СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЫШЦ Российский патент 1998 года по МПК A61H7/00 A61H9/00 

Изобретение относится к спортивной медицине и может быть использовано для подготовки и реабилитации спортсменов и животных в соревнованиях.

Известны способы повышения работоспособности мышц, включающие в себя манипуляции непосредственно мышечного массажа [1,2] или же совмещение массажа с воздействиями, направленными на стимуляцию соответствующих биологически активных точек [3]. При этом массажные действия над мышечной тканью улучшают ее кровоснабжение и увеличивают работоспособность мышц. Однако эффективность указанных способов воздействия на работоспособность мышц невелика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ повышения работоспособности мышц, заключающийся в воздействии на участок кожи, под которым расположена мышца, локальным отрицательным давлением (ЛОД). Сущность способа заключается в том, что участок кожи, в зоне которого размещена предназначенная к процедуре стимуляции мышца, герметизируется с помощью приспособления в виде камеры с эластичной манжетой или же с охватывающими резиновыми надувающимися воздухом уплотняющимися тороидами, а после достижения необходимой степени герметизации в камере с находящимся внутри участком мышечной ткани создают разрежение (отрицательное давление). Таким образом, участок кожи и мышечной ткани под ним подвергают локальному отрицательному давлению - ЛОД [4]. Величина вакуумного разрежения в камере в процессе проведения указанной процедуры при этом не может быть большим и обычно составляет 50 - 130 мм рт.ст. (0,07 - 0,17 атм).

Недостаток известного решения заключается в низкой эффективности и кратковременности действия процедуры. Так, суммарная работоспособность мышцы при 70%-ной нагрузке после обработки ее известным способом повышалась всего лишь на 30%, см. там же. Прироста же силы мышечного сокращения при этом не отмечалось вовсе. Кроме того, действие указанной процедуры на обработанную мышцу очень быстро спадало, простираясь и на интервал времени, не превышающий 3 часов, см. [4,с.25], а при максимальных нагрузках на мышцу и вовсе не превышало 30 минут, см. [5].

Указанные недостатки обусловлены физиологическим механизмом, приводимым в действие после проведения процедуры активации мышцы по известному способу, который заключается в увеличении трансмурального давления в мышце, создаваемого за счет разрежения в зоне воздействия процедурой и установления при этом соответствующих газовых и гидростатических градиентов в тканях, которые в свою очередь способствуют интенсифицированию в тканях обменных процессов (поступление из крови в ткани питательных веществ, окислительные процессы, ресинтез АТФ со всеми исходящими последствиями и т.д.). Обновление в мышце газового состава и обогащение питательной среды приводит к отмеченным выше результатам, эффект от которых однако в указанном интервале времени быстро исчезает, см. также [6]. Увеличить же величину и расширить спектр физиологических изменений в мышечной ткани известным способом не представляется возможным.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процедуры и увеличение длительности ее действия.

Для достижения указанной цели в способе повышения работоспособности мышц, заключающемся в герметизации участка кожи, под которым расположена стимулируемая мышца, и в воздействии на указанный участок локальным отрицательным давлением, герметизацию выполняют путем наложения на участок кожи эластичной мембраны и прижатия ее по контуру бортиком герметизирующего сосуда, а воздействие на кожу осуществляют методом вакуумно-мембранного растяжения тканей (ВМРТ). Причем действие отрицательным давлением производят в импульсном режиме в диапазоне частот 0,1 - 1 Гц, а давление в импульсе изменяют в интервале 0,05 • 10⁴ - 8,4 • 10⁴ Па.

По данным, которыми располагают заявители, им неизвестны источники информации, в которых был раскрыт комплекс признаков, указанных в отличительной части формулы изобретения. В то же время предложенное решение явным образом не следует из уровня техники. Следовательно, можно сделать вывод, что данное решение соответствует критериям, предъявляемым к изобретению.

Сущность изобретения пояснения чертежами, где на фиг. 1 изображены графики изменения во времени силовых характеристик, отражающих усредненно работоспособность мышц спортсменов после воздействия на них по предлагаемому техническому решению, а на фиг. 2 - характеристики работоспособности мышц, стимулированных по способу-прототипу.

Суть вакуумно-мембранного растяжения тканей (ВМРТ) организма, в соответствии с которым проводят процедуру стимуляции мышц по предлагаемому способу, заключается в следующем. На предназначенный к процедуре участок тела накладывают вакуумную присоску (аппликатор), снабженную эластичной мембраной с отверстиями в мембране, см., например [7], после чего в присоске создают начальное отрицательное давление (вакуумирование) путем откачки из присоски воздуха. При этом участок, ограниченный твердыми бортиками аппликатора с прижатой к коже мембраной, присасывается, автоматически герметизируя внутренний объем, а кожа с подкожной клетчаткой и мышцей под ней четко фиксируется отверстиями мембраны, составляя с последней единую композитную систему. Дальнейшее воздействие на эту систему более глубоким вакуумом приводит к растяжению указанного композита, как единого целого. Причем благодаря высокоэластичным свойствам мембраны и строгой фиксации ее отверстиями подвергаемого процедуре стимуляции участка кожно-мышечной ткани, растяжение мышцы производится равномерно по всей длине фиксированного мембраной участка. Результат этого заключается в том, что помимо отмеченного в способе-прототипе газоградиентного (назовем его так) механизма изменения биоэнергетики мышцы, в данном случае вступают в действие и другие факторы, обуславливающие процессы в тканях и влияющие на силовые и энергетические характеристики мышцы. Новые процессы являются именно как следствие равномерного по всей длине растяжения мышечных волокон на обрабатываемом участке мышцы. Упрощенно физиологический механизм последействия от равномерного растяжения мышечных волокон после проведения процедуры стимуляции мышцы по предлагаемому способу заключается в следующем. Равномерное по всей длине дозированное растяжение композита из эластичной мембраны, кожи, подкожной клетчатки и мышцы создает в мышце остаточные деформации, которые возбуждаются как в пассивных, так и в активных сократительных элементах мышечных волокон. Дозу ВМРТ при этом выбирают такой, что последняя формирует оптимальное соотношение перекрытия нитей актина и миозина в саркомерах, что в свою очередь приводит к максимально возможной по данной причине силе сокращения мышцы. Последнее осуществляется за счет включения в сократительный процесс дополнительных сил, индуцированных в процессе растяжения продольных трубочек саркоплазматического ретикулума, элементов соединительной ткани, находящихся между мышечными волокнами и сарколем, окружающих мышечные волокна, расположенных параллельно по отношению к сократительным миофибриллам. В результате происходит суммация сил, возбуждаемых за счет пассивного напряжения покоящейся мышцы и активного сократительного процесса, [8] стр. 66-67. Очевидно, что все отмеченное приводит к существенно более высокому возрастанию усилия мышцы, и как показали исследования при использовании способа - до 70% от исходного. Эффект же в последействии стимуляции мышцы, возрастая, достигает максимума лишь через 3 часа (см. график силы на фиг. 1), и, постепенно спадая, возвращается к исходному уровню за промежуток времени более 24 часов.

ВМРТ проводится с помощью вакуумных присосок (аппликаторов), снабженных эластичными мембранами, в которых выполнены фиксирующие кожную ткань отверстия всевозможной конфигурации, см., например, по техническому решению [7]. В соответствии со способом процедуру ВМРТ проводят в импульсном режиме с частотой повторения импульсов разрежения в диапазоне 0,1 - 1 Гц и при значениях отрицательного давления в вакуумной присоске в интервале от 0,05•10⁴ до 8,4•10⁴ Па. Нижний предел разрежения в присоске, равный 0,05•10⁴ Па, при этом диктуется необходимостью уверенного поддержания единого композита из эластичной мембраны и участка кожно-мышечной ткани. При меньшем разрежении указанный композит распадается и вакуумная присоска отпадает. Верхний же предел 8,4•10⁴ Па лимитируется уровнем переносимости живых тканей организма. Превышение указанного предела провоцирует специфичные боли в обрабатываемой ткани, которыми сопровождаются процессы газовыделения в физиологических жидкостях и тканях, представляющих известную опасность для жизни организма (высотно-декомпрессионная болезнь).

Нижняя граница частоты импульсного режима ВМРТ 0,1 Гц выбрана на основании того, что время воздействия на ткани разрежения в 8,4•10⁴ Па длительнее 10 с приводит к появлению болевых ощущений за счет превышения временного порога свободного газообразования в тканях и развития локальной высотно-декомпрессионной болезни. Выбор же верхней частоты в 1 Гц диктуется тем обстоятельством, что перепад разрежения с нижнего 0,05•10⁴ Па до верхнего уровня в 8,4•10⁴ Па быстрее, чем за одну секунду, вызывает в тканях декомпрессию взрывного характера и создает ответную травматизацию тканей в зоне воздействия, (см. об этом эффекте [9]).

Пример. Процедуру ВМРТ проводят с помощью аппарата для импульсного вакуумного массажа, например типа "Электроника ВМ-1" завода "Аксион" г. Ижевск. Вакуумный аппликатор, размеры которого подбирают сообразуясь с размерами предполагаемой к стимуляции мышцы, снабженный эластичной мембраной с расположенной на последней фиксирующими ткань отверстиями, накладывают на участок тела, под которым расположена мышца. Затем в аппликаторе создают путем откачки из него воздуха начальное, т.е. фиксирующее отрицательное давление, величиной не менее 0,05•10⁴ Па. После установления надежной фиксации тканей в присоске включают импульсный режим ВМРТ. Частоту и верхнюю границу разрежения в присоске задают в указанных в формуле изобретения пределах. Очевидно, что конкретные значения указанных параметров ВМРТ задаются видом и интенсивностью желаемого эффекта. В частности, для выполнения процедуры на частоте порядка 0,1 Гц воздействие осуществляют в виде импульсов с достижением максимума разрежения за 1-2 с, выдержки на верхней полке разрежения в 3-5 с, спада до минимального уровня за 1-1 с и времени между импульсами - 1 с. Всю процедуру активации мышцы осуществляют в течение 4 - 6 минут. Действие процедуры на обработанную мышцу при этом продолжается не менее 24 часов. Максимум эффекта при этом проявляется через 3 часа после окончания процедуры ВМРТ.

Изучение эффективности процедуры стимуляции мышц по предлагаемому способу на работоспособность мышц проводилось на двух группах спортсменов, состоящих из 10 мужчин и 10 женщин в возрасте в обеих группах от 17 до 30 лет. У всех испытуемых сначала определяли начальные параметры работоспособности мышц предплечья в течение 10 дней на механическом эргографе, с помощью которого регистрировались два независимых параметра: максимальная сила мышечного сокращения и предельное время работы при нагрузке на мышцу, равной 70% от максимально развиваемой силы. При этом дополнительно определялась суммарная работа, отражающая взаимосвязь этих параметров, и выявлялся интервал статистической нормы для каждого испытуемого. После снятия начальных параметров мышц, над ними проводилась процедура ВМРТ и повторно замерялись все вышеуказанные параметры их работоспособности по прошествии 0,5 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 24 часа от момента окончания процедуры. По полученным данным строились графики изменения характеристик работоспособности мышц во времени, см. фиг. 1. Из графиков видно, что на все параметры, а именно, относительную силу (в изменения по отношению к статистической норме), предельное время работы и работоспособность, оказывают влияние два фактора: кратковременный и долговременный. Длительность первого из них простирается на время, порядка 1 часа, с максимумом в эффекте, проявляющееся непосредственно после проведения процедуры и с быстрым спадом во времени. Очевидно, что в данном случае в процесс включается механизм действия, соответствующий стимуляции мышцы по способу-прототипу.

По второму механизму, включающему в действие в соответствии с предлагаемым способом, вначале происходит медленное нарастание всех характеристик мышц, определяющих их работоспособность. Максимум их выявляется по прошествии 3 часов с момента окончания процедуры стимуляции мышцы с последующим и таким же медленным спадом, простирающимся на промежуток времени в 24 часа и более. Очевидно, что второй случай является результатом проявления второго из описанных выше механизмов, по которому происходит поведение упругих деформаций пассивных и активных сократительных элементов мышц с их медленной релаксацией.

Усредненные результаты исследований по указанным группам спортсменов отражены в табл. 1 и 2. В первой из них приведены данные поведения характеристик работоспособности мышц предплечья в динамике, от 0,2 до 24 часов после ВМРТ, проводимого в импульсном режиме при максимальном разрежении в импульсе до 5•10⁴ Па в течение 5 мин. В таблицах использованы следующие обозначения: x₀ - значения параметров мышцы до стимуляции, x₁ - после ее стимуляции, σ - среднеквадратичное отклонение, t - уровень значимости (результаты измерений обработаны по Стьюденту).

Из таблицы видно, что по всем характеристикам максимум эффекта стимуляции мышцы предплечья человека наступает по прошествии 3-х часов после процедуры стимуляции ВМРТ, т.е. предлагаемым способом. Возрастание и спад эффекта при этом происходит медленно и плавно и явно ощущается во времени даже за пределами 24 часов.

Результаты, приведенные в таблице 2, демонстрируют усредненные значения параметров работоспособности мышц предплечья спортсменов при различных временах воздействия на нее процедурой ВМРТ.

Результаты свидетельствуют, что наиболее эффективное время проведения ВМРТ для мышцы предплечья заключено в пределах 4 - 6 минут. Результаты всех испытаний при этом не зависели от пола спортсмена.

Использование изобретения, помимо газогардиентного механизма, возбуждаемого способом-прототипом, позволит включить в процесс работы мышцы иной, более эффективный физиологический механизм, а именно эффект суммации активного сократительного процесса и сил остаточных деформаций эластичного сокращения до 56% (в прототипе не наблюдалось), максимальную продолжительность работы - до 28% и суммарную работу до 83,7% вместо 30% по способу-прототипу. Эффект стимуляции при этом продлевается до 24 часов и более при максимуме в проявлении после 3-х часов с момента проведения процедуры стимуляции против длительности проявления 1 - 1,5 часа и с максимумом непосредственно после проведения процедуры по способу-прототипу. Последнее, очевидно, имеет большое значение в практике проведения спортивных состязаний, так и в других областях, в частности в производственной деятельности человека.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1788900, A 61 H 1/00.

2. А. А. Бирюков. Массаж. (Учебник для институтов физической культуры). М. "Физкультура и спорт" 1988 г. с. 15-41, 154-168.

3. Авторское свидетельство СССР N 971323, A 61 H 7/00.

4. Д. Л. Длигач, Л.А. Иоффе. Локальная декомпрессия и работоспособность Л., "Наука" 1982, с. 20-33.

5. Д. Ф. Наврузов. Физиологические механизмы повышения физической работоспособности спортсменов при локальных баровоздействиях. Автореф. канд. дисс. М., 1976 г.

6. Физиологические сдвиги при ускорении восстановительных процессов и лечения спортивных травм путем использования локального отрицательного давления. М., 1974 г., с. 3-14.

7. Авторское свидетельство СССР N 1227195, A 61 H 9/00.

8. Физиология человека. т. 1, "Нервная система", пер. под ред. П.Г.Костюка, М., "Мир" 1985 г., с. 50-73.

9. Авиационная медицина, под ред. Н.М. Рудного. М. "Медицина", 1986, с. 43-56.

Изобретение относится к спортивной медицине и может быть использовано для подготовки и реабилитации животных в соревнованиях. Способ включает в себя герметизацию участка кожи, под которым расположена предназначенная к стимуляции мышца, и воздействие на указанный участок локальным отрицательным давлением (ЛОД). Отличие предлагаемого способа заключается в том, что герметизацию выполняют путем наложения на участок кожи эластичной мембраны и прижатия последней по контуру бортиком герметизирующего сосуда, а ЛОД на кожу осуществляют вакуумно-мембранным растяжением ткани (ВМРТ). При этом действие отрицательным давлением в ВМРТ проводят в импульсном режиме в диапазоне частот 0,1-1 Г ц, а давление в импульсе изменяют в интервале 0,05•10₄ - 8,4•10⁴ Па, что позволяет длительно ( в течение суток) удержать повышенную работоспособность мышц. 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 2 ил.

\ \ \ 1 1. Способ повышения работоспособности мышц, заключающийся в герметизации участка кожи, под которым расположена предназначенная к стимуляции мышца, и в последующем воздействии на указанный участок локальным отрицательным давлением (ЛОД), отличающийся тем, что герметизацию выполняют путем наложения на указанный участок кожи эластичной мембраны и прижатием последней по контуру бортиком герметизирующего сосуда, а ЛОД на кожу осуществляют вакуумно-мембранным растяжением тканей (ВМРТ). \\\2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что действие отрицательным давлением в ВМРТ производят в импульсном режиме в диапазоне частот 0,1 - 1 Гц. \\\2 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что давление в импульсе изменяют в интервале 0,05 <195> 10<M^>4<D> - 8,4 <195> 10<M^>4<D> Па.