Организация расширения двигательного режима пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой на основании оценки толерантности к физической нагрузке в категориях Международной классификации функционирования

Резюме

Актуальность организации расширения двигательного режима детей с позвоночно-спинномозговой травмой (ПСМТ) обусловлена отсутствием четких критериев, обосновывающих выбор объема, интенсивности и режима двигательной нагрузки при составлении программы комплексной реабилитации на I этапе.

Цель - исследовать ответ функциональных систем на пассивную работу и определить оценочные критерии к расширению физической нагрузки, применимые в общеклинической практике. На основании оценки толерантности к физической нагрузке в категориях Международной классификации функционирования (МКФ) организовать расширение двигательного режима у детей с ПСМТ на раннем этапе реабилитации.

Материал и методы. В исследование был включен 61 ребенок в возрасте от 8 до 18 лет с изолированной ПСМТ ниже уровня С5, поступивший в НИИ НДХиТ в 2018-2020 гг. для проведения курса ранней реабилитации. Все пациенты участвовали в 25-дневной программе двигательной реабилитации. Перед составлением программы всем детям проводили тестирование толерантности к физической нагрузке методом эргоспирометрии. Общую физическую выносливость (b4550 по МКФ) оценивали с помощью 4-ступенчатого теста с повышением физической нагрузки, аэробный резерв (b4551) определяли при проведении кардиореспираторного тестирования на основании пикового потреблении О2 (пикV02) и достижения анаэробного порога, утомляемость (b4552) оценивали по показателям респираторного эквивалента (RQ) в покое и по динамике величины пикТО2 при повторном тестировании.

Результаты и обсуждение. По результатам тестирования со ступенчатым возрастанием физической нагрузки все дети были разделены на 3 группы по уровню прохождения теста. Лишь 24 (39,3%) ребенка прошли 4-ступенчатый тест при первичном тестировании. На основании полученных результатов тестирования составляли индивидуальные программы двигательной реабилитации с учетом персональных возможностей пациента. При повторном проведении тестирования 54 (94%) ребенка прошли тест с 4-ступенчатым повышением нагрузки. Оценка аэробного резерва к концу курса реабилитации показала повышение пикVО2, на 51%, что свидетельствует о повышении толерантности к физической нагрузке вследствие адекватно организованной программы двигательной реабилитации.

Заключение. Адекватно составленная программа двигательной реабилитации на основании результатов тестирования общей физической выносливости, аэробного резерва и утомляемости позволяет увеличить толерантность к физической нагрузке и грамотно организовать двигательный режим пациента с ПСМТ.

Ключевые слова:позвоночно-спинномозговая травма, дети, двигательная реабилитация, толерантность к физической нагрузке, эргоспирометрия, кардиореспираторное тестирование, общая физическая выносливость, аэробный резерв, утомляемость

Финансирование. Данное исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн, анализ полученных данных, написание текста, редактирование -Новоселова И.Н.; проведение исследования, предоставление и анализ полученных данных - Понина И.В.; проведение исследования, занятий ЛФК, анализ полученных данных - Мачалов В.А.; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи - Валиуллина С.А.

Для цитирования: Новоселова И.Н., Понина И.В., Мачалов В.А., Валиуллина С.А. Организация расширения двигательного режима пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой на основании оценки толерантности к физической нагрузке в категориях Международной классификации функционирования // ОРГЗДРАВ: новости, мнения, обучение. Вестник ВШОУЗ. 2021. Т. 7, № 1. С. 101-111. DOI: https://doi.org/10.33029/2411-8621-2021-7-1-101-111

Несмотря на большое количество публикаций по восстановлению пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой (ПСМТ), не описано четких критериев с позиций доказательной медицины, обосновывающих выбор объема, интенсивности и режима двигательной нагрузки при составлении программы комплексной реабилитации. Пациентам с травмой спинного мозга, как взрослым, так и детям, требуются специализированная медицинская помощь и длительная реабилитация. Для детей с ПСМТ, имеющих множество специфических и уникальных особенностей, связанных с незрелостью органов и систем организма, постоянным физическим ростом и развитием, это особенно актуально [1]. Реабилитация в остром, раннем и промежуточном периодах направлена на стимуляцию и усиление нейро-восстановительных процессов, максимальное спонтанное восстановление утраченных функций, профилактику вторичных осложнений и создание оптимальных условий для дальнейшего роста и развития ребенка [2].

Существующие оценочные шкалы не позволяют провести системный анализ состояния здоровья пациента [3]. Для этого разработана универсальная Международная классификация функционирования, ограничения деятельности и здоровья (МКФ), применяемая для описания не только состояния здоровья, но и реабилитационного профиля пациента с помощью набора категорий здоровья и категорий, связанных со здоровьем, позволяющая судить об эффективности реабилитации по динамике основных категорий, являющихся единицами классификации [4].

Программа двигательной реабилитации пациента с ПСМТ составляется с учетом толерантности к физической нагрузке и переносимости тренировок на каждом этапе реабилитации. По рекомендации МКФ, толерантность к физической нагрузке оценивается по трем основным категориям: b4550 -общая физическая выносливость; b4551 - аэробный резерв; b4552 - утомляемость.

Общая физическая выносливость по праву считается одним из наиболее важных двигательных качеств человека и определяется как способность организма человека преодолевать наступающее утомление. Она в значительной мере определяет общую физическую работоспособность и является основной базой развития двигательных навыков. Постепенное увеличение объема и интенсивности занятий позволяет избежать перетренированности и утомления. Критерием расширения двигательной активности пациента служит повышение его физической работоспособности в сравнении с предшествующим уровнем, одним из инструментов оценки физической работоспособности является нагрузочное тестирование [5].

Кардиореспираторное нагрузочное тестирование, или эргоспирометрия, дает возможность одновременно оценивать функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, одной из основных функций которых является газообмен между организмом и окружающей средой (аэробная работоспособность). Этот метод позволяет количественно оценить предел выполняемой нагрузки; определить адекватность функционирования различных составляющих в единстве легочного и клеточного газообмена. Исходя из того что любая физическая нагрузка требует адекватной реакции дыхательной и сердечно-сосудистой систем для поддержания метаболического ответа, необходимого для выполнения нагрузки, измерение газообмена является основополагающим фактором для понимания механизмов, лимитирующих работоспособность [6, 7]. Аэробный резерв, или пиковое поглощение кислорода (пикV02), является маркером доставки и утилизации кислорода в организме. Анализ изменений этих показателей позволяет определить общую физическую работоспособность, аэробную и анаэробную производительность организма, анаэробный порог и другие параметры, позволяющие прогнозировать долгосрочную функциональную активность и разрабатывать рекомендации по коррекции тренировочных нагрузок. Частота сердечных сокращений (ЧCC) и потребление кислорода возрастают линейно по отношению к потребностям физической работы. Кроме того, отношение производства C02 к потреблению 02 -коэффициент дыхательного обмена (RQ) превышает 1,0 при увеличении интенсивности работы и значительном увеличении энергии, получаемой в результате анаэробного метаболизма. При максимальной работоспособности V02 достигает плато, а RQ принимает значения выше 1,1 - это и является косвенным показателем достижения максимальных аэробных возможностей испытуемого. У здоровых людей при увеличении физической нагрузки частота сердечных сокращений (ЧСС) увеличивается вследствие активации симпатической нервной системы и выброса адреналина и норадреналина.

Это приводит к увеличению ударного объема и сердечного выброса. У пациентов с ПСМТ выше Th1-4 вследствие нарушения симпатической иннервации возникают аритмии [8], поэтому достоверной корреляционной зависимости между увеличением ЧСС и достижением анаэробного порога у пациентов с ПСМТ не обнаружено, единственным методом определения порога анаэробного обмена (ПАНО) у них является кардиореспираторное нагрузочное тестирование [9-11].

Утомление - процесс временного снижения функциональных возможностей организма под влиянием интенсивной или длительной работы, проявляющийся ухудшением количественных и качественных показателей этой работы (снижением работоспособности), дискоординацией физиологических функций. Обычно утомление сопровождается ощущением усталости и характеризуется уменьшением силы и выносливости мышц, нарушением координации движений, увеличением энергозатрат для выполнения одной и той же работы, нарушением памяти, скорости переработки информации, сосредоточения и т.д. [12, 13].

В литературе встречаются единичные сообщения об исследованиях, посвященных проблеме своевременного выявления признаков перетренированности и утомления в детском возрасте, поскольку достаточно сложно оценить первые проявления этого состояния у ребенка [14]. Кардиореспираторное тестирование с определением пикV02 в динамике и дыхательного коэффициента позволяет своевременно выявить признаки формирования усталости [15].

Адекватная оценка острых реакций на физическую нагрузку и долгосрочных адаптаций к ней является ключом к пониманию того, какой эффект на общее состояние здоровья (положительный или отрицательный) будет иметь физическое вмешательство. "Золотым стандартом" для измерения физической подготовленности пациента является измерение пикV02 во время теста с максимальной нагрузкой в динамике. Уменьшение показателей пикV02 при повторном тестировании служит маркером снижения толерантности к физической нагрузке и, как следствие, показателем формирования синдрома усталости и перетренированности. Кроме того, для проведения кардиореспираторного тестирования требуются дорогостоящее оборудование и высококвалифицированный персонал, что не всегда доступно в современных условиях.

Цель - исследовать ответ функциональных систем на пассивную работу и определить оценочные критерии к расширению физической нагрузки, применяемые в общеклинической практике. На основании оценки толерантности к физической нагрузке в категориях МКФ организовать расширение двигательного режима у детей с ПСМТ на раннем этапе реабилитации.

Материал и методы

В исследование был включен 61 ребенок в возрасте от 8 до 18 лет с изолированной ПСМТ ниже уровня С5, поступивший в НИИ НДХ и Т в 2018-2020 гг. для проведения курса ранней реабилитации: 35 (57,4%) мальчиков и 26 (42,6%) девочек. Уровень и тяжесть поражения спинного мозга оценивал врач невролог-реабилитолог по шкале ASIA "Стандарт неврологической классификации травмы спинного мозга Американской ассоциации спинальной травмы" [16] (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика пациентов по тяжести поражения спинного мозга (ASIA) и двигательному дефициту

Все пациенты участвовали в 25-дневной программе двигательной реабилитации. Исследование толерантности к физической нагрузке проводили дважды: перед назначением реабилитационных мероприятии и перед выпиской пациента через 23 дня под контролем кардиореспираторного тестирования с использованием газоанализатора "Quark RMR СРЕТ". В исследовании оценивали величину пиМ02 в миллилитрах на килограмм в минуту и дыхательный коэффициент (RQ), ЧСС в покое, при достижении пикV02 и на фоне ступенчатого повышения нагрузки. Учитывая разный возраст пациентов, массу тела и физическую подготовку, для объективного анализа полученных данных мы использовали показатели потребления кислорода в миллилитрах на килограмм в минуту. Перед каждым исследованием, согласно инструкции производителя, проводили калибровку модуля.

Перед тестированием пациентов просили воздержаться от еды и питья чая или кофе в течение не менее 2 ч до исследования. Обязательным условием начала теста было опорожнение мочевого пузыря во избежание boosting-синдрома (от англ. boosting - повышение давления, стимулирование).

Тестирование общей физической выносливости проводилось с помощью теста с 4-ступенчатым увеличением нагрузки с использованием отягощения [5, 11]. Для проведения тестирования предлагались упражнения на верхние конечности: "на счет раз - согнуть руки в локтевых суставах ладонями к плечам, на счет два - разогнуть руки в локтевых и плечевых суставах перед грудью, на счет три - согнуть руки в плечевых и локтевых суставах ладонями к плечам, на счет четыре - разогнуть руки в локтевых суставах и вернуться в исходное положение". Пациенту давалась словесная инструкция выбрать для себя комфортный темп выполнения упражнения. Во время выполнения первой ступени использовали утяжелители массой 0,5 кг, закрепленные на запястьях ребенка, затем каждую ступень отягощение увеличивали на 0,5 кг, вплоть до 2 кг на четвертой ступени. Выполнение каждой ступени нагрузочного тестирования длилось 4 мин, отдых между ступенями составлял 1 мин (рис. 1). Условием прекращения тестирования являлось достижение анаэробного порога (дыхательный коэффициент RQ = VCO2/VO2 >1,1) и/или депрессия ЧСС при увеличении нагрузки либо отказ пациента от дальнейшей работы.

Рис. 1. Тестирование общей физической выносливости

Определение аэробного резерва проводилось на основании определения пиМ02. Пациенту предлагалось упражнение "сгибание и разгибание верхних конечностей в плечевых суставах" с максимально возможной для него скоростью (рис. 2) до достижения ПАНО или отказа пациента, во время проведения теста параллельно фиксировали изменения ЧСС.

Рис. 2. Определение аэробного резерва

Условием прекращения тестирования являлось достижение анаэробного порога (дыхательный коэффициент RQ = VCO2/VO2 >1,1) или отказ пациента от дальнейшей работы. На основании полученных данных во время тестирования (пикVO2, и времени достижения анаэробного порога) рассчитывались режимы работы и отдыха.

Маркерами утомления или перетренированности являлись снижение величины пикVO2 в повторных тестах и/или RQ>1,1 при тестировании в покое.

Исследование реакции функциональных систем на пассивную работу проводили с помощью механотренажера Motomed со ступенчатым увеличением электромотором скорости движения педалей на 5 оборотов в минуту каждые 2,5 мин в течение 10 мин в исходном положении лежа на спине (рис. 3).

Статистическую обработку данных проводили с помощью компьютерной программы Statistica v.6.0 Stat.Soft.Inc. Использовали вычислительные и графические возможности редактора электронных таблиц Excel. Данные проверяли на соответствие нормальному закону распределения с помощью тестов Лиллиефорса и Шапиро-Уилкса. Применяли дисперсионный анализ, t-критерий Стьюдента, непараметрические тесты: критерий знаков и парный тест Вилкоксона. При всех видах статистического анализа различия считались достоверными на уровне значимости р<0,05. Данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение.

Рис. 3. Диаграмма тестирования пассивной нагрузки

Результаты и обсуждение

Из 61 пациента, принятого в исследование, 2 ребенка отказались от проведения теста с увеличением физической нагрузки. У 2 других пациентов при тестировании в покое определен RQ>1,1, что, на наш взгляд, считается маркером утомления, программа двигательной реабилитации у этих детей на 80% состоял из пассивной нагрузки.

При оценке результатов тестирования общей выносливости оставшиеся 57 детей были разделены на 3 группы в зависимости от уровня прохождения 4-ступенчатого теста (табл. 2).

Таблица 2. Разделение детей на группы по уровню прохождения ступенчатого теста

В I группе 24 (39,3%) ребенка прошли 4-ступенчатое увеличение нагрузки без достижения анаэробного порога. У всех детей отмечалось увеличение ЧСС на 24,9±13,27% от величины в покое на 1-й минуте со снижением впоследствии до значений покоя при прохождении каждой из 4 ступеней. Дыхательный коэффициент (RQ) не превышал значений 0,8±0,033. Во II группе 14 (22,9%) детей прошли 3 ступени тестирования с ростом ЧСС на 17±7,75% на каждой ступени. При увеличении отягощения на 4-й ступени отмечалось RQ>1,1. У 19 пациентов III группы (31,1%) уже при прохождении 2-й ступени тестирования отмечалось RQ>1,1. При тестировании на 1-й ступени также регистрировалось компенсаторное увеличение ЧСС на 27,25±13,33%. У 1-го ребенка при прохождении второй ступени отмечалось снижение ЧСС на 10%, что расценено нами как истощение компенсаторных возможностей.

При тестировании пассивной нагрузки с применением механотренажеров с электродвигателем достоверного увеличения потребления кислорода не отмечалось, VO2 в покое составляло 4,52±0,66 мл/кг в минуту, а на фоне пассивной нагрузки - 5,27±1,32 мл/кг в минуту. Это свидетельствует о неравнозначности пассивной и активной нагрузок, что позволило нам использовать пассивную нагрузку у пациентов с утомлением как составляющую активного отдыха.

Структура отдельных занятий зависит от чередования применяемых средств и методов лечебной физической культуры, а также предусматривает использование определенных объемов и интенсивности физических нагрузок. Тестирование, проводимое в начале курса, определяет адаптационный потенциал пациента и дает возможность регулировать периоды работы и отдыха как внутри одного упражнения, так и в течение всего занятия с учетом энергообеспечения движения. Учитывая полученные данные тестирования, мы смогли определить необходимую и достаточную долю активной и пассивной нагрузки как в течение занятия, так и в течение дня и недели. Исходя из полученных данных составлялся план тренировочных занятий на неделю, имеющих одно- или двухвершинный цикл нагрузки в соответствии с реабилитационными возможностями ребенка.

Пациентам I группы, прошедшим 4-ступенчатый тест увеличения нагрузки без достижения анаэробного порога, выстраивался двухвершинный тип недельной физической нагрузки - с 2 днями максимальной нагрузки, умеренно-интенсивной в середине недели, средней в начале недели и низкой в конце (рис. 4).

Пациентам II группы, освоившим 3 ступени нагрузочного тестирования, выстраивался одновершинный тип недельной нагрузки - с постепенным повышением и снижением нагрузки на протяжении каждого отдельно взятого недельного цикла с 1 максимумом в середине недели и отдыхом (рис. 5).

Рис. 4. Двухвершинное распределение недельной нагрузки

Рис. 5. Одновершинное распределение недельной нагрузки

Пациентам III группы выстраивалась программа двигательной реабилитации с максимально возможным преобладанием пассивной нагрузки над активной (примерно 80 к 20%).

По мере роста функциональных возможностей пациента изменялась моторная плотность занятий за счет увеличения активной работы. Количество и качество исходных положений изменилось в сторону увеличения активного сопротивления гравитации, уменьшения площади опоры, постурального контроля (сидя, коленно-ладонная стойка, стойка на коленях у опоры, стоя в коленном упоре с самостоятельным удержанием корпуса). Пассивная часть представляла собой сенсомоторную стимуляцию на роботизированных комплексах с биологической обратной связью (Locomat, Pablo, Amadeo) и CPN тренировку с помощью прикроватного тренажера с электродвигателем 30 мин 2 раза в день, утром и вечером.

При повторном проведении ступенчатого теста на 23-е сутки 54 пациента прошли 4 ступени без достижения ПАНО, что подтверждает адекватность составления программы реабилитации. 3 ребенка отказались от повторного тестирования.

При исследовании аэробного резерва на 23-е сутки среднее значение пикТО2 возросло до 12,11±1,34 мл/кг в минуту (51%; р<0,0013), что было расценено нами как увеличение толерантности к физической нагрузке вследствие проведенных реабилитационных мероприятий (рис. 6).

Рис. 6. Динамика показателей пикVO2 после проведения курса реабилитации

При обработке результатов исследования мы не получили достоверной зависимости между изменением ЧСС и достижением ПАНО у наших пациентов, из чего было сделано заключение о том, что показатели ЧСС не могут служить маркерами достижения ПАНО (аэробного резерва) у пациентов с ПСМТ.

Выводы

1. На сегодняшний день кардиореспираторное нагрузочное тестирование остается единственным достоверным методом для определения аэробного резерва у детей с ПСМТ.

2. При тестировании общей физической выносливости с помощью тестов с постепенно возрастающей нагрузкой компенсаторное увеличение ЧСС более чем на 10% может служить маркером адекватной переносимости нагрузки и быть использовано как оценочный критерий к расширению физической нагрузки в общеклинической практике.

3. Пассивная работа не является эквивалентом активной, может быть рекомендована в качестве активного отдыха и широко применяться у пациентов с признаками утомления.

4. Адекватно составленная программа двигательной реабилитации на основании результатов тестирования общей физической выносливости, аэробного резерва и утомляемости позволяет увеличить толерантность к физической нагрузке и расширить двигательный режим пациента с ПСМТ.

Литература

1. The management of children with spinal cord injuries. Advice for major trauma network sand SCI center son the development of joint protocols. Approved by CR Gin Spinal Cord Injuries 26 June 2014.

2. Mazwi N.L., Adeletti K., Hirschberg R.E. Traumatic spinal cord injury: recovery, rehabilitation, and prognosis // Curr. Trauma Rep. 2015. Vol. 1. P. 182-192. DOI: https://doi.org/10.1007/s40719-015-0023-x

3. Иванова Г.Е., Мельникова Е.В., Шамалов Н.А., Бодрова Р.А., Шмонин А.А., Суворов А.Ю. и др. Использование МКФ и оценочных шкал в медицинской реабилитации // Вестник восстановительной медицины. 2018. № 3. С. 14-20.

4. Бодрова Р.А., Аухадеев Э.И., Тихонов И.В. Опыт применения международной классификации функционирования в оценке эффективности реабилитации пациентов с последствиями поражения ЦНС // Практическая медицина. 2013. № 1 (66). С. 98-100.

5. Понина И.В., Новосёлова И.Н., Валиуллина С.А., Мачалов В.А., Лукьянов В.И. Персонализированный подход к составлению программы ранней двигательной реабилитации детей с позвоночно-спинномозговой травмой с учетом толерантности к физической нагрузке // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2019. Т. 96, № 4. С. 25-35. DOI: https://doi.org/10.17116/kurort20199604125

6. Никитина Л.Ю., Петровский Ф.И., Соодаева С.К. Параметры эргоспирометрии при бронхоспазме физической нагрузки, взаимосвязь показателей кардиореспираторного тестирования с фракцией NO в выдыхаемом воздухе у лыжников и биатлонистов // Фундаментальные исследования. 2004. № 10 (ч. 8). С. 1540-1545.

7. Preisser A.M., Velasco Garrido M., Bittner C., Hampel E., Harth V. Gradual versus continuous increase of load in ergo-metric tests: are the results comparable? // Adv. Exp. Med. Biol. 2015. Vol. 840. P. 51-58. DOI: https://doi.org/10.1007/5584_2014_15

8. Bizzarini E., Saccavini M., Lipanje F., Magrin P., Malisan C., Zampa A. Exercise prescription in subjects with spinal cord injuries // Arch. Phys. Med. Rehabil. 2005. Vol. 86. P. 1170-1175.

9. Chin L.M.K., Chan L., Woolstenhulme J.G., Christensen E.J., She-nouda C.N., Keyser R.E. Improved cardiorespiratory fitness with aerobic exercise training in individuals with traumatic brain injury // J. Head Trauma Rehabil. Author manuscript; available in PMC 2016 Nov 1.

10. Published in final edited form as: J. Head Trauma Rehabil. 2015. Vol. 30, N 6. P. 382-390. DOI: https://doi.org/10.1097/HTR.0000000000000062 PMCID: PMC4685937 NIHMSID: NIHMS74 2768 PMID: 24901330.

11. Новосёлова И.Н., Понина И.В., Валиуллина С.А., Мача-лов В.А., Лукьянов В.И. Оценка толерантности к физической нагрузке методом эргоспирометрии на этапе ранней реабилитации у детей с позвоночно-спинномозговой травмой // Вестник восстановительной медицины. 2018. № 2. С. 73-80.

12. Young P., Finn B.C., Bruetman J. et al. The chronic asthenia syndrome: a clinical approach // Medicina (B. Aires). 2010. Vol. 70, N 3. P. 284-292.

13. Арансон М.В., Озолин Э.С., Шустин Б.Н. Методические рекомендации по исключению риска перенапряжения, перетренировки и получения травм в ходе подготовки московских спортсменов из спортивного резерва. Москва : ФГБУ ФНЦ ВНИИФК, 2015. 32 с.

14. Pedersen E.S.L., Ardura-Garcia C., de Jong C.C.M. et al. Diagnosis in children with exercise-induced respiratory symptoms: a multi-centre study // medRxiv. 2020. Jan 16. DOI: https://doi.org/10.1101/2020.01.10.20016956

15. Бадтиева В.А., Павлов В.И., Шарыкин А.С., Хохлова М.Н., Пачина А.В., Выборнов В.Д. Синдром перетренированности как функциональное расстройство сердечно-сосудистой системы, обусловленное физическими нагрузками // Российский кардиологический журнал. 2018. Т. 23, № 6. С 180-190. DOI: https://doi.org/10.15829/1560-4071-2018-6-180-190

16. Белова А.Н., Прокопенко С.В. Нейрореабилитация. Москва, 2010. С. 823-924.