Патент на изобретение №2227048

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И/ИЛИ СОХРАНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ МИКРОГРАВИТАЦИИ И/ИЛИ ГИПОКИНЕЗИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине и предназначено восстановления и/или сохранения функциональных возможностей мышц человека в условиях микрогравитации и/или гипокинезии. Тренировку мышц осуществляют ежедневными сеансами воздействия на них двухполярными, симметричными, прямоугольными импульсами длительностью не менее 1 мс и интенсивностью 20-30% от максимальной произвольной силы мышц человека. Стимулирующие импульсы подают на электроды, установленные на поверхности кожи, на границе между крайней и средней третью длины передней и задней поверхности мышцы нижней конечности, при этом значение амплитуды стимулирующего импульса синхронно регулируют до достижения одинаковой силы сокращения мышц на данной конечности с предотвращением движения в ее суставах. Первые пять сеансов тренировки мышц проводят в течение 0,5-1 ч. Время каждого последующего сеанса тренировки мышц увеличивают до 6 ч в день, которое делят на два этапа, продолжительностью до 3 ч каждый и осуществляемых до и после выполнения дополнительно заданного профилактического комплекса физических упражнений. Каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят заданными минимальными значениями амплитуды импульсов в 6-13 В, находящимися в памяти микрокомпьютера электростимулятора. Каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят заданными нормальными значениями амплитуды импульсов в 8-17 В, находящимися в памяти микрокомпьютера. Каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят с использованием значений амплитуды стимулирующих импульсов от предыдущей тренировки, находящихся в памяти микрокомпьютера электростимулятора. Амплитуду стимулирующих импульсов в процессе ежедневной тренировки мышц изменяют по желанию самого тренирующегося. Способ позволяет повысить эффективность восстановления и/или сохранения функциональных возможностей мышц человека в условиях микрогравитации и/или гипокинезии. 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для немедикаментозного метода сохранения нормальных, здоровых и восстановления нарушенных или не оптимально работающих функций организма, в частности, при изменении морфологических и физиологических показателей мышц нижних конечностей человека в условиях микрогравитации и гиподинамии, а также для лечения заболеваний и травматических повреждений опорно-двигательной и нервной системы методами электростимуляции и центральной или чрезкожной электроаналгезии.

Известен физиотерапевтический способ восстановления нервно-мышечного аппарата у человека при мышечных атрофиях и парезах, возникающих в результате длительного бездействия мышц, электростимуляцией последних путем наложения небольших размеров электродов поверх влажных прокладок на двигательные точки мышц и дальнейшего плотного фиксирования электродов бинтами (см. В.И.Сухарев и др. Физиотерапия, массаж и лечебная физкультура. – М.: Медицина, 1965, с. 39-43).

Недостатком известного способа является его стационарность (жесткая привязка к физиотерапевтическому кабинету, громоздкость генератора импульсов – аппарат АСМ-2), необходимость увлажнения электродов, что не позволяет проводить известную электроимпульсную терапию при длительном пребывании человека в условиях космического полета и других спецусловиях.

Известен способ повышения функциональных возможностей мышц у человека в неблагоприятных условиях невесомости на борту орбитального комплекса “Мир” – средства профилактики, в частности комплекс физических упражнений.

Однако комплекс физических упражнений занимает относительно большое время (до 2 часов) и отвлекает экипаж от их профессиональной операторской деятельности. Кроме того, полностью снизить влияние фактора невесомости не удается. Отмечаются значительные морфофизиологические изменения, что связано вероятно с недостаточной интенсивностью и продолжительностью комплекса выполняемых упражнений.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является реализуемый в устройстве, описанном в авторском свидетельстве N1103870 от 1982 г. кл. А 61 N 1/04, способ восстановления и/или сохранения функциональных возможностей мышц человека в условиях микрогравитации и гипокинезии, включающий наложение сухих электродов на поверхность кожи (на мышцы) и осуществление физиотерапевтического воздействия путем подачи низкочастотных импульсов электрического тока.

Однако в известном способе не обеспечивается необходимое восстановление и/или сохранение общего функционального статуса организма вследствие электростимуляционной тренировки мышц человека в условиях замкнутого пространства и сниженной двигательной активности.

Технической задачей изобретения является снижение неблагоприятных последствий фактора невесомости (потери в мышечной силе и массе мышц) за счет повышения эффективности проведения электроимпульсной терапии (физиологической тренировки), обеспечение избирательного воздействия наиболее важных, но чувствительных к фактору невесомости скелетных мышц конечностей, поддержание работоспособности космонавтов на относительно высоком уровне и обеспечение более быстрой адаптации космонавтов к гравитационным условиям Земли после их возвращения.

Кроме того, задачей изобретения является также повышение комфортности, безопасности использования предложенного способа и совместимости применения этого способа с выполнением рабочей, операторской деятельности человека в космических условиях.

Это достигается тем, что в предложенном способе восстановления и/или сохранения функциональных возможностей мышц человека в условиях микрогравитации и гипокинезии, включающем наложение сухих электродов на поверхность кожи, тренировку мышечного аппарата путем электростимуляции мышц за счет подачи низкочастотных импульсов электрического тока на электроды, тренировку мышц осуществляют ежедневными сеансами воздействий двухполярными, симметричными, прямоугольными импульсами длительностью не менее 1 мс и интенсивностью 20-30% от максимальной произвольной силы мышц человека, стимулирующие импульсы подают на электроды, установленные на поверхности кожи на границе между крайней и средней третью длины передней и задней поверхности мышцы нижней конечности, при этом значение амплитуды стимулирующего импульса синхронно регулируют до достижения одинаковой силы сокращения мышц на данной конечности с предотвращением движения в ее суставах, причем первые пять сеансов тренировки мышц проводят в течение 0,5-1 часа, а время каждого последующего сеанса тренировки мышц увеличивают до 6 часов в день, которое делят на два этапа, продолжительностью до трех часов каждый и осуществляемых до и после выполнения дополнительно заданного профилактического комплекса физических упражнений.

Кроме того, каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят заданными минимальными значениями амплитуды в 6-13 В, находящимися в памяти микрокомпьютера электростимулятора или заданными нормальными значениями амплитуды импульсов в 8-17 В или используют значения амплитуды стимулирующих импульсов от предыдущей тренировки, находящихся в памяти микрокомпьютера электростимулятора, или амплитуду стимулирующих импульсов в процессе ежедневной тренировки мышц изменяют по желанию самого тренирующегося.

Сущность изобретения

Способ осуществляется электростимуляторами, которые размещают на поясе специальных брюк. Надевают брюки с имплантированными электродами и кабелями. На пояс брюк крепят правый и левый низкочастотные электростимуляторы. Электроды, расположенные на передней и задней стороне брюк накладывают на кожу, а именно на мышцы передней поверхности бедра и мышцы задней поверхности бедра, на мышцы передней поверхности голени и мышцы задней поверхности голени, а именно устанавливают на поверхности кожи на границе между крайней и средней третью длины передней и задней поверхности мышцы нижней конечности (правой). Подсоединяют разъемы кабелей брюк с электростимулятором. Те же операции повторяют и с левым электростимулятором. Контролируют появление на дисплее электростимулятора главного меню и выбирают режим стимуляции. Стимуляцию начинают ранее заданными минимальными стандартными значениями 6-13 В, находящимися в памяти микрокомпьютера стимулятора или ранее заданными нормальными значениями амплитуды импульсов в 8-17 В или значениями амплитуды стимулирующих импульсов от предыдущей тренировки, находящимися в памяти микрокомпьютера электростимулятора. Кроме того, амплитуду стимулирующих импульсов в процессе ежедневной тренировки мышц можно изменять по желанию самого тренирующегося.

Повторяют все эти операции для мышц той же конечности, расположенной с противоположной стороны.

Электростимуляторы автоматически выключатся через заданное время.

Электростимуляционную тренировку не проводят во время выполнения дополнительно заданного профилактического (штатного) комплекса физических упражнений.

Пример 1

Больная Ш.И.Н. 62-х лет, находилась на стационарном лечении в клинике кардиологии ММИ им. И.М. Сеченова с 12.03.2001 г по 30.03.2001 г.

Диагноз: Ишемическая болезнь сердца (ИБС) с непораженными коронарными артериями. Стенокардия напряжения и покоя III ФК. Постинфарктный кардиосклероз с нарушениями ритма и проводимости: блокада левой ножки пучка Гиса, желудочковая экстрасистолия. Хроническая аневризма левого желудочка НК II степени. Атеросклероз аорты, коронарных и церебральных артерий. Атеросклеротическая дисциркуляторная энцефалопатия I-II степени. Желчнокаменная болезнь вне обострения, хронический цистит вне обострения. Распространенный остеоартроз с преимущественным поражением позвоночника, спондилоартроз. Постменопаузальный остеопороз с болевым синдромом.

Жалобы при поступлении: одышка и сжимающие боли за грудиной, возникающие при физической нагрузке и в покое, купирующиеся приемом органических нитратов.

Из анамнеза: в возрасте 46 лет (1985г) перенесла острый инфаркт миокарда. По 1991 г. самочувствие оставалось относительно удовлетворительным, постоянной терапии не получала, когда развился повторный инфаркт миокарда. С этого времени на электрокардиограмме (ЭКГ) регистрируется постоянная блокада левой ножки пучка Гиса, появились и постепенно нарастали одышка и загрудинные боли сначала при физической нагрузке, а позже стали появляться и в состоянии покоя, которые купировались приемом органических нитратов. При эхокардиографии обращало на себя внимание значительное увеличение размеров сердца, наличие аневризмы левого желудочка. В 1996 году при проведении коронароангиографии, данных на наличие гемодинамически значимых стенозов коронарных артерий получено не было. Пациентка неоднократно обследовалась в различных стационарах кардиологического профиля г. Москвы, наряду с диагнозом ИБС с непораженными коронарными артериями обсуждался диагноз дилятационной кардиомиоратии. В последнее время постоянно принимала бета-блокаторы, аспирин, ингибиторы АПФ, мочегонные. Для контрольного обследования и коррекции терапии поступила в клинику кардиологии ММА им. И.М.Сеченова.

Состояние при поступлении: удовлетворительное, в легких дыхание везикулярное, хрипов нет, частота дыхания составляла 16 раз в минуту, тоны сердца ритмические, частота сердечных сокращений (ЧСС) – 64 удара в минуту, артериальное давление – 90/60 мм рт.ст., живот мягкий, безболезненный, печень и селезенка не увеличены, не пальпируются. Отсутствуют отеки. Периферические лимфатические узлы не увеличены.

Антропометрические данные: рост 160 см; вес 60 кг; окружность правого и левого бедра 50 см и голени 36 см.

Электрокардиограмма: ритм синусовый, полная блокада левой ножки пучка Гиса, ЧСС – 64 удара в минуту.

Суточное мониторирование ЭКГ по Холтеру: синусовый ритм с ЧСС-54-101 ударов в минуту. Выявлены нарушения в ритме: 3 изолированных желудочковых экстрасистолы; интерпретация комплекса зубцов ST-Т затруднена из-за наличия полной блокады левой ножки пучка Гиса.

Нагрузочный тест (6 минутная ходьба); пациентка прошла 340 м, что соответствует II классу классификации выполнения физических нагрузок для людей с хронической сердечной недостаточностью.

В клинике проводилась неизменная терапия бета-блокаторами, аспирином, ингибиторами АПФ, предуктолом, мочегонными, внутримышечные инъекции никотиновой кислоты.

Электромиостимуляционная тренировка (ЭМС-тренировка) выполнялась на протяжении 5 недель, первые пять сеансов по 30 минут, далее каждый день по 1,5 часа в день. Амплитуду стимулирующих импульсов пациентка подбирала по уровню переносимости. После электростимуляционной тренировки вела активный двигательный образ (ходьба по коридору). Состояние пациентки во время электрической тренировки оставалось удовлетворительным, начиная с 25 минуты электромиостимуляционной тренировки отмечалось накопление чувства общей усталости и повышение потливости.

Данные обследования после проведения курса ЭМС-тренировки.

Антропометрические данные: рост 160 см; вес 60 кг; окружность правого и левого бедра 50 и 48 см, соответственно: голени – осталось без изменений.

Суточное мониторирование ЭКГ по Холтеру: суточный ритм с ЧСС – 54-101 ударов в минуту. Выявлены следующие нарушения в ритме: 151 изолированная желудочковая экстрасистола; 1 случай желудочковой тахикардии из 4 комплексов. Интерпретация комплекса зубцов ST-T затруднена (наличие полной блокады левой ножки пучка Гиса) и некоторое ухудшение результатов нельзя прямо связать с ЭМС, при уменьшении размеров сердца возможно вовлечение проводящих путей.

Нагрузочный тест (6 минутная ходьба): больная прошла путь, равный 480 м, что соответствует 1 классу ХСН.

Эхокардиография (см. таблицу 1).

Пример 2

Во время продолжительного орбитального полета первый космонавт применял низкочастотную электромиостимуляционную тренировку скелетных мышц нижних конечностей, причем в начале, в течение 1 часа, использовал минимальные значения на передние и задние поверхности бедра и голени, варьируя в пределах 6-13 В. Через 3 дня, завершив ознакомительный этап, приступил к регулярным тренировкам, используя ежедневно электростимуляционную тренировку в течение 2-3 часов в перерыве между утренними и вечерними физическими тренировками на протяжении 3 месяцев, используя нормальные значения амплитуды стимулирующих импульсов в пределах 8-17 В или изменяя амплитуду импульсов по своему желанию в этих же пределах. Второй космонавт аналогичную тренировку мышц нижних конечностей проводил по 6 часов в день, разделяя на два этапа, на протяжении 4 месяцев полета.

После полета выявляют снижение функциональных свойств нервно-мышечного аппарата. Однако глубина их у космонавта, применяющего предложенную электростимуляционную тренировку в ходе полета, была меньше по сравнению с космонавтом, не применяющим электростимуляционную тренировку. Предложенный способ обеспечивает поддержание работоспособности космонавтов на относительно высоком уровне и обеспечит более быструю адаптацию космонавтов к гравитационным условиям Земли после их возвращения.

Более того, электромиостимуляционная тренировка предлагается как альтернативный метод, когда по медицинским параметрам космонавт не может выполнять профилактические физические тренировки (штатную программу).

Использование предложенного способа позволяет не только избежать последствия гиподинамии, но и обеспечить объективные физические нагрузки с последующей реабилитацией.

Предложенный способ обеспечивает избирательное воздействие наиболее важных, но чувствительных к фактору невесомости мышц. Можно тренировать практически любую мышцу или группу мышц, не изменяя координационного фактора в управлении мышечным аппаратом. С другой стороны, электромиостимуляционная тренировка не изменяет кинематические характеристики произвольных движений и не вызывает метаболических изменений в сердечной мышце.

Формула изобретения

1. Способ восстановления и/или сохранения функциональных возможностей мышц человека в условиях микрогравитации и/или гипокинезии, включающий наложение сухих электродов на поверхность кожи, тренировку мышечного аппарата путем электростимуляции мышц за счет подачи низкочастотных импульсов электрического тока на электроды, отличающийся тем, что тренировку мышц осуществляют ежедневными сеансами воздействия на них двухполярными симметричными прямоугольными импульсами длительностью не менее 1 мс и интенсивностью 20-30% от максимальной произвольной силы мышц человека, стимулирующие импульсы подают на электроды, установленные на поверхности кожи на границе между крайней и средней третью длины передней и задней поверхностей мышцы нижней конечности, при этом значение амплитуды стимулирующего импульса синхронно регулируют до достижения одинаковой силы сокращения мышц на данной конечности с предотвращением движения в ее суставах, причем первые пять сеансов тренировки мышц проводят в течение 0,5-1 ч, а время каждого последующего сеанса тренировки мышц увеличивают до 6 ч в день, которое делят на два этапа продолжительностью до 3 ч каждый и осуществляемых до и после выполнения дополнительно заданного профилактического комплекса физических упражнений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят заданными минимальными значениями амплитуды в 6-13 В, находящимися в памяти микрокомпьютера электростимулятора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят заданными нормальными значениями амплитуды импульсов в 8-17 В, находящимися в памяти микрокомпьютера электростимулятора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую последующую ежедневную тренировку мышц проводят с использованием значений амплитуды стимулирующих импульсов от предыдущей тренировки, находящихся в памяти микрокомпьютера электростимулятора.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что амплитуду стимулирующих импульсов в процессе ежедневной тренировки мышц изменяют по желанию самого тренирующегося.