Теория внутреннего гидравлического экзоскелетона и система саномеханика (sanomechanics®) в применении к профилактике остеоартрита после односторонней ампутации нижней конечности

Авторы:

Питкин Марк Рафаилович — доктор технических наук, профессор Тафтского университета, Бостон, МА 02111, США. Тел.: 617-636-7000, e-mail: mpitkin@tuftsmedicalcenter.org

Аннотация:

Введение. После односторонней ампутации нижней конечности сохраненная нога испытывает при ходьбе асимметрично большие нагрузки, чем до операции. Перегрузка суставов ведет к развитию посттрав- матического артрита, что негативно влияет на эффективность протезирования, существенно снижая каче- ство жизни пациента. Предлагается новый подход к реабилитационным методикам с целью повышения их эффективности в предотвращении перегрузки суставов как одной из причин посттравматического артрита.
Данный подход заключается во введении в существующие методики элементов Саномеханики (Sanomechanics®), разработанной автором, как общеукрепляющей системы психофизических упражнений.
Отличительной особенностью Саномеханики является ее фокусирование на поддержании и восстановлении ранее не выделяемой физиологической системы, предохраняющей суставные хрящи от перегрузки. Система, названная «внутренний гидравлический экзоскелетон», охватывает весь костный скелет и включает в себя суставные сумки, надкостницу, энтезы и поднадкостничную жидкость.

Цель. Целью работы являлось предложить минимальное количество упражнений, развивающих способ- ность выдерживать прыжковые нагрузки, для включения в реабилитационные методики клиники протези- рования, а также модифицировать систему тренировки, чтобы помочь пациентам без предварительной атле- тической подготовки овладеть рекомендованными упражнениями в короткие сроки и убедить их сделать эти упражнения ежедневной практикой.

Материалы и методы. Исследовались особенности соединения мышц с костями скелета, которые можно было бы связать со строением и работой системы «внутренний гидравлический экзоскелетон». Концепция внутреннего гидравлического экзоскелетона была использована в качестве смыслового фильтра для анализа известных традиционных методик физического совершенствования, связанных с экстремальными нагруз- ками прыжкового типа. При анализе ставились две задачи: выделить минимальное количество упражнений, развивающих способность выдерживать прыжковые нагрузки, которые можно рекомендовать для включения в реабилитационные методики клиники протезирования; предложить систему тренировки, чтобы помочь пациентам без предварительной атлетической подготовки овладеть рекомендованными упражнениями в ко- роткие сроки и убедить их сделать эти упражнения ежедневной практикой.

Результаты. Несмотря на различия в анализируемых системах тренировки, общим, резонирующим с кон- цепцией внутреннего гидравлического экзоскелетона, оказалось обязательное развитие гибкости в тазовой области. Отобраны упражнения для выполнения в сагиттальной плоскости: продольный шпагат, йоговская «кобра», йоговская «поза ребенка». Во фронтальной плоскости – поперечный шпагат. Данные упражнения модифицированы с возможностью их выполнения в постели после пробуждения по методу Саномеханики.
Обучение методу предлагается проводить во время нахождения пациента в клинике до и после протезиро- вания.

Заключение. Предложен для обсуждения и проверки дополнительный элемент реабилитационных ме- роприятий в клинике протезирования, состоящий в психофизической тренировке системы «внутренний экзоскелетон». Метод включает упражнения для снижения внутрисуставных давлений путем поддержания и восстановления гидростатической передачи и распределения давлений в поднадкостничном слое между тазом и конечностями и между тазом и позвоночником.

Список цитируемой литературы:

1. Vos T, Flaxman AD, Naghavi M, Lozano R, Michaud C, Ezzati M, Shibuya K, Salomon J.A, Abdalla S, Aboyans V. Years lived with disability (YLDs) for 1160 sequelae of 289 diseases and injuries 1990- 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010. The lancet. 2012;380(9859): 2163-96.

2. Struyf PA, Heugten CM van, Hitters MW, Smeets RJ. The prevalence of osteoarthritis of the intact hip and knee among traumatic leg amputees. Archives of physical medicine and rehabilitation. 2009;90(3):440-6.

3. Burke M, Roman V, Wright V. Bone and joint changes in lower limb amputees. Annals of the rheumatic diseases. 1978;37(3):252-4.

4 Esquenazi A, Geriatric amputee rehabilitation. Clinics in geriatric medicine; 1993;9(4):731-43.

5. Kohn MD, Sassoon AA, Fernando ND. Classifications in brief: Kellgren-Lawrence classification of osteoarthritis. Springer, 2016.

6. Смирнова Л.М. Биомеханические показатели пере- грузки сохранной конечности у пациентов с ампута- цией голени, бедра или вычленением в тазобедрен- ном суставе, Гений Ортопедии. 2018. 24(1). С. 50-56.

7. Lew HL, Otis JD., Tun C, Kerns RD, Clark ME, Cifu DX. Prevalence of chronic pain, posttraumatic stress disorder, and persistent postconcussive symptoms in OIF/OEF veterans: polytrauma clinical triad. J Rehabil Res Dev. 2009;46(6):697-702.

8. Clark ME, Walker R., Gironda RJ, Scholten JD. Comparison of pain and emotional symptoms in soldiers with polytrauma: unique aspects of blast exposure. Pain medicine (Malden, Mass.). 2009;10(3):447-55.

9. Dominick KL, Golightly YM, Jackson GL. Arthritis prevalence and symptoms among US non-veterans, veterans, and veterans receiving Department of Veterans Affairs Healthcare. The Journal of rheumatology. 2006;33(2):348-54.

10. Rivera JC, Wenke JC, Buckwalter JA, Ficke JR, Johnson AE. Posttraumatic osteoarthritis caused by battlefield injuries: the primary source of disability in warriors.
Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2013;20(suppl):S64-S69.

11. Питкин М. Обнаружение передачи внутрисустав- ного давления от одного колена к другому как под- тверждение теории о наличии физиологической сис- темы «внутренний гидравлический экзоскелетон», предохраняющей суставные хрящи от перегрузки // Физическая и реабилитационная медицина. 2020.2(4). С. 8-19. DOI: 10.26211/2658-4522-2020-2-4-8-19.

12. Pitkin M. New Training System Based on the Discovery of Subperiosteal Transmission of Pressures Between Joint Capsules. Mil Med. 2021;186(S_1):814819. Available from: https://doi.org/10.1093/milmed/ usaa476. PMID: 33499550.

13. Pitkin M, Cassidy C, Muppavarapu R, Pitkin E. Subperiosteal Transmission of Intra-Articular Pressure Between Articulated and Stationary Joints, Nature. Scientific Reports. 2015:8103. Available from: https://www.nature. com/articles/srep08103. DOI:10.1038/srep08103.

14. Pitkin M. Biomechanics for Life. Introduction to Sanomechanics. Heidelberg, Dondrecht, London, New York: Springer, 2011. Available from: http://www.springer. com/medicine/orthop edic s/book/978-3-642-17176-5.

15. Schiffman JM, Gregorczyk KN, Bensel CK., Hasselquist L, Obusek JP. The effects of a lower body exoskeleton load carriage assistive device on limits of stability and postural sway. Ergonomics. 2008;51(10):1515-29.

16. Hill D, Holloway CS, Ramirez DZM, Smitham P, Pappas Y. What are user perspectives of exoskeleton technology? A literature review, 2017.

17. Pitkin M. New Training System — Sanomechanics — Based on the Discovery of Subperiosteal Transmission of Pressures Between Joint Capsules. Military Health System Research Symposium. MHSRS-19-00181. Kissime, FL, 2019:182.

18. Greene WB, Netter FH. Netter’s orthopaedics, 1st ed. Philadelphia, PA: Saunders Elsevier, 2006.

19. Dwek JR. The periosteum: what is it, where is it, and what mimics it in its absence? Skeletal radiology. 2010;39(4):319-323.

20. Duhamel HL. Sur le developpement et la crue des os des animaux, Mem Acad R Sci. 55(1742):354-370.

21. Bilkay U, Tokat C, Helvaci E, Ozek C, Zekioglu O, Onat T, Songur E. Osteogenic capacities of tibial and cranial periosteum: a biochemical and histologic study.
J Craniofac Surg. 2008;19(2):453-8.

22. Carpenter RD, Carter DR. The mechanobiological effects of periosteal surface loads. Biomech Model Mechanobiol. 20087(3):227-42.

23. Балабанова Р.М. Энтезиты: диагностика, лечение. РМЖ. 2021;11:538.

24. Benjamin M, Kumai T, Milz S, Boszczyk BM, Boszczyk AA, Ralphs JR. The skeletal attachment of tendons— tendon «entheses». Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2002. 133(4). С. 931-45.

25. Lu HH, Thomopoulos S. Functional attachment of soft tissues to bone: development, healing, and tissue engineering. Annu Rev Biomed Eng. 2013;15:201-26.

26. Benjamin M, Moriggl B, Brenner E, Emery P, McGonagle D, Redman S. The “enthesis organ” concept: why enthesopathies may not present as focal insertional disorders. Arthritis & Rheumatism. 2004;50(10):3306-13.

27. Slobodin G, Rozenbaum M, Boulman N, Rosner I. Varied presentations of thesopathy. Seminars in arthritis and rheumatism. Elsevier. 2007:119-26.

28. Tan A.L, Grainger A.J, Tanner SF, Shelley DM, Pease C, Emery P, McGonagle D. High-resolution magnetic resonance imaging for the assessment of hand osteoarthritis. Arthritis Rheum. 2005;52(8):2355-65.

29. Hunter DJ. Insights from imaging on the epidemiology and pathophysiology of osteoarthritis, Radiologic Clinics. 2009;47(4):539-51.

30. Brandt K, Radin E, Dieppe P, Van De Putte L. Yet more evidence that osteoarthritis is not a cartilage disease. BMJ Publishing Group Ltd, 2006.

31. Rogers J, Shepstone L, Dieppe P. Is osteoarthritis a systemic disorder of bone? Arthritis & Rheumatism: Official Journal of the American College of Rheumatology. 2004;50(2):452-7.

32. Dorfl J. Migration of tendinous insertions. I. Cause and mechanism. J Anat. 1980;131(Pt 1):179-95.

33. McBride SH, Evans SF, Knothe ML. Tate, Anisotropic mechanical properties of ovine femoral periosteum and the effects of cryopreservation. J Biomech. 2011;44(10):1954-9.

34. Reid H, Wood S. Achilles Tendinopathy: Advice and Management. Oxford University Hospitals NHS Foundation Trust, 2015. Available from: https://www.ouh.nhs.uk/patient-guide/leaflets/ files/11924Ptendinopathy.pdf

35. Дешикачар Т. Сердце йоги (совершенствование ин- дивидуальной практики). Москва: София. 2003.

36. Pitkin M. Sanomechanics. In: Biomechanics for Life. Introduction to Sanomechanics. Heidelberg, Dordrecht, London, New York: Springer, 2011:25-36.

37. Freud S. Introductory lectures on psycho-analysis: a course of twenty eight lectures delivered at the University of Vienna. Rev. ed. London: Allen & Unwin, 1929. 38. Coue Ё. How to practice suggestion and autosuggestion. New York: American library service, 1923. 39. Luthe W, Schultz JH. Autogenic therapy. New York: Grune & Stratton, 1969. 40. Любинская С.М. От заикания к свободной речи. M.: Просвещение, 1970.