Sound Impact on Health and Rehabilitation

Full Text

Введение

Звук — неотъемлемая составляющая жизни человека. Различные виды звука встречаются как во внешней среде, так и генерируются самим человеком (речь; звуки, порождаемые работой внутренних органов). Воздействие звука на человека несет комплексный характер. В первую очередь звук воспринимается слуховыми и вибрационными рецепторами тела человека и, соответственно, анализируется нервной системой. Звук влияет также на все три среды организма (газ, жидкость, твердые тела), которые составляют внутренние органы и компоненты тканей. В свою очередь колебания этих сред играют важную роль в поддержании гомеостаза. Различные виды звуков, создаваемые бытовой, строительной, транспортной и другой техникой, окружающей современного человека, могут наносить вред здоровью. Именно поэтому используемая человеком техника должна проходить гигиеническую экспертизу, а при работе с техникой необходимо соблюдать правила безопасности. В то же время звук может использоваться и в различных медицинских целях (ультразвуковое исследование, музыкотерапия и др.).

Возможности применения звука в терапии различных заболеваний и коррекции нейроиммуноэндокринного статуса

Звук обусловливается механическими колебаниями в упругих средах и телах (твердых, жидких и газообразных) [1]. Существуют слышимые механические колебания, частоты которых лежат в диапазоне от 25 до 20 000 Гц [2]. Неслышимые механические колебания с частотами ниже слышимого звукового диапазона часто называют инфразвуковыми, а с частотами выше звукового диапазона, т. е. более 20 кГц, — ультразвуковыми [1].

Шум — это звуковые колебания в диапазоне различных частот (слышимых, инфразвуковых и ультразвуковых), способные оказывать вредное воздействие на безопасность и здоровье [2].

Для шумов характерна сильная непериодичность формы колебаний: либо это длительное колебание, но очень неправильное, сложное по форме (шипение, скрип), либо же отдельные выбросы (щелчки, стуки) [1].

Интенсивность звука — это показатель силы потока акустической энергии в звуковом поле. Интенсивность звука определяется отношением энергии в единицу времени к единице площади (Вт/м ²) [3].

Инфразвук

Инфразвук — это звуковые колебания в диапазоне частот ниже 25 Гц [2]. Инфразвуковые волны могут образовываться во внешней среде (вентиляционные системы [4], автомобильный транспорт [5], ветряные турбины [6]). Известно, что инфразвук интенсивностью 120 дБ и выше опасен для людей [7].

Инфразвук может оказывать как негативное, так и положительное влияние на организм человека. C. Baliatsas и соавт. [6] был проведен систематический обзор для оценки связи между присутствующим в повседневной жизни низкочастотным шумом, включая инфразвук, и его эффектами на здоровье. В исследование были включены люди, проживающие рядом с источниками низкочастотного шума/инфразвука (под источниками подразумеваются самолеты, ветровые турбины, кондиционеры, тепловые насосы, вентиляторы, компрессоры и транспортные средства). Была выявлена связь между воздействием данного шума и проявлениями раздражительности, проблемами со сном, головной болью и трудностями с концентрацией внимания. Высокий уровень раздражительности, связанной с низкочастотным шумом, наблюдался у 10% людей [6].

Для определения влияния инфразвука на когнитивные способности M. Weichenberger и соавт. [7] был проведен эксперимент с использованием магнитно-резонансной томографии, в котором 13 участников без тяжелых патологий и неврологических заболеваний подвергались воздействию инфразвука. Когнитивная функция оценивалась с помощью задачи n-назад, представляющей собой метод с высокой доказательностью для проверки рабочей памяти [8]. Во время выполнения задания вспышки инфразвука с частотой 12 Гц поступали в одно ухо с индивидуально определенным уровнем звукового давления. Было выявлено, что выполнение задания сопровождалось значительной активацией париетальной и префронтальной коры наряду с полосатым телом и мозжечком. Наблюдалась также активация билатеральной первичной слуховой коры (поля Бродмана 41, 42). В результате была обнаружена тенденция улучшения выполнения задания во время воздействия инфразвука, что может свидетельствовать о потенциальном улучшении рабочей памяти [7].

Ультразвук

Ультразвук — это механические волны, имеющие частоту от 20 кГц до миллиарда герц. Ультразвуковые источники, как правило, низкочастотные, встречаются в бытовых условиях (стиральные машины, охранная сигнализация, приспособления для отпугивания животных, насекомых и грызунов, устройства для резки и сварки различных материалов и др.) [8]. Ультразвуковые волны с частотой от нескольких единиц до нескольких десятков МГц используются для исследования мягких тканей, волны с частотой 100 МГц используются для исследования кожи и глаз, а волны с более низкими частотами (от 750 кГц до 3 МГц) применяются в физиотерапии [9].

Особый интерес ультразвук вызывает в лечении нейродегенеративных заболеваний. По результатам систематического обзора [10], нейрохирургическое вмешательство с прицельным воздействием ультразвука под контролем магнитно-резонансной томографии является эффективным и безопасным методом лечения средних и тяжелых форм рефрактерного к лекарствам эссенциального тремора. Применение данной неинвазивной процедуры демонстрирует значительное снижение тремора, приводящее к улучшению качества жизни пациентов.

Ультразвуковые волны применяют также при блокаде нервов. В ходе систематического обзора было показано, что применение неинвазивной блокады звездчатого ганглия с использованием различных физических агентов (в том числе ультразвука) облегчает боль и снижает вегетативные нарушения у пациентов с заболеваниями, сопровождающимися гиперактивностью симпатической нервной системы. Такая процедура имеет мало побочных эффектов [11].

Воздействие ультразвуком низкой частоты и интенсивности (800 кГц, 25 мВ/см ²) приводит к повышению активности парасимпатической системы сердца. K. Nonogaki и соавт. [12] провели исследование, в котором приняли участие пациенты с диабетом 2-го типа, имеющие артериальную гипертензию «белого халата». По результатам исследования было выявлено, что применение ультразвука снизило уровень систолического давления у пациентов во время врачебного приема.

O. F. Ahmed и соавт. [13] провели сравнительное исследование эффективности лечения синдрома запястного канала при диабетической полинейропатии с использованием низкоинтенсивной лазерной терапии и ультразвука. Оказалось, что ультразвук частотой 1 МГц (интенсивность 1,0 В/см ², уровень пульсации 1:5) эффективен в лечении синдрома запястного канала при диабетической нейропатии.

Белый шум

Белый шум — стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот. Примером белого шума является шум близкого водопада.

Доказано улучшение самочувствия и ускорение восстановления в послеоперационном периоде у пациентов, перенесших оперативное вмешательство на коронарных сосудах, при применении белого шума в палатах реанимации [14].

У пожилых людей c деменцией легкой степени оценивалась динамика показателей тревожности, качества ходьбы и связанного с ней страха падения при использовании белого шума во время движения. По итогам исследования было выявлено незначительное увеличение продолжительности и качества ходьбы, однако показатели тревоги и страха падения при передвижении значительно снизились [15]. Значимое положительное влияние белого шума на проявления стресса и качество сна было оценено в исследовании G. M. Kim и соавт. [16] с участием 27 студентов колледжа и 28 человек сопоставимого возраста контрольной группы. Запись звуков дождя громкостью 40–50 дБ, соответствующих частотам белого шума, проигрывалась во время сна. У детей с коликами фоновое воспроизведение белого шума показало лучшие результаты, чем укачивание, в снижении длительности плача и увеличении длительности сна [17].

Обнаружено также, что белый шум положительно воздействует на когнитивные функции, ускоряя время реакции и время ответа на соматосенсорные потенциалы, связанные с событием, при выполнении задания, где необходимо было нажимать на кнопку при появлении стимулов (чисел), что, вероятно, объясняется эффектом стохастического резонанса волновой деятельности коры и многочастотной составляющей белого шума [18]. Данный эффект наблюдается, когда возникающий слабый сигнал (тоновый стимул) находится ниже порога слышимости, но обнаруживается в присутствии белого шума (или другого шума) при его добавлении к данному сигналу [19]. В журнале Scientific reports, выпускаемом издательством группы Nature Publishing, опубликовано исследование, по результатам которого были сделаны выводы, что прослушивание белого шума может улучшить процесс изучения новых слов [20].

Таким образом, при применении белого шума важно учитывать индивидуальное состояние человека и отслеживать эффективность данного вида воздействия в динамических наблюдениях. Данный метод звукотерапии можно использовать в качестве маскировки других шумов (шум в офисе, городской шум из окна и др.) во время работы, сна, интеллектуальной деятельности.

Звуки природы

Оценено влияние звуков природы на состояние пациентов, проходящих оперативное вмешательство на коронарных артериях. Из недавних исследований известно, что прослушивание звуков природы положительно сказывается на таких пациентах, улучшая качество сна и снижая проявления тревоги, в сравнении с группами контроля [21, 22]. При оценке гемодинамики у пациентов, находящихся в посттравматической коме, отмечено снижение у них артериального давления и числа сердечных сокращений. Наилучшие изменения проходили в группе, где проводилось физиотерапевтическое воздействие со звуковым природным сопровождением [23].

Музыкотерапия

По стандартам Международной классификации болезней 9-го пересмотра (ICD-9-CM), музыкотерапия классифицируется как лечебная процедура под кодом 93.84.

Эффекты музыки изучаются с разных сторон, начиная от снижения уровня стресса у пациентов с различными заболеваниями и заканчивая ее биохимическим эффектом на организм. Музыка модулирует активность естественных киллеров и цитокинов. Данные эффекты могут варьировать в зависимости от типа музыки (быстрая/медленная музыка, перкуссия т. д.) [24].

Музыкотерапия неоднократно исследовалась в вопросах восстановления и поддержки когнитивных функций у пожилых пациентов с деменцией. По итогам систематического обзора и метаанализа было показано, что музыкотерапия может использоваться в качестве первой линии немедикаментозного лечения таких пациентов [25]. Метаанализ 2016 года по оценке воздействия музыкотерапии на недоношенных детей показал существенное влияние на нормализацию частоты дыхания у младенцев и улучшение психоэмоционального состояния у их матерей [26]. Применение музыкотерапии у пациентов с депрессией способствовало значительному улучшению их состояния [27]. Воздействие музыкотерапии на болевой синдром также оказалось существенным по результатам метаанализа, где достоверно снижались субъективная оценка боли по 10-балльной шкале и потребность в анальгетиках и анестетиках, в том числе нормализовалась частота дыхания и артериального давления [28].

В исследовании головной боли бинауральная стимуляция повторялась 90 вечеров подряд непосредственно перед ночным сном. Музыкальный файл для прослушивания состоял из двух треков длительностью по 4 мин. Первый трек был откалиброван на альфа-частотах (12 Гц), второй — на тета-частотах (7,8 Гц). В результате наблюдалось умеренное прогрессирующее уменьшение головной боли у всех пациентов со средним снижением частоты мигрени с 14,9 до 13,3 дней в месяц [29].

Рецептивная музыкотерапия, включающая в себя прослушивание музыки [30], снижает ажитацию, проблемы поведения и тревогу у пожилых людей с деменцией, являясь в то же время более эффективным методом, чем интерактивная музыкотерапия [31].

В рандомизированном исследовании у 25 пациентов с болезнью Паркинсона оценивалась эффективность применения активной музыкотерапии. К концу 6-месячной программы музыкотерапии результаты тестов на исследование функций лобной доли (когнитивная гибкость, скорость когнитивной обработки информации, внимание и рабочая память) показали значительное ее улучшение. Предполагаемый механизм действия данного метода был связан со стимуляцией когнитивных функций мозга. Тем не менее эти эффекты исчезли после окончания программы музыкотерапии, что подтверждает необходимость ее продолжения для поддержания положительных эффектов на когнитивные функции. Сеансы музыкотерапии проводились раз в неделю на протяжении 24 нед; каждый сеанс составлял 90 мин и состоял из музыки, пения и танцев [32].

Воздействие музыки (23-минутный CD-диск — арфа, 1 раз/день на протяжении 10 дней) на онкологических больных, находящихся на химиотерапии, отобразилось в уменьшении высокой амплитуды бета-волн, что свидетельствует о снижении уровня стресса [33].

В исследовании воздействия живой музыки в паллиативном отделении с использованием различных инструментов (гитара, пианино, ударные инструменты) большинство пациентов отметили, что прослушивание данной музыки способствовало формированию у них положительных эмоций [34].

Заключение

Положительные эффекты вышеперечисленных видов звуков делают возможным их использование в реабилитационной медицине в качестве самостоятельных или дополнительных способов восстановления здоровья человека.

Дополнительная информация

Источник финансирования

Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Funding source

This study was not supported by any external sources of funding.

Конфликт интересов

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests

The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов

А. Б. Данилов — концепция исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи; Е. В. Сименко — концепция исследования, сбор и обработка материала, написание текста, ответственность за целостность всех частей статьи; А. Ихлеф — концепция исследования, сбор и обработка материала, написание текста.

Author contribution

A. B. Danilov — the concept of the study, editing, approval of the final version of the manuscript, responsibility for the integrity of all parts of the manuscript; E. V. Simenko — the concept of research, collection and processing of material, writing the manuscript, responsibility for the integrity of all parts of the manuscript; A. Ikhlef — the concept of research, collection and processing of material, writing the manuscript.

About the authors

Alexey B. Danilov

The State Education Institution of Higher Professional Training The First Sechenov Moscow State Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Interdisceplinary Medicine

Email: danilov@intermeda.ru
ORCID iD: 0000-0003-2958-4479
SPIN-code: 1512-6360

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 86, Enthusiasts, Moscow, 111123; Moscow

Ekaterina V. Simenko

The State Education Institution of Higher Professional Training The First Sechenov Moscow State Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation

Email: Katty525@mail.ru
Russian Federation, 86, Enthusiasts, Moscow, 111123

Adam Ikhlef

The State Education Institution of Higher Professional Training The First Sechenov Moscow State Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: Adam.ikh.on@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8895-6899
Russian Federation, 86, Enthusiasts, Moscow, 111123

References

Supplementary files