Лукин С.Ю.

ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, Курган, Россия; МАУ «Городская больница №36 «Травматологическая», Екатеринбург, Россия

Солдатов Ю.П.

ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, Курган, Россия; ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава России, Тюмень, Россия

Стогов М.В.

ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, Курган, Россия; ФГБОУ ВО «Югорский государственный университет», Ханты-Мансийск, Россия

Комплексная коррекция патофизиологических нарушений у ортопедотравматологических больных с применением электромагнитных волн терагерцового диапазона на частотах излучения оксида азота

Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2018;95(6): 58-66

Просмотров : 223

Загрузок : 2

Как цитировать

Лукин С. Ю., Солдатов Ю. П., Стогов М. В. Комплексная коррекция патофизиологических нарушений у ортопедотравматологических больных с применением электромагнитных волн терагерцового диапазона на частотах излучения оксида азота. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2018;95(6):58-66.
Lukin S Yu, Soldatov Yu P, Stogov M V. The complex correction of the pathophysiological disorders in the patients presenting with orthopedic and traumatological problems with the application of the electromagnetic waves of the terahertz range at the radiation frequencies of nitric oxide. Voprosy kurortologii, fizioterapii, i lechebnoi fizicheskoi kultury. 2018;95(6):58-66.
https://doi.org/10.17116/kurort20189506158

Авторы:

Лукин С.Ю.

ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, Курган, Россия; МАУ «Городская больница №36 «Травматологическая», Екатеринбург, Россия

Все авторы (3)

Общие сведения о проблеме

Проблема лечения пациентов с повреждениями и заболеваниями опорно-двигательной системы с каждым годом приобретает все большее значение, так как растет число пострадавших, увеличиваются инвалидность и смертность от травм [1]. Особую остроту вопросу придает то, что большинство пострадавших — люди наиболее трудоспособного возраста (28—40 лет) с тяжелыми травмами [2].

К настоящему времени многочисленными экспериментальными и клиническими исследованиями показано, что тяжелая травма вызывает целый комплекс патофизиологических нарушений как местного, так и системного характера. Основными факторами, определяющими тяжесть травмы, а также обусловливающими характер ее течения, являются степень гипоксии (ацидоза), гиперкоагуляция и иммунные нарушения [3, 4].

Соответственно этому предложены различные отдельные подходы для воздействия на данные патофизиологические нарушения у пациентов с тяжелой травмой. Для этого применяют антигипоксанты и антиоксиданты [5—7], методы и средства, стимулирующие и поддерживающие иммунную систему [8—11], препараты, регулирующие гемостаз [12, 13].

Недостатком таких подходов является отсутствие системного воздействия одновременно на все патофизиологические процессы, развивающиеся в посттравматическом периоде, поэтому, по заключению исследователей [14—16], наиболее эффективными и клинически обоснованными являются технологии, позволяющие комплексно стимулировать кислородное обеспечение травмированных тканей, повышать иммунитет и регулировать гемостаз. Поэтому для лечения и поддержки пациентов с данной нозологией разрабатываются новые терапевтические и физиотерапевтические подходы с комплексным воздействием.

Биофизическое воздействие электромагнитных волн терагерцового диапазона на биологические объекты

В настоящее время перспективным методом малоинвазивного воздействия на обменные процессы в тканях опорно-двигательной системы является терагерцовочастотная (ТГЧ) терапия [17—21]. При этом большое внимание уделяется вопросам взаимодействия биологических объектов и ЭМВТГД, так как именно в нем в основном сосредоточены частотные спектры излучения и поглощения важнейших клеточных метаболитов (NO, O2, CO2, CO, OH и др.) [22].

Особенность терагерцовых волн в плане воздействия на биологические объекты заключается в том, что здесь расположены собственные частоты колебательно-вращательных переходов воды и биологических молекул как простых, так и сложных, в том числе больших полимеров (полипептиды, белки) [18]. Наибольший интерес вызывают электромагнитные волны молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота, который участвует в реализации многих важных физиологических функций, таких как вазодилатация, реакция иммунной системы, регуляция тонуса гладких мышц [23].

Экспериментальными исследованиями показано, что данные волны оказывают прежде всего биофизическое воздействие на разные звенья регуляции микроциркуляторного русла и систему гемостаза [19, 24—26]. Было доказано, что ТГЧ-излучение на частотах МСИП оксида азота 150, 176—150, 664 ГГц является эффективным немедикаментозным методом коррекции перфузии тканей в условиях острого стресса [27, 28].

В литературе описаны антиагрегантные механизмы терапевтического воздействия ЭМВТГД, связанные как с модификацией мембран тромбоцитов [31], так и с уменьшением агрегационного потенциала эритроцитов [32]. Одним из возможных механизмов антиагрегантного действия ЭМВТГД на частотах оксида азота может являться изменение рецепторного аппарата тромбоцитов по механизму, предложенному для классических значений крайне высокой частоты (КВЧ) [33].

Исследователями также была показана способность волн данной частоты индуцировать синтез оксида азота — эндогенного вазодилататора [34, 35], а также снижать интенсивность перекисного окисления липидов крови [36]. Установлено, что КВЧ-воздействие на классических частотах (42,2 и 53,5 ГГц) обладает выраженным влиянием на мембраны клеток, стимулирует перемешивание их липидных слоев и белковых компонентов [37]. Существуют данные о способности ЭМВТГД вызывать изменения гидратации белковых структур мембранных рецепторов, благоприятно воздействовать на микроциркуляцию в костной ткани и красный костный мозг при остром и хроническом стрессах [38, 39].

Имеются данные о влиянии ЭМВТГД на регенерацию тканей. Определено, что процесс репаративной регенерации соединительной ткани протекает при участии клеточных элементов и факторов иммунной системы, оптимизирующих баланс соотношений регенерации и воспаления, нарушение которого приводит к осложнениям [40]. Экспериментально установлено, что такие комплексные эффекты, оказываемые ЭМВТГД, позволяют купировать некоторые патологические процессы, значительно снижать ишемию висцеральных органов [41], стимулировать рост нервных волокон [42] и регенерацию тканей, в том числе и соединительной [40, 43]. Пока эти возможности ЭМВТГД нашли свое применение в комплексном физиотерапевтическом лечении пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и в неврологии [44, 45].

Применение ЭМВТГД на частотах МСИП оксида азота на фоне острого иммобилизационного стресса способствует уменьшению частоты возникновения микроциркуляторных нарушений в костной ткани и красном костном мозге, а также структурно-функциональных нарушений опорных тканей [38, 39, 46—50], при этом влияние рассматриваемого электромагнитного облучения зависит от его продолжительности и времени. Наиболее эффективным в восстановлении нарушенных показателей является 15-минутный режим облучения. На основании данной серии работ авторы [50] делают заключение, что использование терагерцового электромагнитного облучения на частоте оксида азота 150±0,75 ГГц может быть рекомендовано как обоснованный и эффективный метод коррекции микроциркуляторных нарушений у больных с ортопедотравматологической патологией.

Применение электромагнитных волн терагерцового диапазона в травматологии и ортопедии

Стратегия поиска данных литературы

Для проведения анализа и оценки данных литературы определены следующие критерии включения источников в исследование и исключения из него.

Критерии включения:

1) наличие полнотекстовых источников или структурированной аннотации с указанием конкретных количественных данных;

2) клинические исследования должны содержать четкое описание клинических групп, экспериментальные — модели травмы или иного воздействия на костную ткань;

3) в источниках должны присутствовать количественные данные оценки результатов применения ЭМВТГД в части его эффективности и безопасности.

Критерии исключения:

1) исследования, в которых электромагнитная терапия используется в комбинации с другими методиками физиотерапевтического воздействия;

2) случаи из практики, пилотные и предварительные исследования.

Так, на основе обобщения экспериментальных исследований С.И. Киреевым и соавт. [60] был предложен способ воздействия КВЧ-излучения на область перелома (патент на изобретение РФ № 2427398). Воздействие проводили КВЧ-излучением на частоте МСИП оксида азота 150, 176—150, 664 ГГц (данное излучение воздействует на состояние микроциркуляции костной ткани). При этом использовали плотность мощности 1 мВт/см2, воздействовали по 15 мин ежедневно, на курс 10 процедур. В результате исследования авторы указывают на сокращение сроков лечения переломов за счет стимулирующего влияния на репаративные процессы в костной ткани в ближайшем послеоперационном периоде.

На модели перелома бедренной кости у крыс показана эффективность применения ЭМВТГД для стимуляции репаративного остеогенеза, что подтверждалось сокращением сроков консолидации в среднем на 16,5% [56].

Другими авторами на основе эксперимента на взрослых беспородных собаках, которым при замещении дефекта методом несвободной костной пластики костей голени осуществляли локальное воздействие ЭМВТГД с помощью аппарата для КВЧ-терапии «Орбита», обнаружен эффект стимуляции костной репарации, выражавшийся в ингибировании остеолитических процессов и приводивший к достоверному (р=0,017) снижению срока фиксации у собак опытной группы [57, 58]. Отмечено отсутствие нежелательных явлений, что подтверждает безопасность применения данной технологии для стимуляции репаративного остеогенеза.

Применение ЭМВТГД позволило не только в более короткие сроки восстановить анатомическую целость поврежденного сегмента, но и улучшить васкуляризацию передней большеберцовой мышцы, снизить степень склеротизации на фоне стимуляции ангио- и миогистогенеза, что дало авторам право предположить улучшение основной функции мышц (функции сокращения) в отдаленные сроки эксперимента [59]. Исследователи по результатам эксперимента сделали заключение о целесообразности применения физиотерапевтической процедуры с терагерцовым излучением для пациентов ортопедотравматологического профиля в целях сокращения сроков лечения, реабилитации и улучшения функции конечности [59].

Анализируя источники литературы, посвященные теме обзора, мы пришли к выводу, что опыт применения волн данного диапазона в клинической практике у ортопедотравматологических больных достаточно скромен. Мы встретили лишь единичные сведения о применении ЭМВТГД в комплексном восстановительном лечении пациентов с переломами костей конечностей. Авторы сообщали, что при воздействии данными волнами улучшалась динамика сращения перелома [49], не наблюдались посттравматические осложнения (тромбоз, оссификация мягких тканей) [60—62]. Также имеется работа по применению КВЧ-терапии у пациентов с колото-резаными ранениями груди, в которых указано на предотвращение развития изменений реологических свойств крови после данной физиотерапевтической процедуры [63]. Показана эффективность применения КВЧ-волн при лечении травм мягких тканей (скелетные мышцы и сухожилия) [64].

Обсуждение

Резюмируя приведенные данные клинико-экспериментальных работ, необходимо заметить, что исследование механизмов регуляции регенерационной способности соединительной ткани и создание научных основ ее управления с помощью приборов современной электроники являются перспективными задачами в области разработки биомедицинских технологий [40].

Доказано, что терагерцовые волны обладают способностью восстанавливать при различных заболеваниях нарушения регионарного и органного кровотоков, микроциркуляции, реологических свойств крови, предупреждают развитие внутрисосудистого свертывания крови, проявляют противовоспалительное и обезболивающее действия, нормализуют перекисное окисление липидов клеточных мембран и антиоксидантную защиту, обладают антистрессорным эффектом.

Анализируя источники литературы, можно заключить, что ЭМВТГД в настоящее время применяются в медицине главным образом как биофизический фактор коррекции микроциркуляторных нарушений. Данные литературы свидетельствуют, что миллиметровые волны эффективны при многих хронических заболеваниях как в качестве монотерапии, так и в комбинации с другими физическими методами и медикаментозными средствами, усиливая и закрепляя лечебное действие последних [65—67]. При этом возможности ЭМВТГД в клинической практике пока нашли свое применение в комплексном лечении пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и в неврологии.

Опыт применения ЭМВТГД в практике травматологии и ортопедии пока незначителен по ряду причин. Во-первых, отсутствует достаточная экспериментальная база по применению данных волн для стимуляции тканей и органов при повреждении опорно-двигательного аппарата. Во-вторых, не совсем четко определены показания и область применения данной технологии для пациентов ортопедотравматологического профиля.

Данный обзор, по нашему мнению, дает основание предложить ответ на вопрос о клиническом применении ЭМВТГД в травматологии и ортопедии. Исходя из данных фундаментальных исследований и опыта клинического применения, можно сказать, что наибольший стимулирующий эффект ЭМВТГД проявлялся в случаях травмирования (повреждения) параоссальных тканей и органов (мышцы, сухожилия, нервы, сосуды). Соответственно этому показаниями к применению ЭМВТГД в травматологии и ортопедии могут быть:

— скелетные травмы, сопровождающиеся повреждением мягких тканей (сочетанные и множественные переломы, политравма);

— ортопедическая патология, при которой затронуты параоссальные ткани и органы (замещение крупных дефектов, удлинение костей конечностей).

Заключение

Анализ проведенного исследования показал, что системные эффекты, оказываемые ЭМВТГД, обеспечивают коррекцию таких патофизиологических нарушений, как гипоксия, гиперкоагуляция и снижение иммунитета. Учитывая, что данные нарушения наиболее часто развиваются у пациентов с тяжелой множественной и сочетанной травмой, а также с политравмой, можно полагать, что применение ЭМВТГД в комплексном лечении таких больных является достаточно перспективным методом стимуляции у них репаративных процессов, тем более первые результаты, описанные в литературе, выглядят вполне оптимистичными.

Дополнительная информация

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Сведения об авторах

Лукин Станислав Юрьевич, к.м.н. [Stanislav Yu. Lukin, MD, PhD]; адрес: Россия, 620007, Екатеринбург, ул. Центральная, 2 [address: 2 Centralnaya str., 620007 Ekaterinburg, Russia]; https://orcid.org/0000-0002-0481-4285; eLibrary SPIN: 5933-2437; e-mail: lukin-s.u@mail.ru

Солдатов Юрий Петрович, д.м.н., профессор [Yuriy P. Soldatov, MD, PhD, Professor]; https://orcid.org/0000-0003-2499-3257; eLibrary SPIN: 9579-0144; e-mail: soldatov-up@mail.ru

Стогов Максим Валерьевич, д.б.н., доцент [Maksim V. Stogov, Dr. of Biology]; https://orcid.org/0000-0001-8516-8571; eLibrary SPIN: 9345-8300; e-mail: stogo_off@list.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail