Дозированная гипоксическая стимуляция в медицинской реабилитации: обзор

Дозированная гипоксия в реабилитации рассматривается в обзоре физиологических механизмов. Авторы обсуждают направления неврологического и соматического восстановления.

Кратко о публикации

• Рассматриваются адаптационные, иммунологические, метаболические и гемодинамические механизмы.
• Обсуждаются разные типы гипоксических воздействий, включая гиперкапнические и управляемые по биологической обратной связи.
• Новой контролируемой клинической выборки статья не представляет; описание ReOxy не является исследованием OXYTERRA RS.

Дозированная гипоксия в реабилитации: данные публикации

Что авторы называют гипоксической стимуляцией

Дозированную нормобарическую гипоксическую стимуляцию, или гипокситерапию, авторы описывают как метод восстановительного лечения и медицинской реабилитации. Обсуждаются заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной, эндокринной и иммунной систем. Основой метода они считают активацию нейрорегуляторных, саногенетических и адаптационно-компенсаторных механизмов. Обзор охватывает здоровье, лёгкие функциональные нарушения и патологические состояния.

Физиологическая и патологическая гипоксия

В медицинских руководствах гипоксию обычно определяют как патологический процесс: ткани получают недостаточно кислорода либо нарушают его использование. Отсюда распространённое представление о безусловной пользе кислорода и вреде его недостатка. Авторы сопоставляют его с физиологической трактовкой периодической гипоксии при естественной деятельности организма. Они приводят тяжёлую физическую работу, пребывание в горах и хронические заболевания со ссылкой на В. В. Пашутина (1881).

Авторы ссылаются на экспериментальные наблюдения периодической гипоксии не только при интенсивной работе, но и в относительном покое. В качестве аргумента приведено постоянное наличие молочной кислоты в крови (Берштейн А. Д., 1965). Такую периодичность они связывают с постоянной тренировкой компенсаторных реакций. Причины гипоксии многообразны. Далее обзор приводит классификацию Эван Лира и К. Сгикнея (1967).

Четыре вида гипоксии

1. Гипоксическая гипоксия, или гипоксемия: снижены напряжение кислорода в артериальной крови, насыщение гемоглобина и содержание кислорода.

2. Анемическая, или гемическая, гипоксия: напряжение кислорода в артериальной крови нормально, но гемоглобина недостаточно.

3. Застойная, или циркуляторная, гипоксия: гемоглобина и напряжения кислорода в артериальной крови достаточно, но поступающий объём крови не покрывает тканевой запрос.

4. Гистотоксическая гипоксия, или гипоксидоз: нарушена функция ферментов дыхательной цепи, поэтому ткани не используют поступающий кислород для окисления.

Условия гипоксической гипоксии

Гипоксическая гипоксия связана со сниженным парциальным давлением кислорода во вдыхаемом воздухе. Она возникает в высокогорье, высотном полёте, разрежённой барокамере, при дыхании обеднённой кислородом смесью и в плохо вентилируемом помещении. Авторы называют эту форму наиболее изученной.

Множество причин гипоксии показывает зависимость органов и тканей от кислорода и возможность локального дефицита. Авторы связывают это с универсальностью антигипоксических механизмов и значением их тренировки для профилактики, лечения и реабилитации.

История метода и перекрёстная адаптация

Горный климат применяют с лечебной целью тысячелетиями. Первые научные предположения о благоприятном действии гипоксической гипоксии авторы связывают с П. Бером во второй половине XIX века. В обзоре приводится представление о большем долголетии горных жителей по сравнению с жителями равнин. На его основе обсуждаются регулярные поездки в горы для работоспособности, активности и продолжительности жизни. Также авторы описывают наблюдения устойчивости к холоду, интоксикациям и инфекциям. Эти положения передают историческую аргументацию обзора.

В 1939 году Р. Леви предложил нормобарическую гипоксическую пробу для оценки коронарного кровотока. В течение 20 мин обследуемый вдыхал смесь с 10 % кислорода и 90 % азота (Levy R. L. et al., 1939). Авторы связывают дальнейшее развитие метода с данными о стрессоустойчивости и активации жизненно важных функций при кратковременной гипоксии.

Устойчивость к недостатку кислорода рассматривается как эволюционная адаптация человека. Если приспособление к одному внешнему фактору повышает сопротивляемость другим, это называют перекрёстной адаптацией.

Дозирование и реабилитационная терминология

Кратковременную гипоксию авторы рассматривают как тренировочную нагрузку, вызывающую функциональную гипоксию тканей и адаптацию. В обсуждении названы возбуждение клеток мозга, активация дыхания, увеличение эритроцитов и кислорода в крови, усиление кровообращения и микроциркуляции. Ключевое условие — дозирование и постепенный рост нагрузки. С этим авторы связывают приспособление и устойчивость к стрессу и гипоксии.

Кислородное голодание может быть причиной или механизмом патологии. Поэтому авторы предлагают тренировать функциональные резервы компенсаторных антигипоксических реакций в профилактике, лечении и реабилитации. Термин «гипоксическая тренировка» они используют для коррекции состояния здорового человека при восстановительном лечении. «Гипокситерапия» в обзоре относится к лечению и реабилитации больных.

Три компонента методики

В основе методики «дозированная нормобарическая гипоксическая стимуляция» лежит сочетание 3 важных и эффективных реабилитационных компонентов:

1) интервальное дозирование, обеспечивающее эффект тренируемости, – важнейший компонент реабилитации;

2) Нормобарическое гипоксическое воздействие — дыхание воздухом с меньшим содержанием кислорода при обычном давлении. В обзоре с ним связывают активацию доставки кислорода, повышение гемоглобина, его связывающей и транспортной способности, увеличение числа капилляров на единицу объёма ткани.

3) Гипоксическое прекондиционирование как саногенетический компонент. При снижении поступления кислорода организм приспосабливается и компенсирует нарушения. Авторы описывают последующее «сверхвосстановление»: после восстановления функции устойчивость к повторному фактору возрастает. В этом они видят основу увеличения физической выносливости и адаптационных возможностей.

Опыт спортивной и восстановительной медицины

Обзор обобщает опыт гипоксического прекондиционирования дыхательной и сердечно-сосудистой систем здоровых людей в восстановительной и спортивной медицине. Речь идёт о спортсменах, военных лётчиках, бойцах специальных подразделений и сотрудниках аварийно-спасательных формирований. Их работа требует высокой физической и умственной работоспособности, выносливости и скорости.

Авторы также обсуждают пожилых пациентов с длительной ИБС. Постепенно нарастающие ишемия и гипоксия рассматриваются как прекондиционирующее воздействие, увеличивающее число коллатеральных сосудов миокарда. С этим в обзоре связывают более локальные и небольшие инфаркты у пожилых по сравнению с молодыми. Это объяснение авторов обзора, а не результат отдельного исследования данной статьи.

В спорте используют горные тренировки, «азотные» палатки, дома и пещеры. Авторы выделяют прерывистую нормобарическую гипоксию с дозированием нагрузки как метод с наилучшими спортивными результатами. Обсуждаемые механизмы — стимуляция эритропоэтина и гемоглобина, ускорение кровообращения и микроциркуляции. С ними авторы связывают рост работоспособности и выносливости. Такой опыт обзор описывает у пловцов, волейболистов, альпинистов, легкоатлетов, теннисистов и других спортсменов разных стран.

Стресс и нервно-мышечная регуляция

Экстремальные воздействия среды и физические нагрузки рассматриваются как стрессоры. Выброс адреналина сопровождается расширением артерий сердца, мозга и лёгких, сужением периферических сосудов и повышением давления. В обзоре это связывается с ростом усвоения кислорода сердцем.

Авторы подчёркивают опасность резкого повышения давления для нетренированных: обсуждаются гипертонический криз, сердечная недостаточность и инфаркт миокарда. Низкая гипоксическая устойчивость рассматривается как фактор неблагоприятного ответа на стресс. В работах Р. П. Нарциссова произвольная мускулатура и миокард описаны как первый уровень защиты при многих патологических процессах.

В. А. Илюхин и И. Б. Заболоцких изучали реакцию на гипоксию и гиперкапнию — повышение CO₂ в артериальной крови. По приведённым данным, разные физиологические системы проявляют гипоксическую устойчивость неодинаково.

Авторы связывают адаптационные возможности с гипоксической устойчивостью и скоростью расслабления мышц. Ю. В. Высочин описал тормозную релаксационную функциональную систему защиты. Она нормализует баланс нервных процессов и повышает скорость произвольного расслабления, что рассматривается как саногенетический механизм.

Типы гипоксической устойчивости

Выделены три типа гипоксической устойчивости людей в зависимости от особенностей нервно-мышечной регуляции:

1. Релаксационный тип — люди, быстро расслабляющие мышцы и контролирующие возбуждение. Их «тормоз» ограничивает чрезмерное возбуждение при гипоксических, эмоциональных, тепловых и иных экстремальных воздействиях или физических нагрузках.

2. Гипертрофический тип, или гипертрофики, — это люди с развитой мышечной системой, но неспособные ее быстро расслаблять;

3. Смешанный тип — это люди, имеющие средние показатели.

Релаксация и тренировочные воздействия

Повышенная гипоксическая устойчивость, связанная с этими процессами, ярко выражена у релаксантов. Люди гипертрофического типа отличаются низкой активностью тормозной релаксационной функциональной системы защиты, увеличением объема мышечной массы и повышенной возбудимостью. Увеличению возможностей системы защиты способствуют повышение гипоксической устойчивости и тренировка скорости произвольного расслабления мышц. Вероятность возможного перенапряжения опорно-двигательного аппарата у релаксантов намного меньше, чем у гипертрофиков.

Авторы перечисляют способы тренировки релаксационных возможностей. Первый — кратковременные задержки дыхания по 1/2 максимально возможной. Другие варианты — поездки в среднегорье на 1500–2500 м и барокамерная подготовка с перепадом высот 1500–4000 м.

Ещё один перечисленный способ — термовоздействия: сауна или баня по 8–10 мин с прохладными перерывами в бассейне. Перечень передаёт описание обзора, а не индивидуальное назначение.

Нормобарическая и гипобарическая тренировка

Гипоксическую тренировку авторы определяют как дозированные воздействия для функционального состояния, работоспособности, жизнеспособности и качества жизни. Нормобарическая тренировка (НГТ) использует гипоксические кислородно-азотные смеси. Их подают через трубопроводы и маску из баллонов, дыхательных мешков либо гипоксикатора, дозирующего кислород.

Гипобарическая тренировка (ГГТ) проходит в стационарной или передвижной барокамере. Снижение барометрического давления имитирует подъём на высоту и уменьшает доступность кислорода во вдыхаемом воздухе.

К преимуществам нормобарического метода авторы относят экономичность и доступность в клинике. Также названы отсутствие перепадов давления и замкнутого пространства, возможность точного дозирования и непосредственного контроля функционального состояния пациента.

Развитие метода сопровождалось созданием гипоксикаторов для дозирования кислорода и оперативного контроля пациента. Описанный в обзоре принцип — полимерные мембраны с избирательной проницаемостью атмосферных газов. Обоснование способов и режимов воздействий авторы считают центральной задачей методологии гипоксической тренировки и терапии.

Неврологические направления обзора

В неврологии обзор перечисляет коррекцию общерегуляторных процессов, физических и интеллектуальных, в том числе операторских, возможностей. Обсуждаются резервы транспорта кислорода от дыхательных путей до клеточного дыхания, хроническое утомление и психоэмоциональные нагрузки.

Неврологический перечень включает последствия закрытых черепно-мозговых травм и нейроинфекций, преходящие расстройства кровообращения мозга и хроническую ишемию. Он также охватывает астенические и депрессивные состояния, фобические формы неврастении и ДЦП. Это направления авторского обзора, а не установление показаний данной статьёй.

ЦНС как энергоёмкая система особенно чувствительна к кислородному обеспечению. В обзоре утверждается, что после кратковременной гипоксии до 3–5 минут её работа полностью восстанавливается. Эту формулировку следует читать как положение авторов, а не безопасный временной предел. Обеспечение мозга кислородом зависит от взаимосвязанных факторов. Нарушение каждого из них может вызвать гипоксию соответствующего генеза, расстройство метаболизма мозговой ткани и её функций.

Формы гипоксии мозга

Различают следующие формы гипоксии головного мозга: – респираторная – возникает вследствие нарушения внешнего дыхания, полноценной легочной вентиляции и приводит к острой дыхательной недостаточности;

– циркуляторная – развивается при патологических изменениях кровоснабжения головного мозга, может быть связана с различными заболеваниями кровеносных сосудов;

– гемическая – формируется по причине неспособности крови выполнять транспортную функцию, то есть обеспечивать достаточную концентрацию и объемное содержание кислорода в системном кровотоке;

Гистотоксическая, или тканевая, форма связана с нарушением тканевого дыхания. Снижаются утилизация доставленного артериальной кровью кислорода и работа звеньев митохондриального окисления.

Причины и острые проявления

Симптоматика зависит от локализации, выраженности, распространённости и длительности кислородного дефицита. Причины могут быть внешними и внутренними. Авторы перечисляют артериальную гипотензию и гипертензию, церебральный атеросклероз, недостаточность лёгочного дыхания и сердечно-сосудистые расстройства.

Перечень также включает инфаркт, остановку сердца, инфекционный или травматический шок, асфиксию и длительное кровотечение. Кроме того, обзор рассматривает паралич дыхательных мышц, операции на сердце и сосудах, отравление угарным газом.

В описании острой гипоксии первоначальное возбуждение сопровождается эйфорией, учащением дыхания, тахикардией, двигательным беспокойством и холодным потом. Затем наступают торможение и угнетение функций. Симптомы зависят от тяжести и длительности воздействия.

При длительности менее пяти минут авторы перечисляют нарушения внимания, мышления, концентрации и восприятия, координации движений и кратковременной памяти. Далее они повторяют тезис о полном восстановлении ЦНС после воздействия до 3–5 минут. Этот тезис сохраняется как формулировка обзора.

В случаях, когда происходит более продолжительное воздействие гипоксии на головной мозг в связи с нарушением окислительного метаболизма нервной ткани, наблюдаются выраженные неврологические расстройства: синкопальные и другие пароксизмальные состояния; элементы маниакального синдрома; мышечная ригидность; нарушения сознания до степени сопора и комы.

Последствия длительной гипоксии

После гипоксической комы авторы перечисляют спутанность сознания, мозжечковую атаксию, паркинсонизм, эпилептические припадки, деменцию и стойкие невротические состояния. Последствия длительной гипоксии связываются с деструктивными изменениями мозга, особенно в пограничных зонах сосудистых бассейнов. В качестве примеров названы гиппокамп, базальные ганглии и мозжечок.

При переходе гипоксической комы в персистирующее вегетативное состояние прогноз в обзоре оценивается как неблагоприятный. Полного восстановления мозговых функций после выхода из такой комы авторы не ожидают.

Зачастую локальная или генерализованная гипоксия головного мозга может послужить причиной развития синкопального состояния, гипоксической энцефалопатии, транзиторных ишемических атак, ишемического инсульта или ишемической комы и, соответственно, привести к состоянию, не совместимому с жизнью.

Реабилитационные наблюдения в литературе

В этой связи применение методов гипоксической тренировки в области неврологии занимает особое место в части предотвращения многих состояний, связанных с воздействием фактора продолжительной гипоксии на головной мозг, а также при лечении неврологических заболеваний, сопровождающихся механизмами хронической гипоксии.

Ссылаясь на литературу, авторы перечисляют наблюдения при вегетососудистой дистонии пубертатного возраста и последствиях перинатального и натального поражения ЦНС. В последней группе названы моно- и парапарезы, эписиндром и дизартрия. Также обсуждаются последствия черепно-мозговых травм у детей и взрослых, малая мозговая дисфункция, ДЦП, прогрессирующая мышечная дистрофия и детские неврозы.

В большинстве описаний гипокситерапию сочетали с физиолечением, массажем, рефлексотерапией и ЛФК. При отдельных детских неврозах — энурезе, навязчивых состояниях, астено-невротическом и гипердинамическом синдромах — описано самостоятельное применение при противопоказаниях к другим способам реабилитации.

Численные результаты, приведённые в обзоре

В приведённых литературных наблюдениях у детей с перинатальным и натальным поражением ЦНС и ДЦП уменьшение гиперкинезов и спастичности отмечено у 67 %. Улучшение координации указано у 82 %, речи — у 45 %, внимания, сосредоточенности и сна — у 84 %.

При вегетососудистой дистонии пубертатного и молодого возраста регресс краниалгического синдрома описан в 92 % наблюдений. Также отмечены уменьшение нарушений венозного оттока, синкопальных нарушений и ангиодистонических эпизодов. Численности этих внешних выборок в данном фрагменте обзора не приведены.

Авторы сообщают о благоприятных описаниях комплексной реабилитации при ишемическом инсульте, дисциркуляторной энцефалопатии и ТИА. Для ТИА названы уменьшение частоты и выраженности сосудистых эпизодов, для вертебробазилярной недостаточности — головокружения. При сосудистой деменции обсуждаются память и концентрация внимания. При мигрени и мигренеподобных пароксизмах — частота и выраженность краниалгии.

Обсуждаемые системные механизмы

Обсуждаемые приспособительные изменения включают неспецифическую устойчивость и регуляцию системной и регионарной гемодинамики. Обзор также рассматривает микроциркуляцию, газотранспортную функцию крови и нейроэндокринную регуляцию. Их итогом авторы считают повышение переносимости тканевой гипоксии.

Авторский перечень общерегуляторных эффектов включает повышение устойчивости и адаптационных сил организма, коллатеральное кровообращение и изменение реологии крови. Далее перечислены улучшение нервно-рефлекторной регуляции сосудистого тонуса, снижение и стабилизация внутричерепного и системного давления.

Также обсуждаются уменьшение венозного застоя в мозге и облегчение работы миокарда. Активация периферического кровообращения и поддержание объёмного кровотока связываются с более эффективной доставкой кислорода и адаптацией микроциркуляции.

«Повышение кислородной ёмкости крови» авторы объясняют образованием гемоглобина и эритроцитов при адаптации к горной гипоксии. Увеличение размеров эритроцитов они связывают с насыщением гемоглобина в лёгких и ростом площади контакта со стенкой капилляра.

Кроме того, обзор перечисляет мобилизацию резервов, рост работоспособности, снижение утомляемости и стрессоустойчивость. Обсуждаются устойчивость к климатическим факторам, радиации и облучению. Дробные воздействия рассматриваются как способ закрепления приспособительных изменений.

Клеточная адаптация и антиоксидантная защита

Среди физиологических составляющих авторы называют увеличение числа капилляров в сердце, мозге, лёгких и печени и рабочей площади лёгочной ткани. Перечень включает рост кислородной ёмкости крови, активности ферментов синтеза гормонов, числа митохондрий и активности окислительного фосфорилирования.

Повышение утилизации кислорода определяется как способность тканей извлекать и использовать его при низкой концентрации в крови. Обзор также связывает гипоксию с процессами старения и канцерогенеза.

Авторы предполагают, что дозированная гипоксия стимулирует достаточную, но не избыточную выработку антиоксидантов. Это рассматривается как элемент нейрорегуляторной, иммунологической и противоопухолевой защиты. Компенсаторные реакции, по их интерпретации, поддерживают постоянство внутренней среды и сопровождаются функциональной и структурной адаптацией. Эти механистические положения не представлены как самостоятельные клинические результаты данной статьи.

Соматические направления, перечисленные авторами

Помимо неврологии, авторы перечисляют профилактические направления у здоровых и комплексную реабилитацию кардиологических и соматических больных. В профильных центрах они описывают коррекцию иммунного статуса и сниженной неспецифической устойчивости после экологических и профессиональных воздействий.

Следующее направление — подготовка к высокогорью и среднегорью, жаре и холоду, знакопеременным перегрузкам и ускорениям, предельным физическим и операторским нагрузкам. Перечень включает работу при повышенной радиоактивности и сложной экологии. Отдельно обзор упоминает подготовку женщин с отягощённым акушерским анамнезом за 1–3 мес. до предполагаемой беременности для профилактики отклонений антенатального развития.

Обзор приводит широкий перечень областей комплексной реабилитации. Сердечно-сосудистый раздел охватывает нейроциркуляторную дистонию, гипертоническую болезнь II ст., ИБС, стенокардию напряжения 1–2 ФК, атеросклеротический и постинфарктный кардиосклероз, гиперхолестеринемию.

В лёгочный раздел входят хроническая пневмония и бронхит, негормональнозависимая астма, состояния после острых пневмоний и бронхитов, профессиональные пульмонозы. Для болезней крови авторы перечисляют гипопластическую и железодефицитную анемии, пострадиационные нарушения кроветворения.

Эндокринный и обменный разделы включают сахарный диабет, первичный тиреотоксикоз и ожирение. Акушерско-гинекологический — хронические неспецифические воспалительные заболевания. Аллергический — артриты, дерматиты, экзему и нейродермит.

Иммунный раздел охватывает частые ОРВИ, аутоиммунные болезни и фармакологическую иммуносупрессию. В ремиссии болезней ЖКТ авторы рассматривают язвенную болезнь, холангит, хронические холецистит, панкреатит и колит.

Авторы также обсуждают подготовку к операции и наркозу. Повышение гипоксической устойчивости они связывают с переносимостью интраоперационной ишемии, заживлением и послеоперационной реабилитацией. При онкологической патологии упоминается профилактика осложнений лучевой и химиотерапии. Этот перечень передаёт авторское содержание обзора, а не установленные показания для оборудования OXYTERRA.

Способы создания гипоксии и режимы

В рекомендациях «Интервальная гипоксическая тренировка» (1992), утверждённых международным рабочим совещанием специалистов по гипоксии, выделены три способа создания гипоксической гипоксии. Это горы, барокамера и нормобарическая среда с гипоксикатором либо баллонной смесью.

Описаны три режима. Непрерывный — без перерывов. Прерывистый, или периодический, — сеансы от 20–30 мин до нескольких часов ежедневно или через день. Интервальный, импульсный или циклично-фракционный, — повторяющиеся за сеанс гипоксические циклы по 5–10 мин с нормоксическими периодами по 5–15 мин.

Описание курса и контроль

В описанной авторами схеме процедура включает 6–8 циклов, сеанс длится 30–40 мин, курс — 10–15 сеансов. Положительная динамика после полного курса в обзоре указана в 70–75 % случаев. Эти сведения восстановлены из окончания текста на странице 6 PDF.

Повторный курс авторы предлагают индивидуально через 3–6 месяцев. Они обсуждают применение уже на ранних этапах реабилитации, но подчёркивают осторожность в раннем восстановительном периоде у нетренированных. Особое внимание отводится сердечно-сосудистой патологии и предупреждению отрицательного стресса. Для этого авторы считают необходимыми дозирование и контроль по биологической обратной связи.

Обратная связь и заключение авторов

В обзоре указано, что в 2010 году создан аппарат управляемой гипоксической стимуляции ReOxy с биологической обратной связью. Авторы называют его первым в мире и положительно оценивают опыт применения. Возможность отслеживать динамику они выделяют при двигательных и координаторных нарушениях и гипоксической локомоторной реабилитации. Это характеристика другого аппарата в исходном обзоре, а не данные об OXYTERRA.

В заключении авторы характеризуют дозированную нормобарическую гипоксическую стимуляцию как метод профилактики и комплексной реабилитации неврологического, кардиологического и соматического профиля. Они относят его к здоровьесберегающим и антивозрастным технологиям.

По их оценке литературы, гипокситерапия в сочетании с другими реабилитационными мероприятиями активирует адаптационные, иммунологические, биохимические и гемодинамические механизмы. С этим связывается реабилитационный потенциал разных возрастных групп. Вывод отражает обзорную оценку, а не отдельное клиническое испытание.

Авторы рекомендуют метод для коррекции функционального состояния здоровых и профилактики, лечения и реабилитации больных неврологического, кардиологического и общесоматического профиля. Предполагаемая основа — стойкая адаптация и компенсаторные реакции против тканевой гипоксии. Поддержание гомеостаза в обзоре связывают с функциональными и структурными изменениями организма.

Таблицы и иллюстрации оригинала

Краткие результаты приведены в начале страницы. Полные наборы показателей, исследовательские протоколы и графики доступны в исходном PDF.

Оригинальное название и аннотация: PDF, страница 1

Окончание текста и доступная библиография: PDF, страница 6

Технология и применение

Для связи научных механизмов с устройством процедуры доступно описание технологии IHHT. Организационные сценарии для реабилитационных центров собраны в разделе применение OXYTERRA.

Литература