Клинико - физиологическое обоснование и механизмы лечебного действия

Двигательная активность человека в виде различных форм мышечной деятельности (труд, физические упражнения) играет важную роль в его жизни, она стала в процессе эволюции биологической потребностью. Движения стимулируют рост и развитие ребенка, у взрослого человека они расширяют функциональные возможности всех систем организма, повышают его работоспособность, в пожилом и старческом возрасте поддерживают функции организма на оптимальном уровне и замедляют иволютивные процессы. Мышечная деятельность положительно влияет на психическое и эмоциональное состояние. Занятия спортом, как и труд, повышают социальную значимость личности.

Положительное влияние мышечной деятельности на нервную систему было доказано русскими физиологами И.М. Сеченовым и И.П. Павловым. Теория моторно-висцеральных рефлексов, разработанная М.Р. Магендови - чем, рассматривала влияние проприоцептивной афферентации двигательного анализатора на функцию внутренних органов. Т.е., проприоцепция через посредство центральной нервной системы адаптирует вегетативную сферу к потребностям скелетной мускулатуры.

Многочисленные исследования свидетельствуют, что гипокинезия (недостаточность двигательной активности) снижает сопротивляемость организма, увеличивает предрасположение к различным заболеваниям, т. е. является фактором риска. Организм больного находится в неблагоприятных условиях не только из-за патологических изменений, но и вследствие вынужденной гипокинезии. Покой во время болезни необходим: он облегчает функционирование, как пораженного органа, так и всего организма, снижает потребность в кислороде и питательных веществах, способствует более экономной работе внутренних органов, восстанавливает тормозные процессы в центральной нервной системе (ЦНС). Но если ограничение двигательной активности продолжается долго, то снижение функций важнейших систем становится стойким, ослабевают процессы возбуждения в ЦНС, ухудшается функциональное состояние сердечнососудистой и дыхательной систем, а также трофика всего организма, создаются условия для возникновения различных осложнений, выздоровление затягивается.

По мнению С.Н. Попова, средства физической реабилитации можно подразделить на активные, пассивные и психорегулирующие. К активным средствам относятся все формы лечебной физической культуры: произвольная экономизация дыхания, разнообразные физические упражнения, элементы спорта и спортивной подготовки, ходьба, бег и другие циклические упражнения и виды спорта, работа на тренажерах, хореотерапия, трудотерапия и др.; к пассивным - массаж, мануальная терапия, физиотерапия, естественные и преформированные природные факторы; к психорегулирующим - психопотенцирование, аутогенная тренировка, мышечная релаксация и др.

Нормальная жизнедеятельность организма обеспечивается постоянством внутренней среды и устойчивостью физиологических функций. Воздействия внешнего мира, различные процессы, происходящие в организме, в том числе и мышечная работа, изменяют химические и физические свойства внутренней среды. Выравнивание этих отклонений, приспособление (адаптация) к меняющимся разнообразным факторам осуществляется регулирующими системами: нервной и гуморальной. Нервная система обеспечивает быструю коррекцию всех процессов посредством рефлексов. Получая информацию из внешнего мира через органы чувств (зрение, слух, осязание и др.), а от внутренних органов через интерорецепторы, нервные центры регулируют работу этих органов (без участия сознания) и формируют сознательное поведение и действия.

Гуморальная система выполняет управление функциями внутренних органов более медленно и длительно. В процессе деятельности органов и систем в кровь попадают продукты обмена веществ (метаболиты, ионы водорода, калия и др.). Они воздействуют прямо на клетки тканей, а также на нервную систему (непосредственно на центры и через хеморецепторы) и на железы внутренней секреции (через нейросекреторные ядра гипоталамуса), вызывая выделение гормонов, регулирующих деятельность внутренних органов. Гормоны регулируют и разнообразные мотивации: чувство голода, тревоги, боли и др. Нервная и гуморальная системы тесно взаимосвязаны и дополняют друг друга. Так, гормоны изменяют функциональное состояние и вызывают определенные реакции нервной системы; с другой стороны, функции эндокринной системы в известной мере подчинены влиянию нервной системы. В свете сказанного регуляция процессов в организме при выполнении физических упражнений происходит следующим образом.

Поток нервных импульсов, идущих от проприорецепторов опорно-двигательного аппарата, изменяет функциональное состояние ЦНС и через вегетативные центры обеспечивает срочную регуляцию функций внутренних органов. Одновременно осуществляется и гуморальная регуляция этих функций, так как при выполнении физических упражнений продукты обмена веществ в мышцах воздействуют на нервную и эндокринную системы, вызывая выделение гормонов. Метаболиты, образующиеся в мышцах, оказывают также и местное влияние, расширяя кровеносные сосуды и усиливая кровоснабжение мышц. Таким образом, информация о работе мышц по нервным, и гуморальным каналам поступает в ЦНС и центр эндокринной системы (гипоталамус), интегрируется, и затем эти системы регулируют функции внутренних органов и их трофику.

Лечебная физкультура улучшает нарушенные функции, ускоряет регенерацию, уменьшает неблагоприятные последствия вынужденной гипокинезии. Физические упражнения оказывают разнообразное действие в зависимости от их подбора, методики выполнения и физической нагрузки. Воздействие упражнений может быть общим и специальным. Общее воздействие проявляется в активизации всех функций организма, что способствует выздоровлению, предупреждению осложнений, улучшению эмоционального состояния, уменьшению неблагоприятных последствий вынужденной гипокинезии во время болезни, а специальное — в направленном улучшении нарушенной болезнью функции определенного органа или в развитии компенсаций. Общее воздействие является неспецифическим, поэтому различные физические упражнения для различных мышечных групп могут оказывать одинаковое воздействие на организм, а одни и те же упражнения могут быть эффективными при различных заболеваниях. Специальные физические упражнения могут оказывать в некоторых случаях специфическое действие на патологический процесс. Например, при атрофии мышц, вследствие иммобилизации конечности специальные упражнения, вовлекающие в движения данные мышцы, восстанавливают их структуру и функцию, обмен веществ в них; при контрактуре сустава наступившие изменения в строении суставной сумки, синовиальной оболочки, суставных хрящей могут восстановиться только благодаря специальным движениям в суставе. В зависимости от методики проведения занятий (в первую очередь от величины и последовательности физических нагрузок) достигается различное лечебное действие физических упражнений. В период развития заболевания используют минимальные физические нагрузки; применяемые специальные упражнения оказывают непосредственно лечебное действие, способствуют формированию компенсаций и профилактике осложнений.

Важнейшее средство реабилитационной физической культуры - это физические упражнения.

Физические упражнения могут быть разделены на гимнастические, спортивно-прикладные и идеомоторные, т.е. выполняемые мысленно, упражнения в посылке импульсов к сокращению мышц.

Гимнастические упражнения представляют собой специально подобранные сочетания естественных для человека движений, разделенных на составные элементы. Применяя гимнастические упражнения, избирательно воздействуя на отдельные мышечные группы или суставы, можно совершенствовать общую координацию движений, восстанавливать и развивать силу, быстроту движений и ловкость.

По видовому признаку и характеру выделяются дыхательные упражнения (статические, динамические и дренажные). Статические дыхательные упражнения выполняют в различных исходных положениях без движения ног, рук и туловища, динамические выполняют в сочетании с движениями конечностей, туловища и т.д. К дренажным относят дыхательные упражнения, специально направленные на отток экссудата из бронхов, и используют их при различных заболеваниях органов дыхания [1].

Помимо упомянутых выше, применяются также порядковые и строевые упражнения. Они организуют и дисциплинируют реабилитируемых, вырабатывая необходимые двигательные навыки (построение, повороты, ходьба и т.п.).

Упражнения на координацию движений и в равновесии применяются для тренировки вестибулярного аппарата при гипертонической болезни, неврологических заболеваниях и др. Сюда же относятся упражнения, формирующие бытовые навыки, утраченные в результате того или иного заболевания: застегивание пуговиц, шнурование обуви, зажигание спичек, открывание замка ключом и др. Широко используются лепка, сборка детских пирамидок, мозаика и т.п.

Изометрические (статические) напряжения мышц без движений в суставах являются очень важным средством профилактики атрофии мышц при иммобилизации конечностей и как средство восстановления мышц при порезах. Упражнения в расслаблении мышц создают благоприятные условия для кровоснабжения и отдыха мышц после их напряжения, нередко сочетаясь с ним, и тогда эта методика носит название постизометрической релаксации мышц.

Из спортивно-прикладных упражнений в практике реабилитационной физической культуры наиболее часто используют ходьбу, бег, прыжки, метания, лазания, упражнения в равновесии, поднимании и переносе тяжести, дозированную греблю, ходьбу на лыжах, катание на коньках, лечебное плавание, езду на велосипеде, лазание по гимнастической стенке и канату, что способствует окончательному восстановлению поврежденного органа и всего организма в целом, воспитывая у больных настойчивость и уверенность в своих силах.

Однако необходимо учитывать, что физические упражнения дают положительный эффект в реабилитации, когда они, во-первых, адекватны возможностям индивида, а во-вторых, оказывают тренирующее действие и повышают адаптационные возможности, при условии, что педагог знает и учитывает ряд методических правил и принципов физической тренировки.

Согласно В.К. Добровольскому, в настоящее время выделяют четыре основных механизма лечебного действия физических упражнений: механизм тонизирующего действия, формирования компенсаций, трофического действия и нормализации функций.

Механизм тонизирующего действия:

Тонизирующее действие физических упражнений усиливается от положительных эмоций, возникающих на занятиях лечебной физической культурой. Уже само сознание, что лечебная физическая культура может помочь восстановить здоровье, что в этом методе лечения многое зависит от собственной настойчивости и активности, повышает уверенность в своих силах, отвлекает от тревожных мыслей о болезни. Улучшение настроения, появление бодрости и даже неосознанного удовольствия от выполнения физических упражнений, которое И. П. Павлов назвал мышечной радостью, активизируют нервные процессы и стимулируют деятельность желез внутренней секреции, что, в свою очередь, улучшает процессы регуляции функций внутренних органов.

Любые физические упражнения оказывают тонизирующее действие. Степень его зависит от массы сокращающихся мышц и интенсивности выполнения упражнений. Значительное воздействие оказывают упражнения, в которых участвуют крупные группы мышц и которые выполняются в быстром темпе. Механизмы моторно-висцеральных рефлексов активизируют работу внутренних органов при работе как мышц туловища, так и мышц ног или рук. Поэтому можно достигать общетонизирующего эффекта, выполняя физические упражнения с нагрузкой на здоровые сегменты тела.

Кроме общетонизирующего действия некоторые физические упражнения оказывают также направленное действие, стимулируя преимущественно функции определенных органов и систем. Например, упражнения для брюшного пресса, диафрагмы и движения ног в тазобедренных суставах усиливают перистальтику кишечника, а определенные дыхательные упражнения улучшают бронхиальную проходимость и вентиляцию легких.

Тонизирующее действие физических упражнений должно быть строго дозированным в зависимости от состояния больного и периода заболевания. В острый и подострый периоды болезни, при тяжелом общем состоянии больного применяются упражнения, которые стимулируют деятельность только отдельного органа или системы. Например, движения в мелких дистальных суставах усиливают периферическое кровообращение, но вызывают лишь незначительные сдвиги в деятельности других органов.

В начальном периоде выздоровления, а также при хронических заболеваниях для закрепления полученных результатов лечения (поддерживающая терапия) показаны общетонизирующие воздействия. Поэтому применяют физические упражнения для различных мышечных групп, суммарная физическая нагрузка которых не слишком большая. Она может не превышать нагрузку предыдущих занятий. Такая нагрузка должна не утомлять занимающихся, а вызывать чувство бодрости, радости.

Для восстановления функций всего организма в период выздоровления используют и постоянно возрастающие физические нагрузки, которые постепенно усиливают стимулирующий эффект и путем тренировки улучшают адаптацию организма, совершенствуют резервы.

Таким, образом, тонизирующее действие физических упражнений заключается в изменении (чаще всего в усилении) интенсивности биологических процессов в организме под влиянием дозированной мышечной нагрузки.

Механизм трофического действия:

При заболевании происходит изменение строения органов и тканей — от незначительных тончайших нарушений химического состава клеток до выраженных структурных изменений и повреждений, а в некоторых случаях вплоть до гибели клеток. Эти патологические проявления болезни всегда связаны с нарушением обмена веществ. Лечение направлено на ускорение регенерации (восстановление строения) клеток, что достигается улучшением и нормализацией обмена веществ. Трофическое действие физических упражнений проявляется в том, что под их влиянием активизируются обменные процессы.

При выполнении физических упражнений регулирующие системы (нервная и эндокринная) стимулируют деятельность кровообращения, дыхания, активизируют обменные процессы. На мышечные сокращения расходуется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Во время отдыха происходит усиление ресинтеза и синтеза АТФ, энергетические запасы увеличиваются (фаза сверхвосстановления). АТФ является источником не только энергии движения, но и пластических процессов. Поэтому увеличение АТФ обеспечивает обновление клеток и тканей, их регенерацию. В процессе мышечной деятельности в кровь из мышц поступают молочная и пировиноградная кислоты, которые используются как энергетический материал другими органами. Физические упражнения не только активизируют обмен веществ, но и направляют трофические процессы на регенерацию поврежденных клеток.

Ярким примером влияния занятий лечебной физической культурой на регенеративные процессы в организме может служить лечение переломов. Образование костной мозоли при правильном сопоставлении отломков и иммобилизации происходит и без применения физических упражнений. Однако ее формирование в таких случаях протекает медленно, а структура неполноценна. Такая костная мозоль вначале по объему значительно больше кости (периостальная мозоль), ее структура рыхлая, расположенные в ней костные элементы не соответствуют неповрежденным окружающим участкам. Лишь после того,- как больной начинает выполнять различные производственные и бытовые действия, т. е. использовать функциональные нагрузки, происходит перестройка костной мозоли: лишние тканевые элементы рассасываются, строение костных элементов приходит в соответствие с неповрежденными участками.

Если лечебную физическую культуру применяют с первых же дней после травмы, то регенерация кости значительно ускоряется. Физические упражнения, улучшая кровообращение и обмен веществ, способствуют рассасыванию погибших элементов и стимулируют рост соединительной ткани и образование кровеносных сосудов. Своевременное применение специальных физических упражнений (особенно эффективны упражнения с осевой нагрузкой) ускоряет процессы формирования и перестройки костной мозоли.

Под влиянием мышечной деятельности задерживается развитие атрофии мышц, вызванной гиподинамией. А если атрофия уже развилась (при иммобилизации после травм, повреждениях периферических нервов и т. п.), восстановление структуры и функции мышц возможно только при выполнении физических упражнений, активизирующих обменные процессы.

Трофическое влияние оказывают различные физические упражнения вне зависимости от локализации их воздействия. Степень влияния упражнений на общий обмен веществ зависит от количества мышц, участвующих в движении, и от интенсивности его выполнения. Некоторые физические упражнения оказывают направленное трофическое действие на определенные органы. Так, движения в суставе улучшают его трофику и способствуют восстановлению его строения при заболеваниях и артрогенных контрактурах, вызванных изменением строения. А упражнения для мышц брюшного пресса улучшают трофику органов брюшной полости.

Трофическое действие физических упражнений проявляется также в улучшении окислительных процессов в организме, а усиление тканевого обмена при этом стимулирует ликвидацию патологических процессов, например заживление вяло текущих ран.

При нарушениях обмена веществ трофическое действие физических упражнений способствует его нормализации. Причем не только за счет активизации обмена веществ из-за увеличения энергетических затрат, но и вследствие улучшения функции регулирующих систем. Например, при сахарном диабете физические упражнения повышают тканевой обмен, расход сахара и отложение его в мышцах, а также усиливают действие инсулина, что в ряде случаев позволяет уменьшать его дозу. При легких формах сахарного диабета физические упражнения, улучшая гормональную регуляцию, снижают уровень сахара в крови иногда до нормальных величин.

Механизм формирования компенсаций:

При заболеваниях нарушения функций возмещаются адаптацией (приспособлением) поврежденного органа или других систем органов за счет оптимизации регуляторных механизмов. Таким образом, компенсация — это временное или постоянное замещение нарушенных функций. Формирование компенсаций представляет собой биологическое свойство живых организмов. При нарушении функций жизненно важного органа компенсаторные механизмы включаются сразу же. Так, при нарушении дыхательной системы простейшая самопроизвольная компенсация проявляется в виде одышки и тахикардии. Во время выполнения физической работы одышка усиливается. Занятия лечебной физической культурой постепенно развивают компенсации за счет укрепления дыхательной мускулатуры, увеличения подвижности ребер и диафрагмы и автоматически закрепленного глубокого, но редкого дыхания, которое более экономично, чем поверхностное, но частое дыхание. Физические упражнения совершенствуют функции других органов и систем, участвующих в газообмене: улучшается работа сердца и совершенствуются сосудистые реакции, увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина в крови, обеспечивающих доставку кислорода клеткам, кислород лучше усваивается, а окислительные процессы в тканях протекают более экономно. Эти компенсации позволяют выполнять физическую нагрузку без одышки, хотя структурные изменения в легких сохраняются.

Регуляция процессов компенсации происходит по рефлекторному механизму. Пути формирования компенсаций установлены П. К. Анохиным. Схематически их можно представить следующим образом. Сигналы о нарушении функций поступают в ЦНС, которая без участия сознания приводит в действие компенсаторные механизмы, заключающиеся в такой перестройке работы всех органов и систем, которая компенсирует нарушенные функции. Однако вначале обычно формируются неадекватные компенсаторные реакции: чрезмерные или недостаточные. Под воздействием новых сигналов о степени компенсаций ЦНС обеспечивает их дальнейшее совершенствование и вырабатывает и закрепляет оптимальную компенсацию.

Физические упражнения увеличивают поток импульсов в ЦНС и ускоряют процесс формирования компенсаций, а также вырабатывают компенсации более совершенные, так как приспосабливают организм не к состоянию покоя, а к условиям мышечной деятельности.

Компенсации бывают временные и постоянные. Временные компенсации необходимы на непродолжительное время в период болезни. Так, до операции на грудной клетке можно с помощью физических упражнений усилить диафрагмальное дыхание; навык углубленного диафрагмального дыхания облегчит положение больного в послеоперационный период. Постоянные компенсации формируются на всю жизнь при необратимых изменениях в организме (пороке сердца, ампутации конечности, опущении внутренних органов и др.). Такие компенсации следует постоянно совершенствовать. Во многих случаях в результате настойчивой тренировки функции улучшаются настолько, насколько это необходимо для бытовой и трудовой деятельности, хотя само заболевание не излечивается.

Формирование постоянных компенсаций с помощью физических упражнений в настоящее время широко используется в системе реабилитации инвалидов и больных с хроническими заболеваниями.

Механизм нормализации функций:

ля восстановления здоровья и работоспособности после заболевания или травмы необходимо нормализовать все функции организма. Физические упражнения активизируют различные функции. Вначале они помогают восстановить моторно-висцеральные связи, которые, в свою очередь, оказывают нормализующее действие на регуляцию других функций. В период выздоровления становятся возможными большие тренирующие физические нагрузки, которые нормализуют деятельность регулирующих систем. Физические упражнения повышают возбудимость двигательных центров в ЦНС.» Возбуждение их начинает преобладать над возбуждением других зон и тем самым заглушает патологические импульсы, поступающие от больных органов. Так как двигательные центры имеют связь с центрами, регулирующими работу внутренних органов, постепенно восстанавливается и функция последних. Нормализация процессов нервной регуляции под воздействием физических упражнений подкрепляется активизацией и восстановлением регулирующей функции эндокринной системы.

При многих заболеваниях сердца снижается его сократительная функция. Начинают действовать компенсаторные процессы, изменяющие деятельность сердечно-сосудистой системы, усиливающие функцию дыхательной системы. Защитные механизмы (сердцебиение, одышка, слабость, боли), щадящие сердце, ограничивают возможность выполнения мышечной работы. Лечение таких больных покоем, медикаментами, диетой и другими средствами улучшает их состояние, но полного восстановления мощности сердечных сокращений не происходит без мышечных нагрузок. Лечебная физическая культура с точно дозированной, постепенно увеличивающейся нагрузкой укрепляет сердечную мышцу, нормализует сократительную способность сердца и восстанавливает функцию регулирующих систем в соответствии с объемом нагрузки.

Физические упражнения способствуют также ликвидации двигательных расстройств. Например, длительная иммобилизация нижней конечности при переломе формирует новый навык ходьбы — с прямой ногой, который остается и после снятия гипса. Ходьба нормализуется довольно быстро при помощи специальных физических упражнений.

После болевой контрактуры, даже при ликвидации болей и изменений в суставе, может сохраниться ограничение движения как следствие патологического условного рефлекса. Восстановления полного объема движений в этом случае добиваются физическими упражнениями в расслаблении мышц, отвлекающими, игровыми заданиями в чередовании с движениями в пораженном суставе.

В процессе болезни ослабевают или даже полностью исчезают те или иные рефлексы, присущие здоровому организму. Так, длительный постельный режим вызывает угасание сосудистых рефлексов, связанных с изменением позы. И когда больной получает разрешение вставать, его сосуды плохо реагируют на положение стоя, изменяющее условия гемодинамики: не происходит необходимого повышения тонуса артерий нижних конечностей. Вследствие этого кровь устремляется к нижним конечностям, и из-за недостаточного ее притока к головному мозгу больной может потерять сознание. Упражнения с постепенной переменой положения ног, головы и туловища способствуют восстановлению позно-сосудистых рефлексов.

Клиническое выздоровление не всегда сопровождается восстановлением работоспособности. У человека, перенесшего, скажем, воспаление легких, может нормализоваться температура, состав крови, восстановиться структура легочной ткани, но при первой же попытке выполнить физическую работу появятся обильное потоотделение, одышка, головокружение и слабость. Для восстановления работоспособности потребуется еще длительное время.

Выполнение правильно подобранных и точно дозированных физических упражнений в период выздоровления будет способствовать нормализации вегетативных функций организма, восстановлению двигательных качеств, сниженных в период болезни, и оптимальному функционированию всех систем организма во время мышечной работы. С этой целью используются например, специальные физические упражнения, которые совершенствуют определенное двигательное качество (силу мышц, координацию движений) или функцию органа (внешнее дыхание, перистальтику кишечника и т. п.). Они дозируются таким образом, чтобы оказывать тонизирующее воздействие, т. е. нагрузки в них должны постепенно, но постоянно возрастать. Такая тренировка вызывает приспособление организма к увеличивающимся физическим нагрузкам за счет совершенствования функций регуляторных и вегетативных систем и опорно-двигательного аппарата, т. е. ведет к нормализации всех функций организма в целом.

Таким образом, лечебное действие физических упражнений многообразно. Оно проявляется комплексно (например, в виде одновременного тонизирующего и трофического влияния). В зависимости от конкретного случая и стадии заболевания можно подобрать такие специальные физические упражнения и такую дозировку нагрузки, которые обеспечат преимущественное действие одного механизма, необходимого для лечения в данный период болезни.