Введение к работе
Актуальность темы исследования. Рост травматизма вследствие многочисленных техногенных катастроф в последнее время становится одной из важнейших проблем для современной медицины. Этому способствуют различные чрезвычайные ситуации в мирной жизни общества и локальные военные конфликты. Травматизм среди населения характеризуется высоким удельным весом травм спинного мозга и позвоночника, отличающихся тяжелым течением, высокой летальностью и инвалидизацией [Шанин Ю.Н., 1997]. Причинами травм спинного мозга (ТСМ), позвоночно-спинальных травм (ПСТ) часто бывают автотравмы (ДТП), падение с высоты, огнестрельные ранения (минно-взрывная травма), травма ныряльщика и др.. [Шаповалов В. М., Ерохов А. Н., Лытаев С. А., 1997]. В результате таких повреждений у значительного количества пострадавших в позднем посттравматическом периоде утрачиваются способность к самообслуживанию и самостоятельному передвижению. Согласно данным многих авторов [Карепов Г.В., 1996; Гайдар Б. В., Шулев Ю. А., Руденко В. В. и др., 1997.] ежегодно в России более 10000 человек становятся инвалидами вследствие повреждения спинного мозга (СМ). По данным аналогичных статистических исследований 1997-1999 г.г. в Великобритании причинами спинно-мозговых травм явились: ДТП - 45%; членовредительство и насилие - 6%; несчастные случаи в быту и на производстве (падение с высоты, придавливание) - 34%; спортивная травма - 15% (ныряние на мелководье - 4%; регби - 1%; верховая езда - 3%; разное - 7%). Во время II мировой войны около 90% пострадавших с травмой СМ погибало в течение одного года после ранения и только 1% прожило более 20 лет [Гранди Д., Суэйн Э., 2008]. В настоящее время проблема реабилитации и восстановления после травм граждан РФ с повреждениями и заболеваниями ЦНС, опорно-двигателыюго аппарата остается до конца не решенной. Разработка и принятие в системе здравоохранения специализированных программ, в частности программы «Социальная поддержка инвалидов на 2006-2010 годы, реабилитационных стационаров и центров» только подтверждают актуальность и назревшую необходимость продолжения работ в данном направлении. [Распоряжение Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2005 года № 1515-р г. Москва]. Анализ специальной литературы показывает, что сложившиеся на протяжении десятилетий принципы, подходы и организация реабилитации спинальных больных не обеспечивают в настоящее время:
-единых принципов и подходов к системе реабилитации пострадавших и больных по нозологическим формам;
-целенаправленной социальной политики для конкретного больного;
-создания банка данных по больным прошедшим реабилитационный курс лечения, исходам и прогнозу этого лечения, эффективности тех или иных методов реабилитации, возможности обмена информацией.
[Гуманенко Е.К., Самохвалов И.М., 1997; Верховский А.И., Дикарев Ю.В., БадаловВ.И., 1997.].
Жизнь спинальных больных делится на периоды «до» и «после» травмы. Ощущение беспомощности и обузы для родных и близких у больных после травм спинного мозга часто сопровождаются астено-невротическими и депрессивными синдромами. Реальное ожидание наступления смерти у таких пациентов затрудняет возвращение к активной жизненной позиции и поиску возможности восстановления способности трудиться. Согласно данным социологических исследований на сегодняшний день в России больных с последствиями спинномозговых травм около 2-3 миллионов человек. [Карепов Г.В., 1996г.].
В настоящее время при имеющихся традиционных методах в мировой медицинской практике наиболее важным в лечении спинальных больных является решение следующих сложных задач: -борьба с пролежнями и их лечение; -восстановление функции тазовых органов;
-профилактика гнойных осложнений: пневмонии, восходящей урогенитальной инфекции, пиелонефрита и др.; -профилактика контрактур крупных суставов;
-профилактика прогрессирующих мышечных атрофии и атрофии периферических нервных стволов.
По данным авторов [Eriksson P.S. et al., 1998; Gould E. et al., 1999; Gould E. et al., 1999] проблема восстановления иннервации и утраченных функций органов мишеней после спинальной травмы состоит в том, что в течение длительного времени не происходит восстановления иннервации в следствие отсутствия роста аксона через рубцовую ткань в зоне травмы спинного мозга.
С целью преодоления этого осложнения посттравматического периода Макарова М.Р. с соавт. (2008), применили метод активных внешних движений пораженных конечностей у больных, перенесших инсульт и имеющих двигательные нарушения в нижних конечностях (парезы, параличи) с помощью аппаратных комплексов «Erigo» и «Locomat». Авторы установили, что под влиянием комплексных программ функциональное восстановление движений наблюдалось в 53% случаев после применения аппарата Erigo и у 68% пациентов после применения аппарата Locomat. Эти результаты подтверждены данными нейромиографии и показателями улучшения микроциркуляции.
В реабилитации функциональных нарушений опорно-двигательного аппарата у больных с спинномозговой травмой (СМТ) некоторые авторы применяли метод электростимуляции мышц поврежденных конечностей. В заявляемом способе осуществляли одновременно два вида воздействия на пациента, а именно нервно мышечную неинвазивную электростимуляцию группы мышц и пассивные механические движения конечности при
помощи специальных тренажеров. Применение в способе автоматических
тренажеров позволяло задать системное движение и многократно повторить
его. Таким образом, преимущество использования системного движения,
совершаемого пациентом, многократно повторяемого за счет применения
тренажера, при электростимуляции мышц устраняло возможность
возникновения контрактур различного характера, способствовало
выработке правильных двигательных стереотипов, восстановлению
рефлекторных механизмов локомоторного цикла, что имело большое
значение в сокращении сроков и качества реабилитации [Сахнюк И. В.,
2004]. Другие авторы [Станков Д.С. с соавт., 2005] применили
электростимуляцию мышц одновременно с совершением пациентом
возможных активных движений. Ими получены данные, подтверждающие
необходимость сохранения компонента с возможными активными
движениями поврежденных конечностей для быстрейшей реабилитации.
Стимуляцию проводили в фазах естественного возбуждения и сокращения
мышц, при этом осуществлялась синхронизация электростимуляции мышц
с фазами двигательного акта, совершаемого пациентом. При этом
проводили электростимуляцию мышц при наличии способности у пациента
к самостоятельному двигательному акту. Двигательным актом,
совершаемым пациентом при электростимуляции мышц, служила его
самостоятельная ходьба. При сочетании обратимых и необратимых
функциональных изменений в основе восстановления лежат как механизмы
реституции, так и компенсация утраченных функций, поэтому наряду с
созданием механизмов активной афферентации и стимуляции двигательных
центров необходимо включать задачи перестройки двигательных
иннервационных программ мышечных групп, принимающих участие в
формировании замещающих движений [Ибрагимова В.Ф., 1998]. Учитывая
вышеизложенные факты можно предположить, что при сохранении
постоянного физиологического раздражения дистального участка
поврежденного СМ (нерва) можно получить достаточно равный по силе
уровень раздражения и соответственно восстановление работы всего
сегментарного аппарата СМ как в проксимальном, так и в дистальном
участках от зоны повреждения. При получении данных условий должны
создаться предпосылки для возможности прорастания аксонов через зону
поражения быстрее, чем сформируется рубец. Причем рубец, возможно, по
своей структуре будет обладать другими свойствами, чем при неравенстве
факторов раздражения на поврежденные участки мозга. На этот факт
настраивают работы Wise Young, PhD MD. W. M. Keck, (2003). С целью
проверки этих предположений в эксперименте была создана модель
прорастания аксонов через зону поражения спинного мозга.
Восстановление иннервации афферентных и эфферентных участков аксонов поврежденных сегментов спинного мозга после травмы выполнялось с помощью методики равных раздражителей. После получения и оценки
результатов эксперимента на животных, данные использовали для создания экспериментальной клинической системы для практического применения в системе реабилитации спинальных больных [Выписка из протокола №98 заседания Комитета по вопросам этики при Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова от 15 декабря 2009 года].
В основу разрабатываемой новой методики реабилитационного лечения больных с последствиями спинномозговых травм были заложены основные задачи реабилитации:
-максимальное восстановление утраченных двигательных функций за счет восстановления клеток нервной ткани;
-создание максимально благоприятных условий для течения регенеративных процессов в спинном мозге;
-предупреждение и лечение пролежней, свищей, остеомиелитов, контрактур, деформаций костно-суставного аппарата;
-устранение или уменьшение болевого синдрома;
-установление самостоятельных контролируемых актов мочеиспускания и дефекации;
-предупреждение и лечение осложнений со стороны мочевыделительной, дыхательной и сердечно - сосудистой систем;
-предупреждение и лечение атрофии и спастического мышечного синдрома;
-выработка способности к самостоятельному передвижению и самообслуживанию.
Для практического внедрения методики длительной постоянной
сохраненной афферентной и эфферентной импульсации необходимым
представлялось решение задачи создания «оптимальной
восстанавливающей среды» для восстановления функциональной активности дистального и проксимального отделов поврежденных сегментов мозга. При этом основное усилие было направлено на поддержание постоянного воздействия на дистальныи участок мозга через сегментарный аппарат. При этом учитывался факт посттравматического восстановления клеток нервной ткани при создании «оптимальной восстанавливающей среды» с адекватной афферентной и эфферентной физиологической нагрузкой на дистальныи и проксимальные отделы поврежденных сегментов спинного мозга [Wise Young, PhD MD. W. M. Keck, 2003].
Такой «физиологической восстанавливающей средой» стало создание специальной реабилитационной системы, выполняющей в автоматическом режиме периодические импульсы раздражения эфферентных и афферентных путей, искусственно замыкающей рефлекторную дугу поврежденного сегмента и, тем самым, включающей в работу весь поврежденный сегментарно-рефлекторный аппарат спинного мозга с механизмом кинетикотерапии (принудительной автоматической
2*
механотерапии). Данный автоматизм осуществляется через один и тот же
промежуток времени, с одной и той же силой, в одной и той же
последовательности в круглосуточном режиме параллельно с
автоматической кинетикотерапией на протяжении всего времени нахождения испытуемого в условиях работы системы. Приведенная функциональная система так же обеспечила создание более «комфортных» условий восстановления поврежденных участков спинного мозга за счет улучшения ликвороциркуляции в зоне поражения, вследствие изменения положения тела испытуемого и дозированной пассивной физической нагрузки.
Все вышеизложенное явилось обоснованием актуальности выбранной темы и определило цель и задачи исследования.
Цель исследования.
В экспериментальных условиях исследовать патофизиологические особенности и механизмы восстановления нервной ткани в зоне сегментарного повреждения спинного мозга и формирования рубцовой ткани после травмы. На основании экспериментальных данных разработать метод восстановления функций сегментарного аппарата спинного мозга в «оптимальной восстанавливающей среде» для использования в реабилитации и лечении больных с последствиями спинальных травм в клинических условиях.
Задачи исследования:
1. Исследовать в эксперименте на лабораторных животных (крысах)
влияние на патофизиологические механизмы восстановления утраченных
болевой, температурной чувствительности и двигательной функции, а
также изучить гистологические изменения нервной ткани после
экспериментальной травмы спинного мозга в результате применения
метода постоянной длительной импульсной кинетикотераиии.
2. На основе экспериментальных данных разработать
патофизиологические основы создания «оптимальной восстанавливающей
среды», способствующей восстановлению и регенерации нервной ткани в
зоне формирования рубца и восстановлению нарушенных функций
спинного мозга.
3. Разработать способ постоянной длительной импульсной
кинстикотерапии .как «оптимальную восстанавливающую среду» для
использования в клинических условиях с целью восстановления функций
спинного мозга у пострадавших и больных с последствиями травм
позвоночника и спинного мозга.
4. Апробировать разработанный метод постоянной длительной
импульсной кннетикотерапин в клинических условиях с целью оценки его
эффективности.
5. Оценить результаты применения метода постоянной длительной импульсной кинетикотерапии в процессе лечения и реабилитации больных с последствиями спинальных травм.
Научная новизна работы.
Впервые в эксперименте исследованы патогенетические особенности и механизмы восстановления клеток нервной ткани в очаге повреждения сегментарного аппарата спинного мозга позволяющие прорастать аксонам через зону повреждения до формирования рубца за счет применения способа постоянного длительного воздействия равных раздражителей афферентных и эфферентных путей в поврежденных сегментах спинного мозга после травмы и кинетикотерапи. Показано, что после спинальных травм рост аксона и восстановление иннервации в поврежденных структурах спинномозговых сегментов у животных замедляется вследствие опережающего формирования посттравматического рубца.
Используя данные экспериментальной части исследования и факт опережения формирования посттравматического рубца относительно восстановления клеток нервной ткани в области повреждения, построена модель «оптимальной восстанавливающей среды» в виде реабилитационной системы, позволяющей создавать новые условия реабилитационного воздействия на клетки нервной ткани, суставно-мышечный аппарат и опосредовано на внутренние органы и системы после травмы спинного мозга.
Установлены основные принципы и требования для успешного преодоления осложнений посттравматического восстановления нервной ткани и восстановления утраченных после травмы функций спинного мозга методом постоянной длительной импульсной кинетикотерапии.
Впервые в рамках одного исследования на достаточном числе клинических наблюдений представлены характеристика формирования и специфика возникновения морфо-функциональных патофизиологических и гистологических изменений на основе динамического ведения больных с последствиями спинальной травмы с помощью разработанной авторской медицинской технологии и реабилитационной системы. Данная функциональная система позволяет восстанавливать клетки нервной ткани и нервные пути в зоне повреждения, при этом достигается цель восстановления утраченных функций спинного мозга.
_ На основе комплексного динамического изучения функционального
состояния и мониторирования состояния больных с последствиями
спинальных травм, научно обоснованы оптимальные направления лечебных
и реабилитационных мероприятий при данной патологии. Путем
анализа клинического материала определены критерии, позволяющие объективно оценивать прогноз восстановления утраченных функций
спинного мозга (сохранения работоспособности суставно-мышечного аппарата, запуск работы сегментарного аппарата СМ, выработка новых ассоциативных связей в поврежденных участках мозга). В результате применения систем компьютерной кинетической импульсной терапии создаются более комфортные условия ухода за пациентами медицинскому персоналу и ближайшим родственникам. Оперативно и с интерактивным обменом информацией возможно создание единой базы данных с возможностью статистического анализа полученной информации по глобальной сети. Применение данных систем ухода за обездвиженными больными позволяет снизить нагрузки на стационар, уменьшить количество койко-дней и при этом за счет более высокого качества реабилитации снизить степень инвалидизации указанных больных.
Практическая значимость работы.
В условиях эксперимента получены данные о патологических процессах в зоне повреждения спинного мозга происходящих после его травмы. Выявлено, что в обычных условиях формирование посттравматического рубца происходит быстрее, чем восстановление и рост аксонов поврежденных сегментов спинного мозга, что препятствует прорастанию аксонов через зону повреждения.
В результате таких изменений отсутствует возможность восстановления проводников и нейронов после травмы спинного мозга, при этом в посттравматическом периоде часто наступают ранние посттравматические осложнения у пострадавших в виде пролежней, гипостатических пневмоний, гиподинамии, нарушения функции тазовых органов и др.
На основе экспериментальных данных выполнено
патофизиологическое обоснование целесообразности применения в клинических условиях методики постоянной длительной импульсной кинетикотерапии с целью создания оптимальных условий для восстановления клеток нервной ткани в зоне повреждения, а так же профилактики вышеуказанных осложнений.
Для того, чтобы изменить и улучшить процессы восстановления и регенерации клеток нервной ткани, а также снизить стационарные сроки реабилитации пострадавших, представляется целесообразным использовать в клинической практике способа постоянного длительного воздействия равных раздражителей афферентных и эфферентных проводящих путей, как в участках поврежденных сегментов спинного мозга, так и выше и ниже лежащих отделов спинного мозга с автоматической кинетикотсрапией.
Предложен и апробирован в клинических условиях метод постоянной
длительной импульсной кинетикотерапии с применением
реабилитационного комплекса КМФ-01 [Регистрационное удостоверение №ФСР 2009/06041; сертификат соответствия № РОСС RU. ME 01/В06503].
Проведенное клинико-эксперименталыюе исследование позволило уточнить существующие представления о патогенезе и механизмах восстановления в зоне травматических повреждений спинного мозга, которые были использованы при создании экспериментальной, а затем и стационарной клинической системы постоянной длительной импульсной кинетикотерапии для посттравматического восстановления клеток нервной ткани и утраченных функций спинного мозга.
Практическая ценность разработанного метода лечения и реабилитации воплощены в клинической работе в виде способа и устройства, защищенного Патентом Российской Федерации на изобретение № 2231348, бюл. № 18 от 27.06. 2004 г. «Функциональная кровать» и патентом Российской Федерации на изобретение № 2336857 бюлл. № 30 от 27.10. 2008 г. «Способ реабилитационного лечения обездвиженного больного».
Созданная реабилитационная система позволяет в клинике более эффективно восстанавливать утраченные функции страдающих систем у спинальных больных. На основе физиологических и клинических критериев разработаны практические рекомендации по совершенствованию медицинской помощи больным и пострадавшим с тяжелыми травмами позвоночника и спинного мозга.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Создание автоматической системы для постоянного длительного
импульсного воздействия равных раздражителей афферентных и
эфферентных проводящих путей в участках поврежденных сегментов
спинного мозга с автоматической кинетикотерапиеи как «оптимальной
восстанавливающей среды» для проведения реабилитационного периода
после травм спинного мозга изменяет процесс заживления и регенерации
нервной ткани в зоне посттравматического формирования рубца.
2. Применение «оптимальной восстанавливающей среды» с
длительной постоянной импульсной кинетикотерапиеи в эксперименте на
лабораторных животных (крысах) позволяет восстанавливать утраченные
болевую, температурную чувствительность и двигательные функции
спинного мозга и способствует восстановлению клеток нервной ткани и
регенерации аксонов поврежденных нервов.
3. Использование систем реабилитации в клинических условиях на
основе применения способа постоянной длительной импульсной
кинетикотерапии для лечения и реабилитации обездвиженного больного
дает возможность ускорить сроки восстановления и уменьшить, либо
полностью предотвратить развитие осложнений в период после травмы.
3*
4. Разработанный способ для применения в комплексном лечении и реабилитации на основе экспериментальных данных по улучшению эффективности (уменьшению сроков) восстановления клеток нервной ткани, нейронов и прорастания аксонов через зону поражения при применении методики постоянной длительной импульсной кинетикотерапии дает возможность заложить основы применения в клинической практике новой медицинской технологии.
Апробация работы. Основные результаты работы используются в
практической работе отделения нейрохирургии 1-го Военно-морского
клинического госпиталя, Клинической лаборатории кафедры
патологической физиологии ВМедА им. СМ. Кирова, в практической работе реабилитационных центров и неврологических клиник г. Санкт-Петербурга и г. Хабаровска.
По результатам исследования поданы заявки на 5 изобретений, внедрены 2 изобретения, позволяющие оценивать состояние функций ЦНС, прогнозировать течение травматической болезни спинного мозга, более точно определять сроки лечения больных с данной патологией. Основные положения диссертации доложены на научной конференции 1 ВМКГ от 22.03.09г., научно-практической конференции кафедры военно-морской и госпитальной хирургии 02.10.09г., на клинических конференциях 1 ВМКГ.
Материалы диссертации апробированы в учебном и лечебно-реабилитационном процессе на кафедре патологической физиологии Военно-медицинской академии, в нейрохирургическом отделении 1 ВМКГ.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на I и II Международных научно-практических конференциях, посвященных X-летию МАИСУ (ICCIA) 17-18 июня 2004 года и 13- 14 сентября 2004 года (Москва, 2004), Всероссийском семинаре Российского союза промышленников и предпринимателей по программе «Цели и задачи промышленных предприятий в условиях реформирования системы технического регулирования», 31 марта 2006 года (Санкт-Петербург, 2006), на заседании комитета здравоохранения законодательного собрания Санкт-Петербурга (Санкт-Петербруг, 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 научных работ. Из них 2 в изданиях рекомендуемых для печати ВАК и 24 в межакадемических информационных бюллетенях (МАИСУ).
Объем и структура диссертации. Материалы работы представлены на 188 страницах машинописного текста, включая 23 таблицы, 4 фотографии и 39 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, данных собственных исследований, а также заключения, выводов, практических
рекомендаций, списка литературы, включающего 270 источников, из которых 76 зарубежных авторов.
