6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Физиотерапия, лазерная терапия / Многоканальная_электростимуляция_Давиденко_В_Ю_

тельной мускулатуры, происходит падение величины максимального мышечного усилия. Однако в этой конечной фазе периода А-Б еще возможно уменьшение или исчезновение субъективных признаков утомления, то есть возможна адаптация и подъем показателей динамометрии.

F, кг

Рис. 3.10. Изменение функциональных показетелй в процессе электростимуляции мышц предплечья: 1 – самочувствие; 2 – показатели силы сгибатели срединного и безымянного пальцев при супрамаксимальной стимуляции через нерв; 3,4 – показатели температуры кожи над стимулируемыми мышцами в различных точках; 5 – показатели силы сгибания срединного и безымянного пальцев при максимальном волевом усилии; 6 – амплитуда М-ответа.

Адаптация эта, однако, имеет нестойкий характер, и при ней во всех случаях не достигается величины исходных параметров.

Через короткий период (Б-В) состояние адаптации к мышечной нагрузке сменяется резким падением показателей функционального состояния нервномышечных структур (период В-Г). При этом, несмотря на продолжающуюся мышечную работу, не происходит повышения температуры над её работающими мышцами или наступает даже понижение её.

Температура, регистрируемая в наших исследованиях, определяется двумя факторами: кровотоком через работающие мышцы и метаболическими процессами в них. Мы полагаем, что при определенной продолжительности мышечной работы постоянной интенсивности вслед за нарастанием кровообеспечения мышцы термогенеза достигаются их максимальные показатели, перестают расти кровоснабжение мышцы и интенсивность обменных процес-

70

сов в мышечной ткани. В этой связи плато на кривых теплообразования, повидимому, следует рассматривать как достижение некоторого константного уровня в кровообеспеченности и обмене веществ в мышце. Период адаптации сегмента А-Б может отражать изменения в соотношении аэробных и анаэробных процессов мышце.

Падение силы мышечного сокращения (период В-Г) является следствием его неадекватного энергообеспечения работающих мышц в условиях продолжающихся сокращений.

Необходимо разграничить состояние компенсируемого и некомпенсируемого утомления, возникающих в процессе мышечных сокращений. Мы исходим из того, что состояние, при котором еще возможна адаптация (то есть поддержание на высоком уровне волевого мышечного сокращения, является компенсируемым утомлением. От него отличаем состояние некомпенсированного утомления, при котором падение показателей при дальнейшем продолжении мышечных сокращений не сопровождается возникновением адаптации, а наоборот, приводит к еще более выраженному ухудшению функции мышцы, возникновению чувства сильного утомления, появлению мышечных болей и утрате способности мышцы совершать эффективную работу.

Как показано на графике, вслед за периодом В-Г следует отказ от работы вследствие сильного утомления, невозможности сокращения мышц и осуществления произвольной мышечной деятельности, падения силы сокращения до 0. Хотя сила сокращения при стимуляции их через нерв, остается еще довольно высокой. Как указано выше, динамика изменений температурных кривых и функциональных показателей мышечной деятельности, а также субъективных ощущений в процессе мышечной работы у различных испытуемых была одинаковой, варьировало лишь время эксперимента, то есть длительность работы до полного её прекращения от 25 до 45-55 минут.

При постановке опытов 1-ой серии принимали во внимание то очевидное обстоятельство, что выявленные закономерности будут иметь место при ином режиме работы, в частности, при электростимуляции с наличием активных произвольных мышечных сокращений (серия 2) или без них (серия 3).

На основании данных, полученных в опытах 1-ой серии, могут быть сделаны следующие выводы.

1.Субъективное ощущение усталости не может служить критерием для прекращения сеанса электромиостимуляции, так как на фоне возникающего чувства мышечного утомления наблюдаются несколько периодов адаптации к мышечной деятельности.

2.Динамика показателей динамометрии и ЭМГ не может предоставить критерии для решения вопроса о продолжительности сеанса электростимуляции, так как, в процессе эксперимента имеются несколько периодов падения величин этих показателей с последующим восстановлением.

3.Объективную информацию, пригодную для решения вопроса о максимальной длительности миостимуляции, можно получить на основании сопо-

71

ставления изменений температурных кривых, отражающих теплообразование в работающих мышцах, с показателями функционального состояния мышечной системы и субъективными ощущениями больного или испытуемого.

При этом на основании анализа температурной кривой можно прийти к заключению, что состояние переутомления наступает на фоне стабилизации температуры (плато кривой), когда температурные показатели не обнаруживают сколько-нибудь значимых изменений или уменьшаются в процессе мышечной работы. При этом состояние равновесия обменных процессов в нервномышечной системе становится неустойчивым, что находит отражение в колебании функционального состояния от утомления до адаптации и наоборот.

С учетом того обстоятельства, что у больных с патологией нервномышечной сферы страдают механизмы компенсации, и периоды адаптации могут быть не выражены, существует реальная опасность перехода утомления у таких лиц в переутомление. В этой связи целесообразно прерывать ритмическую мышечную работу (или сеанс электростимуляции) одновременно с достижением температурной кривой своей максимальной точки, при переходе ее в плато, когда резко уменьшается прирост температуры за единицу времени ( не превышает 0,1 С за 3-4 минуты).

При прекращении прироста температуры или резком его ограничении, несмотря на продолжаюшуюся мышечную работу (равно как и миостимуляцию) достигается состояние утомления, объективно регистрируемое в виде падения показателей мышечной силы или амплитуды ЭМГ и необходимое для тренировки мышц и прироста мышечной силы. Именно по достижении плато на температурной кривой обеспечивается максимальный кровоток через сокращающуюся мышцу и максимальная интенсивность обменных процессов без опасности перехода состояния утомления в переутомление с последующим срывом компенсирующих механизмов.

Таким образом можно сформулировать следующий вывод:

4. Наиболее целесообразно заканчивать сеанс электромиостимуляции в период прекращения или резкого ограничения прироста температуры кожи, регистрируемой в области над работающими мышцами. При этом достигается оптимальный кровоток через сокращающуюся мышцу, наибольшая интенсивность обменных процессов без опасности срыва механизмов компенсации и возникновения состояния переутомления и истощения нервно-мышечных механизмов. Дозируемая таким образом мышечная нагрузка обеспечивает тренировку механизмов адаптации. Другими словами – такой режим стимуляции является оптимальным для укрепления и развития периферической кровеносной сети.

Результаты опытов 2-ой серии

Проведено 20 опытов (стимулировались мышцы-сгибатели предплечья, испытуемые получали указание активно производить возникающие при этом движения).

72

Динамика показателей, регистрировавшихся у испытуемых 2-ой серии, не отличались по своему характеру от изменений одноименных параметров в опытах первой серии. Отмечено, что утомление в связи с использованием миостимуляции в режиме 2,5-секундного сокращения и аналогичной паузы наступает позднее, чем при активной мышечной работе без применения стимулятора.

Результаты 3-ей серии опытов

Проведено 14 опытов со здоровыми испытуемыми, у которых стимуляции подвергали мышцы предплечья. При этом сокращения мышц под влиянием импульсов от электростимулятора не сопровождались активными движениями испытуемых.

Динамика зарегистрированных показателей не отличалась от результатов опытов предыдущих трех серий, однако величина прироста температуры была несколько меньшей.

Таким образом, электростимуляции и произвольной мышечной деятельности присущи общие закономерности динамики термогенеза, соотношения процессов утомления и адаптации, динамометрических показателей.

Заключение

Выводы, сделанные на основании наших данных, подтверждаются заключением В.Б.Лысенко и В.И.Тхоревского [27] о том, что изменения кровоснабжения, наступающие в результате электростимуляции и физической нагрузки, идентичны.

Поскольку ход окислительно-восстановительных процессов в мышцах в значительной мере определяется их кровоснабжением, становится очевидным, что наш вывод относительно наличия общности изменений мышечной силы, термогенеза и субъективно ощущаемого чувства утомления при электростимуляции и при физической нагрузке вполне правомерен.

Взависимости от состояния стимулируемых нервно-мышечных структур

иразличий режимов электростимуляции ( разной длительности мышечного сокращения, паузы между стимулирующими сигналами) изменяются только временные параметры исследованных функций: раннее или позднее утомление переходит в переутомление, повышается и затем понижается мышечная сила. Однако направленность сдвигов, закономерность в последовательности изменений и соотношения между изменениями теплообразования в мышцах, утомления и мышечной силы не нарушаются.

Г.Ф.Колесников [7,8] ранее указывал, что при снижении любого параметра, характеризующего величину мышечного сокращения, более чем на 30% от исходного, продолжение электростимуляции нецелесообразно, так как наступает утомление. Однако величину мышечного сокращения нельзя определить при утрате произвольных движений в результате центрального или периферического паралича. Н.И.Путилин [26] также высказывался о непригодности данных ЭМГ для решения вопроса о длительности сеанса электростимуляции и о необходимости достижения при миостимуляции некоторой степени

73

утомления для повышения работоспособности путем тренировки. Автор предостерегал от опасности перехода утомления в переутомление.

Наши данные также свидетельствуют о том, что при решении вопроса об оптимальной длительности сеанса электростимуляции нельзя исходить из ЭМГ-результатов, так как в динамике миостимуляции или мышечной работы наличиствует несколькопериодов существенного подъема и спада амплитуды ЭМГ(а также М-ответа, показателей интегральной миограммы). Для одного больного или здорового испытуемого потеря 30% величины мышечного усилия является существенной утратой сил и показателем глубокого утомления, для другого (в зависимости от исходной величины силы, состояния нервномышечного аппарата, вида патологии) – не является препятствием для продолжения эффективной работы. На величину ЭМГ, а также величину максимального мышечного усилия влияют и состояние нервных центров, и способность человека к мобилизации. Мышечная сила характеризуется не только максимальной амплитудой, но и способностью более или менее длительное время сохранять величину мышечного усилия на определенном уровне.

Поэтому наиболее точные критерии для решения вопроса о прекращении сеанса электростимуляции может дать анализ теплообразования в мышцах, регистрируемого в области кожи над сокращающейся мускулатурой.

На основании изложенного следуют выводы:

1.Субъективное ощущение утомления не может служить критерием для прекращения сеанса электростимуляции, так как на фоне наступающего чувства мышечного утомления наблюдается несколько периодов адаптации к мышечной деятельности.

2.Показатели динамометрии и ЭМГ не являются критерием для решения вопроса об оптимальной продолжительности электростимуляции, так как в процессе миостимуляции имеется несколько периодов существенных колебаний этих показателей.

3.Объективную информацию, пригодную для решения вопроса о продолжительности сеанса электростимуляции мышц, можно получить на основании сопоставления изменения температуры кожи в области работающих мышц

споказателями их функционального состояния и субъективными ощущениями утомления больного или испытуемого.

При прекращении прироста температуры, регистрируемой над сокращающимися мышцами, или при резком ограничении этого прироста констатируется состояние утомления, необходимое для тренировки мышц и прироста мышечной силы. В этой связи электростимуляцию под контролем электро-кожной термометрии, производящейся с области над работающими мышцами, целесообразно продолжать до момента перехода восходящей части температурной кривой в плато.

Практические рекомендации

1.Электростимуляцию следует проводить под термографическим контролем путем регистрации температуры кожи над сокращающимися мышцами.

2.Длительность сеанса электростимуляции должна определяться индивидуально при каждом сеансе миостимуляции в связи с возможностью перехода утомления в переутомление и истощение нервно-мышечных механизмов.

74

3. Показанием для прерывания сеанса электростимуляции служит резкое ограничение прироста температуры за единицу времени (до 0,1 С за 3-4 минуты) или его полное прекращение.

ГЛАВА 4. БИОХИМИЧЕСКИЕ И МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СРОКАХ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

Огромный материал клинического применения ЭС при различных поражениях нервно-мышечной системы показывает, что многие методы ЭС оказываются эффективными даже в тех случаях, когда другие средства лечения существенно помочь не могут.

Экспериментальные исследования при различных видах денервации показали, что ЭС мышц при этом задерживает уменьшение их массы, снижение уровня энергетических резервов, активности ряда ферментов и функциональных возможностей, а также, изменения соотношения между структурными элементами. В результате этого работоспособность денервированных мышц, подвергавшихся ЭС, гораздо выше, а утомление при работе наступает значительно позже, чем денервированных, но не стимулированных. ЭС денервированных мышц значительно увеличивает их кровоснабжение и содержание миоглобина в них, приводит к увеличению содержания в мышцах креатина, креатинфосфата, АТФ, гликогена, задерживает изменения в белках, уменьшает снижение активности АТФ – креатинфосфоферазы, дегидразы. Таким образом, ЭС денервированных мышц, изменяя течение биохимических процессов в них, тем самым задерживает их атрофию, поддерживает их работоспособность.

Гораздо меньше работ посвящено ЭС здоровых мышц. Однако, следует отметить, что имеются данные, сыгравшие известную положительную роль в создании биохимических и физиологических основ физической тренировки, которые получены при ЭС здоровых мышц. Они стали уже хрестоматийными и признаны как данные, полученные при физической тренировке.

4.1Особенности состава и обменных свойств стимулированных мышц

Биохимическими школами А. В. Палладина и Н. Н. Яковлева установлено, что под влиянием экспериментальной тренировки методом электрической стимуляции увеличивается энергетический потенциал мышц и всего организма, повышается активность ряда ферментативных систем в мышцах и в других тканях и органах. Это усиливает окислительные процессы и делает мышцу не только более стойкой к утомлению, но и стимулирует физико-химические изменения одного из основных физико-химических субстратов – гликогена мышц, делая его более доступным для ферментативного воздействия. А увеличение общего со-

75

держания белков в тренированной мышце свидетельствует о глубоком, коренном изменении обмена белков в скелетных мышцах под влиянием ЭС [1,2].

Первоначальной задачей биохимического изучения тренированных при помощи ЭС мышц являлось выяснение тех особенностей их состава и обменных процессов, которыми они отличаются от нетренированных.

Как свидетельствуют материалы работ А. М. Кашпура [3], для увеличения содержания гликогена в мышцах достаточно провести ЭС в течение 3-5 дней (2 раза в день по 3-5 мин.). Количественные изменения содержания гликогена зависят от продолжительности стимуляции.

А. В. Палладин и соавторы [4] показали, что после электростимуляционной тренировки содержание молочной кислоты в мышцах после работы не увеличивается совсем или увеличивается очень незначительно, в то время, как работа той же интенсивности вызывает в мышцах другой конечности (не стимулированной) сильное увеличение содержания молочной кислоты. Эта свидетельтвует о том, что ЭС мышц вызывает значительные здвиги в уровне протекающих окислительно-восстановительных процессах в сторону их усиления.

Вряде работ влияние ЭС на окислительно-восстановительные процессы авторы оценивали по содержанию в мышцах окислительновосстановительного потенциала и изменению дыхания мышечной ткани.

Известный украинский биохимик Р. В. Чаговец применяя в своих экспериментальных исследованиях электростимуляцию мышц как аналог физической нагрузки внес значительный вклад в развитие биохимии двигательной активности.

Всвоих ранних работах, применяя ЭС 2 раза в день по 20 минут для тренировки задней конечности кролика и определяя окислительновосстановительный потенциал экстрактов из этих мышц, он показал, что ЭС

обуславливает сдвиг кривых падения редокс-потенциала (Eh) в сторону, противоположную тому, что имеет место при утомлении. Этот сдвиг достигает 50% по сравнению с экстрактом контрольной мышцы и происходит благодаря накоплению в ткани редуцированных компонентов, способных окислятся другими веществами [5].

Сходные результаты были получены при изучении редокс-потенциалов целых мышц кроликов [6]. Установлено, что ЭС мышцы приводит к изменению соотношения между окисленными и восстановленными фазами окисли- тельно-восстановительных систем в направлении относительного нарастания восстановительных фаз. Важно подчеркнуть, что авторы отмечали возникнове-

ние подобного сдвига Eh под влиянием ЭС в симметричных мышцах другой конечности. Были обнаружены также изменения между окисленным и восстановленным глютатионом, что свидетельствует о наличии в стимулируемых мышцах благоприятных условий для протекания восстановительных процессов. Содержание каталазы в стимулируемых мышцах также всегда было повышено. Наряду с этим, была увеличена способность стимулируемых мышц длительное время восстанавливать метиленовую синь [7]. Доказано, что ЭС вызывает повышение анаэробного и эаробного окисления в мышечной ткани.

76

Предполагается, что повышение гликолиза после продолжительной (2-3 недели, 2 раза в день по 20 минут) ЭС связано не только с увеличением содержания гликогена в мышцах, но и с тем, что ЭС повышает активность гликолитической ферментной системы, как и обычная физическая тренировка.

ЭС вызывает определенные количественные изменения в содержании различных минеральных веществ в мышцах: увеличение содержания кальция, натрия, железа [8].

При ЭС мышц увеличивается количество миоглобина в них [9]. Миоглобин передает кислород, переносимый оксигемоглобином, непосредственно работающим тканям и депонирует его в мышце. Таким образом, повышается активность системы, обеспечивающей утилизацию поступающего в рабочие мышцы кислорода.

Установлено [10], что при 15-и дневной ЭС прямой мышцы бедра кролика содержанние АТФ в мышцах при этом не изменяется.

Утомительная работа в нестимулируемых мышцах вызывала значительный распад АТФ и накопление неорганического фосфора. При такой же работе

впредварительно стимулированной мышце распад АТФ незначителен, т.к. в результате ЭС создаются благоприятные условия для ее ресинтеза. В частности, при этом мышцы обогащаются креатинфосфатом, интенсивнее протекает гликолиз и связанный с ним ресинтез АТФ, кроме того, по-видимому, повышается восстановление других фосфорных соединений [12], играющих важную роль в энергетике мышечных сокращений.

Р.В. Чаговец [11,12], применяя для тренировки мышц электрическое раздражение фарадическим током (2 раза в день по 20 минут с частотой 30-40 в минуту на протяжении 15-20 дней) обнаружил увеличение мышечной массы в среднем на 20%. Автор полагает, что за двухнедельный период на 1/5 возрастает масса белков тренируемой мышцы. Увеличение общего содержания белков

вмышце, подвергавшейся ЭС, свидетельствует о существенном изменении обмена в скелетных мышцах.

При “тренировке фарадическим током” прямой мышцы бедра одной конечности кролика с трех недель от трех месяцев выяснено, что в белых мышцах увеличивается содержание РНК в среднем на 18%, по сравнению с одноименной мышцей другой конечности. В красных мышцах изменение РНК наблюдалось лишь в некоторых случаях. Количество ДНК под влиянием ЭС практически не изменялось [13].

Создавая с помощью “электрического раздражителя различной интенсивности” длительные (60 сокращений в одну минуту на протяжении 5-30-и минут) и скоростные (208 сокращений в одну минуту, в течение 1-20 секунд) нагрузки, убедительно доказано [7], что количественое выражение изменений биохимических показателе может быть весьма различным в зависимости от функциональной характеристики мышц (белые или красные) и характера работы мышцы. Чем более выражен в стимулирующей нагрузке компонент скорости, тем значительнее повышение в мышцах показателей, имеющих отношение к анаэробному гликогенолизу (фосфоркреатин, гликоген, фосфоролитическая

77

активность). Если же в стимулируемой нагрузке преобладает элемент выносливости, то в мышцах более значительно повышаются показатели, имеющие отношение к окислительным процессам (аскорбиновая кислота, активность мышечных дегидраз). Однако, нарастание содержания фосфокреатина, гликогена и увеличение фосфоролитической активности имеет место также при тренировке длительными нагрузками, а увеличение активности дегидраз и каталазы, рост уровня глютатиона и холестерина наблюдается при тренировке на скорость.

Другие исследователи [14,15] подтвердили электрофизиологически, что с помощью электростимуляционой тренировки можно избирательно влиять на нервно-мышечные структуры: фазные (белые) мышцы по скорости сокрашения можно приблизить к тоническим и наоборот.

Многочисленные исследователи отмечают, что при систематической ЭС отдельных групп мышц происходят благоприятные биохимические сдвиги и в нестимулируемых симметричных мышцах, а также опосредованные сдвиги во всем организме, в частности, в его нервной и гуморальной регуляции [16].

A. Nowakowska [17] после электростимуляции прямой мышцы бедра крыс (на протяжении 3-6 дней по одному часу в день с достижением максимального сгибания конечности) получила увеличение работоспособности: на первой минуте – на 70,8 %, на второй – 94,9 %; за 15 минут работы – на 23,3 % и за 6 часов – на 23,3 %.

На основании этих исследований автор высказала предположение, что ЭС может быть использована в практике спортивной тренировки.

4.2Содержание кофермента ацетилирования (КоА) и ацетилирующая способность скелетных мышц при больших нагрузках

Е. Ф. Сопин и соавт. [18] изучали изменения содержания ацетилирования (КоА) в скелетных мышцах, печени, головном мозге и сердечной мышце и ацетилирующую способность тканей скелетных мышц и печени при больших физических нагрузках и ЭС. Крысы, весом 200-240 г. были разбиты на 6 групп по 10 животных в каждой. Первая группа – интактные животные, вторая – одноразовая физическая нагрузка (бег в тредбане до полного утомления), третья – тренированные животные на протяжении 24-х дней, четвертая – тренированные животные, получавшие большую физическую нагрузку (бег в тредбане со скоростью 13 м/мин.), пятая – животные, подвергавшиеся одноразовой двадцатиминутной ЭС, шестая – животные, подвергавшиеся ЭС на протяжении 20 дней. Стимуляция проводилась с помощью прибора ПМС-2, с периодом модуляции выходного сигнала 2 сек. Сила напряжения была сверхпороговой, но не вызывающей защитной реакции животных. Полученные данные показали:

1. У нетренированных животных (вторая группа) после физической нагрузки содержание КоА в исследуемых тканях практически не изменяется в

78

сравнении с интактными животными (первая группа). Ацетилирующая способность в печени несколько увеличивается.

2.У тренированных животных (третья группа) содержание КоА во всех исследуемых тканях значительно выше по сравнению с нетренированными. Ацетилирующая способость повышена только в печени, но ниже, чем у животных второй группы.

3.У тренированных животных (четвертая группа) после физической нагрузки содержание КоА почти не меняется по сравнению с животными третьей группы. Ацетилирующая способность у них выше, чем у животных всех других групп.

4.Одноразовая ЭС (в течение 20 минут) не вызывает защитных изменений уровня кофермента ацетилирования и ацетилирующей способности тканей.

5.Под влиянием 20-и дневной ЭС происходит повышение уровня КоА и ацетилирующей способности во всех исследуемых тканях животных этой группы.

Полученные данные доказывают, что уровень КоА и интенсивность процессов ацетилирования во всех тканях изменяется только после тренировки продолжительной ЭС. Это свидетельствует об определенной качественной и количественной перестройке всей ферментативной и нейрогуморальной регуляции. Причем, если уровень КоА изменяется только после длительного влияния на организм (тренировки, длительной ЭС), интенсивность ацетилирования уже заметно изменяется при одноразовой физической нагрузке и электрической стимуляции.

Результаты указанных выше исследований подтверждают данные, полученные ранее другими иследователями о том, что существует некоторая общая закономерность в перестройке отдельных систем организма при тренировке и ЭС мышц.

Итак, исходя из многочисленных исследований, проведенных на животных, можно сделать вывод о том, что под влиянием ЭС происходят изменения, которые выражаются в повышении энергетического потенциала организма, в специализации биохимических процессов в соответствии с характером применяемых нагрузок. Эта адаптация весьма пластична и, в свою очередь, может изменяться в связи с новыми функциональными нагрузками.

Однако, справедливости ради, отметим, что встречаются экспериментальные работы в которых не выявлено положительного влияния длительной ЭС на скелетную мускулатуру. Man Y. Schleising [19], пытаясь проверить данные, полученные Н.Н. Яковлевым [7] и его сотрудниками при “экспериментальной тренировке” подвергал ежедневной ЭС животных на протяжении от 4 до 23 недель. Длительность сеанса в первый день была 1 минута и каждый последующий день увеличивалась на 5-10 секунд (после 12-и недель длительность составляла 9 минут, а 23-я неделя заканчивалась длительностью 19 минут). Фотометрическое определение материалов в крови и в мышцах, а также гистологические исследования поперечных срезов мышц не выявили разницы между стимулируемыми и контрольными животными.

79