Вплив іммобілізації на опорно-руховий апарат

Використовуй або Втрачай !

Підводні камені тривалої іммобілізації, та ліжкового режиму.

Look at a patient lying in bed. What a pathetic picture he makes. The blood clotting in his veins, the lime draining from his bones, the scybala stacking up in his colon, the flesh rotting from his sweat, the urine leaking from his distended bladder, and the spirit evaporating from his soul. RICHARD ASHER, MD’

Звідки походить “тривалий ліжковий режим” ?

Ліжковий режим був вперше запропонований в 19 столітті для мінімізації метаболічних потреб організму і щоб сфокусувати організм на відновленні і відпочинку для сприяння одужанню (Pavy-Le Traon et al., 2007).

В той час недостатність фізичної активності і тривалий ліжковий режим мають значний вплив на опорно-рухову, серцево-судинну, дихальну системи (Allen, Glasziou & Del Mar, 1999).

До 1940 року строгий ліжковий режим був правилом для перших 2 тижнів після пологів, 3 тижні після видалення грижі, та 4 тижні після інфаркту міокарда.

Недостатність ліжкомісць під час Другої Світової війни дозволила виявити, що рання мобілізація хворих та травмованих покращувала результати втручання та зменшувала відсоток ускладнень. Звісно потрібно враховувати важкість захворювання та травми, і певні стани можуть вимагати ліжкового режиму, але відпочинок сам по собі рідко приносить користь.

У відділеннях інтенсивної терапії фокус спрямований на підтримку фізіологічної стабільності органів та систем з необхідним тривалим ліжковим режимом (Brower, 2009). Станом на сьогодні збільшується обізнаність, що ці стратегії ліжкового (пасивного) режиму впливають на довготермінові наслідки для пацієнтів. 

Фізичні терапевти повинні працювати в команді з медичними працівниками інших спеціальностей для прийняття рішень, щодо мобілізації, врахування показів та протипоказів до роботи над збільшенням амплітуди та сили і зменшенням болю.

Втрата об’єму скелетних м’язів є частим наслідком фізичної неактивності, іммобілізації, вікових змін чи захворювання (н-д Nedergaard et al., 2012). Найбільш значна втрата показників сили відбувається протягом першого тижня (від 1-6% на день) (Shaffer, 2000; Stillwell, McLarren & Gersten, 1967). Іммобілізація протягом 2-3 тижнів приводить до втрати 5-10% м’язової маси, що супроводжується втратою силових показників на 10-20% (н-д de Boer et al., 2007; Glover et al., 2008).  Протягом 6-8 тижнів показники сили зменшується на 50% ( Veldhuizen, 1993; Shaffer,  2000; Duchateau & Hajnaut,  1990; MacDougall,  1980).  Через 3 дні іммобілізації литковий м’яз втрачає 30% маси, а після 15 днів  50% маси (Max, Maier & Vogelsang,  1971). Площа фізіологічного поперечника чотириголового м’язу після 4 тижнів іммобілізації зменшується на 21% (Veldhuizen, 1993). Максимальна сила плантарних згиначів після 8 тижнів іммобілізації при екстрамедулярному остеосинтезі зменшується   на 45 % (Shaffer, 2000). У дослідженні Halkjaer-Krisrensen & Ingemann-Hansen (1985) вказується, що молоді футболісти втрачали 11-17% м’язової маси після 31 дня іммобілізації. Shaffer et al (2000) зауважили зниження опірності до втоми кінцівки після іммобілізації і пов’язували це з метаболічними змінами (Shaffer, 2000).

Результати дослідження Kubo et al. (2004) виявили вплив 20 денного ліжкового режиму на в’язкість та еластичність сухожильних структур розгиначів коліна і плантарних згиначів та продемонстрували зменшення жорсткості сухожиль.

Дослідження Noyes et al. (1977) продемонстрували, що після іммобілізації колінного суглобу протягом 8 тижнів зменшувався рівень максимального стресового навантаження, якому може протистояти ПХЗ (передня хрестоподібна зв’язка). Іммобілізація призводить до зниження еластичності та пластичності сполучної тканини, та збільшує ризик пошкодження тканини (LaVigne & Watkins, 1973). Результати досліджень (Akeson & Woo, 1973; Akeson, 1968) демонструють втрату води та міжклітинної речовини в сполучній тканині, відсутність втрати колагену протягом 9-13 тижнів іммобілізації, хаотичне розташування волокон нового синтезованого колагену, наявність фіброжирових інфільтратів на макроскопічному рівні, утворення колагеном перехресних зв’язків на мікроскопічному та макроскопічному рівнях. У іммобілізованому суглобі нерівність поверхні хряща настає через 2 тижні і продовжується до 8 тижнів (Trudel, 2003).

Протягом перших 24 годин іммобілізації зростає активність  остеокластів (Heer M, et al., 2005). Mінеральний склад кістки змінюється, що підтверджується зростанням кальцію в сечі. Механічні властивості кістки змінюються через втрату органічних та неорганічних компонентів. Через 12 тижнів іммобілізації  міцність кістки знижується на 55-60 % від норми, (Pourmand, Ochs & Jersild, 1994; Malachi & Bacmanabane, 1983), чим триваліша іммобілізація тим згубніші ефекти (Raney & Brashear, 1971).

Щодо оцінки іммобілізації на нервову тканину, то існує обмаль досліджень. У  статті Topp and Boyd (2006) вказують на зміни в аксоні та мієліні щурів, які призводять до погіршення реакції на фізичне навантаження. Результати досліджень Pachrer and Ebersrein вказують, що 3 тижні іммобілізаціїкінцівок щурів призводили до зниження мієліну в ділянці нервово-м’язового з’єднання (Topp & Boyd 2006; Pachter & Eberscein, 1986).  Інші дослідження вивчали відкладання колагену в ендоневрії, і  виявили, що протягом 6 тижнів іммобілізації у щурів зростає кількість колагену, а мієліновані волокна великого діаметру були змінені (Topp & Boyd 2006; Malachi & Bacmanabane, 1983; Malachi & Bacmanabane, 1988; Eisen A, et al., 1973). Продовження іммобілізації до 16 тижнів  призводило до зменшення діаметру волокна і втрати  мієліну (Topp & Boyd 2006; Malachi & Bacmanabane, 1988; Appenzeller, Ogin & Palmer, 1976).

Ефективна та швидка реабілітація для відновлення м’язової маси та особливо сили і амплітуди руху є ключовим моментом для іммобілізованого індивіда (Dreyer et al., 2008).

Наслідки іммобілізації призводять до різноманітного роду структурних та фізіологічних змін систем організму, ті в свою чергу формують порушення  та обмеження побутової життєдіяльності та активності. Фізичним терапевтом важливо розуміти етіологію та вторинні наслідки тривалої іммобілізації для підбору відповідного та вчасного втручання для мінімізації негативних наслідків ліжкового режиму (в даному випадку іммобілізації).

Підготував: Тарас Панасевич

Джерела

1. Akima H, Kubo K, Kanehisa H, et al. Leg-press resistance training during 20 days of 6˚ head-down-tilt bed rest prevents muscle deconditioning. Eur J Appl Physiol 2000;82:30–8.
2. Allen C, Glasziou P, Del Mar C Lancet.(1999)  Bed rest: a potentially harmful treatment needing more careful evaluation. Oct 9; 354(9186):1229-33.
3. Appenzeller 0, Ogin G, Palmer G: Fiber size spectra and
   cyclic AMP content of sciatic nerves: effect of muscle
   hypoactivity and hyperactivity, Exp Neurol 50:595-604,
   1976.
4. Brower, R.G., Consequences of bed rest. Crit Care Med. 2009 Oct; 37(10 Suppl):S422-8.
5. de Boer MD, Selby A, Atherton P, Smith K, Seynnes OR, Maganaris CN, Maffulli N, Movin T, Narici MV, Rennie MJ, (2007). The temporal responses of protein synthesis, gene expression and cell signalling in human quadriceps muscle and patellar tendon to disuse. J Physiol. , 585: 241-251. 10.1113/jphysiol.2007.142828.
6. Dreyer HC, Drummond MJ, Pennings B, Fujita S, Glynn EL, Chinkes DL, Dhanani S, Volpi E, Rasmussen BB, (2008), Leucine-enriched essential amino acid and carbohydrate ingestion following resistance exercise enhances mTOR signaling and protein synthesis in human muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab., 294: E392-E400.
7. Eisen A, et al: The effects of muscle hyper- and hypoactivity upon fiber diameters of intact and regenerating
   nerves, ) Neurol Sci 20:457-469, 1973.
8. Glover EI, Phillips SM, Oates BR, Tang JE, Tarnopolsky MA, Selby A, Smith K, Rennie MJ, (2008): Immobilization induces anabolic resistance in human myofibrillar protein synthesis with low and high dose amino acid infusion. J Physiol., 586: 6049-6061. 10.1113/jphysiol.2008.160333.
9. Halkjaer-Krisrensen J . Ingemann-Hansen T: Waning of
   the human quadriceps after knee ligamem injuries, Scand
   ) Rehabil Med Suppl 13:5- 11 , 1985.
10. Heer M, et al: Immobilization induces a very rapid
    increase in osteoclastic activicy, Acca Astronautica
    57(1):3 1-36, 2005
11. Kubo K, Akima H, Kouzaki M, et al. Changes in the elastic properties of tendon structures following 20 days bed-rest in humans. Eur J Appl Physiol 2000;83:463–8.
12. Kubo, K., Akima, H., Ushiyama, J., Tabata, I., Fukuoka, H., Kanehisa, H., & Fukunaga, T. (2004). Effects of 20 days of bed rest on the viscoelastic properties of tendon structures in lower limb muscles. British Journal of Sports Medicine, 38(3), 324–330. https://doi.org/10.1136/bjsm.2003.005595
13. LaVigne AB, Watkins RP: Preliminary results on immobiliza­
    tion-induced stiffness of monkey knee joints and posterior
    capsule. In Perspectives in Biomedical Engineering. Proceed­
    ings ofa symposium, Biological Engineering Society, Univer­
    sity of Strathclyde, Glasgow, June 1972. Univetsity Park
    Press, Baltimore, 1973
14. LeBlanc A, Schonfeld E, Evans HJ, et al. Regional changes in muscle mass following 17 weeks of bed rest. J Appl Physiol 1992;73:2172–8.
15. Malachi S, Bacmanabane M: Effeccs ofvarying periods of
    immobilizacion ofa limb on the morphology ofa peripheral nerve, Acta Morphol Neerl Scand 21 : 185- 198, 1983.
16. Malarhi S, Batmanabane M: Effects of immobilization of
    a limb on che maturation of a peripheral nerve in kittens,
    Acta Ana 132: 191 – 196, 1988.
17. Nedergaard, A., Jespersen, J. G., Pingel, J., Christensen, B., Sroczynski, N., Langberg, H., Kjaer, M., & Schjerling, P. (2012). Effects of 2 weeks lower limb immobilization and two separate rehabilitation regimens on gastrocnemius muscle protein turnover signaling and normalization genes. BMC Research Notes, 5(1), 166. https://doi.org/10.1186/1756-0500-5-166
18. Noyes FR. Functional properties of knee ligaments and alterations induced by immobilization. Clin Orthop Rel Res 1977;123:210–42.
19. Pachter B, Eberscein A: The effect of limb immobilization and stretch on the fine scructure of che neuromuscular junccion in rat muscle, Exp Neurol 92: 1 3- 19, 1986.
20. Pavy-Le Traon A, Heer M, Narici MV, Rittweger J, Vernikos J Eur J Appl Physiol.(2007) Sep; 101(2):143-94. From space to Earth: advances in human physiology from 20 years of bed rest studies (1986-2006).
21. Raney RB, Brashear HR: Shand’s handbook oforthopaedic surgery, ed 8, St. Louis, 1971 , Mosby.
22. Shaffer M, et al: Effects of immobilization on plancarflexion corque, fatigue resistance, and functional ability
    following an ankle fracture, Phys Ther 80(8):769-780,
    2000
23. Topp K. Boyd B: Structure and biomechanics of peripheral nerves: nerve reponses (0 physical stresses and implications for physical rherapisc practice, Phys Thee 86:92-
    109, 2006.