Эффективность включения индивидуализированных изометрических нагрузок в протокол восстановительного лечения при травмах мышц группы хамстринг у спортсменов: рандомизированное контролируемое исследование

ВВЕДЕНИЕ

Повреждения мышц задней поверхности бедра (МЗПБ, или хамстринг) относятся к числу наиболее распространенных травм в современном спорте. Высокая частота их возникновения, длительный период восстановления (2–12 недель) и значительный риск рецидивов (до 30–33% в течение первого года после травмы) делают данную патологию одной из актуальных проблем спортивной медицины [1][2].

Особенно часто травмы хамстринг встречаются в дисциплинах, требующих максимальной скорости бега и взрывных усилий: спринтерские дистанции, барьерный бег, прыжковые виды легкой атлетики, а также в футболе, регби и американском футболе [3][4]. Основным механизмом повреждения является интенсивная эксцентрическая нагрузка в фазе позднего переднего выноса ноги при беге с максимальным ускорением, когда мышцы работают в положении наибольшего удлинения. Уникальная двусуставная анатомия хамстринг (полусухожильная, полумембранозная, длинная и короткая головки двуглавой мышцы бедра), сочетание эксцентрического торможения и последующего мощного концентрического сокращения, а также сложная координация работы всех трех мышц обусловливают высокую уязвимость данной группы [5–7].

Несмотря на широкую распространенность травм МЗПБ и богатый накопленный опыт лечения в мировой медицине, частота встречаемости данных повреждений и частота рецидивов по-прежнему остаются высокими [1][8]. Эти обстоятельства диктуют необходимость дальнейшего изучения патологии и поиска новых эффективных методов восстановительного лечения и профилактики.

Ключевая задача медицинского персонала в спортивной сфере — обеспечить максимально быстрое и при этом безопасное восстановление спортсмена с последующим возвращением к тренировочному процессу, включающему предельные спортивные нагрузки. Для выполнения такого условия необходим тонкий баланс между интенсивностью скоростно-силовых упражнений и безопасностью для поврежденных тканей. Излишне агрессивный подход при этом чреват усилением боли и рецидивом травмы, в то время как чрезмерно осторожный вариант приведет к излишней потере тренировочного и соревновательного времени, недопустимой в спорте высших достижений [6].

Основа восстановительного лечения при мышечных травмах в спорте — использование критерий-ориентированных градуированно усложняющихся физических упражнений. Активные своевременные нагрузки с контролем их интенсивности являются самым эффективным стимулятором восстановления структуры и функции мышц [7][9].

Изометрические упражнения традиционно считаются первым этапом в восстановительном лечении после травм опорно-двигательного аппарата. Это обусловлено их безопасностью и возможностью начинать нагрузку уже в первые дни после травмы при условии уверенной переносимости нагрузок в рамках 2–3 баллов по 10-балльной визуально-аналоговой шкале (ВАШ). Изометрические сокращения, благодаря возможности ранней высокой активации мышечных волокон, обеспечивают мощную афферентную импульсацию в центральную нервную систему, способствуя быстрому восстановлению нервно-мышечного контроля, стимулируя процессы раннего ремоделирования тканей, что способствует восстановлению архитектуры мышцы. Изометрия в оптимальных углах позволяет создавать значительную механическую нагрузку на мышечные волокна без изменения длины мышцы, минимизируя риск усугубления травмы [7][10].

Интенсивные изометрические упражнения целесообразно использовать на всех стадиях восстановительного процесса при мышечных травмах МЗПБ, так как при определенных углах сгибания коленного и тазобедренного суставов интенсивность боли меньше, чем на других из-за изменения пространственного соотношения рычагов (расстояние от оси сустава до точки фиксации мышцы) и изменения натяжения мышечных, фасциальных и сухожильных элементов вследствие взаимного изменения пространственного положения зон фиксации [2][11].

Особенностью изометрических нагрузок является реализация и восстановление статических стереотипов межмышечной координации, но для восстановления скоростных силовых и координационных показателей опорно-двигательного аппарата, по мере восстановления, их необходимо дополнять динамическими упражнениями. Однако возможность высокой активации мышечных волокон в безопасном изометрическом режиме диктует необходимость дальнейшего изучения выгодных биомеханических свойств данного типа упражнений [12][13].

Цель исследования — оценка эффективности разработанного алгоритмизированного протокола применения изометрических упражнений в восстановительном лечении высококвалифицированных спортсменов с повреждениями хамстринг.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование проведено с участием 30 профессиональных спортсменов, в возрасте от 18 до 29 лет (17 мужчин и 13 женщин, средний возраст 22,9 ± 3,2 года), имевших острую травму мышц задней поверхности бедра (двуглавая мышца бедра, полусухожильная или полуперепончатая мышца) 2а или 2б степени по классификации повреждений мышц Британской атлетической ассоциации (BAMIC) [17], подтвержденную магнитно-резонансной томографией (МРТ), проходивших лечение в ФГБУ НЦСМ ФМБА России.

Критерии включения спортсменов в исследование:

• возраст от 18 до 29 лет;
• профессиональные спортсмены (участники соревнований национального или международного уровня, имеющие спортивный разряд не ниже КМС и выступающие в профессиональных лигах/командах);
• острая травма хамстринг (давность не более 5 дней на момент начала лечения);
• клинико-инструментальное подтверждение травмы 2а (миофасциальное поражение) или 2б (поражение мышечно-сухожильного перехода) степени по классификации мышечных повреждений BAMIC [17];
• согласие на участие в исследовании и готовность соблюдать протокол.

Критерии исключения спортсменов из исследования:

• травма 2с степени (умеренное внутрисухожильное повреждение) 1, 3, 4-й степени по BAMIC;
• давность травмы более 5 дней; хронические или повторные травмы хамстринг;
• возраст, не соответствующий критериям включения (≤18 и ≥30 лет);
• отсутствие спортивной квалификации;
• сопутствующие повреждения (разрыв связок коленного или тазобедренного сустава, переломы, повреждения других мышц и т.д.);
• наличие системных заболеваний, влияющих на процессы регенерации тканей;
• отказ от участия или несоблюдение протокола восстановительного лечения.

В данном исследовании для оценки эффективности использованного метода оценивалось время возвращения к спортивным тренировочным нагрузкам. По этой причине в качестве ключевых ориентиров были выбраны критерии, позволяющие комплексно и безопасно подтвердить готовность атлета к исходному уровню активности: безболезненный бег на максимальной скорости, в том числе со сменой направлений; показатели силового изокинетического тестирования мышц группы хамстринг, квадрицепса и ягодичных мышц не менее 80% от противоположной ноги без боли; прыжковые тесты не менее 80% от противоположной стороны без боли; восстановление симметрии показателей стабильности (СПС) (симметрия по данным Y-теста не менее 90%, стойка на одной ноге более 30 с, антиротационный жим Паллофа — удержание более 30 с, ягодичный мост на одной ноге с маршем более 30 с); тестовая оценка спортсменом своей полной готовности к спортивным нагрузкам (по опросникам TSK-11, I-PRRS, SCI и др.)

Для распределения спортсменов на группы применялась блочная рандомизация. Размер блока составлял 6 участников (по 3 человека в каждую группу). Данный метод был выбран в связи с проспективным характером исследования и постепенным поступлением пациентов в течение нескольких лет, что требовало поддержания приблизительного равенства групп на всем протяжении набора. Последовательность блоков была заранее сгенерирована с помощью генератора случайных чисел¹. Каждый новый спортсмен, соответствующий критериям включения в исследование, последовательно распределялся в группу согласно следующей позиции в текущем блоке. После заполнения блока автоматически начинался новый. Такой подход позволил обеспечить сбалансированное распределение участников между группами независимо от времени их поступления и минимизировать риск систематической ошибки отбора.

Спортсмены были разделены на две группы наблюдения:

• группа 1 (группа сравнения; 9 мужчин и 6 женщин; средний возраст 22,9 ± 3,3 года; значение критерия Шапиро — Уилка — 0,796 (нормальное распределение)), n= 15 — спортсмены, получавшие базовый протокол восстановительного лечения [11][14–16];
• группа 2 (фокусная группа; 8 мужчин и 7 женщин; средний возраст 23,0 ± 3,4 года; значение критерия Шапиро — Уилка — 0,778 (нормальное распределение)) — базовый протокол лечения + изокинетическая тренировка с максимальными нагрузками в эффективных углах при условии уверенного контроля боли.

Распределение спортсменов по индексу массы тела (ИМТ) было сопоставимым в обеих группах и находилось в диапазоне 19,6–24,7 кг/м² (средний ИМТ 22,2 ± 1,4 кг/м²), что соответствует нормальным значениям для спортсменов скоростно-силовых видов. Средний ИМТ в группе 1 составил 22,1 ± 1,3 кг/м² (критерий Шапиро — Уилка = 0,553, нормальное распределение), в группе 2 — 22,3 ± 1,5 кг/м² (критерий Шапиро — Уилка = 0,894, нормальное распределение). Статистически значимых различий по данному показателю между группами не выявлено (p = 0,77). Сопоставимость групп по ИМТ имела важное значение, поскольку данный показатель напрямую влияет на величину механической нагрузки на мышцы задней поверхности бедра при беговых и прыжковых движениях, а также на биомеханику нижней конечности в целом. Таким образом, сопоставимость групп по ИМТ позволила минимизировать влияние данного конфаундера и повысить достоверность оценки эффективности изометрического протокола. Обобщенные характеристики групп представлены в таблице.

Сравнение распределения спортсменов по полу между группами проводилось с помощью точного теста Фишера. Статистически значимых различий по данному признаку между основной и контрольной группами выявлено не было (p = 0,5). Сравниваемые группы не имели статистически значимых различий по возрасту (p = 0,91). В обеих группах наблюдения спортсмены, занимающиеся различными видами спорта (футбол, легкая атлетика спринтерские дисциплины, регби, американский футбол) были сопоставимы по уровню спортивной квалификации и времени, прошедшему от момента травмы до начала лечения.

В отечественных клинических рекомендациях «Закрытые повреждения мягких тканей конечностей»² отсутствует этапный протокол лечения травм МЗПБ, применимый для восстановления профессиональных спортсменов. По этой причине нами был разработан критериально-ориентированный поэтапный протокол восстановления, включающий все необходимые типы физических нагрузок, основанный на результатах наиболее значимых в области доказательной спортивной медицины отдельных видов упражнений и комплексных протоколов восстановительного лечения: POLICE, PEACE & LOVE, L-протокол Асклинга (L-протокол), упражнение Nordic Hamstring (NH), Aspetar Hamstring Protocol, London International Consensus on Hamstring Injury [11][14–16]. Протокол делится на 3 этапа: острый период (воспалительная фаза), подострый период (регенеративная фаза) и функциональный период (ремоделирующая фаза).

В рамках поиска новых эффективных методов восстановления после травм хамстринг нами разработан и применяется алгоритмизированный индивидуализированный протокол, использующий градуированно возрастающие изометрические нагрузки с обязательным регулярным определением наиболее эффективных положений коленного и тазобедренного сустава, в которых сила сокращения хамстринг максимальна при условии уверенного контроля боли. На основании современных мировых исследований наиболее эффективными для восстановления в подостром и функциональном периодах восстановления считаются нагрузки с порогом боли до 2–3 баллов по 10-балльной ВАШ [8][11]. С учетом наименьшей травматичности изометрического типа нагрузок среди всех остальных за пороговое болевое значение в рамках данного исследования принят уровень боли при данном типе упражнений в 3 балла по ВАШ.

В связи с характером вмешательства (дополнительные изометрические упражнения в фокусной группе) ослепление участников исследования и исследователей, непосредственно проводивших занятия, не проводили. Ослепление при оценке основных исходов (изокинетическое тестирование) также не применялось, поскольку все измерения выполнены одним и тем же сертифицированным специалистом.

Один раз в неделю спортсмены фокусной группы выполняли серию максимальных изометрических сокращений хамстринг под контролем боли в различных положениях коленного и тазобедренного суставов, при которых регистрировали развиваемую силу. Наиболее выгодное положение сгибания в коленном суставе определяли последовательно тестами на углах 10, 30, 50, 70 и 90°. При определении оптимального угла в тазобедренном суставе использовано 2 положения: лежа на животе — угол сгибания 0° и сидя в кресле — угол сгибания 80°. Таким образом, выбирали углы, в которых спортсмен мог развить максимально возможное усилие при соблюдении установленного болевого порога. Именно в этих углах выполнялись последующие изометрические максимальные сокращения на наиболее эффективных углах в пределах болевого порога (≤3 балла по 10-балльной ВАШ) 3 подхода 10–15 максимальных сокращений по 10–30 с по мере прогресса восстановления. Упражнения выполнялись 5 раз в неделю. Пауза между повторами — 30 с (рис. 1).

Приверженность протоколу в фокусной группе контролировали через ведение тренировочных дневников и еженедельный очный контроль специалистом.

Определение оптимальных углов осуществлялось с помощью роботизированного комплекса Contrex (Physio SA, Швейцария). Применение подобной роботизированной изокинетической системы при проведении исследований, по сравнению с ручным динамометром обладает рядом преимуществ: высокая точность и воспроизводимость позиционирования в тазобедренном и коленном суставах (с точностью до 1°), исключение влияния силы и усталости исследователя, гарантируя объективность и стандартизацию измерений при работе с высококвалифицированными спортсменами, обладающими значительной мышечной силой, возможность в реальном времени строить полную кривую зависимости «угол — крутящий момент» по всей доступной амплитуде движения, что дает возможность точно идентифицировать наиболее эффективные углы изометрической нагрузки в каждой конкретной сессии восстановительного лечения, наличие мгновенной обратной связи и возможности автоматического ограничения нагрузки существенно повышает безопасность процедуры при работе вблизи болевого порога (≤3 балла по ВАШ), регулируемый стол-кресло с упорами для конечностей и эргономичные фиксаторы туловища и конечностей.

У всех спортсменов проведено этапное изокинетическое тестирование силовых показателей хамстринг под контролем боли в пределах 2–3 баллов по ВАШ в эксцентрическом режиме с угловой скоростью 60°/с в положении сидя. В рамках данной работы оценивали результаты тестирования через 3, 4 и 5 недель от момента получения травмы. Спортсмены, закончившие лечение ранее, проходили повторное тестирование, уже будучи допущенными к спорту. У части спортсменов, продолживших лечение более 5 недель, проводилось дальнейшее этапное тестирование. Нами приведены данные тестирования только до 5-й недели, т.к. после этого срока в силу разъездного характера тренировочной и соревновательной деятельности часть спортсменов, допущенных к спорту ранее, уже находились в других регионах страны и не могли принять участие в дальнейшем тестировании.

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета программного обеспечения IBM SPSS Statistics 27. Межгрупповые различия оценивали с помощью независимого t-критерия Стьюдента. Статистически значимых различий между группами по исходным характеристикам не выявлено (p > 0,05). Лечение проводили под контролем сертифицированных специалистов по восстановительному лечению (травматолог-ортопед, врач ЛФК, инструктор-методист ЛФК) с использованием современного оборудования.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе выполнения исследования при оценке времени возврата к тренировочной деятельности (время возврата в спорт) установлено статистически значимое межгрупповое различие показателя (t = -2,553; p = 0,016). Так, в фокусной группе спортсменов, которые дополнительно проходили изокинетические тренировки, отмечено статистически значимое сокращение времени возврата к стандартному тренировочному процессу 27,87 ± 4,78 дня против 32,53 ± 5,22 дня (p = 0,016). Средняя разность времени составила 4,67 дня (95% ДИ: -8,41…-0,92); размер эффекта соответствовал большому (d Коэна = 0,93). Во всех случаях тест Левена на равенство дисперсий не выявил статистически значимых различий между граппами (p > 0,05) по всем изучаемым показателям, в связи с чем использовался вариант анализа, предполагающий равенство дисперсий.

Динамику восстановления силовых показателей хамстринг оценивали по величине соотношения крутящего момента на третьей, четвертой и пятой неделях от травмы на стороне повреждения с контралатеральной стороной при изокинетическом тестировании в эксцентрическом режиме с угловой скоростью 60°/с с использованием роботизированного комплекса Contrex. Нагрузочное силовое тестирование проводилось с 3-й недели от момента травмы, так как на более ранних сроках для большинства спортсменов проведение силового изометрического тестирования малоинформативно из-за сложности в контроле болевого порога.

Установлено, что отношение пикового крутящего момента травмированной ноги к здоровой имело статистически значимые межгрупповые различия на всех этапах наблюдения в пользу фокусной группы (рис. 2). Так, на 3-й неделе с момента травмы данный показатель составил 74,40 ± 5,32% в фокусной группе против 67,53 ± 6,29% в группе сравнения (t = 3,230, p = 0,003); средняя межгрупповая разность составила 6,87% (95% ДИ: 2,51–11,22), а размер эффекта оценивался как большой (d Коэна = 1,18). На 4-й неделе отношение пикового крутящего момента составляло 82,47 ± 4,73% против 76,87 ± 5,41% (t = 3,017, p = 0,005); средняя разность — 5,60% (95% ДИ: 1,80–9,40); размер эффекта — большой (d Коэна = 1,10). На 5-й неделе: 87,93 ± 3,56% против 82,60 ± 3,52% (t = 4,128, p < 0,001); средняя разность — 5,33% (95% ДИ: 2,69–7,98); размер эффекта — большой (d Коэна = 1,51).

Полученные результаты согласуются с данными других исследований, подтверждающих эффективность изометрических нагрузок при реабилитации травм хамстринг [1][8][11][15]. Однако в большинстве предыдущих работ изометрические упражнения выполнялись в фиксированных стандартных углах без индивидуального подбора оптимальных позиций [1][5][14–16]. Настоящее исследование восполняет этот пробел, демонстрируя преимущества индивидуального подбора оптимальных углов для изометрических упражнений.

В настоящем исследовании для фокусной группы применен алгоритм индивидуального подбора оптимальных углов коленного и тазобедренного суставов, что позволило выполнять изометрические сокращения в наиболее эффективных для каждого спортсмена позициях при контроле боли, что, вероятно, способствовало лучшим результатам по времени возврата в спорт и восстановлению силовых показателей.

Исследование имело определенные ограничения: относительно небольшой объем выборки (n = 30), отсутствие долгосрочного наблюдения за рецидивами травм после возвращения в спорт, а также включение в исследование только спортсменов с повреждениями мышц задней поверхности бедра 2а и 2б степени по классификации BAMIC. Дальнейшие исследования с бóльшим объемом выборки и длительным периодом наблюдения позволят уточнить и расширить полученные данные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования показали, что добавление алгоритмизированных изометрических упражнений в состав критериально-ориентированного протокола способствует статистически значимому ускорению восстановления силовой симметрии нижних конечностей на всех этапах наблюдения (с 3-й по 5-ю неделю) и сокращению времени возвращения спортсменов к спортивной деятельности. Спортсмены фокусной группы продемонстрировали более высокие показатели отношения пикового крутящего момента больной ноги к здоровой и вернулись в спорт в среднем на 4,7 дня быстрее по сравнению с группой сравнения.

Разработанный в Национальном центре спортивной медицины этапный критериально-ориентированный протокол, включающий алгоритмизированные изометрические тренировки, дополняет стандартный восстановительный протокол и адаптирован к потребностям высококвалифицированных спорт­сменов.

Особенностью предложенной методики является ее универсальность: изометрические максимальные сокращения применяются по единому принципу на всех этапах лечебного процесса. Меняется только положение конечности и величина внешнего сопротивления (в зависимости от текущих возможностей спортсмена), но сам принцип — «максимальное усилие при строгом контроле боли» — остается неизменным. Еще одним преимуществом данной методики является максимальная простота в использовании. Для тестирования не обязательна сложная аппаратура, достаточно механического динамометра. Данные условия помогают непрерывно поддерживать высокий уровень нейромышечной активации, предотвращать атрофию, восстанавливать мышечную массу и силу, а также постепенно расширять безболезненный диапазон движений. Добавление данной методики к созданному нами критерийориентированному поэтапному протоколу восстановления позволяет, с одной стороны, сохранить все преимущества использованных в нем доказательных восстановительных подходов, а с другой — усилить нейромышечный компонент восстановления, что, как предполагается, приведет к более качественному и стабильному функциональному исходу у спортсменов с травмами МЗПБ различной степени тяжести.

Дальнейшие проспективные рандомизированные исследования с большим объемом выборок помогут более точно определить оптимальные параметры изометрической нагрузки и ее место в структуре современных восстановительных протоколов.

Результаты исследования могут быть использованы в практической деятельности врачей спортивной медицины, врачей лечебной физкультуры и травматологов для оптимизации программ восстановления после травм МЗПБ.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад в подготовку статьи распределен следующим образом: М.А. Попогребский — идея и концепция исследования, разработка алгоритма индивидуализированных изометрических нагрузок, планирование и организация исследования, сбор и анализ клинического материала, статистическая обработка данных, написание основного текста рукописи, подготовка иллюстративного материала, формулирование выводов, редактирование и утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей работы; В.В. Кармазин — участие в разработке протокола реабилитации, клиническое обследование пациентов, сбор первичных данных, анализ литературных источников, участие в написании разделов «Материалы и методы» и «Результаты», участие в редактировании текста; Д.Ф. Горлов — участие в клиническом обследовании и лечении спортсменов, сбор клинических данных, помощь в статистической обработке, подготовка материала для таблиц; А.А. Горохов — участие в клиническом обследовании спортсменов, сбор и первичная обработка данных, техническая поддержка исследования; С.А. Парастаев — научное руководство исследованием, общая концепция и дизайн исследования, критический анализ материалов, редактирование текста, утверждение окончательного варианта статьи.