Вибрация как лечебный фактор

Из всех видов физических методов лечения различных недугов человека наиболее биологическим является вибротерапия. Это вытекает из самой природы биологического действия механических колебаний. Разумеется, не случайно метод лечения вибрацией развивался вместе с другими методами терапии, связанными с воздействиями на организм механических факторов, такие как массаж и лечебная физкультура. Как и другие, вибрационный метод вначале носил эмпирический характер, хотя еще А.Е. Щербак говорил о том, что вибрация проторяет рефлекторный путь, удаляет продукты метаболизма, нормализует функции. Однако это были лишь общие догадки о возможных действиях вибрации.

Вибротерапия, как метод физиотерапии, вошла в медицинскую практику в конце XIX-начале XX в. Но внедрение ее шло крайне медленно и эпизодически.

В краткой исторической справке И.Р. Тарханов (1893) указывал, что первое вибрационное устройство (вибрирующая каска) для снятия головных болей была сконструирована во Франции в 1737 г. Это устройство широкого распространения не получило и вскоре было забыто. Лишь спустя почти 150 лет она была снова "изобретена" в школе знаменитого французского врача Шарко (в 1878 г). Полагают, что медленное внедрение вибротерапии в практику объясняется тем, что не было теоретических обоснований к ее применению. Это, конечно, справедливо, но есть и более общие исторические причины социального характера.

Как известно, перед Великой Отечественной войной и особенно после войны необычайно бурно стали развиваться различные отрасли промышленности. Началась научно-техническая революция, издержки которой стали угрожать здоровью человека. В 1940-х годах появилась одна из первых в СССР монографий о патологическом действии вибрации. Вместе с техническим прогрессом появилась новая нозологическая единица болезни, теперь уже хорошо известная вибрационная болезнь. В 50-60-х гг. число заболеваний вибрационной болезнью стало опережать все другие профзаболевания. Ясно, что в этих условиях на первый план выступала проблема исследования патологического действия вибрации. В стране появились десятки исследовательских коллективов, лабораторий, кафедр по изучению данной проблемы. Наблюдалось явление, аналогичное тому, что было в радиобиологии. В обоих случаях в первую очередь требовалось выяснить степень биологической опасности для человека действия в первом случае радиации, во втором - вибрации. В радиобиологии после длительного периода исследований характера лучевых поражений, воспроизведения модели лучевой болезни перешли к исследованиям механизмов биологического действия радиации. После того как была найдена мишень действия радиации, исследования были направлены на проблему репарации лучевых поражений.

В проблеме вибрации оказались иные пути ее решения. К сожалению, период моделирования вибрационной болезни на животных, так же как и клинические наблюдения ее течения на людях, несколько затянулся. До сих пор еще продолжаются наблюдения и исследования, которые практически не несут какой-либо полезной информации. Естественно, что самым актуальным и первоочередным сейчас является вопрос о механизме действия вибрации на биологические объекты.

Прежде всего необходимо выяснить взаимодействие биологических структур (которые и являются мишенью действия вибрации) с механической волной. Зная, какой биологический эффект вызывают механические волны в том или ином объекте (клетке, ткани, органе или в целом организме), можно заранее прогнозировать последствия действия вибрации заданной характеристики. Так, например, нами было экспериментально установлено, что вибрация мышц с частотой 25 Гц и ускорением 5 подавляет ферментативную (АТФазную) активность актомиозина. Мышца теряет способность совершать работу. На основании этих данных, можно было заранее предвидеть, что вибрация животных с этой частотой будет резко подавлять их физическую выносливость. Опыты подтвердили это предположение. Говоря о механизме биологического действия вибрации, следует иметь в виду, что в самом действии вибрации заложена возможность нормализации физиологических процессов. Можно, конечно, говорить в таком случае о вибрации, как о лечебном факторе. С биологической точки зрения, вибрация (механические колебания) является необходимым, постоянно действующим фактором в живых системах различных уровней организации, и в этом смысле вибрация не "лечит", а нормализует присущий данному объекту биологический процесс.

Следует отметить, что в настоящее время, прежде всего у нас в СССР, намечается новое направление исследований общей проблемы биологического действия вибрации и звука. Это направление касается уже не моделирования вибрационной болезни, а исследования возможных, биологически полезных эффектов вибрации не только в медицинской, но и, например, в сельскохозяйственной практике. В ряде работ, посвященных вибротерапии, приводятся данные о лечебном действии вибрации. В сущности, лечение сводится к тому, что вибрация нормализует свойственную данному органу (ткани) функцию, т.е. вибрация выполняет ту роль, которую она и выполняла в течение всей жизни на Земле. Данные подчеркивают именно биологическую сторону проблемы. Следует обратить внимание на очень важный факт, связанный с физической характеристикой вибрации. Во всех приводимых исследованиях лечебного действия вибрации использовались и частоты, и амплитуды колебаний, сравнимые с теми, которые вызывают патологические процессы, вибрационную болезнь: частоты порядка 10-100 Гц; интенсивности, судя по амплитуде, порядка 2-3 g.

Это очень важное и трудно объяснимое явление: вибрация с одними и теми же физическими параметрами в одном случае вызывает вибрационную болезнь, в другом - хорошо выраженный терапевтический эффект. В чем тут дело? Биологам хорошо известна двухфазная реакция на раздражение: слабое действие любых, именно любых физико-химических, факторов стимулирует интенсивность биологических процессов, более сильное - их подавляет. Это хорошо показано канадским ученым Гансом Селье при изучении стресса не только на клетках и тканях, но и на целом организме. Во всех этих случаях речь идет о слабых и сильных воздействиях. Здесь, однако, и по интенсивности воздействий различий нет. По нашему мнению, более или менее удовлетворительным объяснением этого парадоксального явления может быть следующее. Само по себе действие вибрации не является патологическим. Мы уже не раз подчеркивали, что механические колебания являются необходимой компонентной внешней среды в обеспечении нормальной жизнедеятельности. Мы также считаем, что мишенью действия вибрации является структура объекта. Из этого следует, что, например, при вибрации животного в широком диапазоне частот всегда есть возможность обнаружить ту структуру, которая будет резонировать одну из применяемых частот. Возникший резонанс уже в силу чисто физических явлений может привести систему к патологии. В самом деле, вибрация мыши с частотой 25 Гц вызывает резонансные явления в легких. Результаты: кровоизлияние, летальный исход. Вибрация с частотой 20 Гц вызывает у экипажа вертолета резонанс в зрительной системе, в результате чего теряется способность читать показания приборов.

Резонансные явления в биологических структурах, возникающие при вибрации, теперь широко известны. Физическое явление резонанса возникает при совпадении частот, навязываемых системе извне, с собственной частотой колебаний системы и практически в начальный момент не зависит от интенсивности этих колебаний. Интенсивность, судя по амплитуде, многократно увеличивается лишь позже, при возникновении резонанса, который приводит и к авариям на кораблях, различных видах летательных аппаратов, а в биологии - к патологии или даже к гибели объекта. Именно исходя из резонансной гипотезы действия вибрации на живые объекты, становится понятным, что одна и та же частота вибрации, независимо от ее интенсивности, может в одном случае вызвать лечебный эффект, в другом - глубокую патологию. Вероятно, только механическим колебаниям при их действии на биологические объекты свойственно это исключительное явление. И это, следовательно, определяется самой физической природой вибрации.

Следует, однако, помнить, что биологический эффект действия вибрации не всегда и не обязательно должен быть связан с явлением резонанса. В данном случае явление резонанса при действии вибрации дает возможность объяснить наблюдаемый парадокс: одна и та же частота при одной и той же интенсивности в одном случае вызывает патологию, в другом - лечебный эффект. Патологические явления при действии вибрации возникают не обязательно лишь при наличии *резонанса. Здесь могут быть по крайней мере три важнейших фактора, каждый из которых может оказаться решающим в определении дальнейшей судьбы объекта.

Прежде всего интенсивность вибрации. На ряде производств, на некоторых видах транспорта (вертолеты, тракторы, танки, подводные лодки) шумы и вибрация по интенсивности на 3-4 порядка выше веками сложившихся и привычных для человека интенсивностей. Понятно, что борьба с шумами и вибрациями такой интенсивности является в настоящее время, по словам академика А.А. Благонравова, одной из глобальных социально-экономических проблем.

Вторым фактором, который может оказать решающее влияние на возникновение патологических процессов, являются сопутствующие условия. Речь идет об условиях, в которых приходится трудиться человеку: температура, шумы, уровень радиации, содержание воздушной среды, атмосферное давление, физическое и моральное напряжение. Эмоциональное, психическое состояние человека при всех этих сопутствующих условиях приводит к тому, что действие вибрации с одними и теми же параметрами проявляется по-разному. К сожалению, проблема комплексного действия физико-химических факторов среды на биологические процессы является одной из сложнейших проблем в биологии, и потому, может быть, она разрабатывается крайне медленно.

Третьим, не менее важным сопутствующим фактором, является исходное функциональное состояние самого объекта. Биологам известно такое явление, когда слабые воздействия на клетку повышают в ней интенсивность метаболических процессов. Но, если этот повышенный метаболизм уже каким-то фактором был вызван, тогда последующее, пусть даже слабое, воздействие вызывает обратный эффект - он будет подавлять активность метаболического процесса. Следовательно, говоря конкретно о действии вибрации, ее конечный эффект будет зависеть от того, каково было исходное функциональное состояние объекта, на который действует вибрация. Разумеется, на уровне клетки эта закономерность реакции обнаруживается весьма отчетливо. На целом организме, тем более на человеке, оценить исходное состояние в высшей степени трудно. Но тем не менее закономерность реакции на раздражение, как общебиологическая закономерность, сохраняется. Эта закономерность реакции на раздражение и является одной из ведущих причин того, что на одно и то же вибрационное воздействие при прочих равных условиях люди одного пола, возраста, стажа работы реагируют по-разному.

Все эти особенности биологического действия механических колебаний должны быть учтены при разработке теоретических основ вибротерапии.

Надо полагать, что вибротерапия, как и в целом механотерапия, станет одним из ведущих лечебных и гигиенических факторов в медицинской практике.

2. Массаж как стимулятор биологических функций