Физкультура

Плавание как средство двигательной реабилитации инвалидов после ампутации конечностей

Доктор медицинских наук С.Ф. Курдыбайло, В.Г. Богатых
Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им. П.Ф. Лесгафта
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт протезирования им. проф. Г.А. Альбрехта

Ключевые слова: инвалиды, плавание, двигательная реабилитация, эффективность.

Контингент инвалидов с заболеваниями и поражениями опорно-дви гательной системы, нуждающихся в комплексной медико-социальной и двигательной реабилитации, весьма обширен и неоднороден по составу. Наиболее сложной является реабилитация инвалидов, перенесших ампутации конечностей. Эффективность восстановительного лечения и реабилитационных мероприятий определяется многими факторами, в частности причиной и уровнем ампутации, локомоторными и биомеханическими нарушениями, дистрофическими процессами, развивающимися в костно-мышечном аппарате культи, существенными морфофункциональными и патофизиологическими изменениями со стороны кардио-респираторной системы, обменных процессов и т.д. Как следствие этих процессов происходит нарушение адаптационных реакций организма, снижение физической работоспособности [3, 6-8].

Инвалиды, перенесшие ампутации нижних конечностей, нуждаются в адекватных средствах двигательной реабилитации. В реабилитационном процессе одно из ведущих мест, несомненно, принадлежит адаптивной физической культуре и спорту, направленным на возможно полное восстановление и поддержание двигательных и функциональных возможностей человека, профилактику гипокинетического синдрома, снижение стрессорной реакции и т.д.

В настоящее время плавание рассматривается как эффективное средство тренировки кардио-респираторной системы, закаливания, нормализации биоэлектрической активности мышц, ферментативной активности крови, показателей нейрогуморальной регуляции, повышения потребления кислорода, нормализации деятельности центральной нервной системы и т.д. [1, 9]. Оздоровительное и спортивное плавание достаточно широко используется среди инвалидов с поражением опорно-двигательной системы, в том числе и после ампутации конечностей. Однако в литературе отсутствуют сведения о биомеханических особенностях плавания инвалидов и оценке его эффективности в плане повышения их двигательных возможностей. С учетом этого целью настоящей работы явилось изучение особенностей плавания инвалидов после ампутации обеих нижних конечностей, а также функциональная оценка влияния оздоровительного плавания на состояние системы кровообращения при различных уровнях ампутации нижних конечностей.

Под нашим наблюдением находилось 82 инвалида, только мужчины, перенесшие ампутации конечностей, из них на уровне голени - 35 человек, на уровне бедра - 30 человек, обеих нижних конечностей на уровне бедер, бедра и голени - 17 человек. Инвалиды с дефектами обеих нижних конечностей были объединены в одну группу ввиду примерно одинаковой потери массы тела и выраженности гипокинезии. Возраст пациентов колебался от 18 до 40 лет. Причиной ампутации конечностей у всех инвалидов послужили травмы. Сроки после ампутации колебались от 6 месяцев до 5 лет (в среднем 3,2 года). Среди наблюдаемых пациентов не было лиц, страдавших какими-либо заболеваниями органов дыхания и кровообращения. Контрольную группу составили 15 практически здоровых мужчин аналогичного возраста.

Все инвалиды прошли курс оздоровительного плавания длительнос тью 1 месяц. Занятия в бассейне проводились 4-5 раз в неделю продолжительностью 30-40 мин. В процессе занятий использовались элементы плавания кролем на груди, на спине, брасс, ныряние, игры с мячом и др.

Исследования системы кровообращения проводились следующими методами: вариационной пульсометрии (ВПМ по Р.М. Баевскому [2]), позволяющей оценить состояние вегетативного гомеостаза; тахоосциллографии (ТОГ) по Н.Н. Савицкому, с помощью которой определялись величины артериального давления; тетраполярной грудной реографии (ТГРГ) по Кубичеку в модификации Ю.Т. Пушкаря и соавт. [10], на основе которой определялись объемные величины системного кровотока и рассчитывались индексированные показатели, отнесенные к редуцированной площади поверхности тела. Биомеханические исследования проводились методом фоторегистрации (фотограмметрии), при этом оптическая ось объектива располагалась перпендикулярно к объекту съемки на фоне калиброванного экрана с ценой деления 5 см2.

Рис. 1. Смещение общего центра массы тела у инвалидов после ампутации нижних конечностей

Переходя к анализу наблюдений и исследований, следует отметить, что плавание инвалидов после ампутации нижних конечностей имеет ряд важных особенностей, обусловленных уменьшением массы тела. Известно, что после ампутации происходит смещение общего центра массы (о.ц.м.) тела в прямой зависимости от уровня ампутационного дефекта. По данным Я.С. Якобсона и соавт.[11], после ампутации на уровне средней трети голени о.ц.м. тела смещается в сторону сохраненной конечности на 8 мм и вверх на 45 мм, после ампутации на уровне бедра - на 13 и 79 мм соответственно, после ампутации на уровне обоих бедер смещение о.ц.м. тела вверх еще более выражено. На рис. 1 схематично показано смещение о.ц.м. тела после ампутации бедра и обоих бедер. Следует отметить, что эти изменения рассматриваются у человека, находящегося в вертикальном положении. При горизонтальном положении, например в воде, при вытянутых вперед руках, смещение о.ц.м. тела будет более выраженным. На рис. 2 показано сравнительное положение в воде здорового человека и инвалида после ампутации обоих бедер. Для здорового человека, плавающего кролем на груди (рис. 2, а), характерно положение тела, близкое к горизонтальному (угол атаки составляет около 8о). На тело пловца действует несколько разнонаправленных сил: погружающая сила (сила тяжести) - G, выталкивающая сила - Ry и дополнительные динамические силы, возникающие при движении. Тело пловца испытывает действие силы, препятствующей продвижению вперед, именуемой лобовым сопротивлени ем - Rx, наличие положительного угла атаки способствует возникновению подъемной силы. Динамический баланс сил, действующих на пловца, в сочетании с эффективными гребковыми движениями верхних и нижних конечностей обеспечивает продвижение вперед со скоростью V [5]. На рис. 2, б показана наиболее выгодная поза пловца в обтекающем потоке (по Н.А. Бутовичу).

а
б
в
г
д

Рис. 2. Положение в воде здорового человека и инвалида после ампутации обоих бедер. (Объяснения в тексте.)

У инвалидов после ампутации обеих нижних конечностей при погружении в воду (при статическом положении и задержке дыхания на вдохе) голова и плечевой пояс оказываются погруженными в воду, а область таза и культи конечностей находятся выше уровня воды, угол атаки при этом приобретает отрицательное значение (рис. 2, в). Такое положение значительно нарушает так называемую гидропланирующую позу, а для поддержания горизонтального положения и принятия положительного угла атаки при плавании необходима интенсивная работа руками. Учитывая отсутствие нижних конечностей, продвижение вперед обеспечивается только за счет верхних конечностей, при этом движения руками производятся быстро, низко над водой. Вместе с этим возникает гиперлордоз позвоночника, носящий компенсаторный характер (рис. 2, г). В целом эти особенности способствуют увеличению лобового сопротивления, снижается скорость движения, быстро развивается утомление мышц верхних конечностей.

Для коррекции положения инвалида в воде нами разработаны специальные вспомогательные плавсредства в виде утяжеляющего пояса и жилета. Пояс выполнен из водостойкой ткани с циркулярно расположенными секциями для грузов, масса которых составляет 50-100 г, что позволяет за счет изменения их количества и заполнения различных секций регулировать положение тела инвалида в воде в зависимости от уровня ампутации. Пояс надежно фиксируется на талии и не препятствует движениям при плавании (рис. 2, д). Использование пояса обеспечивает горизонтальное или близкое к горизонтальному положение тела, снижает явления гиперлордоза, способствуя тем самым снижению напряжения мышц спины и верхних конечностей. Плавательный жилет фиксируется на грудной клетке с помощью ленты велкро. На грудной поверхности расположены пластины из вспененного полиэтилена. Его применение обеспечивает удержание плечевого пояса и головы над водой, способствуя улучшению координации движений. Наибольшее значение жилет имеет для инвалидов, обучающихся плаванию.

При статическом положении тела в воде на спине (с задержкой дыхания на вдохе) у инвалидов отмечается выраженное сгибание в тазобедренных суставах, что в определенной мере может быть объяснено наличием сгибательных или сгибательно-отводящих контрактур, развивающихся вследствие ампутации, компенсаторное сгибание поясничного и грудного отделов позвоночника. При этом голова высоко поднимается над водой, туловище уходит под воду, культи бедер находятся выше уровня воды. При этом мышцы шейного отдела позвоночника постоянно напряжены. На рис. 3, а и б показано положение в воде здорового человека и инвалида. Использование вспомогательных плавсредств, в частности утяжеляющего пояса, создает условия для уравновешивания сил, действующих относительно о.ц.м. тела, и позволяет принимать горизонтальное положение в воде (рис. 3, в).

	а
	б
	в

Рис. 3. Положение здорового человека и инвалида после ампутации обоих бедер (на спине)

Устранение отмеченных особенностей положения тела в воде с помощью плавсредств облегчало инвалидам освоение техники плавания кролем. У инвалидов после ампутации на уровне голени, бедра вспомогательные плавсредства не использовались, ввиду менее выраженных биомеханических особенностей положения тела в воде и достаточно успешного владения техникой плавания.

Данные функциональных исследований, проведенных в начале месячного курса плавания, свидетельствова ли о наличии выраженного преобладания симпатического отдела вегетативной нервной системы. Амплитуда моды (АМо) у инвалидов оказалась увеличенной по сравнению с контрольной группой на 50,8-89,0% (р < 0,001) в зависимости от уровня ампутационного дефекта, мода (Мо) - сниженной на 17,1-26,2% (р < 0,001), индекс напряжения регуляторных систем (Ин) оказался увеличенным на 125,8-152,9% (р < 0,001) и вегетативный показатель ритма (ВПР) - на 120,7-158,8% (р < 0,001) соответственно. Наиболее выраженные отклонения показателей выявлены у инвалидов после ампутации бедра и обеих нижних конечностей. Таким образом, можно констатировать, что симпатическая иннервация характерна для всех инвалидов, перенесших ампутации. Преобладание симпатического отдела сопровождается высокой централизацией сердечного ритма. Синусовый узел способен обеспечить лишь стабильный ригидный ритм, что в целом характерно для сердца с низкими адаптационными возможностями.

Вместе с тем выявлено учащение пульса (ЧСС) по сравнению с контрольной группой на 9,7-19,2% (р < 0,02) в зависимости от уровня ампутации, диастолического артериального давления (АДдиаст.) - на 7,7-21,6% (р < 0,05), среднего гемодинамического давления (СДД) - 11,5-38,1% (р < 0,001), бокового систолического давления (АДбок.) - на 19,3 (р < 0,01) - 27,3% (p < 0,001) и конечного систолического давления (АДкон.) - на 5,9 (р < 0,05) - 14,5% (р < 0,02). Следует отметить, что на повышение артериального давления, особенно диастолического, указывалось в работе [3], оно связывалось с напряжением симпато-адре наловой системы и интерпретировалось как проявление стрессорной реакции организма. Наряду с изменением артериального давления выявлено значительное повышение периферического сопротивления (ПС). Так, после ампутации голени оно оказалось увеличенным по сравнению с контрольной группой на 73,3% (p < 0,001), после ампутации бедра - на 67,5% (р < 0,001) и после ампутации обеих нижних конечностей - на 104,1% (р < 0,001). Отмечено снижение объемных величин системного кровотока - ударного и минутного объемов кровообращения (УО и МОК) на 21,3-21,8% (р < 0,01) и 13,8-16,8% (p < 0,001) соответствен но. Однако индексированные показатели - ударный и сердечный индексы - не претерпевали существенных изменений.

Таким образом, у инвалидов, перенесших ампутации нижних конечностей, выявлены однонаправленные изменения со стороны системы кровообращения. Снижение объемных величин, в частности УО, недостаточное наполнение так называемой "компрессионной" камеры, и соответственно снижение артериального давления в барорецеп торных зонах каротидных синусов и дуги аорты вызывает мощный прессорный рефлекс, приводящий к активации сосудистого тонуса. Это происходит в результате растормаживания симпатического отдела вегетативной нервной системы, что и проявилось увеличением ЧСС, АД и ПС. Можно полагать, что выраженное преобладание симпатического отдела является в определенной степени компенсаторной реакцией организма на уменьшение массы тела и сосудистого русла и направлено на поддержание циркуляторного гомеостаза. Вместе с тем определенное значение имеют гипокинезия и детренированность организма, а также эмоциональный и физический стрессы.

Под влиянием месячного курса оздоровительного плавания произошли некоторые сдвиги в вегетативной регуляции. У инвалидов после ампутации голени и после ампутации бедра произошли уменьшение АМо, увеличение Мо, а также отношения Мо Х, характеризующего взаимоотношение автономного контура и гуморального канала регуляции [4]. Степень их изменения составляла 20,5-28,3% (p < 0,05) относительно исходных значений. Динамика этих показателей рассматривалась как некоторое ослабление влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы и нарастание парасимпатической регуляции, увеличение роли автономной регуляции сердечного ритма. Отсутствие статистически достоверных изменений остальных показателей ВПМ можно объяснить малой продолжительностью курса оздоровительного плавания. Очевидно, месячного периода недостаточно для выраженных адаптационных перестроек регуляторных механизмов.

У инвалидов после ампутации обеих нижних конечностей, т.е. с максимальной потерей массы тела (свыше 25%) изменения показателей ВПМ не были статистически достоверными, что, вероятно, обусловлено более глубокими изменениями регуляторных механизмов и морфофункциональными изменениями со стороны системы кровообращения, развивающимися вследствие ампутации.

Изменения гемодинамических показателей у инвалидов с односторонними дефектами нижних конечностей характеризовались выраженным снижением ЧСС, АДбок., АДкон., после завершения курса плавания они существенно не отличались от показателей контрольной группы. Произошло снижение ПС, а также объемных величин, что сказалось на СИ. В исходном периоде величина СИ у инвалидов с культей голени составляла 3,19 л/мин/м2, после завершения курса - 2,33 л/мин/м2, у инвалидов с культей бедра - 3,28 и 2,43 л/мин/м2 соответственно. Таким образом, наблюдались снижение интенсивности кровообращения и стабилизации его на новом гипокинетическом уровне. У инвалидов с дефектами обеих нижних конечностей изменения показателей были незначительными. ПС снизилось всего на 13,7% (p > 0,05) по сравнению с исходным. СИ в исходном периоде составлял 3,18 л/мин/м2, после курса плавания 2,92 л/мин/м2, т.е. сохранялся стабильный эукинетический тип кровообращения.

Проведенные исследования показали, что при невысоких уровнях ампутации плавание способствует повышению функциональных возможностей сердечно-сосуди стой системы, нарастанию парасимпатической регуляции, что в целом отражает увеличение резервных возможностей организма. У инвалидов с высокими уровнями ампутации не происходит существенных сдвигов центральной гемодинамики и вегетативной регуляции, что обусловле но глубокими морфофункциональными изменениями со стороны системы кровообращения.

Несмотря на это целесообразность и необходимость применения плавания у инвалидов с дефектами обеих конечностей несомненны. При высоких уровнях ампутации плавание способствует лечению контрактур, повышению биоэлектрической активности мышц, а также, что наиболее важно, является эффективным средством социальной реабилитации, оказывает большое психологическое влияние на совершенствование волевых качеств и в целом способствует наиболее полной реадаптации в современном обществе.

Литература

1. Атаев З.М., Крупина Т.Н., Воронина С.Г., Богомолов В.В. Восстановительное лечение постгиподинамических состояний: Метод. реком. М., 1977. - 33 с.

2. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М.: Медицина, 1979. - 259 с.

3.Виноградов В.И., Калинина И.В. Особенности артериального давления у больных с культями конечностей //Протезирование и протезостроение. Сб. тр., вып. 85. - М.: ЦНИИПП, 1989, с. 41-46.

4. Детская спортивная медицина: Руководство для врачей. Изд. 2-е /Под ред. С.Б. Тихвинского и С.В. Хрущева. - М.: Медицина, 1991. - 558 с.

5. Донской Д.Д. Биомеханика с основами спортивной техники. - М.: ФиС, 1977.

6. Евсеев С.П., Курдыбайло С.Ф., Солодков А.С., Морозова О.В. Адаптивная физическая культура и функциональное состояние инвалидов: Учебн. пос. под ред. С.П. Евсеева и А.С. Солодкова. - Спб: СПбГАФК, 1996. - 95 с.

7. Кейер А.Н. Реконструктивные операции после усечения в проксимальном отделе верхней конечности (с учетом анатомо-биомеханических особенностей плечевого пояса и протезирования: Автореф. дис. докт. мед. наук. Л., 1975.

8. Курдыбайло С.Ф. Морфофункциональное обоснование двигательных возможностей инвалидов после ампутации конечностей как основа медико-социальной реабилитации: Автореф. дис. докт. мед. наук. СПб, 1993. - 44 с.

9. Лечебная физическая культура в системе медицинской реабилитации: Руководство для врачей /Под ред. А.Ф. Каптелина и соавт. - М.: Медицина, 1995. - 399 с.

10. Пушкарь Ю.Т., Большов В.М., Елизарова Н.А. и др. Определение сердечного выброса методом тетраполярной реографии и его метрологические возможности //Кардиология, 1977, № 7, с. 89-90.

11. Якобсон Я.С., Морейнис И.Ш. Биомеханические аспекты протезирования. - В кн.: Руководство по протезированию /Под ред. Н.И. Кондрашина. - М.: Медицина, 1976. - 431 с.