MEDICOBIOLOGIC, INFORMATION AND TECHNICAL ASPECTS OF GRAVITATIONAL THERAPY APPLICATION IN THE TREATMENT OF LIMB ISCHEMIA


Cite item

Abstract

The article describes the possibility of using gravitational therapy for the treatment of limb ischemia, as well as monitoring the state of peripheral hemodynamics. It is proved that gravitational therapy is an effective and promising method for stimulating regional and collateral circulation at the range of gravity load of 1.5 - 3 Gz and the duration of treatment session from 10 to 20 minutes per day and 10-20 sessions for treatment course. Microgravity is simulated by using special short-arm centrifuge (SAHC). In addition, the concept and hardware for monitoring of the peripheral hemodynamics in the “man- SAHC” system was developed. The system has a remote control by radio channel and does not require programming.

Full Text

В 1986 г. Н.В. Левашов предложил способ лечения ишемических состояний нижних конечностей, предполагающий использование центрифуги короткого радиуса [1]. Данный метод получил название - гравитационная терапия. Это положило начало изучению эффектов гравитационной терапии в клинических условиях. Отмечен значительный положительный клинический эффект на течение облитерирующих заболеваний артерий нижних конечностей и, прежде всего, облитерирующего атеросклероза [3, 4, 11, 12, 14, 15]. В ходе клинических исследований было показано положительное влияние гравитационной терапии на репаративные процессы в костной и мышечной тканях в условиях нарушенного остеогенеза [6, 7, 19]. Отмечен положительный эффект гравитационной терапии на течение хронического остеомиелита нижних конечностей в опытах на животных и в клинике [2, 16, 17]. В эксперименте было также установлено, что применение искусственной гипергравитации значительно активизирует репаративные процессы при повреждении суставов, в области мышечно-сухожильных соединений и в скелетной мышечной ткани [5, 8, 18, 20]. Показан значительный клинический эффект на течение воспалительных процессов в органах малого таза, в частности, на течение воспалительных заболеваний придатков матки [13]. В работах последних лет отмечаются данные о достоверном положительном воздействии гравитационных перегрузок на уровень липидов крови и реологические показатели при комплексном консервативном лечении облитерирующего атеросклероза [9, 10]. Таким образом, гравитационные перегрузки оказывают на организм сложное многофакторное влияние. Их воздействие затрагивает практически все функциональные системы организма, начиная от стимуляции центральной и регионарной гемодинамики и заканчивая влиянием на систему гемостаза. Цель исследования. Провести медико-биологическое и информационно-техническое обоснование применения гравитационной терапии в лечении пациентов с ишемическими состояниями нижних конечностей. Материалы и методы. Для получения лечебного эффекта у больных с облитерирующими заболеваниями артерий нами применялись гравитационные перегрузки небольших величин от 1,5 до 3 G. С увеличением скорости нарастания ускорений устойчивость организма к ним уменьшается. Нами использовалась скорость набора перегрузок, равная 0,01 G/c [4, 6, 11, 19]. При вращении центрифуги значительно повышается кровяное давление в артериях нижних конечностей, что увеличивает их кровенаполнение. Вначале внутрисосудистое гидравлическое воздействие вызывает артериальный спазм и увеличение периферического сопротивления, но по окончании вращения спазм сменяется выраженным сосудорасширяющим эффектом. При повторных воздействиях выраженность артериального спазма значительно уменьшается, а сосудорасширяющий эффект приобретает более стойкий характер. При этом наблюдается увеличение диаметра артерий коллатерального и микроциркуляторного русла, развивается более густая сосудистая сеть [4, 11]. Для устранения негативных гемодинамических реакций со стороны венозного русла особое значение придавали дозированной мышечной работе, производимой нижними конечностями с помощью специального тренажера, представляющего педали, с вмонтированными в них пружинами. Минимальный уровень гравитационной нагрузки, при котором проведение гравитационной терапии имело клинический эффект, соответствовал скорости вращения центрифуги 28 об/мин (~1,5 G), когда гидростатический эффект радиальных ускорений был практически равен гидростатическому эффекту ортостатического положения. Увеличение гравитационной нагрузки выше 28 об/мин давало устойчивый прирост терапевтического эффекта. Безопасным является проведение гравитационной нагрузки до 3 G (~ 36-42 об/мин). С целью адаптации к перегрузке проведение гравитационной терапии начинали с минимальной терапевтической дозы 1,5-2 G (32-36 об/мин), 1 раз в день, в течение 5-10 минут на протяжении 1-2 сеансов. Затем с последующими сеансами число оборотов и, соответственно, нагрузку увеличивали и доводили до 2-3 G по 10-15 минут 1 раз в день. Для достижения стабильного клинического улучшения требовалось от 10 до 20 сеансов. Обоснованность подобного режима была подтверждена также результатами анализа динамики клинического улучшения у больных с облитерирующими заболеваниями артерий нижних конечностей [4, 11]. При лечении на центрифуге короткого радиуса мы ни разу не сталкивались с осложнениями, которые могли бы представлять угрозу здоровью больных. Обследовано 86 пациентов с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей II стадии в возрасте от 38 до 81 года (средний возраст 61,3±1,87 лет). Женщин было всего 8 (9,3%). Со IIА стадией было 28 (32,5%) человек, со IIБ - 58 (67,4%). Результаты исследования Основным критерием клинического улучшения у пациентов данной категории является увеличение дистанции ходьбы. Дистанция абсолютной ходьбы (до появления болей в голенях) увеличивалась в среднем в 2,6 раза (на 260 %) (таблица 1). Продолжительность стабильного улучшения составила в среднем 8 месяцев. Таблица 1 Динамика клинического улучшения и продолжительности клинического эффекта в результате лечения Средние показатели Гравитационная терапия Максимальная дистанция ходьбы до начала лечения, м 154,77±23,610* Максимальная дистанция ходьбы в конце курса лечения, м 402,77±49,710* Продолжительность клинического улучшения, мес. 8,2±1,0* *различия между показателями значимы при заданном уровне (при р < 0,05) Для объективизации клинической оценки результатов лечения использовали велоэргометрию. Обследовано 40 пациентов. При этом оценивали изменение в результате лечения толерантности к физической нагрузке. Критерием служило время работы до возникновения болей и до полной остановки вращения (таблица 2). До и после вращения измеряли лодыжечно-плечевой индекс (ЛПИ). Регистрировали время его восстановления после ВЭМ, что имеет большое значение в оценке резервных возможностей регионарного кровотока. Всем пациентам была задана стандартная нагрузка, мощностью в 40 Вт и скоростью вращения педалей велоэргометра - 60 об/мин. Таблица 2 Изменение времени (с) выполняемой работы на ВЭМ до и после лечения Критерии оценки Гравитационная терапия До лечения После лечения боль 63,13 ± 7,486 110,63 ± 17,663* остановка 128,75 ± 16,829 194,38 ± 27,848* * значения достоверны, по сравнению с исходными данными, при р < 0,05 Среднее время выполняемой работы после лечения до возникновения болей увеличилось в 1,7 раза (на 48 с). Время работы на ВЭМ до полной остановки увеличилось в 1,5 раза (на 66 с). Среднее время восстановления значений ЛПИ после велоэргометрии до исходного уровня в результате лечения уменьшилось с 14,5 мин до 10 мин (на 31 %). Ультразвуковое триплексное сканирование артерий нижних конечностей проводили у 50 больных. Основными критериями исследования были объемная скорость кровотока (Vоб.) и лодыжечно-плечевой индекс (ЛПИ). Значения Vоб. в среднем увеличились на 21 % (таблица 3). Изменение средних значений ЛПИ показано в таблице 4. Улучшение показателей регионарной гемодинамики нижних конечностей сопровождалось улучшением микроциркуляции, что подтверждалось результатами компьютерной термографии. Единицей исследования считалась термограмма одной конечности. Проведен анализ 80 термограмм. До лечения у большинства больных отмечалось выраженное снижение интенсивности инфракрасного излучения кожи голеней и стоп. Термографическая картина характеризовалась неровными контурами, резкой деформацией теплового рисунка, неравномерностью свечения. Отмечали снижение температуры исследуемых сегментов конечностей, отсутствие термопрофиля пальцев стоп или пяточных областей, уменьшение площади теплового рисунка. Полное восстановление термопрофиля голеней и стоп после лечения отмечали в 85,7%. Для количественной характеристики метода нами был предложен термографический индекс (It), представляющий собой отношение средней температуры стоп к площади термографической фигуры стоп (патент на изобретение № 2214155 от 20.10.2003). После лечения полное восстановление термопрофиля стоп наблюдали в 87,81% (рис. 2). Средняя температура повышалась при этом на 4,5-9,2 °C, а значения It и площади термопрофиля исследуемого сегмента приближались к нормальным значениям (таблица 5). Информационно технические аспекты мониторинга периферического кровообращения Поскольку речь идёт о широкомасштабных исследованиях состояния человека в условиях гравитационных нагрузок, особую значимость приобретает проблема оснащения нового поколения ЦКР (центрифуга короткого радиуса) современной информационно-аналитической системой. Следует отметить, что такого рода задачи успешно решаются в медицинских учреждениях в массовом порядке с применением триады вида «врач» - «аппаратура» - «пациент». Что касается ЦКР, то, во-первых, триада распадается и, во-вторых, ни стационарная, ни портативная аппаратура, выпускаемая промышленностью, не рассчитана на эксплуатацию в интенсивно вращающейся среде. В результате сложившейся ситуации особую актуальность приобретает проблема разработки и применения новых методологических схем оценки состояний человека в среде с моделируемой искусственной силой тяжести, основу которых составляет управляемый мониторинг периферической системы кровообращения. В качестве измерителей давления выбраны тонометры OMRON, которые обладают расширенной памятью (до 60 измерений) и встроенным таймером, необходимым для синхронизации показаний при выполнении серии экспериментов со сменой участников и режимов вращения. Управление процессом осуществляется с помощью радиоканала (рис. 3). Моменты включения тонометров определяются врачом и осуществляются простым нажатием кнопки «Пуск». Таким образом, программирование регистраторов не требуется, что существенно повышает технологичность испытаний. Что касается аппаратной реализации радиоканала, то на рисунке 4 в качестве примера представлена схема платы радиопередатчика. Эффективность предлагаемой системы подтверждена многократно. В частности, получены новые знания относительно отклика кровотока на интенсивность гравитационного воздействия, представляющие значительный интерес для клинической медицины. Заключение Таким образом, гравитационная терапия является эффективным и перспективным методом стимулирующего воздействия на регионарное кровообращение конечностей и коллатеральный кровоток. Диапазон гравитационных перегрузок, при которых отсутствуют патологические изменения и нарушение функционирования различных органов и систем, находится в пределах от 1,5 до 3 Gz. При этом продолжительность нагрузок должна быть 10-20 минут 1 раз в день. Режим использования гравитационной терапии (уровень нагрузок, продолжительность и частота их применения) должен быть индивидуальным, обеспечивать оптимальные условия для достижения клинического эффекта. Кроме того, разработана концепция и аппаратная реализация системы информационно-аналитического обеспечения сложных динамических систем класса «человек - короткорадиусная центрифуга». Система управляется дистанционно по радиоканалу и не требует программирования, что повышает технологичность экспериментов. Выполнена апробация системы с использованием реальной информации. В результате апробации установлено, что система обладает высокой эффективностью по обеспечению дискретного мониторинга состояния периферической гемодинамики человека, находящегося во вращающейся среде. Конфликт интересов отсутствует.
×

About the authors

I V MAKAROV

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: makarov-samgmu@yandex.ru

V P ZAKHAROV

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: vladislav.a.akulov@gmail.com

A A FEDOTOV

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: fedoaleks@yandex.ru

S A AKULOV

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: sakulov1981@mail.ru

G P BOGATYREVA

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: BogatyrevaGP@samregion.ru

N V MAKAROVA

Samara State Medical University; Samara National Research University

Email: makarova-nv75@mail.ru

References

  1. Способ лечения ишемических состояний конечностей по Левашову Н.В. / Н.В. Левашов; Куйбышевский мед. ин-т им. Д.И. Ульянова. - № 3812411; Опубл. 22.03.86; Приор. 10.11.1984 (СССР) - 6 с.
  2. Галкин Р.А., Макаров И.В., Сидоров А.Ю. Влияние гравитационных перегрузок на мышечную ткань в условиях экспериментального остеомиелита // В сб. материалов юбилейной науч.-практ. конф., посвященной 125-летию Дорожной клинической больницы ст. Самара. - Самара, 2002. - С.206- 209.
  3. Галкин Р.А., Котельников Г.П., Макаров И.В., Опарин А.Н. Применение гравитационных перегрузок в терапии облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей // Вестник хирургии. - 2003. - № 1. - С.82-85.
  4. Галкин Р.А., Макаров И.В. Гравитационная терапия в лечении больных облитерирующими заболеваниями артерий нижних конечностей. - Самара, 2006. - 198 с.
  5. Коновалов Д.А. Посттравматическая регенерация скелетных мышц при воздействии повышенной гравитации краниокаудального направления: автореф. дис… канд. мед. наук: 14.00.22. - Самара, 2002. - 24 с.
  6. Котельников Г.П., Яшков А.В. Гравитационная терапия в коррекции нарушений репаративного остеогенеза. - Самара, 2000. - 208 с.
  7. Котельников Г.П., Яшков А.В. Гравитационная терапия. - М.: Медицина, 2003. - 244 с.
  8. Котельников М.Г. Влияние гипергравитации на процессы репаративной регенерации при внутрисуставных повреждениях коленного сустава // автореф. дис… канд. мед. наук: 14.00.22. - Самара, 2000. - 21 с.
  9. Лопухов Е.С. Применение гравитационной терапии и дискретного плазмафереза в лечении больных облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей II стадии: автореф. дис… канд. мед. наук: 14.01.26. - Самара, 2014. - 26 с.
  10. Макаров И.В., Лукашева А.В. Применение немедикаментозных методов лечения в комплексной терапии больных с хронической ишемией нижних конечностей II стадии // Ангиология и сосудистая хирургия. - 2016. - Т. 22. - № 2. - С.21-25.
  11. Макаров И.В. Клинико-экспериментальное обоснование применения гравитационной терапии в комплексном лечении больных с облитерирующими заболеваниями артерий нижних конечностей: автореф. дис … докт. мед. наук: 14.00.27; 14.00.51. - Самара, 2004. - 46 с.
  12. Макаров И.В., Махова А.Н. Влияние гравитационных перегрузок на морфофункциональное состояние скелетных мышц кроликов с экспериментальным атеросклерозом // Морфология. - 2003. - Т.124. - № 5. - С.60.
  13. Макарова Н.В. Клинико-экспериментальное обоснование применения гравитационных перегрузок в комплексном лечении воспалительных заболеваний придатков матки: автореф. дис… канд. мед. наук: 14.00.01; 03.00.25. - Самара, 2008. - 24 с.
  14. Опарин А.Н. Применение радиальных ускорений в терапии облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей: автореф. дис … канд. мед. наук: 14.00.27. - Самара, 2002. - 18 с.
  15. Пат. 2074689. Способ лечения хронической артериальной недостаточности нижних конечностей / Р.А. Галкин, В.А. Мамистов, А.Ю. Попов и др., Самарский мед. ин-т им. Д.И. Ульянова. - № 93039236; Заяв. 30.07.93; Опубл. 10.03.97; Приор. 30.07.93 (Россия) - 10 с. - В сведениях перед текстом также Н.В. Левашев, А.В. Яшков.
  16. Сидоров А.Ю. Экспериментальное обоснование применения гравитационных перегрузок в комплексном лечении остеомиелита нижних конечностей: автореф. дис… канд. мед. наук: 14.00.27; 03.00.25. - Самара, 2004. - 23 с.
  17. Сонис А.Г. Новое в диагностике и лечении остеомиелита: автореф. дис. … докт. мед. наук: 14.01.17; 14.03.11. - Самара, 2010. - 42 с.
  18. Тулаева О.Н. Репаративная регенерация мышечно-сухожильного соединения при воздействии повышенной гравитации краниокаудального направления: автореф. дис… канд. мед. наук: 03.00.25. - Самара, 2003. - 26 с.
  19. Яшков А.В. Клинико-экспериментальное обоснование применения гравитационной терапии у больных с нарушением репаративного остеогенеза нижних конечностей: автореф. дис… докт. мед. наук: 14.00.22. - Самара, 1998.- 37 с.
  20. Яшков А.В., Махова А.Н., Котельников М.Г. Репаративные процессы и состояние микроциркуляторного русла в костной ткани и суставах при воздействии гипергравитации // В сб. тез. докл. юбилейной научн.-практ. Конф. «СамГМУ - 80 лет». - Самара, 1999. - С.309-310.

Copyright (c) 2017 MAKAROV I.V., ZAKHAROV V.P., FEDOTOV A.A., AKULOV S.A., BOGATYREVA G.P., MAKAROVA N.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies