Оценка толерантности к физической нагрузке методом эргоспирометрии на этапе ранней реабилитации у детей с позвоночно-спинномозговой травмой

Полный текст

Введение Актуальность реабилитации детей с позвоночноспинномозговой травмой (ПСМТ) обусловлена неуклонным ростом количества пациентов этой группы. В России количество взрослых инвалидов с последствиями ПСМТ ежегодно увеличивается на 7 - 8 тысяч человек [1], при этом 61% пациентов с ПСМТ группа инвалидности остается неизменной, у 24% отмечается частичное восстановление, а у 15% - ухудшение состояния [2]. Позвоночно-спинномозговая травма у детей встречается гораздо реже, чем у взрослых, но их реабилитация сложнее вследствие возрастных особенностей. Эпидемиологические исследования позвоночноспинномозговой травмы у детей в России не проводились. Однако, по данным НИИ неотложной детской хирургии и травматологии повреждения позвоночника у детей составляют от 1,5% до 3% всех повреждений опорно-двигательного аппарата. Травма спинного мозга и его корешков встречается в 4 - 14 % от всех травм позвоночника у детей [3]. ПСМТ - сложный комплекс структурно-функциональных изменений центральной и периферической нервной системы, запускающий каскад морфологических изменений мышечной ткани в виде атрофии волокон I и II типа скелетных мышц, потери контрак-тильных белков и уменьшения окислительной ферментативной активности. Это в свою очередь приводит к развитию гипотрофии, а затем атрофии мышц, и, как следствие, снижению мышечной силы и выносливости [4]. При обследовании через 6 недель после травмы у 18-44% взрослых пострадавших выявлено снижение площади поперечного сечения мышц ниже уровня поражения [5]. Гипостатическое положение ребенка после травмы усугубляет имеющиеся функциональные изменения со стороны всех органов и систем, способствует развитию метаболических нарушений: мышечной гипотрофии, ожирению, остеопорозу с угрозой возникновения впоследствии патологических переломов. Все это приводит к снижению толерантности к физической нагрузке, степень которой напрямую коррелирует с тяжестью течения основного заболевания. В последнее десятилетие многие исследователи пришли к мнению, что начинать реабилитационные мероприятия нужно как можно раньше, лучше сразу после стабилизации витальных функций пациента, в целях предотвращения развития феномена «non-use» (неиспользования) , который наряду с проявлениями самой травмы является дополнительной причиной развития как функциональных, так и (со временем) органических нарушений [6, 7]. Таким образом, существует ограниченный временной промежуток (узкий адаптивный коридор) для того, чтобы максимально сохранить угасающие естественные двигательные функции, не дать сформироваться патологическим двигательным стереотипам и вторичным соматическим осложнениям. Согласно литературным данным, у взрослых пациентов с угрозой формирования саркопении адекватная физическая нагрузка в пределах аэробного коридора на фоне субстратного обеспечения белковых потерь способствует сохранению мышечной массы [8]. Основным критерием дозирования физических нагрузок в системе подготовки спортсменов служит определение толерантности к физической нагрузке, а основным критерием оценки эффективности физиче Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 73 Вестник восстановительной медицины № 2^2018 ского воспитания является характер ответной реакции на нагрузку и результативность. С помощью функциональных проб можно выявить не только функциональные особенности, но и отклонения от нормы, т.е. скрытые пред- и патологические состояния [9]. Еще несколько десятилетий назад для определения эффективности влияния физических упражнений на организм пациента использовались только антропометрические измерения, динамометрия, гониометрия, миото-нометрия и др.[10]. Сейчас, помимо перечисленных методов, для учета функционального состояния организма под влиянием физических упражнений применяются специфические функциональные пробы и двигательные тесты: субъективные шкалы (Шестибалльная шкала оценки мышечной силы L.Mcpeak 1996, М.Вейсс 1986, Шкала оценки мышечной силы Harrison) и др.Кроме того, в настоящее время существует достаточно большое количество методов оценки толерантности к физической нагрузке, среди которых наиболее популярным является тест с 6-минутной ходьбой, тредмил-тест, велоэргоме-трия. Однако имеются ограничения в использовании этих методов у пациентов с последствиями ПСМТ в силу двигательного дефицита, который не позволяет провести обследование в полном объеме и объективно оценить толерантность к физической нагрузке. Еще в 1929 г. Гиллом определено, что способность мышц к выполнению механических усилий может быть оценена с помощью измерения количества кислорода, поглощенного ими в процессе выполнения работы. Для определения толерантности к физической нагрузке в кардиологии, спортивной медицине используется нагрузочное тестирование (НТ) под контролем эргоспирометрии [11]. Методика определения потребления кислорода основана на выполнении пациентом дозированной физической нагрузки, во время которой проводится измерение концентрации кислорода ^О2) во вдыхаемом воздухе и углекислого газа в выдыхаемом. Изменение поглощения VО2 линейно связано с интенсивностью выполняемой работы в единицу времени до достижения уровня пикового потребления кислорода (пи^О2). Снижение потребления VO2 на фоне дальнейшего увеличении нагрузки является показателем достижения анаэробного порога и косвенным критерием достижения максимальных возможностей пациента [12]. Травма спинного мозга приводит к значительному снижению активной мышечной массы ниже уровня поражения, и, при тестировании активной двигательной нагрузки, потребление кислорода значимо ниже, чем у здорового человека [13]. По литературным данным, реабилитационные мероприятия наиболее эффективны впервые 6 месяцев после травмы [14]. Соответственно, существует узкий временной промежуток для того, чтобы предотвратить вторичные осложнения, максимально полно восстановить естественные двигательные функции, не дать сформироваться патологическим двигательным стереотипам. Обязательными условиями ранней двигательной реабилитации являются: дозированность усилий, недопустимость утомления и перетренированности, постепенное увеличение нагрузок. Чрезмерная двигательная нагрузка может усугублять метаболические нарушения в сторону катаболизма, способствуя истощению функциональных систем энергообеспечения организма [15]. Пациенты с повреждением спинного мозга могут расширить двигательную активность только за счет усиления нагрузки на мускулатуру выше уровня поражения, а это значительно увеличивает риск травмы опорно-двигательного аппарата [16]. Эргоспирометрическое исследование проводится с целью получения объективной информации о толерантности к физической нагрузке для определения адекватности реакций на упражнения. Это позволяет определить время начала реабилитационных мероприятий и безопасный адаптивный коридор, выявить индивидуальные пределы физической нагрузки, оценить эффективность выполненной реабилитационной программы [17]. Эргоспирометрия все чаще используется в широком спектре клинических исследований для объективной оценки функциональных возможностей и для раннего выявления переутомления [18]. Цель исследования Изучить возможность определения толерантности к физической нагрузке у детей с тяжелой позвоночноспинномозговой травмой методом эргоспирометрии для составления адекватной программы двигательной реабилитации на раннем этапе восстановления детей с тяжелой ПСМТ. Материалы и методы В исследование были включены 17 пациентов с изолированной ПСМТ, поступившие в НИИ НДХиТ в 2015 2016 гг. Средний возраст детей составил 12,1 ±5,0 лет. В зависимости от уровня поражения спинного мозга и неврологического дефицита дети были разделены на 2 группы (табл. 1). Неврологическая оценка осуществлялась по шкале ASIA, предложенной американской ассоциацией травмы спинного мозга и являющейся международным стандартом неврологической и функциональной классификации повреждений спинного мозга. Оценивались мышечная сила, болевая и тактильная чувствительность, рефлекторная активность в аногенитальной зоне. Двигательная функция оценивалась проверкой силы 10 контрольных групп мышц, соотнесенных с сегментами спинного мозга по 6-балльной системе от 0 - полный паралич до 5 - движения против полного сопротивления. Максимальное значение 100 баллов. Таблица 1. Характеристика пациентов, участвовавших в обработке материалов. № Группы I II 1 Уровень поражения Шейный Грудной, пояснично-крестцовый 2 Неврологический дефицит Верхний парапарез, нижняя параплегия. Нижний парапарез или нижняя параплегия 3 Количество пациентов 8 9 74 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2018 Рис. 1. Тестирование в покое. Рис. 2. Тестирование пассивной нагрузки. Оценка чувствительности проводилась в 28 сегментах с 2 сторон по 3-балльной системе: 0 - отсутствие, 1 - нарушенная, 2 - нормальная, расстройства чувствительности в аногенитальной зоне (да/нет). Максимальное значение для болевой и тактильной чувствительности по 112 баллов. По степени повреждения спинного мозга всех пациентов делят на 5 типов: от А - полное: нет сохранных движений и чувствительности в сегментах S4 - S5 - до Е - норма: двигательные функции и чувствительность в норме (сохранено обозначение оценочных уровней латинскими буквами, как в оригинале). На момент осмотра у всех детей, взятых в исследование, степень повреждения спинного мозга соответствовала типу А - полное. I группу составили пациенты с поражением шейного отдела спинного мозга с верхним парапарезом и нижней параплегией в количестве 8 человек, II - 9 пациентов с поражением грудного и поясничного отделов спинного мозга с нижним парапарезом или нижней параплегией. Все пациенты участвовали в 25-дневной программе двигательной реабилитации. Всем пациентам до начала и по окончании реабилитационных мероприятий проводилось исследование трофологического статуса: антропометрическое обследование (длины тела при помощи горизонтального ростомера, веса с использованием подкроватных весов), расчет индекса массы тела по формуле Т. Дж. Коула. Исследования проводились дважды: перед назначением реабилитационных мероприятий и перед выпиской пациента через 23 дня под контролем эргоспирометрии с использованием газоанализатора Quark RMR. В исследовании оценивались величина max VO2 в мл/кг в мин и дыхательный коэффициент (RQ), время достижения анаэробного порога (VCO2/VO2 > 1,0), а, также, время восстановления всех параметров до исходного состояния. Учитывая разный возраст пациентов, массу тела и физическую подготовку - для объективного анализа полученных данных мы использовали показатели потребления кислорода в мл/кг веса в минуту. Перед каждым исследованием, согласно инструкции производителя проводилась калибровка модуля. Рис. 3. Диаграмма тестирования пассивной нагрузки. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 75 Вестник восстановительной медицины № 2^2018 Рис. 4. Тестирование активной работы на первом этапе. В спортивной медицине используется тест для определения аэробного порога по частоте сердечных сокращений, причем существует линейная зависимость между ЧСС и достижением анаэробного порога. Но в нашем исследовании не было отмечено корреляции между пиковым потреблением кислорода и изменением ЧСС. Тестирование проводилось в трех режимах: I - в покое (рис. 1), II - при пассивной нагрузке (рис 2, 4), III -при активной работе (рис 3, 5). Перед проведением тестирования пациентов просили воздержаться от еды и питья чая или кофе в течение не менее двух часов до исследования. Обязательным условием начала теста было опорожнение мочевого пузыря во избежание boosting - синдрома (англ. «повышение давления»). Исследование проводилось в положении лежа с использованием маски. Пассивная нагрузка выполнялась механотренажером Moto-med со ступенчатым увеличением электромотором скорости движения педалей на 5 оборотов в минуту каждые 2,5 минуты в течение 10 минут в исходном положении «лежа на спине». (рис. 2) Диаграмма работы в этом режиме показана на рис. 3. Активная работа выполнялась в два этапа. Первым этапом предлагалось упражнение «сгибание и разгибание верхних конечностей в плечевых суставах» с максимально возможной для пациента скоростью (рис. 4). Вторым этапом предлагалась ступенчато нарастающая нагрузка с использованием отягощения. Во время тестирования использовались упражнения на верхние конечности: «на счет раз - согнуть руки в локтевых суставах ладонями к плечам, на счет два - разогнуть руки в локтевых и плечевых суставах перед грудью, на счет три - согнуть руки в плечевых и локтевых суставах ладонями к плечам, на счет четыре - разогнуть руки в локтевых суставах и вернуться в исходное положение». Пациенту давалась словесная инструкция выбрать для себя комфортный темп выполнения упражнения. Во время выполнения первой ступени использовались утяжелители массой 0,5 кг, закрепленные на запястьях ребенка, затем каждую ступень отягощение увеличивалось на 0,5 кг вплоть до 2 кг на четвертой ступени. Выполнение каждой ступени нагрузочного тестирования длилось 5 минут, отдых между ступенями составлял 1 минуту (рисунок 5). Условием прекращения тестирования являлось достижение анаэробного порога (дыхательный коэффициент RQ = VCO2/VO2 > 1,1) или отказ пациента от дальнейшей работы. На основании полученных во время тестирования данных (maxVO2 и времени достижения анаэробного порога) рассчитывались режимы работы и отдыха. Статистическую обработку данных проводили с помощью компьютерной программы Statistica v.6.0 Stat. Soft.Inc. Использовали вычислительные и графические возможности редактора электронных таблиц Excel. Данные проверялись на соответствие нормальному закону распределения с помощью тестов Lilliefors и Shapiro-Wilk’sWtest. Применяли дисперсионный анализ, t-критерий Стьюдента, непараметрические тесты: критерий знаков и парный тест Wilcoxon. При всех видах статистического анализа различия считались достоверными на уровне значимости p <0,05 Данные представлены в виде средних значений±стандартное отклонение. Результаты и их обсуждение Анализ данных стандартной неврологической оценки повреждений спинного мозга по шкале ASIA показал, что на момент выписки из стационара у пациентов I группы произошло значимое увеличение показателей как двигательной функции (в среднем на 55,4%), так и чувствительности - болевой на 40,2%, тактильной - на 49,5% по сравнению с показателями на момент поступления. Анализ данных пациентов II группы на момент выписки из стационара показал увеличение показателей двигательной функции в среднем на 21,7%, болевой чувствительности на 28,3%, тактильной - на 29,6% по сравнению с показателями на момент поступления. К окончанию I курса реабилитации (25 дней) степень повреждения спинного мозга соответствовала 76 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2018 Рис. 5. Тестирование активной работы на втором этапе. типу В (неполное: чувствительность (но не движения) сохранена ниже неврологического уровня поражения (в том числе в сегментах S4 - S5)) у 3 детей из I группы и у 5 детей из II группы. При первичном обследовании трофологический статус у пациентов I группы оценивался как «нормо-трофия» (ИМТ 19,62±5,56), у пациентов II группы - как «недостаточность питания I ст» (ИМТ - 16,18±5,78). При повторном обследовании в I группе отмечалось снижение показателей ИМТ до 18,41±3,78, так как при поступлении у двух пациентов трофологический статус оценивался как «повышенное питание» (ИМТ> 23), а по окончании курса реабилитации росто-весовые показатели приблизились к нормотрофии. Во II группе пациентов не отмечалось значимых колебаний в росто-ве-совых показателях, ИМТ перед выпиской у пациентов II группы составил 16,96±3,78. При первичном обследовании показатели VO2 в покое составили у I и II групп пациентов 4,03 мл/кг/ мин и 4,91 мл/кг/мин соответственно. При проведении пассивной нагрузки показателиVO2 увеличились до 6,02 мл/кг/мин и 6,0 мл/кг/мин соответственно (табл. 2). Показатели VO2 при пассивной нагрузке у пациентов 20 19.5 19 18.5 17 17.5 17 16.5 16 15.5 II группа III группа Перед выпиской Рис. 6. Динамика изменения ИМТ. обоих групп сопоставимы, поскольку тестировались нижние, плегированные, конечности. При оценке активной двигательной нагрузки в I группе увеличения VO2 по сравнению с пассивной не отмечалось. Это объяснялось тем, что у пациентов с верхним парапарезом (а в раннем периоде реабилитации грубым парапарезом, до плегии в дистальных отделах), количество активных мышечных единиц, задействованных в движении, ограничено. Поэтому, у II группы пациентов, где функция верхних конечностей оставалась сохранной, разница между максимальным потреблением кислорода при пассивной и активной работе существенна. При обследовании по окончании курса реабилитации выявлено, что потребление кислорода у пациентов I группы и в покое, и при пассивной нагрузке сопоставимо, поскольку тестировались по-прежнему плегированные нижние конечности. Потребление кислорода при активной нагрузке возросло до 9,52±1,7 (на 22,6%) (Рисунок 7), что свидетельствует об увеличении количества активных мышечных единиц, участвующих в движении. У всех пациентов произошло значимое увеличение показателей, как чувствительности, так и двигательной функции. При оценке результатов обследования перед выпиской во II группе также отмечался прирост максимального потребления кислорода до 14,51±3,94(на 40,8%) Для тестирования общей выносливости необходимо определение времени достижения аэробного порога. При первичном обследовании в обеих группах пациентов время достижения аэробного порога составило 1 мин 10 сек ±12 сек., при повторном исследовании (перед выпиской) - увеличилось до 2 мин 40 сек ± 23 сек., что свидетельствовало об увеличении выносливости пациентов. При оценке выполнения первичного тестирования со ступенчатым повышением нагрузки ни один из пациентов обеих групп не смог преодолеть 2-ю ступень. При повторном тестировании (перед выпиской) в I группе отказались от выполнения программы на 2-ой ступени 2 пациента, во II группе - 1 пациент, все Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 77 Вестник восстановительной медицины № 2^2018 Таблица 2. Показатели потребления кислорода. Первичное обследование Обследование перед выпиской Пациенты покой пассив актив покой пассив актив I группа 4,03±0,6 6,09±1,27 7,76±3,59 4,03±0,59 6,75±0,3 9,52±1,7 II группа 4,98±0,45 6,41±0,91 10,3±2,59 5,2±0,52 6,3±0,61 14,51±3,94 остальные пациенты прошли 3 ступени программы без достижения анаэробного порога. Полученные результаты прироста мах VO2 при активной нагрузке и расширения аэробного коридора в обеих группах пациентов свидетельствуют о повышении толерантности к физической нагрузке за счет увеличения силы мышц и общей выносливости организма. Таким образом, постепенное увеличение нагрузки является предпочтительным при составлении программы двигательной реабилитации у данного контингента пациентов. В результате проведенных реабилитационных мероприятий в I группе пациентов (поражение шейного отдела спинного мозга) к окончанию срока реабилитации все 100% (8 детей) выдерживали ортостатическую нагрузку на столе-вертикализаторе в течение 30-40 минут и были высажены в кресло-коляску. Переворачиваться на бок и самостоятельно передвигаться в кресле-коляске научились 6 детей (75%), 5 детей (62,5%) освоили элементарные гигиенические навыки (умывание, чистка зубов), питье из чашки и прием пищи с применением специальных приспособлений. Во II группе (поражение грудного и пояснично-крестцового отделов спинного мозга) все 9 пациентов научились переворачиваться на живот, пересаживаться в коляску, передвигаться на ней без посторонней помощи и, к моменту выписки, выдерживали ортостатическую нагрузку на балансировочном тренажере в течение 15 минут. Кроме того, 4 пациента (50%) из I группы и 9 детей (100%) из II были подготовлены к вертикализации в замковых аппаратах на нижние конечности с полукор-сетом, что и было осуществлено во время следующей госпитализации через 5 - 6 месяцев после травмы, по сле приобретения ребенком специальных приспособлений. Выводы: 1. Метод эргоспирометрии является объективным методом оценки толерантности к физической нагрузке у детей с тяжелой позвоночно-спинномозговой травмой. 2. Полученные в результате тестирования показатели максимального потребления кислорода и время достижения анаэробного порога позволяют подобрать режим двигательной активности, учитывая индивидуальные возможности пациента. 3. Распределение объема интенсивности работы во времени при составлении программы двигательной реабилитации на раннем этапе позволяет избежать перетренированности и, в конечном итоге, получить увеличение толерантности к физической нагрузке. 4. Пассивная нагрузка не является инструментом тренировки физических качеств (кроме гибкости), а служит одним из методов профилактики осложнений гипостатического положения. Заключение Проведенное исследование показало, что оценка индивидуальных возможностей пациента позволяет персонализировать программу двигательной реабилитации. Метод эргоспирометрии является средством контроля адекватности предложенной программы. Оценка толерантности к физической нагрузке на этапе ранней реабилитация может быть использована не только у детей с позвоночно-спинномозговой травмой, но и при другой патологии, что требует дальнейшего углубленного изучения. 17 15 13 11 ем О >9 • 7 □ 5 • □ 3 ■ Покой □ Начало Пассив • Перед выпиской Актив 17151311 см 29. Покой Пассив Актив ▲ Начало ♦ Перед выпиской 7 5 3 Рис. 7. Пик V02. Пациенты I группы. Рис. 8. Пик V02. Пациенты II группы.

Об авторах

И. Н Новосёлова

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии

Email: i.n.novoselova@gmail.com

И. В Понина

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии

Email: ponina.irina@mail.ru

С. А Валиуллина

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии

Email: vsa64@mail.ru

В. А Мачалов

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии

В. И Лукьянов

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии

Список литературы

Дополнительные файлы