EN

08.02.2019

Мы не стоим на месте. Наука развивается!

Метод "сухой иммерсии" - это один из методов имитации невесомости, принятых в космонавтике. Он уже применяется при реабилитации больных после перенесенного инсульта, ДЦП, при лечении ожогов, отеков, в профилактике последствий перинатальных гипоксических поражений центральной нервной системы у детей. Метод «сухого» погружения был предложен и для лечения гипертонического криза. Вот уже более 3-х лет в Институте высоких биомедицинских технологий ПетрГУ проводится исследование влияния "сухой иммерсии" на некоторые симптомы болезни Паркинсона под руководством профессора Александра Юрьевича Мейгала . А.Ю.. Мейгал - выпускник медицинского факультета ПетрГУ (1987), заведующий кафедрой физиологии человека и животных, патофизиологии, гистологии ПетрГУ, участник проекта "Марс-500", доктор медицинских наук (1997), Под его руководством защищено 10 диссертаций (9 на звание кандидата наук и 1 - доктора наук).

- Александр Юрьевич, метод "сухой иммерсии" сейчас активно внедряется в исследовательскую и медицинскую практику. Впервые его начали использовать при подготовке космонавтов. Почему этим методом начали заниматься Вы? Что послужило толчком для этого? И почему – паркинсонизм?

- Да, верно, этот метод используется для исследования влияния невесомости на организм человека в наземных условиях. Поскольку метод "сухой иммерсии" в 7 раз быстрее индуцирует эффекты невесомости, чем, например, длительный постельный режим (Bed Rest), то он действительно  все больше применяется в трансляционных медицинских исследованиях. Метод "сухой иммерсии" заключается в погружении (кроме головы) в теплую воду без контакта с водой благодаря тонкой пленке, в которую человек завернут. Это создает эффект безопорности, равномерной компрессии и гипокинезии (малоподвижности). В результате человек теряет ощущение силы тяжести, так как не противодействует ей в силу отсутствия опоры, и со всех сторон получает равномерное давление воды. Получается, что человек "подвешен" в пространстве. Это идеальная аналоговая микрогравитация. С физической точки зрения метод "сухой иммерсии" - это воздействие, основанное на плавучести, выталкивающей силе и законе Паскаля. В наземных космических экспериментах этот метод используется в течение дней, недель и месяцев, что позволяет почти полностью имитировать настоящий космический полет любой длительности. Прежде всего, невесомость снижает мышечный тонус, особенно в мышцах-разгибателях, которые противодействуют силе тяжести.

Наша Лаборатория новых методов физиологических исследований с 2007 г. занимается описанием физиологического состояния скелетных мышц при помощи современных методов обработки электромиограммы у больных паркинсонизмом. Этот проект  реализуется  совместно с кафедрой прикладной физики Университета Восточной Финляндии в Куопио. У больных паркинсонизмом имеется повышенный мышечный тонус (ригидность),  наряду с тремором (дрожанием), состоянием   покоя и брадикинезией (замедленностью движений), составляют триаду самых заметных симптомов паркинсонизма. Мы добились заметного признания в мире, поскольку показали возможность оценивать дрожание у больных по наличию "скрытых" ритмов, видимых при помощи таких параметров как энтропия, рекуррентность, размерность. Таким образом, возникла идея поместить человека с повышенным тонусом (паркинсоника) в условия, которые понижают тонус. Эта идея возникла в дискуссиях с коллегами в Государственном научном центре "Институт медико-биологических проблем РАН" (Москва, РФ). Поскольку метод "сухой иммерсии" родился именно в этом институте еще в 70-е годы прошлого века, то все тонкости его использования для уменьшения, например, спастичности после инсульта, а также критерии включения и исключения были уже хорошо в этом институте проработаны. Мы приобрели комплекс искусственной невесомости по программе стратегического развития ПетрГУ и начали работу.

- Кто еще участвует в научных исследования, только ли ученые, специалисты Института высоких биомедицинских технологий ПетрГУ?

- Наша команда – это Лаборатория новых методов исследования, Институт медико-биологических проблем (Москва, к.б.н. Саенко И.В.), кафедра прикладной физики Университета Восточной Финляндии (UEF, профессор, аспиранты), неврологи медицинского института ПетрГУ, клинические ординаторы. Также на начальном этапе в исследовании участвовали ученые Научного центра неврологии (Москва). Участие неврологов обязательно, так как требуется постоянный врачебный контроль за состоянием наших испытуемых.

За последний год команда пополняется теми, кто может внести вклад в сбор и анализ сигналов, например группа доцента Д.Ж. Корзуна, с которым мы пробуем создать автоматизированную систему сбора данных,  группа доцента А.П. Мощевикина, которая воссоздает траектории движений пациентов до и после иммерсии по данным с носимых датчиков. Таким образом, проект наш мультидисциплинарный, в нем работают физиологи, патофизиолог, неврологи, физики, математики, специалисты по ICT. В перспективе проект может стать трансдисциплинарным, то есть включить специалистов, далеких от исходной идеи, например, психологов, психиатров, философов. Финские коллеги предоставили время для работы на суперкомпьютере в Эспоо для статистической обработки данных, которую выполняет аспирант UEF Г.Г. Мирошниченко.

- С момента начала исследования прошло уже почти 4 года. Какие есть достижения?

- Проект длится уже достаточно долго, и, надо сказать, он претерпевает изменения. Например, мы столкнулись с таким эффектом "сухой иммерсии", как выраженное снижение артериального давления, что приходится учитывать во время сеанса иммерсии. Также обнаружилось, что у больных паркинсонизмом улучшается структура сердечного ритма и состояние автономной нервной системы в целом. Этот аспект влияния сухой иммерсии на организм теперь находится под нашим усиленным вниманием. Автономной нервной системой в условиях "сухой иммерии" занимается профессор Л.И. Герасимова-Мейгал. Проект также заставил нас развивать в лаборатории методы биомеханики, иначе мы просто не докажем, что движения действительно улучшаются, а не являются результатом эффекта "плацебо". Сейчас, помимо системы видеозахвата движения, которую мы в полной мере оценили и освоили (инженер К.С. Прохоров), в сотрудничестве с группой доцента А.П. Мощевикина мы занимаемся анализом движения головы человека во время клинических двигательных тестов, которые постоянно находим и осваиваем. Репертуар клинических тестов проекта серьезно пополнился и улучшился за последние три года. В наш исследовательский репертуар постепенно входит смартфон с его акселерометром (датчиком ускорений) и гироскопом (датчиком вращений). Пришлось погрузиться и в проблемы "окружающего разума" для автоматизации исследований.

- Ваши исследования дают уже конкретные результаты, можете немного о них рассказать?

- Изначально проект был рассчитан на 8 лет (2 этапа по 4 года). Первый этап практически закончен. Мы обнаружили, что острая иммерсия, то есть единичный сеанс иммерсии, вызывает сильный эффект практически на все исследованные системы организма, тогда как курс иммерсий вызывает значительно меньший эффект. Согласно клиническим шкалам, эффект есть. Наши испытуемые отмечают улучшение, теперь это улучшение нужно запротоколировать инструментально.

- Какие заметны улучшения? Что человек способен сделать? Как улучшается его координация? Движение, настроение?

- В целом мы обнаружили, что наша исходная идея - восприимчивость ригидности (повышенного мышечного тонуса) у больных паркинсонизмом к невесомости - работает. После однократного сеанса сухой иммерсии ригидности, согласно клиническим шкалам, уменьшается на 30-40%, но в течение курса этот эффект менее выражен - уменьшение происходит на 15-20% (статистически значимо). Впрочем, это вполне приличный эффект и длится он более двух недель, что тоже можно считать хорошим результатом.

Названные выше клинические изменения реализуются в небольшое убыстрение ходьбы, снижение скованности сразу после иммерсии,  улучшение  повседневной активности. У многих испытуемых улучшается способность к тонким движениям (держать чашку, застегивать пуговицы, пользоваться столовыми приборами). Однако это характерно далеко не для всех испытуемых. Мы обнаружили, что немоторные симптомы в большей степени подвержены улучшению, чем моторные, то есть двигательные). Вероятно, функция двигательной системы более стабильна, чем, например, настроение или система регуляции сердца.

- Какие приборы применяются в исследовании?

- В наш научный репертуар входят методы исследования движения (видеозахват движения, носимые датчики движения, поверхностная электромиография), равновесия (компьютерная стабилометрия), многочисленные клинические тесты (тест Timed Up and Go, miniBEST, тест с двойным заданием), психофизиологические тесты (реакция выбора, различения, простая зрительно-моторная реакция, теппинг тест, тесты на внимание), вегетативные тесты (проба с управляемым глубоким дыханием, ортостатическая реакция), вариационная ритмография, кожно-гальваническая реакция. В содружестве с невропатологами мы выполняем многочисленные клиниметрические тесты. Проводим оценку настроения, тревожности, памяти. В общем, каждое исследование дает нам огромное количество данных (более 100 параметров), которые нужно непрерывно упорядочивать, связывать друг с другом и понимать.

- Всем ли нуждающимся может помочь метод "сухой иммерсии"? Или есть противопоказания?

- Метод "сухой иммерсии", как и реальная невесомость, оказывает очень сильное влияние на организм даже здорового молодого человека - изменяется артериальное давление, происходит перераспределение крови в организме, меняется тонус мышц. Существует большое количество противопоказаний к применению этого метода, включая болезни вен, склонность к тромбозам, артериальную гипертензию, онкологические заболевания, заболевания почек, выраженный остеохондроз и другие. Возраст старше 70 лет также является противопоказанием. По этим (и многим другим) критериям исключения мы отказали многим претендентам в участии в проекте. На кафедре неврологии и психиатрии ПетрГУ и в нашей лаборатории происходит серьезное предкурсовое обследование кандидатов. Парадоксально, но метод "сухой иммерсии" предназначен для в целом здоровых людей, а больной паркинсонизмом без сопутствующих патологий - достаточно редок. Но мы следуем именно строгим критериям отбора. В ходе исследования мы все больше смещаемся в сторону среднего возраста испытуемых, а значит,  с меньшим стажем заболевания, то есть людям, которым мы реально можем помочь.

- Вы проводите исследование, изучаете результаты, что дальше?

- Не только мы работаем над проектом. Проект тоже работает над нами. Мы сами изменились в эти последние 4 года. Мы достигли передовых рубежей использования современных технологий, например в оценке движения, электромиограммы и ритма сердца. В других областях мы держимся на приемлемом уровне. У нас маленькая лаборатория и, в отличие от больших институтов, мы все делаем сами на каждом этапе - общаемся с пациентами, регистрируем, выгружаем и анализируем данные, пишем статьи. Рядом с нами работают аспиранты, клинические ординаторы и студенты, которые учатся физиологии, дизайну и методам исследования, вообще смыслу научного эксперимента. Каждый эксперимент нас чему-то учит. Один мой хороший знакомый - создатель финской компании по производству электрофизиологического оборудования - как-то сказал мне, что у него маленькая фирма, она выпускает совсем немного оборудования, но оно обязано быть лучше других таких же приборов, иначе он не выживет. Аналогично, в маленьком кафе проще готовить кофе высокого качества. Мы делаем наш научный кофе в нашей маленькой лаборатории и сами гарантируем себе результат. Аналогичные системы "сухой иммерсии" есть в Москве, появились во Франции. Конкуренция растет и мы должны быть на уровне. С другой стороны, работы коллег по иммерсии позволяют лучше понять нашу работу.

Что дальше? Мы уже провели более 200 сеансов иммерсии и увидели, что эффект невесомости на состояние испытуемого с болезнью Паркинсона есть, но мы не вполне понимаем, на каком уровне он реализуется - в спинном мозгу, в структурах, управляющих тонусом или в системах, занимающихся высшими функциями головного мозга. Нам нужны надежные метрики мышечного тонуса, например вязкостно-эластические свойства мышцы, нейровизуализация, о которой можно пока только мечтать. Очень нужен специалист по современной электроэнцефалографии. Мы все больше будем заниматься влиянием "сухой иммерсии" на организм здорового человека, чтобы лучше понять эффект на человека больного.

- Вы уже рассказывали о достижениях в научных журналах, выступаете с результатами исследований на конференциях, симпозиумах?

- Мы вышли на уровень публикаций, причем весьма хороших. В 2018 г. мы опубликовали наши данные в журналах Frontiers in Neurosciences (первый квартиль, WoS), в журнале немецкого и австрийского общества реабилитологии (Physikalische Medizin). Поскольку данных накопилось очень много, мы примерно год будем заниматься их статистической обработкой, связыванием различных параметров, создавать базы данных и подавать статьи в международные журналы.

В 2018 г. мы делали доклады о наших данных на 39-й конференции Международного общества по гравитационной физиологии (ISGP) в научном центре Европейского космического агентства (Нордвейк, Нидерланды), на 8-м симпозиуме по регуляции позы (Смоленице, Словакия), на 8-м Конгрессе по патофизиологии (Братислава). В результате мы получили хорошие подсказки о возможных механизмах влияния невесомости на систему движения, на нервную систему.

Светлана Семёнова

ФГБОУ ВО "Петрозаводский государственный университет"
пр. Ленина, 33, г. Петрозаводск, Карелия, Россия, 185910
тел.: +7 (8142) 71-10-01, факс: +7 (8142) 71-10-00
e-mail: rectorat@petrsu.ru, office@petrsu.ru
https://www.petrsu.ru/
Управление по инновационно-
производственной деятельности

пр. Ленина, 31, г. Петрозаводск
тел.: +7 (8142) 71-32-56
e-mail: oder@petrsu.ru