при бронхо-легочных заболевания, в космонавтике, в физической культуре и т. д.
ГЛАВА I. МЕТОДЫ РЕАБИЛИТАЦИИ
ДЕТЕЙ БОЛЬНЫХ ДЦП
§1. Лечебная физкультура
Лечебная физкультура является одним из ведущих компонентов комплексной терапии церебральных спастических параличей у детей. ЛФК. оказывает влияние на организм больного ребенка в различных направлениях:
Основными задачами ЛФК являются: развитие способности к выполнению произвольных движений, активному напряжению и расслаблению мышц, улучшению координации движений; способствовать формированию вертикального положения тела ребенка, его передвижений и ручных действий.
Существует множество систем ЛФК, входящих в комплекс терапевтических мероприятий при Ц. С.П. Наиболее ценными следует считать комплексы, разработанные и обоснованные авторами: и ( гг.), K. Bobath, B. Bobath (1953, 1963), T. Fay, E. Denhoff, Y. Robinault, H. Kabat, W. Phleps и др.
Система ЛФК K. Bobath и B. Bobath построена на лечении положением и выработке координационных движений. Главной задачей такой физкультуры является «подавить» патологические рефлексы. Большое значение авторы придают лечению положением, используют все «незрелые» движения, доводя их до «зрелости».
H. Kabat предложил лечебную гимнастику, основанную на стимуляции проприоцентивной чувствительности и проторении новых путей. В основе лежат быстрые разгибательные движения с сокращением. Он широко использует отягощения, рекомендует проводить упражнения по несколько часов подряд.
G. Deaver проводит функциональное лечение с помощью ортопедических аппаратов, ограничивающих степень подвижности, с обязательным сознательным участием ребенка.
Люкас при обучении ходьбе применяет специальные «лыжи» длиной 1 м и шириной 10 см. К ним прикрепляют обувь больного. Концы лыж подвижно связаны друг с другом, что позволяет им оставаться параллельными. «Лыжи» удерживают стопы в среднем положении и не допускают ротации или приведения ног.
В грудном возрасте массаж является основным средством реабилитации у больных ДЦП. Различают классический массаж, точечный с помощью пальцев рук и аппаратов. Для нормализации мышечного тонуса (снижения его) и улучшения развития ребенка используют следующие приемы массажа и упражнения на расслабление.
С помощью укладывания ребенка на мяч и покачивания его в этом положении также можно устранить или значительно снизить выраженное повышение мышечного тонуса. При этом можно делать точечный массаж мышц спины.
Точечный массаж осуществляется одновременным надавливаем и вращением одним-двумя пальцами на определенные рефлексогенные зоны организма ребенка и применяется как при ослабленных растянутых мышцах, так и при повышенном мышечном тонусе с целью снятия напряжения мышц. При этом быстрые отрывистые и относительно сильные надавливания вызывают возбуждение и напряжение мышц. Медленные мягкие воздействия на эти же зоны, вначале с постепенно нарастающим увеличением давления, вибраций, остановкой и последующим ослаблением воздействия, вызывают ослабление мышечного напряжения в отдельных группах мышц.
Физиотерапевтические процедуры широко применяются в восстановительном периоде у больных ДЦП.
Начиная с 2-3 лет можно проводить горячие укутывания по Кени. Эффективность их наиболее высока у детей со спастической диплегией, гемипарезами, меньшие при различных формах гиперкинезов, двойной гемиплегии. Куски шерстяной ткани 80×10 и 50×50 при температуре 45-50о накладывают на тело и конечности в 2-3 слоя. Горячую шерсть сверху покрывают фланелью, затем клеенкой и одеялом на 20-30 мин. Особенно эффективны горячие укутывания после массажа и лечебной физкультуры. Для теплолечения используют также грязь, торф, парафин, озокерит, песок.
В комплексном лечении детей, страдающих церебральными параличами, широко применяются лечебные ванны (пресные, хвойные; соленые, радоновые), благоприятно влияющие на ЦНС, кровообращение, обмен веществ, двигательные функции. В теплой ванне уменьшается спастический тонус мышц, болезненные ощущения, рефлекторные контрактуры, стихают гиперкинезы, увеличивается объем движений.
В комплексе восстановительного лечения ДЦП широко применяется методы электролечения: гальванизация, лекарственный электрофорез, токи ультравысокой частоты и т. д.
Все более широкое применение находят диадинамические токи (Бернара), индуктотермия (метод лечебного применения магнитного поля высокой частоты), ультразвуковая терапия.
Довольно продолжительное улучшение было получено у детей с церебральными параличами (Eklance G).
Снижение спастически повышенного тонуса у детей с детским церебральным параличом наблюдалось у больных в результате применения точечного вибрационного массажа (, 1985).
ГЛАВА П. БИОМЕХАНИЧЕСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ ДЕТЕЙ
БОЛЬНЫХ ДЦП
§ 1. Методология биомеханических
исследований двигательной деятельности
Анализ биомеханизмов изменения физиологических функций организма у детей больных ДЦП позволяет рассматривать двигательную деятельности основным профилактическим средством.
При подобном подходе методология исследования основных функций организма детей больных ДЦП должна осуществляться с позиции биомеханики, науки о движении человека.
Другое направление связано с концепцией «искусственной управляющей среды» (, 1983). В соответствии с этой концепцией акцент в формировании «двигательной деятельности делается на естественные и искусственные факторы внешней и внутренней среды организма, которые» не только предопределяют двигательные функции, но и на основе этих функций формируют различные функциональные проявления организма.
Практическое применение данных концепций к двигательной деятельности детей больных ДЦП приводит к совершенно разным методикам их физической реабилитации. С одной стороны, построение методики реабилитации детей больных ДЦП сводится к решению задач приспособления организма к окружающей среде и сглаживанию симптомов болезни движений. Другой подход к построению методики физической реабилитации детей больных ДЦП рассматривается с позиции концепции «искусственной управляющей среды». В соответствии с данной концепцией эволюция внешней среды своей изменчивостью заложила в организм человека огромный потенциал функциональных проявлений. Поэтому не познанные нами биомеханизмы функциональных проявлений (то есть любые функции организма, нашедшие свое выражение в мышечном сокращении) в условиях, когда ребенок страдает ДЦП, могут быть запущены искусственным варьированием условиями среды. Но, если даже к настоящему времени эволюция потенциальных возможностей человека не заложила функциональные проявления необходимые для восстановления движений у детей страдающих ДЦП, то единственный путь для выздоровления может быть найден не путем адаптации к реальным условиям жизни, а на основе замены естественных условий окружающей среды на искусственно созданные.
С учетом вышеизложенной концепции начальный этап биомеханических исследований заключается в определении влияния естественных факторов внешней среды и их структуры на процесс формирования двигательной деятельности в условиях, когда ребенок страдает ДЦП. Естественные факторы внешней среды, предопределившие двигательные функции человека, состоят из: сил гравитации, электромагнитных полей, радиационных воздействий, переменных влияний температуры и давления, газовой среды, внешних физико-химических веществ. Наибольшее влияние на формирование человека и, особенно, на его двигательные функции оказывает гравитация. Поэтому исследования в условиях, когда ребенок более ДЦП, должны, в первую очередь, быть направлены на изучение влияния сил гравитации на организм ребенка и на построение искусственной среды, заменяющей действие естественных сил гравитации.
Экспериментальным фундаментом для построения «искусственной силы гравитации» является, на наш взгляд, явление биомеханического резонанса (БМР) (, 1971).
§ 2. Явление биомеханического резонанса
Прежде чем предложить методику реабилитации детей больных ДЦП, целесообразно рассказать о явлении биомеханического резонанса (, 1978).
Сущность биомеханического резонанса заключается в том, что объективно наблюдается возрастание амплитуды отклика активного звена человека или совокупности его активных звеньев при внешних периодических воздействиях в диапазоне частот от 5 до 20 Гц, преимущественно от 10 до 15 Гц.
Длительность и характер механических импульсов существенны для приспособительной деятельности активных звеньев человека, но не влияет на БМР. С этими характеристиками механических импульсов связаны те или иные практические возможности использования BMP.
Методика регистрации основана на использовании регистрирующего устройства, представляющего собой механический осциллограф, который состоит из приспособления с движущейся бумажной лентой для записи вынужденных колебаний и песчинка, крепящегося на объекте исследования и отмечающего его вынужденные колебания на ленте.
В качестве биомеханической цепи использовалась рука человека, держащего (в целях увеличения амплитуды колебаний системы) упругий стержень.
Методика проведения экспериментов, устанавливающих существование явления биомеханического резонанса, состояла в следующем. Мышцы сгибатели и разгибатели руки испытуемого по команде «напрягите мышцы с постоянным усилением» обеспечивали активную передачу усилий на внешний упругий стержень, который являлся передатчиком механических импульсов от генератора на биомеханическую цепь и прежде всего на крайнее биомеханическое звено. Затем включался генератор регулируемых по частоте механических импульсов и осуществлялась запись амплитуды колебаний биомеханического звена в зависимости от частоты импульсов. Время непрерывных воздействий может колебаться в пределах 30 сек или в несколько более широких пределах.
В ходе экспериментов автором были получены данные в виде осциллограмм, записанных на ленте.
Было установлено, что среднее значение амплитуды колебаний биомеханической цепи зависит от частоты. Увеличение среднего значения амплитуды происходит как за счет увеличения числа колебаний с большими значениями амплитуды, так и за счет роста величины самих амплитуд.
Явление БМР заключается в возрастании’ амплитуды колебаний активных звеньев биомеханической цепи человека при воздействии внешних упругих волн резонансной частоты.
Основное отличие биомеханического резонанса от механических и физических резонансов заключается в том, что БМР является резонансом биологического типа, то есть интегральным явлением, на проявление которого повлияли все основные биологические функции живого человеческого организма. Та частота, на которой наблюдается явление БМР не может быть объяснена с помощью механических или физических представлений и обуславливается действием одновременно, участием одновременно всех трех основных процессов человека, а именно биомеханического, биохимического и информационно-психологического плана.
§ 3. Биомеханические представления движения
человека
Все процессы движения человека можно разделить на три основные группы взаимосвязанных между собой процессов.
Движение человека состоит из биомеханических, биохимических и информационно-психологических процессов.
Биомеханические процессы представляют собой совместное движение костей, сухожилий, мышц и других тканей.
Биохимические процессы представляют собой целый комплекс преобразований материи на микромолекулярном и молекулярном уровне.
Связующим звеном между биомеханическим и биохимическим процессами природа сделала так называемые гемодинамические процессы, то есть такие процессы, которые связаны с движением биологических жидкостей, такие как кровь, лимфа и т. д.
Третьим, наиболее пластичным подвижным комплексом процесса являются информационно-психологические процессы, которые, с одной стороны, подчиняются более детерминированным (причинно обусловленным) закономерностям биомеханических процессов, с другой стороны, оказывают свое влияние на их ход.
Все эти три группы процессов тесно соединены в целостном движении человека. При этом можно разделить также в таком сложном движении и выделить, с одной стороны, механические и физические аспекты, с другой стороны, биофизические и биологические аспекты. Свойства и закономерности механических и физических процессов в биомеханическом движении почти обычны. Например, функционирование кости в живом биомеханическом звене практически полностью подчиняются законам механики. И это обстоятельство используется при хирургических операциях, когда заменяется кость.
§ 4. Методика физической реабилитации
детейбольных ДЦП на основе использования
пневмобиомеханических средств
Нами с целью устранения порочных поз и патологического двигательного стереотипа у детей с церебральным параличом (ДЦП) предложена методика биомеханической тренировки мышц.
Метод профилактики детей больных ДЦП осуществляется путем многократного и последовательного вибростимулирования биологически активных точек, соответствующим тренируемым мышцам, вибростимулирования тренируемых предварительно напряженных мышц и вакуум-массаж мышц спины сериями механических импульсов с частотой от 1 до 35 Гц и скважностью от 1,1 до 5, при удельном давлении вибротодов на тело человека от 0,6·105 до 3,03·105 Па. При этом вибростимулирование биологически активных точек проводят в течениисек. Продольное вибростимулирование напряженных рук, ног осуществляют 2-240 сек, причем серия механических импульсов состоит из цугов механических импульсов длительностью от 1 до 60 сек и интервалов времени между цугами механических импульсов длительностью от 1 до 8 сек, а общее время тренировки составляет от 180 до 1800 сек.
Нами получен положительный эффект за счет программированной биомеханической тренировки человека, которая заключается в стимулировании вибрацией основных актов двигательной деятельности.
Тренировка мышц детей больных ДЦП с использованием вибростимулирования с изменяемой скважностью позволяет регулировать интенсивность тренировки в значительно больших пределах, чем это имеет место при ЛФК.
Все вместе взятое повышает эффективность тренировки мышечных структур ребенка не только в достижении большей результативности по сравнению с известными способами тренировки и массажа детей больных ДЦП, но и обеспечивает существенное сокращение сроков восстановления мышечных показателей (сила, скорость, выносливость, гибкость).
Устройство для осуществления предлагаемого метода лечения детей больных ДЦП поясняется чертежом фиг.1. Оно содержит вибротод для вибростимулирования биологически активных точек I, пневмовибротода для вибростимулирования биологически активных точек I, пневмовибротод для вибростимулирования активных биомеханических звеньев 2 и массажную насадку 3. При этом рабочие полоски пневмовибротодов и массажной насадки соединены воздухопроводами с соответствующими трехлинейными электромагнитными пневматическими клапанами 4.5.6, которые, в свою очередь, сообщаются с помощью воздуховода 7 с регулируемым источником вакуума 8 и с помощью воздухопровода 9 с регулируемым источником сжатого воздуха 10. Электромагнитные пневматические клапана и системы поддержания давления и вакуума управляются ЭВМ 11. Управление клапанами осуществляется по программе и заключается в подаче электрического сигнала на обмотку соответствующего клапана, при этом рабочая полость либо пневмовибротода, либо насадки соединяется с источником сжатого воздуха, а при отсутствии электрического тока в обмотке клапана рабочая полость соединяется с источником вакуума.
Было пролечено 24 ребенка со спастической диплегией и гемипаретической формой ДЦП в возрасте от 8 до 17 лет. У всех детей отмечалось улучшение патологической афферентной импульсации, снижение мышечного тонуса, увеличение объема активных движений, повышалась сила мышц, выносливость, скорость сокращения. Дети биомеханическую тренировку с применением пневмобиомеханических средств переносили удовлетворительно, побочных эффектов не наблюдалось, значительно, в 2-3 раза снизилось время занятия по сравнению с ЛФК.
Методика биомеханической тренировки
Противопоказания к БМТ: острые воспалительные процессы, болезни крови, инфекционные заболевания, тромбоз, тромбофлебит, атеросклероз, воспаление, лимфатических сосудов, хронический остеомиелит, опухоли, психические заболевания, сопровождающиеся чрезмерным возбуждением и значительными изменениями психики и др.
Показания к БМТ и соответствующая методика №1.
1. Заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата: артриты, травмы позвоночника, ушибы, растяжения связок, растяжения мышц, переломы, контрактуры.
1.1. БМТ мышц кости и предплечья:
— 30 сек. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 25 Гц, амплитудой 2.0-4.0 напряженных мышц предплечья (статическое напряжение). Вибротод №1 (см. техническое описание) приставляется к мышцам предплечья задней группы мышц (рис. 1);
3-5 мин. биомеханическое стимулирование с частотой 12 Гц, амплитудой 2.0-5.0 мышц кисти и предплечья использованием пневмоэспандера №2 (см. техническое описание; рис. 2.) Тренирующийся активно периодически сжимает и разжимает пневмоэспандер №2
1.2. БМТ мышц верхней конечности.
— 30-45 сек. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 20 Гц. Биологически активных точек на лопатках (рис. 3). Занимающийся при этом с силой прижимается к вибротоду. Происходит небольшой поворот тела вокруг позвоночника.
— 5 мин. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 10-12 Гц. Мышц плечевого пояса (рис. 4).
— 3 мин. тренировка с помощью пневмоэспандера с частотой вибрации 12 Гц. 1.3. БМТ мышц голени и ступни.
— 30 сек. сидя на стуле пневмовибрации с частотой 20 Гц. напряженных икроножных мышц (рис. 5).
5 мин. вибростимулирование напряженных мышц ступни с частотой вибрации 10-14 Гц. (рис. 6)
1.4. БМТ мышц нижней конечности.
— 45 сек. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 20 Гц. Биологически активных точек большой ягодичной мышцы (рис. 7).
— 3 мин. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 12 Гц. мышц голени и ступни (рис. 5).
— 5 мин. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 10-12 Гц. мышц нижней конечности (рис. 8).
— 1 мин. вибромассаж расслабленных мышц спины с частотой вибрации 15 Гц.
— 3 мин. биомеханическое стимулирование с частотой вибрации 10-12 Гц. мышц спины по схеме (рис. 9), где вибротод прикладывается к лопатке и при вибрации пациент старается, противодействуя вибрации, максимально повернуться вокруг позвоночника.
— 3 мин. стимулирование при этом же положении вибротода, но с изменением позы тела (рис. 10), то есть пациент противодействует вибрации прогибанием тела.
10. «Возможности и целесообразность биомеханической терапии» – Труды Второй Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы фундаментальных наук», М., 1994, т. П, ч. 1, с. 83-85.»
