В Государственном научном центре Институте медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ – ИМБП РАН) стартовала программа экспериментальных исследований «Эффективность низкочастотной ЭМС (электромиостимуляции) в предотвращении мышечной детренированности, развивающейся в условиях наземного моделирования условий космического полета», проводимая в рамках соглашения с Министерством образования и науки РФ (RFMEFI61317X0074) по теме: «Использование электромиостимуляции для предотвращения и восстановления мышечной массы и работоспособности у пациентов, страдающих саркопенией, обусловливаемой преклонным возрастом и заболеваниями: от космической медицины к земной», гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) №16-29-08320-ОФИ-м по базовой теме РАН №63.1 «Изучение механизмов функционирования сенсорных и двигательной систем в условиях измененной гравитационной среды и формирование концепции профилактики гипогравитационных нарушений в сверхдлительных космических полетах».

Научный руководитель программы: член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор И.Б. Козловская; ответственный исполнитель: заведующая отделом, к.б.н. Е.С. Томиловская; координаторы работ по подготовке и проведению эксперимента: н.с. Т.А. Шигуева, н.с. И.Н. Носикова, н.с. И.С. Соснина, лаб.-иссл. А.А. Савеко; ответственный врач эксперимента: н.с. И.В. Рукавишников.

Эксперимент проводится в ГНЦ РФ – ИМБП РАН на базе отдела сенсомоторной физиологии и профилактики и стендовой базе «Сухая иммерсия», входящей в состав уникальной научной установки «Медико-технический комплекс для отработки инновационных технологий космической биомедицины в интересах обеспечения орбитальных и межпланетных полётов, а также развития практического здравоохранения».

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Реабилитация больных – одна из важнейших проблем здравоохранения и социальной медицины. Это объясняется, прежде всего, большим числом приводящих к инвалидизации заболеваний, а также стремительным развитием науки и в связи с этим совершенствованием технологий, расширяющих возможности спасения человеческой жизни. Возвращение к активной жизни определяется, главным образом, качеством реабилитационной помощи. Традиционно методы применяемых реабилитационных мероприятий направлены на купирование первичных проявлений болезни, без учета значимости изменений в центральной, периферической нервной и мышечной системах, которые обусловливаются неизбежной в этих условиях гипокинезией больных, т.е. резким снижением двигательной активности.

Многолетние исследования, выполнявшиеся в течение многих лет сотрудниками ГНЦ РФ – ИМБП РАН в космических полетах, показали, что длительное ограничение двигательных нагрузок в невесомости неизбежно сопровождается развитием так называемого гипокинетического двигательного синдрома, характеризующегося наличием глубоких нарушений во всех звеньях двигательной системы и в первую очередь, в ее исполнительном звене – скелетных мышцах. Даже при кратковременных воздействиях гипокинетический синдром проявляется глубоким снижением мышечного тонуса и, соответственно, силы и скорости мышечных сокращений, выраженных преимущественно в гравитационной мускулатуре ног и туловища, мышечной гиперрефлексией икоординационными нарушениями, существенно снижающими вертикальную устойчивость и точностные возможности систем управления движениями.

Данные нарушения, как у больных, так и после космических полетов позволяют провести аналогию и применить методы исследования космической медицины в земной практике. Результаты исследований, проведенных в космических полетах, продемонстрировали выраженную способность низкочастотной ЭМС противодействовать развитию обусловливаемых невесомостью изменений структуры и функции скелетных мышц. После полета физический статус и показатели эргометрических тестов у космонавтов, использовавших низкочастотную ЭМС, были выше, нежели у тех, кто использовал в полете лишь стандартную систему тренировок.

Закономерным итогом этих работ явилось создание для российской системы бортовой профилактики в космических полетах двух стимуляторов – высоко- («Стимул-01 ВЧ») и низкочастотного («Стимул-01 НЧ»), которые до настоящего времени применяются на борту космических станций и обеспечивают сохранность у космонавтов скоростно-силовых мышечных качеств и работоспособности.

Особое значение метод ЭМС приобретает в клинической медицине при решении таких задач, как лечение и реабилитация больных с хронической сердечной недостаточностью (ХСН), которая, являясь конечной стадией большинства заболеваний сердца, связана с высокой смертностью, необходимостью в частом стационарном лечении и большими затратами на медицинское обслуживание. Метод электромиостимуляции, в отличие от активных физических упражнений не оказывающий влияния на показатели работы сердечно-сосудистой системы, может быть применен в качестве дополнительного средства лечения у вышеуказанной категории пациентов.

В то же время существующие протоколы стимуляции разработаны для космонавтов - здоровых людей без патологий, соответственно применение данных протоколов к пациентам представляется затруднительным. Для проведения применения в клинической практике требуется детальная разработка протоколов электромиостимуляции, а также методов оценки ее эффективности. Для отработки протоколов планируется привлечение здоровых испытуемых, которые будут подвергаться детренированности в условиях «сухой» иммерсии и использовать в качестве профилактического средства низкочастотную низкоинтенсивную электромиостимуляцию.

Объектом проведенных в предыдущие годы исследования эффектов применения электромиостимуляции в ходе гипогравитационного воздействия являлась в основном двигательная система, в то же время другие системы организма в этих условиях изучены явно недостаточно. В связи с этим представляется целесообразным проведение исследований показателей деятельности сердечно-сосудистой, зрительной, дыхательной систем, а также операторских возможностей и психофизиологических параметров в этих условиях.

ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исходя из сказанного, основную цель настоящего эксперимента составляет исследование эффективности низкочастотной и низкоинтенсивной электромиостимуляции в профилактике негативных влияний гравитационной разгрузки на сенсомоторную, сердечно-сосудистую и другие системы организма человека для разработки протоколов применения и оценки эффективности ЭМС в предотвращении потерь и восстановлении мышечной массы и работоспособности у пациентов, страдающих саркопенией, обусловливаемой преклонным возрастом и заболеваниями.

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В течение 5-ти суток испытуемый находится в горизонтальном положении без физических упражнений с умеренным ограничением движения в ванне, наполненной водой, температура которой поддерживается постоянной на уровне 33С, будучи отделен от воды водонепроницаемой пленкой. Каждый вечер испытуемого поднимают из ванны на 15 минут для гигиенических процедур. Дежурная бригада, состоящая из врача, лаборанта и техника или инженера, обеспечивает трехразовое питание, а также круглосуточный контроль состояния испытуемых, исправности приборов и технических устройств. Для осуществления методик испытуемого поднимают из ванны на непродолжительное время; в ходе таких исследований испытуемый находится в положении лежа. В свободное от процедур и методик время испытуемые имеют возможность заниматься чтением, работать на портативном компьютере, смотреть телевизор, разговаривать по телефону и т.д. В ходе иммерсионного воздействия будет применяться низкочастотная низкоинтенсивная электромиостимуляция мышц передней и задней поверхности бедра и голени каждой конечности с использованием двух шестиканальных стимуляторов («СТИМУЛ-01 НЧ», РОССИЯ). Каждый канал стимулятора стимулирует одну мышцу. Электромиостимуляционная тренировка мышц выполняется на протяжении 5-ти суток по 3 часа в день. Автономное питание электромиостимулятора «Стимул-01 НЧ» обеспечивает электробезопасность стимуляционной процедуры.

Для оценки эффективности применения электромиостимуляции в предотвращении гипогравитационных нарушений будет использована последовательно выполняемая серия тестов, позволяющих оценить состояние сердечно-сосудистой и сенсомоторной систем организма.

В ходе эксперимента с испытателем непрерывно находятся дежурные бригады, состоящие из дежурного врача, техника и лаборанта. В ходе проведения эксперимента обследуемый находится под непрерывным медицинским контролем. Все методики проводятся квалифицированными специалистами под контролем ответственного врача.

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В эксперименте будут получены новые данные об эффектах ежедневного применения низкочастотной низкоинтенсивной электромиостимуляции на фоне гравитационной разгрузки в сердечно-сосудистой, сенсомоторной и других системах организма. В условиях 5-суточной «сухой» иммерсии, в полной мере воспроизводящей гипогравитационные влияния, будут разработаны и апробированы протоколы режимов электромиостимуляции и батарея исследований, направленных на оценку их эффективности.