Физические факторы асимметрии биомеханики опорно-двигательного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 616.711; 007.55; 073.75

ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ АСИММЕТРИИ БИОМЕХАНИКИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Холманский А.С.*, Минахин А.А.**

* Московский государственный медико-стоматологический университет **Поликлиника восстановительного лечения №6 ЮЗАО г. Москва

Установлена зависимость асимметрии нервной системы, отвечающей за спонтанное вращение тела человека совершающего бег на месте от внешней электромагнитной обстановки. Измерена кинетика релаксации температуры кожи, нагретой путем натирания рукой или внешним источником тепла. Учитывая снижение степени агрегирования сахаров и увеличение подвижности метаболитов в физиологических растворах с повышением температуры, предложили использовать локальный нагрев кожи и бег на месте для интенсификации методов мануальной терапии и кинезитерапии (ЛФК).

Ключевые слова: асимметрия биомеханики, бег на месте, хиральные среды, подвижность метаболитов.

ВВЕДЕНИЕ

В основе мануальной и кинезитерапии как комплексной лечебно-диагностической методологии лежат известные закономерности патофизиологии нейрогуморальных систем и биомеханики опорно-двигательной системы в целом и скелетно-мышечного аппарата в частности. Существенную роль в механизме развития той или иной патологии двигательной системы играют нарушения ее конституционных, морфологических и функциональных асимметрий [1, 3, 4]. К таким асимметриям относятся: «укорочение» одной из нижних конечностей функциональная разница длины нижних конечностей - ФРДНК и анатомическая разница - АРДНК [3], праворукость и леворукость, асимметрия гемодинамики и органов чувств, функциональная асимметрия головного мозга (ФАМ) [1, 4, 5] и вегетативной нервной системы (ВНС) [10]. В основе данных асимметрий лежит хиральность молекулярно-клеточных структур и винтовой характер движения метаболитов в коммуникационных и энергетических системах организма.

Асимметрия ВНС и ФАМ в норме обеспечивают дифференциацию функций опорно-двигательного аппарата (динамика ног и рук) и чувствительных систем организма, отвечающих за его адаптацию к внешним условиям. При нарушениях асимметрии ВНС могут развиваться не только болезни внутренних органов, но и различные дисплазии. Наглядным примером такой патологии служат различные формы сколиоза [3, 4]. Ключевая роль в закреплении асимметричных дисплазий принадлежит позвоночнику и спинному мозгу, на сегментах которого замыкаются нервные связи между висцеральными органами, костно-мышечносвязочной системой и кожей. Данные метамерные связи динамичны - при гипертрофии или угнетении функциональной реакции на экзо- и эндогенные факторы могут возникать нейрофизиологические или морфологические патологии в висцеральных органах или в опорно-двигательном аппарате.

Биомеханику на макро- и микро-уровне лимитирует реология и электродинамика жидких или иных однородных, сплошных систем организма, которые из-за обязательного присутствия в них оптически активных веществ (ОАВ) в общем случае являются хиральными средами. Примерами таких сред являются плазма крови, спинномозговая и синовиальная жидкость, подкожно-жировая клетчатка и дерма, соединительные и костные ткани. Типичными представителями ОАВ служат белки, сахара, гиалуроновая и молочная кислоты, спиральные коллагеновые волокна. Хиральность таких сред, завися от внешних физических условий (температура, давление, возмущения магнитного поля Земли), может вносить свой вклад в формирование асимметрии нейрофизиологии и биомеханики ОДА.

Изучение факторов, обусловливающих развитие вышеуказанных асимметрий в норме и патологии, актуально для разработки комплексных технологий диагностики, лечения и профилактики различных нарушений двигательной системы организма с помощью мануальной терапии и кинезитерапии.

Кинетика процессов в нейрогуморальных системах существенным образом зависит от термодинамических и квантовых свойств воды [9, 10]. Установлено, например, резкое снижение вязкости крови в микрокапиллярах при температуре в области 36,6оС (Рис 1) [14]. Данный эффект в работе [9] связали с квантовыми свойствами ядерных пара и орто спин-изомеров молекулы воды. Орто-изомер имеет параллельно ориентированные спины (суммарный магнитный момент равен единице, J=1). Напротив, суммарный магнитный момент пара-изомера равен нулю, J=0, из-за противоположно ориентированных спинов протонов. Равновесное орто/пара отношение согласно квантовой статистике равно 3:1, например, в воздухе при комнатной температуре. Часть пара-изомеров при этой температуре находится на основном уровне и не вращается, в то время как основной вращательный уровень орто-изомеров смещен на 23.8 см-1 от нулевого уровня (что соответствует энергии ~34К на температурной шкале) и поэтому свободные орто-молекулы всегда вращаются. С другой стороны пара-изомеры посредством водородных связей образуют в воде льдоподобные кластеры и гидратные оболочки эритроцитов, белков и ДНК. Установлено [9], что при температуре 36.6±0.3оС возрастает вероятность резонансной спиновой конверсии пара-изомера в орто-изомер с разрушением кластерных структур воды и гидратных оболочек эритроцитов. Вследствие этого ускоряется выход воды из деформированных эритроцитов и снижается вязкость плазмы, что в итоге и приводит к резкому увеличению подвижности эритроцитов в микрокапиллярах.

Следует ожидать проявление данных квантовых эффектов в кровеносных и жидкостных капиллярах дермы кожи в процессе мануальной терапии, поскольку при этом деформируются ткани и температуры дермы кожи может возрастать от ~33-34 до 36,6 оС и выше.

Рис 1. Температурная зависимость проницаемости эритроцитов через капилляр из работы [9].

В настоящей работе исследована зависимость от внешних условий асимметрии вегетативной нервной системы, отвечающей за спонтанное вращение мужчин и женщин, совершающих бег на месте. Рассмотрена кинематическая схема генерации нервных импульсов при беге на месте. На модельной физиологической жидкости, содержащей полисахарид реополиглюкин (декстран) изучили влияние температуры внешней среды на оптическую активность жидких сред организма. Измерили скорость релаксации температуры кожи, после ее нагрева путем растирания или внешним источником тепла.

МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ

Известно [12], что в процессе бега на месте реализуется ресурс асимметрии ВНС, который проявляется в спонтанном вращении человека вокруг своей оси при беге с закрытыми глазами. Мониторинг знака вращения человека при его беге на месте с закрытыми глазами проводили по методу, описанному в [12]. Данные о знаке сектора межпланетного магнитного поля (ММП) и характеристики солнечной активности брали на сайте Центра прогнозов ИЗМИРАН. В опытах участвовали мужчины и женщины (правши, возраст 18 - 60 лет).

Угол вращения ОАВ измеряли с помощью поляриметра кругового СМ-З. В качестве ОАВ использовали стандартный (изотонический) раствор полисахарида реополиглюкина (декстран, 10%, кювета 200 мм) и скипидар живичный, отфильтрованный и обезвоженный (кювета 100 мм). Методика измерения угла вращения () описана в [13]. Нагрев кожи производили в течении 1 и 2 мин путем растирания рукой локальной области бедра или прикладыванием к данной области грелки c нагретой водой (температура 40-45оС). Температуру приповерхностного слоя кожи измеряли с помощью термопары ТР-03А с точностью 0,5 оС.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты мониторинга направления вращения и знака сектора ММП приведены в Таблице. Их корреляция подтверждает сделанный в работе [12] вывод о зависимости асимметрии нервной системы, возникающей в процессе ночного сна от внешних физических условий и, прежде всего, от магнитного поля. Различен знак ресурса асимметрии нервной системы, отвечающего за вращение у мужчин и женщин. Это, по-видимому, обусловлено гендерно-гормональными особенностями физиологии мужчин и женщин. Можно также предположить, что в механизме формирования ресурса асимметрии нервной системы участвует сакральный отдел позвоночника.

Рис 2. Зависимость угла вращения (б) оптически активного раствора декстрана (кювета 200 мм) - 1) и скипидара (кювета 100 мм) - 2) от даты и температуры внешней среды (ее значения показаны над графиком 2); по оси абсцисс - дни и месяцы 2010 г.

Графики зависимости угла для декстрана и скипидара приведены на Рис 2. Снижение раствора декстрана при повышении температуры в июле-августе в Подмосковье можно связать с диссоциацией молекулярных комплексов, имеющих более высокое значение удельного вращения по сравнению с олигомерами декстрана.

Даты опытов, направление вращения и знаки полярности секторов межпланетного магнитного поля

Примечание: *) - женщины, (+/-) - граница двух секторов или переменный знак.

Энергия активации реакции образования комплексов для различных сахаров меняется в пределах 0,1 - 0,6 кДж/моль [13], при таких значениях изменение температуры на 7-10оС заметно увеличивает скорость распада ассоциатов. Молекулы скипидара не образуют комплексов, поэтому его угол вращения не реагировал на изменения температуры. Незначительные синхронные изменения величины раствора декстрана и скипидара, например, 21 июля и 9 августа могут быть обусловлены изменением магнитной обстановки на Земле вследствие повышения активности Солнца - в эти дни существенно возрастала суммарная площадь солнечных пятен и возрастала интенсивность радиоизлучения на длине волны 10,7 см (по данным ИЗМИРАН).

Зависимости оптической активности раствора декстрана от температуры и электромагнитных возмущений можно экстраполировать, прежде всего, на жидкие среды подкожного слоя, а также на синовию в суставных сумках, поскольку они содержат ОАВ. Локальный нагрев и деформация данных сред при мануальном воздействии, способствуя распаду ассоциатов, водных кластеров и гидратных оболочек, будет приводить к снижению вязкости жидких сред и возрастанию подвижности метаболитов, а значит, к интенсификации клеточного обмена.

Кратковременное растирание или нагрев кожно-мышечной ткани (Рис 3) ведет к повышению ее температуры до ~37,0оС, которая сохраняется в течение времени вполне достаточном для проведения мануального или вибрационного массажа мышечной ткани, позвоночника и суставов. При этом, как выше было отмечено при достижении температуры 36,6оС, резко возрастает подвижность эритроцитов в капиллярах (Рис 1), что способствует получению положительного терапевтического эффекта массажа или иной мануальной процедуры. Обратный эффект - локальное охлаждение разогретого тела (например, обдуванием, сквозняком), снижая скорость кровоснабжения охлажденного участка, будет провоцировать развитие различных патологий нейрофизиологии мышечно-связочной системы ОДА.

Рис 3. Кинетические кривые спада температуры приповерхностного слоя кожно-мышечной ткани после ее предварительного разогрева путем растирания рукой (сплошные линии) и наложением грелки (пунктирные линии) в течение одной минуты (кривые 1) и двух минут (кривые 2).

Биомеханика тела человека, совершающего бег на месте, сочетает в себе динамику практически всех мышц. Кинематика бега включает в себя колебательно-вращательные движения рук, плечевого пояса и грудной клетки относительно оси поясничного отдела позвоночника. Ноги и крестец жестко связанный с тазом совершают аналогичные движения относительно той же оси, но в противофазе. При этом центр тяжести тела совершает вертикальные колебания, а органы брюшной полости, средостения двигаются по спиралям в пределах своих эндоритмов [2].

С учетом высокой торсионной подвижности позвонков поясничного отдела можно смоделировать кинематику движения частей тела бегущего на месте человека блоксхемой, представленной на Рис 4. Период колебательно-вращательных движений составляет 0,6 - 0,7 с при угловой амплитуде ~5-10о. Торсионные колебания поясничных и грудных позвонков будут сопровождаться растяжением и сжатием мышечно-связочной системы и возбуждением нервов соответствующих сегментов позвоночника. Эффект от этих деформаций, в принципе, будет аналогичен асимметричному эффекту мануальной терапии шейного отдела позвоночника на нервную систему рук. Ее активность оценивали по изменениям электропроводности водноэлектрических датчиков, чувствительных кнетеповому излучению ладоней [8]. Реакция датчиков на воздействие правой и левой руки оператора-правши различалась - эффект от правой руки был больше, чем от левой.

Рис 4. Схема движений частей тела человека и направлений потоков потенциалов действия при беге на месте (а). Пару костно-мышечных «роторов» образуют верхняя (руки, плечевой пояс, грудная клетка) и нижняя (таз, ноги) части тела.

С учетом этих данных совокупную электродинамику нервной системы организма в состоянии бега, в принципе, можно смоделировать генератором электромагнитных сигналов, которые в виде пакетов потенциалов действия периодически циркулирует между головным мозгом, мышцами и висцеральными органами (Рис 4). В этом «генераторе» позвоночник с каналом спинного мозга играет роль «статора», вокруг которого совершают колебательно-вращательные движения органы и части тела в качестве двух «роторов» вращающихся в противофазе. Направления нервных импульсов в «статоре» и вращения «роторов» отвечают правому винту. Метамерные нервные связи обеспечивают возбуждение соответствующих сегментов позвоночника, причем в той последовательности, в какой совершаются вращательные колебания «роторов». Вертикальные колебания позвоночного столба и ударное возбуждение капсулированных нервных окончаний пяток (тельца Пачини) будут в свою очередь генерировать пакеты нервных импульсов идущих в мозг, а также волн сжатия-разряжения спинномозговой жидкости, в канале позвоночника и желудочках мозга.

Известно [12], что некомпенсированный вращательный момент, являющийся следствием наведенной в состоянии сна латеральной асимметрии нервной системы, при беге на месте в течении 15-20 мин, как правило, исчезает. При этом повышается температура дермы кожи и усиливается периферийное кровообращение. Стационарные вращательные напряжения в поясничном отделе позвоночника, возникающие при поворотах с фиксацией нижней части тела относительно верхней, часто применяют в кинезитерапии и восстановительной физкультуре - ЛФК и индивидуальной лечебной гимнастике - ИЛГ [6, 7].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данные по мониторингу спонтанного вращения человека, совершающего бег на месте, позволяют заключить, что механизм генерации электромагнитных сигналов, моделирующий нейрофизиологию биомеханики ОДА, имеет латеральную асимметрию, величина которой зависит от внешней электромагнитной обстановки. Можно полагать, что данная чувствительность нейрофизиологии к внешним физическим факторам обусловлена влиянием данных факторов на кинетику и термодинамику биохимических реакций, протекающих в оптически активных средах.

Все движения тела при совершении бега на месте естественны и гармоничны, а возбуждение нервной системы организма в ритме вращательных движений и вертикальных колебаний позвоночного столба и головного мозга, модулируя фоновую активность вегетативной нервной системы, эндоритмы висцеральных органов и краниосакральный ритм, оказывают благотворное влияние на весь организм. Таким образом, бег на месте можно считать универсальным средством восстановительной медицины, мануальной терапии и кинезитерапии (ЛФК), особенно полезным для исправления патологических асимметрий в осанке и биомеханике ОДА детей, а также для профилактики сколиоза.

ЛИТЕРАТУРА

асимметрия биомеханика

1. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1981. - 289 с.

2. Васильева Л.Ф., Михайлов А.М. Мануальная диагностика и терапия дисфункции внутренних органов. - Новокузнецк: Полиграфкомбинат, -2002. -243 с.

3. Голдырев А. Ю., Ишал В. А., Рождественский М. Е., Физиология асимметрии, фронтальные нарушения осанки, сколиоз и сколиотическая болезнь // Вестн. новых медицинских технологий. - 2000.- № 1. - С. 88.

4. Ендолов В.В., Бирченко Н.С. Особенности моторной составляющей межполушарной асимметрии мозга у детей со сколиозом // Фундаментальные исследования. - 2005. - № 4 - С. 13-15: www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=7779961

5. Крымова О. Асимметрия кровоснабжения // http://cerebral-symmetry.narod.ru/Articles.htm

6. Медицинская реабилитация. Руководство под редакцией В.М. Боголюбова. Москва - Пермь.: -1998; Атлас мануальной терапии. М.: "АиФ-Принт", -2002

7. Минахин А.А., Копылов А.Г. Нарушение осанки и некоторые методы ее коррекции у детей 8-12 лет // Материалы международного конгресса "Рефлексотерапия и мануальная терапия в XXI веке". -М.: 2006

8. Минахин А.А., Саморуков А.Е., Агеев И.М., Рыбин Ю.М., Холманский А.С. Количественная оценка нейрофизиологического эффекта мануальной терапии // Мануальный терапевт - Врач лечебной физкультуры. -2011 (в печати)

9. Першин С.М. Орто/пара конверсия Н2О в воде и скачок «текучести» эритроцитов через микрокапилляр при температуре 36.6±0.3оС // Сборник избранных трудов V Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Санкт Петербург. -2009. -С.87-97

10. Холманский А.С. Особенности термодинамических свойств воды и биоэнергетика // Доклады РАСХН. -2006. -№2. -С. 63-67;

11. Холманский А.С., Минахин А.А. Морфологические и физические факторы асимметрии вегетативной нервной системы человека //Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Современные направления исследований функциональной межполушарной асимметрии и пластичности мозга». -М.: -2010

12. Холманский А.С. Зависимость ресурса функциональной асимметрии мозга от внешних условий // Асимметрия. -2009. Т. 3.- № 1.- C. 51-62. www.j-asymmetry.com/Kholmansky_1_09.htm

13. Холманский А.С., Стребков Д.С. Зависимость оптической активности растворов сахаров от температуры // Доклады РАСХН, -2007. -№5. -С.57-60

PHYSICAL FACTORS OF ASYMMETRY OF BIOMECHANICS OF THE OPORNO-IMPELLENT DEVICE

Holmanskiy А.С., Minahin А.А.

Dependence of asymmetry of the nervous system which is responsible for spontaneous rotation of a body of the person making running on the spot from external electromagnetic conditions is established. It is measured kinetic relaxations of temperature of a skin, warm by a way manipulation or an external source of heat. Considering decrease in degree of aggregation of sugars and increase in mobility of metabolites in physiological solutions with rise in temperature, have suggested to use local heating of a skin and running on the spot for an intensification of methods of manipulation and kinesitherapy (LFC).

Keywords: asymmetry of biomechanics, running on the spot, chiral environments, mobility of metabolites.

Размещено на Allbest.ru