Физическая реабилитация лиц с отклонениями в состоянии здоровья и инвалидов на основе применения средств физической культуры и специализированных тренажерных устройств

На правах рукописи

Грец Георгий Николаевич

Физическая реабилитация лиц с отклонениями в состоянии здоровья и инвалидов на основе применения средств физической культуры и специализированных тренажерных устройств

13.00.04 - Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

Смоленск - 2008

Работа выполнена на кафедре спортивной медицины и адаптивной физической культуры ФГОУ ВПО «Смоленская государственная академия физической культуры, спорта и туризма»

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Мосунов Дмитрий Федорович

СПб ГУФК им. П.Ф. Лесгафта

доктор педагогических наук, профессор

Луценко Сергей Андреевич

Институт специальной педагогики и психологии

доктор медицинских наук, профессор

Несмеянов Анатолий Александрович

ООО «НОРДМЕД»

Ведущая организация: Великолукская государственная академия физической культуры и спорта.

Защита состоится «____» ____________ 2008 года в 13 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 311.010.01 Санкт-Петербургского государственного университета физической культуры имени П.Ф. Лесгафта по адресу: 190121, г. Санкт-Петербург, ул. Декабристов, д. 35, учебный корпус 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета физической культуры имени П.Ф. Лесгафта. СПб ГУФК и на сайте (www.lesgaft.spb.ru)

Автореферат разослан «_____» ______________ 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета

заслуженный работник физической культуры

Российской Федерации,

к.п.н., профессор Л.А. Егоренко

Общая характеристика работы

Актуальность. Реабилитация больных и инвалидов в Российской Федерации в настоящее время приобретает ранг приоритетной общегосударственной проблемы в связи со сложившейся кризисной ситуацией с состоянием здоровья различных контингентов населения (Ю.А. Ямпольская, 2006; Б.Т. Величковский,2006; Л.П. Гришина и соавт., 2006; В.Ю. Альбицкий и соавт., 2008; К.В. Зверев и соавт., 2008). Необходимо отметить, что кроме отрицательного влияния на организм человека неблагоприятных экологических и социально-экономических факторов, рост заболеваемости и травматизма связан также с недооценкой биологической и социальной роли физической культуры как важного компонента здорового образа жизни и системы реабилитации больных и инвалидов. Очевидно, что на современном этапе развития общества возникла необходимость широкого применения средств и методов физической культуры достаточно эффективных, а в ряде случаев и единственно необходимых в процессе реабилитации для восстановления здоровья, профессионального и социального статуса человека после болезни или травмы (С.П. Евсеев, 2000, 2005; В.А. Епифанов, 2006, 2007).

По данным официальной статистики, в Российской Федерации отмечается высокий удельный вес заболеваний сердечно-сосудистой системы, заболеваний и травм опорно-двигательного аппарата. Высокие показатели временной потери трудоспособности, ограничение физической и социальной активности при этих заболеваниях, свидетельствуют о значительных экономических потерях общества. Известно, что программа восстановления здоровья и социализации лиц с нарушением функции сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата предусматривает применение комплекса медицинских, педагогических и психологических средств. Понятие «реабилитация» в современной интерпретации означает восстановление двигательного потенциала, возвращение человека к активной профессиональной деятельности и прежнему социальному статусу, не только как индивидуума, но и как члена общества (И.Н. Денисов, 2000; В.И. Покровский, 2001; Ю.Н. Беленков, 2001).

В зависимости от средств воздействия на личность больного или инвалида выделяют физическую, психологическую, профессиональную и социальную формы реабилитации. Взаимосвязь и взаимозависимость отдельных ее видов служат основанием считать реабилитацию единой целостной функциональной системой восстановления и сохранения психосоматического, профессионального и социального статуса индивидуума (С.П. Евсеев, 2005, 2007; В.А. Епифанов, 2006, 2007). Основным средством физической реабилитации являются движения в форме физических упражнений, с помощью которых осуществляется противодействие влиянию гипокинезии, поддержание двигательной активности и восстановление нарушенного в результате болезни или травмы функционального потенциала человека. Важным условием эффективности физической реабилитации является индивидуальный подход к тренировочной программе, в которой характер, объем и интенсивность физических нагрузок, методика проведения занятий регламентируются в зависимости от характера заболевания или травмы, состояния больного, его возраста, этапа восстановительного лечения (С.Н. Попов, 1999; С.П. Евсеев и соавт., 2005, 2007; В.А. Епифанов, 2005, 2007). Хотя теоретическим и практическим вопросам профилактического и лечебно-восстановительного воздействия физических упражнений, разработке и обоснованию технологий применения средств физической культуры при конкретных заболеваниях и травмах посвящены многочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, результаты экспериментальных исследований и опыт применения существующих методик физической реабилитации в лечебно-профилактических учреждениях свидетельствуют об их недостаточной результативности. Одной из причин низкой эффективности используемых в лечебно-профилактических учреждениях технологий физической реабилитации является несоответствие между необходимыми для получения положительного лечебно-восстановительного результата характером, объемом и интенсивностью физических упражнений и недостаточным для выполнения реабилитационных программ уровнем функционального потенциала больных и инвалидов. Данное обстоятельство актуализирует необходимость поиска, разработки и научного обоснования эффективных инновационных педагогических технологий физической реабилитации, основанных на применении различных средств физической культуры и специализированных тренажерных устройств.

Гипотеза исследования. Рабочая гипотеза строилась на предположении о том, что подбор средств для физической реабилитации лиц с отклонениями в состоянии здоровья и инвалидов должен проводиться на основе комплексного воздействия физических упражнений, упражнений на специализированных тренажерных устройствах и психорегуляционных мероприятий на основные функциональные системы организма занимающихся, их двигательную и эмоциональную сферы. Предполагалось, что применение в педагогических технологиях физической реабилитации специализированных тренажерных устройств, оснащенных средствами управления движениями и приборами биологической обратной связи в сочетании с занятиями в водной среде и дыхательными упражнениями с элементами психорегуляции, позволит в полном объеме восполнить дефицит двигательной активности, что, в конечном итоге, повысит эффективность восстановления их двигательных возможностей и обеспечит социальную адаптацию и полноценную интеграцию в обществе.

Для подтверждения гипотезы нами была выдвинута цель исследования - научно обосновать методологию и разработать технологию физической реабилитации инвалидов путем комплексирования различных средств физической культуры, упражнений на специализированных тренажерных устройствах в сочетании с оздоровительным плаванием и дыхательной релаксацией.

Для реализации цели решались следующие задачи:

1. Изучить биомеханические и физиологические параметры ходьбы у лиц, с нарушением двигательной функции нарушений нижних конечностей в результате заболевания или травмы.

2. Определить функциональные особенности лиц, перенесших инфаркт миокарда.

3. Теоретически обосновать применение единого методологического подхода к использованию педагогических технологий физической реабилитации больных и инвалидов при нарушениях функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.

4. Разработать технологии физической реабилитации лиц с нарушениями функций опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.

5. Изучить эффективность разработанных педагогических технологий физической реабилитации лиц с нарушениями функций опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.

6. Обосновать концепцию применения средств, обеспечивающих возможность выполнения физических упражнений лицами с низкими функциональными возможностями в результате заболевания или травмы в объеме необходимом для получения положительного лечебно-восстановительного эффекта.

Объект исследования - педагогический процесс физической реабилитации больных и инвалидов после травм и заболеваний (на примере нарушения функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы).

Предмет исследования - целеполагание содержания и применение средств адаптивной физической культуры, специализированных тренажеров и занятий в водной среде для коррекции и восстановления двигательного потенциала, повышения качества жизни у лиц с низкими функциональными возможностями после травм, заболеваний опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.

Теоретико-методологическим обоснованием диссертационной работы являются основополагающие концепции:

- теории и методики физической культуры и спорта (А.Д. Новиков, 1976; Л.П. Матвеев, 1991, 2004; Н.И. Пономарев, 1996; Ю.Ф. Курамшин, 1999; Ж.К. Холодов, В.С. Кузнецов, 2003);

- общих закономерностей влияния физических упражнений на здоровье человека, на биологические, педагогические и социальные детерминанты (В.И. Белов,1995; Н.Н. Вавилова, 2002; В.А.Вишневский, 2002; G. J. Welk, 2002);

- биомеханики локомоций человека (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, 1979; Н.А. Бернштейн, 1996);

- искусственно управляющей среды (И.П. Ратов, 1990-1995);

- технологий обучения и воспитания в физической культуре и спорте (И.П. Ратов, 1974, 1995; Л.И. Лубышева, 1996, 1998);

- адаптивной физической культуры (С.П. Евсеев, 2000, 2005; В.С. Дмитриев, 2002);

- лечебной физической культуры (В.Н. Мошков, 1990; В.А. Епифанов, 2005);

- развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека (И.П. Ратов, 1990; В.К. Бальсевич, 2000; В.Д. Кряжев, 2003).

Научная новизна определяется тем, что впервые:

1. Предложена оригинальная методика восстановления двигательной функции после травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата и сконструировано тренажерное устройство для ее реализации, что подтверждено двумя патентами Российской Федерации.

2. Разработаны и экспериментально обоснованы инновационные педагогические технологии физической реабилитации при нарушении функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы на основе комплексного использования средств адаптивной физической культуры, специализированных тренажеров, занятий в водной среде и дыхательных упражнений с элементами психорегуляции.

3. Обоснована концепция физической реабилитации лиц с отклонениями в состоянии здоровья и инвалидов в результате заболевания или травмы опорно-двигательного аппарата, заболевания сердечно-сосудистой системы на основе педагогических средств, обеспечивающих выполнение тренировочной программы в полном объеме и повышающих эффективность восстановительного лечения.

4. На основе биомеханического анализа вскрыты механизмы увеличения механических затрат при ходьбе у лиц, перенесших заболевание или травму опорно-двигательного аппарата, что позволило повысить качество лечебно-восстановительного процесса.

5. Получены новые данные о влиянии различных методов управления движениями на биомеханические и физиологические параметры ходьбы у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей в результате заболеваний или травм.

6. Разработана и экспериментально апробирована инновационная методика физической реабилитации при контрактурах локтевого сустава.

7. Существенно расширены и углублены представления о двигательных возможностях, основных показателях гемодинамики и регуляции сердечного ритма у лиц, перенесших инфаркт миокарда и отнесенных к различным функциональным классам тяжести состояния.

8. Разработана и экспериментально обоснована инновационная технология физической реабилитации на санаторном этапе лиц, перенесших инфаркт миокарда и отнесенных к третьему функциональному классу тяжести состояния.

Теоретическая значимость результатов исследования определяется тем, что научно обоснована концепция применения средств физической культуры и специализированных тренажеров, обеспечивающих выполнение тренировочной программы в полном объеме в технологиях физической реабилитации лиц с нарушениями функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы, которая расширяет существующие положения теории и методики адаптивной физической культуры.

Практическая значимость. В публикациях по теме диссертации изложены методология, алгоритм разработки и содержание инновационных педагогических технологий физической реабилитации лиц с нарушением функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.

Инновационные педагогические технологии физической реабилитации больных и инвалидов с нарушением функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы внедрены в практику лечебно-профилактических учреждений системы здравоохранения Российской Федерации, что позволило повысить эффективность восстановления физического состояния и социального статуса.

Результаты исследования могут быть использованы в учебном процессе физкультурных высших и средних учебных заведений, в системе послевузовского образования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Низкие функциональные возможности лиц с нарушениями функции опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы не позволяют им выполнить в полном объеме программу физических тренировок, предусмотренную используемыми в настоящее время в лечебно-профилактических учреждениях педагогическими технологиями физической реабилитации, и необходимую для полноценного восстановления здоровья. Данное обстоятельство предопределяет разработку инновационных педагогических технологий физической реабилитации больных и инвалидов с низким функциональным потенциалом.

2. Инновационная педагогическая технология физической реабилитации лиц после травм и при заболеваниях опорно-двигательного аппарата основана на концепции «искусственно управляющих воздействий» включает:

- способ компенсации недостающих естественных двигательных возможностей в процессе восстановления двигательной функции средствами управления движениями с использованием обратной биологической связи;

- индивидуальное программирование занятий физическими упражнениями на основе биомеханического анализа ходьбы, оценки двигательных возможностей и функционального состояния сердечно-сосудистой системы;

- вибростимуляцию мышц для подготовки опорно-двигательного аппарата к выполнению упражнений физической реабилитации и восстановительный массаж после занятий;

- специальный комплекс физических упражнений локального воздействия для укрепления мышц, сухожилий и повышения подвижности в суставах;

- диагностику функционального состояния организма занимающихся на основе анализа показателей сердечного ритма.

3. Инновационная педагогическая технология физической реабилитации лиц с заболеваниями сердечно-сосудистой системы базируется на основных принципах адаптивной физической культуры, обуславливающих:

- личностно-ориентированный подход к содержанию реабилитационных программ, учитывающих характер заболевания;

- количественные и качественные критерии функционирования пораженной патологическим процессом сердечно-сосудистой системы, оценку мотивации реабилитантов;

- занятия в водной среде в условиях искусственно созданной невесомости, что позволяет облегчить выполнение физических упражнений и увеличить время двигательной терапии;

- дыхательные упражнения с элементами психорегуляции, направленные на снижение стресса;

- оценку динамики функционального состояния как критерия воздействия программ физической реабилитации;

- программу индивидуализированных самостоятельных занятий физическими упражнениями.

4. Эффективность инновационных технологий физической реабилитации подтверждается:

- увеличением продолжительности выполнения упражнений двигательной терапии в оптимальном для восстановления двигательной функции режиме;

- нормализацией биомеханических параметров ходьбы и уменьшением механических затрат на перемещение общего центра массы тела;

- экономизацией функционирования опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы, что проявляется снижением кислородной и пульсовой стоимости метра пути;

- улучшением самочувствия и настроения, уменьшением жалоб и количества приступов стенокардии, снижением дозы фармакологических препаратов у лиц, перенесших инфаркт миокарда;

- увеличением физической работоспособности лиц, перенесших инфаркт миокарда;

- улучшением состояния здоровья, проявляющимся в нормализации частоты сердечных сокращений, артериального давления, регуляции сердечного ритма, и увеличением ударного объема сердца у лиц, перенесших инфаркт миокарда.

5. Концепция физической реабилитации лиц с нарушением функций опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы основывается на следующих положениях:

- в основе двигательной терапии лежит использование физических упражнений для больших мышечных групп при оптимальном функционировании кардиореспираторной системы и опорно-двигательного аппарата в течение времени, необходимого для лечебно-восстановительного эффекта;

- при реализации программы двигательной терапии необходимо использовать специализированные тренажерные устройства и занятия в водной среде, позволяющие выполнять движения в необходимом для получения положительного эффекта объеме;

- оптимизация процесса физической реабилитации лиц с нарушениями функций опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы осуществляется с использованием средств обратной биологической связи и методов экспресс-диагностики состояния здоровья;

- в планы тренировочных занятий включаются специализированные упражнения для повышения силы мышц и подвижности в суставах, подготавливающие организм к выполнению программы двигательной терапии;

- для создания положительного эмоционального фона и формирования мотивации к регулярным занятиям физическими упражнениями в тренировочную программу включаются дыхательные упражнения с элементами психорегуляции, музыкальное сопровождение;

- эффективность физической реабилитации повышает применение стимуляционного и восстановительного вибромассажа при поражениях опорно-двигательного аппарата, сегментарного и точечного массажа при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Организация исследования

Исследования выполнены в соответствии с тематическим заданием №01.04.08 Росспорта на 2000-2005 годы.

Исследования выполнялись поэтапно в течение 1990-2007 гг. на базе лаборатории биомеханики Всероссийского научно-исследовательского института физической культуры, кафедре спортивной медицины и адаптивной физической культуры Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма, лечебно-профилактических учреждений г. Москвы и Смоленска.

На первом этапе (1990-2004 гг.) в соответствии с целью и задачами предпринятого исследования разработана и экспериментально обоснована инновационная педагогическая технология восстановления двигательной функции человека с использованием специализированного тренажерного устройства и приспособления оригинальной конструкции, обеспечивающих выполнение физических упражнений, и комплекса методических приемов повышающих эффективность физической реабилитации. Изучено влияние общепринятых и инновационной педагогических технологий физической реабилитации при нарушении двигательной функции нижних конечностей в результате заболевания или травмы у 170 человек. В 2002-2004 гг. обследовано 77 больных с контрактурами локтевого сустава, в процессе физической реабилитации которых была сопоставлена эффективность общепринятой и инновационной педагогических технологий.

На втором этапе (2004-2006 гг.) по комплексной методике обследовано 239 больных, перенесших инфаркт миокарда. В процессе констатирующего педагогического эксперимента изучено влияние используемой в кардиологических санаториях Российской Федерации методики физической реабилитации на клинико-физиологические показатели больных, перенесших инфаркт миокарда. Разработаны основные теоретические положения и содержание инновационной педагогической технологии физической реабилитации на санаторном этапе после перенесенного инфаркта миокарда. Проведен формирующий педагогический эксперимент, результаты которого позволили сопоставить эффективность общепринятой и инновационной технологий физической реабилитации на санаторном этапе после перенесенного инфаркта миокарда.

На третьем этапе (январь-октябрь 2007 гг.) осуществлены анализ и интерпретация результатов проведенного исследования, обоснована новая для адаптивной физической культуры концепция применения педагогических средств, повышающих эффективность физической реабилитации больных и инвалидов, сформулированы выводы и практические рекомендации, выполнено оформление диссертации.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: изучение и обобщение данных специальной научно-методической литературы, анализ медицинской документации, опрос и анкетирование, акселерометрия, гониометрия, тензодинамометрия, электромиография, определение потребления кислорода, пульсометрия, измерение артериального давления, электрокардиография, эхокардиоскопия, педагогические контрольные испытания, педагогический эксперимент, методы математического анализа.

Апробация диссертационной работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции (г. Санкт-Петербург, 2007) и двух Международных научно-практических конференциях (2005-2006). По теме диссертации имеется 55 публикаций, в том числе 2 монографии; разделы в книгах «Теория и организация адаптивной физической культуры» (1 и 2 том, 2005); 14 статей в реферируемых журналах; 12 учебных пособий (три с грифом Федерального агентства по физической культуре и спорту и два с грифом учебно-методического объединения). Зарегистрированы два патента Российской Федерации: «Устройство для обучения ходьбе больных», Патент № 2061454 от 10.06.1996 г. и «Способ реабилитации опорно-двигательного аппарата и устройство для его осуществления», Патент № 2054920 от 27.02.1996 г.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 274 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6-и глав, обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 41 таблицами и 12 рисунками. Библиографический указатель содержит 534 источника, из них 103 иностранных авторов.

Основное содержание диссертации

Педагогическая технология восстановления двигательной функции нижних конечностей у больных и инвалидов

В процессе констатирующего педагогического эксперимента изучены особенности отражения последствий заболевания или травмы опорно-двигательного аппарата в характеристиках проявления нарушений двигательной функции нижних конечностей. С этой целью обследовано 83 человека в возрасте 22-50 лет (45 с нарушением функции опорно-двигательного аппарата и 38 здоровых).

При исследовании походки у лиц здоровых и с нарушением двигательной функции при передвижении на тензодинамометрической дорожке выявлены достоверные межгрупповые отличия в биомеханических характеристиках вертикальной и горизонтальной составляющих взаимодействия с опорой (рис. 1).

Результаты проведенного исследования показали, что во время ходьбы по тензометрической платформе у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей в результате заболевания или травмы, отмечается уплощенная форма кривой вертикальных усилий, а амплитуда экстремума силы на 25-35% ниже, чем у здоровых пациентов (рис. 1). Однако вертикальный импульс силы у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей на 12-18% выше. Можно полагать, что они во время ходьбы в меньшей степени могут использовать амортизационные свойства опорно-двигательного аппарата, и им требуется больше усилий для поддержания вертикального положения тела.

Значительные различия отмечаются и в характеристиках горизонтальной составляющей реакции опоры. Для лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей характерно наличие отрицательного импульса силы и значительно меньшие (на 30-60%) величины усилий в фазе отталкивания по сравнению со здоровыми людьми (рис. 2).

Для более глубокого понимания внутренней структуры движения была проанализирована электроактивность мышц травмированной и здоровой нижних конечностей, что позволило выявить достоверные различия в работе мышц по качественным и количественным характеристикам. Икроножная мышца травмированной нижней конечности, в отличие от здоровой, активизируется только при взаимодействии с опорой, причем ее суммарная электроактивность за двойной шаг на 10-18% ниже, чем у здоровой, работа которой характеризуется предварительной активностью перед постановкой на опору. Суммарная электроактивность мышц бедра, наоборот, на 10-15% выше, что указывает на большие энергетические затраты, необходимые на разгон и торможение нижней конечности (рис. 3).

Наряду с этим были также изучены особенности биомеханических и биоэнергетических характеристик во время ходьбы на тредбане с различной скоростью передвижения (1,6; 1,8; 2,0; 2,2 м/с) у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей и у здоровых. У испытуемых регистрировали частоту сердечных сокращений и потребление кислорода в минуту. Проведенное исследование выявило существенные различия в биомеханических и физиологических характеристиках ходьбы у исследованных лиц (табл. 1).

Таблица 1

Физиологические и биомеханические характеристики у исследованных лиц во время ходьбы на тредбане ()

Скорость (м/с)	Параметры	Испытуемые
		Больные n=45	Здоровые n=38	р
1,6	Й	121,0±0,74	93,0±0,63	<0,05
	ЙЙ	25,5±0,5	16,5±0,45	<0,05
	III	2,4±0,07	1,25±0,03	<0,05
1,8	Й	130,0±0,76	102,0±0,04	<0,05
	ЙЙ	29,0±0,49	21,0±0,47	<0,05
	III	2,75±0,07	1,5±0,03	<0,05
2,0	Й	137,0±0,74	120,0±0,65	<0,05
	ЙЙ	32,5±0,47	25,0±0,47	<0,05
	III	3,1±0,05	1,9±0,03	<0,05
2,2	Й	144,0±0,74	138,0±0,63	<0,05
	ЙЙ	36,0±0,47	27,0±0,45	<0,05
	III	3,5±0,04	2,2±0,03	<0,05

Примечание: Й - ЧСС, уд/мин, ЙЙ - VО2, мл/кг/мин, III - ускорение точки, приближенной к общему центру массы тела - g.

Как следует из данных таблицы 1, лицам с нарушенной, вследствие заболевания или травмы, двигательной функцией требуются значительно большие механические и энергетические затраты на передвижения с заданной скоростью ходьбы на тредбане по сравнению со здоровыми людьми.

В процессе констатирующего педагогического эксперимента была изучена эффективность действующих технологий физической реабилитации на поликлиническом этапе у 41 больного в возрасте 20-50 лет с нарушением двигательной функции нижних конечностей вследствие заболевания или травмы опорно-двигательного аппарата. Результаты опроса исследованных лиц, анализа их биомеханических параметров ходьбы дают основание заключить, что одной из причин недостаточной эффективности используемых технологий физической реабилитации лиц с нарушением функции опорно-двигательного аппарата вследствие заболевания или травмы является несоответствие между уровнем их двигательных возможностей и необходимыми для положительного лечебно-восстановительного воздействия объемом и интенсивностью физических упражнений. Данное обстоятельство выявило необходимость разработки тренажерных устройств и научного обоснования методики занятий физическими упражнениями, позволяющих увеличить объем двигательной терапии при нарушении двигательной функции нижних конечностей.

В основу инновационной технологии физической реабилитации лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей была положена концепция И.П. Ратова (1980) о применении «искусственно управляющей среды» для ее восстановления.

В процессе формирующего педагогического эксперимента изучена эффективность применения отдельных методических приемов, используемых в качестве факторов «искусственно управляющей среды» при проведении физической реабилитации лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей, вследствие заболевания или травмы.

С этой целью применяли разработанные нами ранее (Г.Н. Грец, 1996) и защищенные, как изобретение, патентом Российской Федерации методические приемы (ограничение сил гравитации на движения человека; привнесение внешних энергосиловых добавок в движения человека посредством использования энергии упругой деформации; принудительные движения нижних конечностей; использование искусственной электрической активизации мышц) и специальное тренажерное устройство.

В ходе формирующего педагогического эксперимента предполагалось выявить влияние указанных выше методических приемов на биомеханические и физиологические параметры ходьбы у лиц, перенесших заболевания или травмы опорно-двигательного аппарата, и определить рациональные режимы их использования в процессе физической реабилитации.

Обследовано 46 больных в возрасте 21-48 лет с нарушением двигательной функции нижних конечностей, вследствие заболевания или травмы, у которых в начале курса физической реабилитации определяли время ходьбы на тредбане со скоростью 1,8 м/с до возникновения утомления и достижения уровня частоты сердечных сокращений 130 уд/мин в обычных условиях и при использовании различных методических приемов (табл. 2).

Таблица 2

Изменение уровня частоты сердечных сокращений и ускорения точки, приближенной к общему центру массы тела, при использовании методических приемов восстановления двигательной функции при скорости 1,8 м/с ()

Методические приемы	ЧСС, уд/мин	Ускорение, м/сІ
Ограничение сил гравитации на 20%	1210,4*	2,2±0,3*
Ограничение сил гравитации на 30%	1160,5*	2,10,4
Принудительное передвижение нижних конечностей	1200,4*	2,60,2
Искусственные «силовые добавки» за счет энергии упругой деформации	1250,5	2,50,3
Динамическая электростимуляция	1240,8	2,60,4
Комплексная коррекция движений	1090,4*	1,60,2*

Примечание: ЧСС - частота сердечных сокращений; * - различие достоверно при р<0,05.

Проведенное исследование показало, что во время ходьбы на тредбане в обычных условиях со скоростью 1,8 м/с при частоте сердечных сокращений 130 уд/мин ускорение составляло 2,75 м/сІ.

Выявлено, что наибольшее влияние на изменение частоты сердечных сокращений и на снижение величины ускорения точки, приближенной к общему центру массы тела, а, следовательно, и на снижение величины внешней механической работы в ходьбе оказывает использование методического приема «ограничение влияния сил гравитации» (табл. 2). Так, при искусственном «облегчении» веса пациента на 20% снижение частоты сердечных сокращений в среднем составило 90,6 уд/мин, а величина ускорения снизилась на 0,550,4 м/сІ. При 30% «облегчении» веса пациента частота сердечных сокращений снизилась, в среднем, на 140,5 уд/мин, а величина ускорения - на 0,650,4 м/сІ.

При использовании других методических приемов также наблюдалось снижение частоты сердечных сокращений и величины ускорения, однако эти изменения были менее выражены (табл. 2).

Наибольший эффект наблюдался при комплексном использовании методических приемов управления движениями. В этом случае биомеханические и физиологические параметры ходьбы у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей приближались к параметрам ходьбы практически здоровых людей. Частота сердечных сокращений в этом случае в среднем уменьшалась на 18-20 уд/мин, а ускорение - на 1,15 м/сІ.

Особый интерес представляет изучение эффективности восстановления нарушенной двигательной функции нижних конечностей с помощью специализированного тренажера, оснащенного устройствами привнесения в процессе движений искусственных «силовых добавок» и экспресс-коррекции движений в сочетании с восстановительными средствами массажа, физиотерапевтическими процедурами, биомеханической вибростимуляцией. В данной серии исследований участвовало 45 испытуемых с нарушением двигательной функции нижних конечностей в результате заболевания или травмы опорно-двигательного аппарата, проходящих реабилитацию в различных лечебно-профилактических учреждениях.

Инновационная педагогическая технология физической реабилитации предусматривала:

- теоретические занятия;

- общеразвивающие специальные физические упражнения;

- дыхательные упражнения с элементами психорегуляции;

- специализированный тренажерный стенд;

- коррекцию движений на основе обратной биологической связи;

- самостоятельные занятия физическими упражнениями.

Курс физической реабилитации составил 36 занятий.

Каждое занятие включало подготовительную, основную и заключительную части. В подготовительной части занятия применяли общеразвивающие упражнения, вибромассаж в течение 4 минут. Общая продолжительность подготовительной части занятия 15 минут.

Основная часть занятия включала ходьбу на тредбане с использованием методических приемов управления движениями на основе биологической обратной связи. Режим нагрузки подбирался индивидуально и контролировался по частоте сердечных сокращений (не более 140 уд/мин). В начале курса физической реабилитации скорость ходьбы на тредбане составляла 1,2 м/с (1-10 занятие), на последующих занятиях скорость ходьбы на тредбане увеличивалась до 2,5 м/с. Продолжительность основной части занятия составляла 20-30 минут.

Заключительная часть занятия включала специальные дыхательные упражнения и упражнения на расслабление.

Результаты проведенных исследований выявили, что инновационная технология физической реабилитации способствует эффективному восстановлению двигательных возможностей лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей. Установлено, что у исследованных лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей произошло приближение величин опорных реакций к модельным характеристикам практически здоровых людей по длительности и амплитуде. А также отмечено повышение вертикальной и горизонтальной составляющих реакции опоры (табл. 3). Достоверные изменения произошли и в величинах импульса силы реакции опоры. Горизонтальный импульс, который в начале эксперимента был отрицательным, что указывало на сильный тормозящий характер фазы постановки ноги на опору, в конце эксперимента приблизился к нулю, что указывает на коррекцию походки. Вертикальный импульс также снизился (табл. 3). Полученные данные свидетельствует об экономизации механических затрат во время ходьбы (табл. 3).

Таблица 3

Влияние занятий с использованием инновационной технологии физической реабилитации на биомеханические и физиологические параметры у лиц с нарушением двигательной функции нижних конечностей ()

Показатели	До эксперимента	После эксперимента	Достоверность различий
Вертикальная составляющая опорных усилий (N/кг)	Л	11,83±0,5	14,27±0,7	р<0,01
	П	11,11±0,4	13,60+0,6	р<0,01
Горизонтальная составляющая опорных усилий (N/кг)	Л	2,95±0,3	3,2±0,2	р>0,05
	П	2,20±0,4	2,9±0,5	р>0,05
Вертикальная составляющая импульса силы (N/кг)	Л	10,9±0,92	8,5±0,64	р<0,05
	П	11,4±1,03	9,2±0,76	p<0,05
Горизонтальная составляющая импульса силы (N/кг)	Л	-0,15±0,04	0,02±0,0	р<0,01
	П	-0,17±0,05	-0,02±0,0	р<0,01
ЧСС (уд/мин) на скорости 2,0 м/с	139,4±6,3	128±5,8	р>0,05
VО2 (мл/мин/кг) на скорости 2,0 м/с	32,3±2,6	26,9±2,4	р>0,05

Примечание: Л - левая нога, П - правая нога.

Результаты эксперимента показывают, что восстановление двигательной функции нижних конечностей сопровождалось повышением функциональных возможностей исследованных лиц: частота сердечных сокращений в конце курса физической реабилитации во время ходьбы на тредбане со скоростью 2 м/с снизилась со 139,4±6,3 до 128±5,3 уд/мин, а уровень потребления кислорода - с 32,3±2,6 до 26,9±2,4 мл/мин/кг (р<0,05). Эти данные свидетельствуют о значительной экономизации движений в ходьбе.

Улучшение биомеханических и физиологических параметров двигательной функции нижних конечностей привело к существенному возрастанию показателей физической работоспособности. Если в начале эксперимента исследованные лица могли двигаться на тредбане в среднем со скоростью 1,2 м/с в течение 1-6 минут, то в конце эксперимента они уже выполняли физическую нагрузку со скоростью ходьбы 2,5 м/с в течение 20-30 минут.

Педагогическая технология восстановления движений при контрактурах локтевого сустава

В процессе педагогического эксперимента была сопоставлена эффективность общепринятой и инновационной технологий восстановления движений при разгибательных и сгибательных контрактурах локтевого сустава у лиц в возрасте 23-50 лет на поликлиническом этапе физической реабилитации. Занятия физическими упражнениями в контрольной группе (40 человек) проводились в соответствии с общепринятой технологией (В.А. Епифанов, 1987, 2002). Физическая реабилитация лиц экспериментальной группы (37 человек) производилась с помощью инновационной педагогической технологии, отличительными особенностями которой являлись:

- теоретические занятия;

- общеразвивающие и специальные упражнения для локтевого сустава в обычных условиях и водной среде;

- использование приспособления оригинальной конструкции, позволяющего производить дозированное по амплитуде сгибание и разгибание в локтевом суставе;

- дыхательные упражнения с элементами психорегуляции.

В экспериментальной группе подготовительная и заключительная части занятия проводились по общепринятой технологии, в основной части занятия применяли специальные упражнения в сочетании с приспособлением оригинальной конструкции в условиях водной среды. Общая продолжительность занятия составляла 20-30 минут.

Курс физической реабилитации в контрольной и экспериментальной группах составил 36 занятий. Как показало проведенное исследование, амплитуда движений в локтевом суставе после курса физической реабилитации составила у испытуемых контрольной группы 112,0±1,8° и в экспериментальной группе - 134,0±1,6° (р<0,05).

Педагогическая технология физической реабилитации лиц, перенесших инфаркт миокарда

В процессе констатирующего педагогического эксперимента изучена медицинская документация 196 пациентов кардиологического санатория, перенесших инфаркт миокарда. Среди них преобладали лица в возрасте 41-50 лет (30,6%) и 51-60 - (47,2%). При поступлении в кардиологический санаторий 67,5% больных предъявляли жалобы на приступы болей в области сердца, у 23,6% на электрокардиограмме документировались экстрасистолы. У 85% исследованных лиц были диагностированы сопутствующие заболевания: гипертоническая болезнь, болезни органов дыхания, сахарный диабет, остеохондроз позвоночника. В зависимости от результатов выполнения велоэргометрического теста и клинических проявлений перенесенного инфаркта миокарда к первому функциональному классу тяжести состояния отнесено 22,5%, второму функциональному классу тяжести состояния - 58,1% и третьему функциональному классу тяжести состояния - 19,4% исследованных лиц.

Во время пребывания больных в кардиологическом санатории со второго - третьего дня начинался курс физической реабилитации. Физическая реабилитация исследованных лиц производилась по общепринятой технологии (Л.М. Николаева, Д.М. Аронов, 1988; В.А. Епифанов, 2005), в которой режим двигательной активности, характер, объем и интенсивность физических упражнений дифференцируются в зависимости от функционального класса тяжести состояния больных инфарктом миокарда. Для оценки эффективности общепринятой технологии физической реабилитации на санаторном этапе проведен анализ изменения клинико-физиологических показателей в течение пребывания исследованных лиц в кардиологическом санатории. Было выявлено, что больные, отнесенные к первому и второму классу тяжести состояния смогли выполнить программу физической реабилитации в полном объеме. После курса физической реабилитации у больных инфарктом миокарда первого и второго функционального класса тяжести состояния улучшилось самочувствие, уменьшилось число лиц с различными жалобами и приступами стенокардии. За 23 дня занятий физическая работоспособность возросла на 28,3%., произошли положительные изменения функции кровообращения: частота сердечных сокращений в покое снизилась в среднем с 80,3±2,4 до 71,6±2,1 уд/мин (р<0,05), у 76% больных наблюдалась нормализация артериального давления и у 70,2% уменьшилось число случаев возникновения ишемической депрессии сегмента ST и нарушений сердечного ритма, а также отмечено усиление влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на сердечный ритм.

Результаты констатирующего педагогического эксперимента свидетельствуют, что больные инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния из-за имеющихся осложнений (нарушение ритма сердца, частые приступы стенокардии, повышенное артериальное давление и др.), низкой физической работоспособности не могли выполнить программу физической реабилитации в полном объеме. Очевидно, поэтому у них в конце курса физической реабилитации не произошло достоверного улучшения клинического состояния: остались прежние жалобы, не уменьшилось число приступов стенокардии, не изменилась доза антиангинальных фармакологических препаратов, отсутствовала достоверная положительная динамика частоты сердечных сокращений, артериального давления, ударного объема сердца, фракции выброса левого желудочка, а также осталиьс признаки усиления влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на ритм сердца. По данным велоэргометрического тестирования, у больных инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния не выявлено достоверного увеличения физической работоспособности. Можно полагать, что недостаточная эффективность общепринятой технологии физической реабилитации больных инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния на санаторном этапе обусловлена тем, что в силу низкого адаптационного потенциала и ряда серьезных осложнений (недостаточность кровообращения первой степени, нарушения сердечного ритма, гипертензия, выраженная коронарная недостаточность) они не могут выполнить тренировочную программу в полном объеме.

На основе базовых концепций теории и методики адаптивной физической культуры и результатов констатирующего педагогического эксперимента была разработана инновационная педагогическая технология физической реабилитации больных инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния в условиях кардиологического санатория.

Особенностью инновационной педагогической технологии физической реабилитации больных инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния является применение физических упражнений в водной среде в условиях искусственно созданной невесомости (водная иммерсия), что позволяет им выполнить достаточный для положительного лечебно-восстановительного эффекта объем физической нагрузки за счет отсутствия гравитационной нагрузки на организм и изменения условий функционирования сердечно-сосудистой системы. От общепринятой технологии физической реабилитации больных инфарктом миокарда инновационная отличается также личностно-ориентированной направленностью и периодизацией лечебно-педагогического процесса, проведением теоретических занятий для формирования мотивации к здоровому образу жизни и занятиям физическими упражнениями, комплексированием различных средств адаптивной физической культуры, обучением навыкам самоконтроля.

Основным видом физических упражнений в инновационной технологии физической реабилитации исследованных экспериментальной группы являлось плавание в условиях водной иммерсии. Занятия в плавательном бассейне кардиологического санатория проводили с группой численностью 5-6 человек при строго индивидуальном подходе к каждому занимающемуся. Занятие состояло из трех частей: подготовительной, основной и заключительной. Продолжительность подготовительной части занятия составляла 12-14 минут, основной - 20-30 и заключительной - 10-12 минут. В начале и конце каждого занятия опрашивали исследованных лиц о самочувствии, определяли частоту сердечных сокращений и артериальное давление.

В подготовительном периоде физической реабилитации решались задачи:

1. Подготовить больных к основному периоду физической реабилитации.

2. Обучить технике плавания облегченным способом «кроль без выноса рук», технике выполнения дыхательных упражнений с элементами психорегуляции.

3. Формировать мотивацию к занятиям физическими упражнениями.

4. Обучить навыкам самоконтроля.

В подготовительном периоде физической реабилитации занятия в бассейне проводились в первой половине дня. Исследованные лица в подготовительной части занятия продолжительностью 12-15 минут кроме общеразвивающих выполняли упражнения, необходимые для освоения навыков плавания. В основной части занятия испытуемых экспериментальной группы с прикрепленными к туловищу специальными пенопластовыми поплавками (в условиях водной иммерсии) обучали облегченному способу плавания «кроль без выноса рук». Для определения объема индивидуальной физической нагрузки применяли следующий тест: после пребывания в воде в течение 1 минуты реабилитанты проплывали 5 метров, затем у них определяли частоту сердечных сокращений и артериальное давление. В соответствии с программой физической тренировки исследованные лица при температуре воды 27-28°С проплывали отрезки 5-10-14 метров в медленном темпе с последующим 2-3 - минутным интервалом отдыха у бортика бассейна. В зависимости от реакции частоты сердечных сокращений на физическую нагрузку это упражнение выполнялось 3-5 раз. Каждое повторение физической нагрузки в воде начинали при частоте сердечных сокращение не более 90 ударов в минуту Продолжительность заключительной части занятия составляла 10-12 минут и включала: ходьбу в медленном темпе, упражнения для расслабления мышц, дыхательные упражнения.

В подготовительном периоде после занятий физическими упражнениями проводилась «теоретическая подготовка» больных в форме беседы на следующие темы:

1. Задачи физической реабилитации больных инфарктом миокарда на санаторном этапе. Механизмы лечебного действия физических упражнений.

2. Виды физических упражнений, применяемых в процессе физической реабилитации больных инфарктом миокарда на санаторном этапе. Понятие о психорегуляции. Дыхательные упражнения с элементами психорегуляции.

3. Основы методики физической тренировки больных инфарктом миокарда на санаторном этапе.

Во второй половине дня с интервалом отдыха не менее 3 часов после занятий в бассейне исследованные лица по индивидуальным программам занимались физическими упражнениями (лечебная гимнастика, дозированная ходьба, терренкур).

Задачи основного периода:

1. Повышение функциональных возможностей реабилитантов.

2. Подготовка реабилитантов к бытовым нагрузкам.

3. Самоконтроль при занятиях физическими упражнениями.

В основном периоде физической реабилитации занятия в плавательном бассейне проводились два раза в день в группах по 5-6 человек. Подготовительная часть занятия продолжалась 10-12 минут, основная - 25-30 и заключительная - 12-14 минут. В подготовительной части занятия «на суше» применяли упражнения для всех мышечных групп в сочетании с ритмичным дыханием, упражнениями на расслабление; осваивали и совершенствовали элементы плавательной подготовки; в основной - прикрепленными к туловищу специальными пенопластовыми поплавками при температуре воды 27-28°С. Для определения объема индивидуальной физической нагрузки применяли следующий тест: после пребывания в воде в течение 1 минуты реабилитанты проплывали 5 метров, затем у них определяли частоту сердечных сокращений и артериальное давление. Физическая нагрузка в условиях водной иммерсии осуществлялась в аэробном режиме при частоте сердечных сокращений 100-120 ударов в минуту. Постепенно объем тренировочной нагрузки повышали. В конце основного периода физической реабилитации исследованные лица проплывали на каждом занятии в среднем 300-400 метров. Всего в основном периоде физической реабилитации предусматривалось 34 занятия в плавательном бассейне.

Для увеличения объема двигательной активности и повышения функциональных возможностей исследованные лица экспериментальной группы в основном периоде физической реабилитации самостоятельно занимались физическими упражнениями по индивидуальным программам, которые включали комплексы общеразвивающих физических упражнений, дозированную ходьбу, терренкур. Виды, объем и интенсивность физических упражнений подбирались с учетом индивидуальных психосоматических особенностей состояния больного и его функциональных возможностей.

В соответствии с задачами формирующего педагогического эксперимента у больных инфарктом миокарда III функционального класса тяжести состояния (экспериментальная группа) при поступлении в кардиологический санаторий были изучены клинико-физиологические показатели, физической работоспособности, данные о медикаментозной терапии и сопоставлены с аналогичными в контрольной группе. Установлено отсутствие достоверных различий изученных показателей у больных экспериментальной и контрольной групп.

Динамика клинико-физиологических показателей и данных о медикаментозной терапии исследованных лиц экспериментальной и контрольной групп за время формирующего педагогического эксперимента позволяет сравнить эффективность общепринятой и инновационной педагогических технологий физической реабилитации больных инфарктом миокарда третьего функционального класса тяжести состояния в условиях кардиологического санатория.

Как показали результаты проведенного исследования, инновационная технология физической реабилитации оказала благотворное влияние на субъективное состояние больных экспериментальной группы (табл. 4).

Таблица 4

Динамика показателей субъективного состояния, оцениваемого по количеству жалоб у лиц, перенесших инфаркт миокарда, в процессе физической реабилитации (%)

Жалобы	Экспериментальная группа (n=49)	Контрольная группа (n=52)
	До	после	До	После
Одышка	6,7	-	7,5	6,8
Боли в области сердца	67,5	12,7	63,9	41,6
Перебои в работе сердца	8,2	-	9,2	7,6
Сердцебиение	34,4	2,5	35,7	17,3
Астеноневротический синдром	10,2	2,6	11,5	9,6

Анализ динамики показателей субъективного состояния лиц, перенесших инфаркт миокарда, свидетельствует, что у исследованных лиц экспериментальной группы в конце курса физической реабилитации отсутствуют жалобы на одышку и перебои в работе сердца. Существенно, по сравнению с контрольной группой, уменьшилось число исследованных лиц с жалобами на боли в области сердца.