Применение новых технологий медицины в спортивной сфере

Медицина является той сферой, где новые технологии и изобретения оперативно находят применение. В частности, постоянному развитию подлежит сфера спортивной медицины. Ежегодно изобретаются новые, более совершенные, методы и способы лечения спортивных травм различного характера, их предупреждения и профилактики, регулярно появляются новые технологии, позволяющие людям с ограниченными возможностями тренироваться максимально приближенно к здоровым спортсменам. С увеличением количества спортивной инфраструктуры, популяризацией спорта на государственном уровне растет, как и количество желающих приобщиться к здоровому образу жизни людей, так и травм, особенно среди молодых спортсменов. Соответственно, важность медицины в спорте переоценить трудно, применение новых технологий и следование трендам способно внести положительные изменения в жизнь большого круга лиц. В этой статье мы приводим некоторые передовые изобретения, которые нашли место в медицинской практике и успешно справляются со своими задачами.

Переломы являются одним из самых распространенных видов травм среди спортсменов, технологические достижения полным ходом используются в спортивной хирургии для более быстрого и эффективного их лечения. В августе 2021 года компания Fuse Medical впервые запустила компрессионные скобы Orbitum [1], которые сжимают кость, удерживая ее в правильном положении до полного сращивания. Предназначены они для использования в стопе или голени, представляют собой значительный отход от традиционной фиксации костными скобами [2]. Современные разработки в отрасли основаны на сжатии ножек скобами, но на самом деле, необходимо добиться полного сжатия кости. В нескольких штатах США был уже позитивный опыт использования данных скоб хирургами. Таким образом, компрессионные скобы Orbitum сжимают кость, удерживая ее в правильном положении до полного сращивания. Это особенно актуально при сложных переломах подвижных частей стопы. При применении данной разработки уменьшается время реабилитации у спортсменов после травмы и повышается точность и правильность сращивания.

Еще одно частое явление в спорте, особенно в видах спорта, связанных с подъемом тяжелых снарядов, то есть тяжелоатлетических направлениях – это межпозвоночная грыжа. Оперативное ее лечение связано с риском осложнений. В целях снижения частоты подобных осложнений и повышения качества выполняемых процедур был разработан метод лечения переломов дистального отдела лучевой кости с использованием цементированного каркаса из проволоки. С января 2017 года по январь 2020 года в Китае 78 пациентам с переломами дистального отдела лучевой кости была проведена чрескожная внутренняя фиксация с использованием цементированного каркаса из K-проволоки [3]. Процедуру провели 47 пациентам мужского пола и 31 пациентке женского пола. Рентгеновские снимки были сделаны сразу после операции и после заживления кости. Не было обнаружено ни сбоя фиксации, ни миграции K-проволоки. У всех пациентов заживление кости происходило в среднем через 4,5 недели (диапазон от 4 до 8 недель). Наблюдение продолжалось в среднем 27 месяцев (диапазон от 24 до 33 месяцев). Средний балл функции запястья составил 97 (диапазон от 91 до 100). Среди них 66 результатов были отличными, а 12 – хорошими. Чрескожная фиксация с помощью цементированного каркаса из K-проволоки является безопасным и предпочтительным выбором для лечения дистальных переломов лучевой кости типов A2, A3 и B1. Каркас обеспечивает поддержку для предотвращения миграции проволоки. Техника фиксации представляет собой минимально инвазивную процедуру, которую легко выполнить. По сравнению с нехирургическими методами, фиксация [4] данным способом стабильна и предотвращает повторное смещение. В отличии от обычного закрепления, исследуемая техника предотвращает миграцию проволоки, закрепляя все концы проволоки вместе. В противоположность с металлизацией, данный метод является минимально инвазивной процедурой, которая позволяет избежать раневых осложнений и позволяет удалить имплантат на ранних стадиях [5]. По сравнению с обычными внешними фиксаторами, эта система проста в установке и намного дешевле. Таким образом, распространение лечения переломов дистального отдела лучевой кости с использованием цементированного каркаса из K - проволоки ускорит и облегчит восстановление спортсмена после травмы руки.

Спортсмены, как правило, не страдают от характерных для других людей с малоподвижным образом жизни заболеваний позвоночника, его искривлений и проблем с осанкой. Однако, они чаще получают травмы спины и чаще страдают от развития межпозвонковых грыж и остеохондроза. При перенесении данных заболеваний без медицинской помощи не было бы возможно продолжать спортивную карьеру. Хирурги-ортопеды Стэнфордской медицины в 2021 году внедрили технологию инновационного кольцевого закрывающего устройства (ACD) [6], чтобы помочь снизить вероятность повторной ЛДГ (Лактатдегидрогеназа) у своих пациентов. Это устройство является единственным в своем роде одобренным FDA ACD: имплантат с костным креплением, изготовленный из титана и полимерной тканевой сетки. Оно имплантируется во время операции, если дефект в кольцевом пространстве диска соответствует рекомендациям, что приводит к тому, что у этого пациента повышается риск повторной дернизации. Хирурги-ортопеды Stanford Medicine могут установить кольцевое закрывающее устройство во время ограниченной операции микродискэктомии при более крупных дефектах. Хирурги прикрепляют титановый компонент имплантата к здоровому позвонку и устанавливают полимерный лоскут, чтобы закрыть отверстие в кольцевом пространстве диска. Процедура может сохранить пульпозную ткань в диске, что также может свести к минимуму потерю высоты диска. “Это умное и инновационное устройство, которое, потенциально, может помочь многим из пациентов избежать повторения проблем с позвоночником”, - отмечает Серена Ху, доктор медицинских наук, хирург-спинальник в Stanford Health Care of the ACD. ACD был имплантирован почти 8000 пациентам по всему миру. В рандомизированных контролируемых исследованиях с большими дефектами межпозвоночного диска, использование ACD уменьшало восстановление диска на 52%. Также на 61% сократилось количество повторных операций в течение двух лет наблюдения. Разработанное кольцо предупреждает повторную грыжу межпозвоночного диска в после операции. Оно не дает дискам тереться друг о друга и сильно скручиваться. Эта разработка особенно актуальна для спортсменов, так как именно из-за повторной грыжи и операции у 42% пациентов нет возможности вернуться к занятиям спортом.

Сейчас активно проводятся исследования в области неврологии, в частности с целью обеспечить людям с врожденными генетическими заболеваниями возможность полноценно заниматься спортом, в перспективе, наравне со здоровыми спортсменами. Учёные Эсмаил Балайи, Париса Седагхати и Сомайе Ахмадабади из Ирана в 2022 году изучили влияние нейромышечных (комбинированных физио-хемсбольных) тренировок на постуральный контроль и равновесие у учащихся с умственной отсталостью, страдающих нарушением координации развития [7, 8]. В эксперименте было 2 группы, каждая из 15 мальчиков с умственной отсталостью: экспериментальная группа и контрольная группа. Тесты (система оценки ошибок баланса, Y-баланс, timed Get Up & Go) использовались для определения постурального контроля, динамического баланса и функционального баланса испытуемых. Экспериментальная группа выполняла комбинированную физио-хемсбольную тренировку в течение 8 недель. Результаты исследования показали, что восемь недель комбинированных физио-хемсбольных тренировок оказали существенное влияние на общую оценку постурального контроля, динамического равновесия, функционального равновесия и различных режимов постурального контроля только в положениях стоя на одной ноге и в тандеме, как на жестких, так и на податливых поверхностях. Однако, эффект параллельного стояния ног был выше, как на жестких, так и на послушных не было заметно различий. Результаты этого существующего исследования с точки зрения динамического баланса и функционального баланса, наряду с результатами нескольких экспериментов, отметили, что физическая подготовка и стабильность ядра улучшают статическое и динамическое равновесие детей с умственными недостатками. Это согласуется с приведенными выше исследованиями [9].

Разработки ведутся и в сферах, призванных помочь людям с нарушениями слуха заниматься спортом как на любительском, так и на профессиональном уровне. К примеру, компания Demant в 2020 году объявила о реализации проекта Oticon More [10]. Инновационное изобретение позволяет пользователю улавливать звуковые колебания на более качественном уровне с помощью искусственного интеллекта “Deep Neural”, который проходил этап самообучения на более чем 12 миллионах реальных звуковых сюжетах. Так же этот слуховой аппарат оснащен новым 28-нанометровым набором микросхем “PlarisTM”, с помощью которого память устройства увеличивается в 8 раз, а мощность вычисления компьютера становится больше в 2 раза по сравнению с более ранними моделями устройств, процессор имеет 7 ядер, вследствие чего, увеличивается вычислительная мощность и, соответственно, скорость выполнения задач. Данный слуховой аппарат может существенно повысить эффективность тренировок у людей с проблемами восприятия звука, помочь тренеру передавать информацию спортсмену более качественно и с минимизацией потерь [11]. Эта разработка, например, среди участников паралимпийских игр, применяется в таких видах спорта, как биатлон, где ее носитель при стрельбе может не отвлекаться на визуальный результат только что осуществленного выстрела, ориентируясь по звуку, что экономит время и увеличивает результат спортсмена.

Компания Phonak [12] представила внутриканальные слуховые аппараты “Phonak Virto B”, использующие технологию биометрической калибровки. Технология помогает калибровать аппарат для более точной подгонки его под особенности анатомии и параметры слуховой системы носителя и, соответственно, более эффективной работы прибора. Данная разработка повышает качество слышимого спортсменом звука и уменьшает нежелательные эффекты, связанные с удобством ношением прибора [13]. Операционная система “AutoSense OS” сканирует звуковые сигналы раз в полсекунды, “понимая”, в какой обстановке находится человек, уровень шума вокруг, это позволяет, например, лучше слышать голос судьи, своей команды, без дополнительной регулировки уровня общего шума, и реагировать на них быстрее, что особенно важно, в командных видах спорта, где очень большую роль играет незамедлительная реакция на обстановку и качественная коммуникация между спортсменами.

Так же, в 2021 году компания Phonak представила новый слуховой аппарат “Phonak CROS Paradise” – аппарат, помогающий людям с односторонней потерей слуха не ограничивать свои возможности. В составе изобретения система CROS P, состоящая из улавливателя слуховых колебаний и отправки их в датчик-улавливатель, для воспроизведения и дальнейшего восприятия носителем. Люди, имеющие данную проблему, зачастую, вынуждены отвлекаться, меняя свою ориентацию в пространстве относительно оппонента, чтобы лучше слышать его, что связанно с определенными неудобствами и неблагоприятно влияет на результат тренировок, соревнований. Приборы этого типа могут помочь спортсменам, имеющим такую проблему, как односторонняя потеря или односторонняя частичная потеря слуха, не отвлекаться на такие действия и, в перспективе, должны помочь заниматься наравне со здоровыми спортсменами.

Сейчас индустрия активно развивается в направлении компенсации проблем, связанных с ограничением слухового восприятия, предоставляет людям с данными проблемами возможность участвовать в спортивной жизни.

Одной из инновационных разработок 2021 года является устройство “HIT Impact”, разработанный компанией HIT [14]. Он работает как счетчик ударов различной силы, записывая их при этом, и с помощью специального приложения служит системой информирования о возможности получения травмы спортсменом. Его можно размещать на любой головной убор и отслеживать данные на электронном устройстве, например телефоне или часах. Собирая такого рода информацию, компания имеет, так же, возможность анонимно получать сведения по повреждениям для дальнейшего изучения и более глубокого понимания травм головы в спорте. Изобретение создавалось с уклоном на тренировки и соревнования по регби, но также, может активно применяться и в других видах спорта, особенно командных видах, связанных с большой скоростью передвижения спортсмена, например лыжный или лыжероллерный спорт и контактных видах спорта, таких как бокс, тхэквондо для своевременного предупреждения о возможной травме и характере удара.

 Компания Smith and Nephew выпустила на рынок шовный фиксатор “HEALICOIL” [15]. Разработан для более быстрого и эффективного ремонта сухожилий вращающей манжеты плеча при его повреждениях. Прибор, разработанный этой компанией, вживляет специальные винты-фиксаторы в поврежденный участок. Эти винты имеют специальный дизайн, для уменьшения самого имплантируемого инструмента и более быстрого срастания кости через 6 месяцев, как показали клинические испытания, в сравнении с обычно используемыми анкерами, в состав которого входит твердый сердечник. Более плотная костная ткань, образующаяся вокруг фиксатора, имеет большую прочность на отрыв и снижает вероятность осложнений и выпадений винта [16]. Применение такой технологии способствует увеличению средней толщины ротаторной манжеты, что повышает эффективность лечения. Травмы сухожилия плеча очень часто встречаются среди спортсменов, специализирующихся в тяжелой атлетике, боевых видах спорта, таких как бокс или каратэ, и других. Эта инновация ускорит восстановление спортсмена после подобного вида травм и будет способствовать скорейшему возвращению его к тренировкам.

Smith and Nephew разработала специальные органические нити REGENESORB [17]. Они представляют собой биоадсорбируемый биокомпозитный материал на полимерной основе, состоящий из PLGA (поли(1-лактид-ко-гликолид)) сульфата кальция и бета-трикальцийфосфата в качестве двух наполнителей. Соотношение трех компонент новых нитей 65:20:15. И один и второй наполнитель активны на всех стадиях заживления, как следствия специфического всасывания их организмом, и действуют различными механизмами. Эта инновация отличается от использованных ранее материалов. В частности, гидроксиапатита поли 1-молочной кислоты (PLLA-AH) отличается намного более быстрым всасыванием, чем его предшествующие аналоги. Нити заменяются костной тканью после их введения в организм в течение 24 месяцев, как показали результаты доклинических испытаний. Целью такого изобретения является уменьшение продолжительности пребывания импланта в кости и, как следствие, более точная и эффективная замена новой тканью костный участок. Побочных эффектов при использовании такого вида материала выявлено не было, что говорит о его очень высокой переносимости организмом и перспективности в дальнейшем использовании. Разработка очень эффективно показывает себя в лечении пациентов при травмах сустава, что, конечно же, необходимо для принятия на вооружения спортивной медицины. Это нововведение может помочь спортсменам более эффективно восстанавливаться после травм сухожилия.

 Сейчас на рынок поступает большое количество экипировки, такой как “умные” электронные устройства, постоянно совершенствующие программное обеспечение, одежда, специальные медицинские системы мониторинга, которые способны вовремя предупредить получение травмы. Методы лечения спортсменов, получивших травмы, все в большей степени опираются на высокие технологии, применение которых способно уменьшить время реабилитации, дать возможность к продолжению тренировочного процесса. Также, технологическому развитию подвергаются и так называемые “паралимпийские” области, это предоставляет новые возможности спортивного совершенствования спортсменам с ограниченными возможностями, повышает их конкурентоспособность со здоровыми людьми. Темпы развития спортивной медицины растут с каждым годом, в будущем мы увидим продукты, которые смогут во многом предостеречь спортсменов от получения травм при тренировочном процессе, ускорить темпы лечения травм до нескольких часов, что предоставит возможность проведения непрерывного тренировочного процесса, увеличения физических показателей спортсменов.

1. Fuse Medical: официальный сайт. – URL: https://fusemedical.com/compression-staples/ (дата обращения: 22.06.2022).
2. Шалайон О., Ван Б., Бланкенхорн Б., Джексон Дж.Б., 3-й, Билс Т., Никиш Ф., Зальцман Кл. Факторы, влияющие на результаты неосложненного первичного открытого артродеза голеностопного сустава. Нога голеностопный сустав. 2015; 36(10):1170-1179.
3. Treatment of distal radius fractures using a cemented K-wire frame [Электронный ресурс]. - URL: https://bmcmusculoskeletdisord.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12891-022-05550-z (Дата обращения: 26.06.2022).
4. Андерсон М.С., Гамсари М., Гиллен П.Т., Вонгорават М. Д. Результаты после лечения переломов дистального отдела лучевой кости с помощью чрескожной фиксации проволокой в сравнении с пластиной: мета-анализ рандомизированных контролируемых исследований. J Surg Orthop Adv. 2017;26: 7-17.
5. Чхабра А.Б., Йилдирим Б. Лечение переломов дистального отдела лучевой кости у взрослых /J Am Acad Orthop Surg/. 2021;29: 1105-16.
6. Stanford Health Care : официальный сайт. – URL: https://stanfordhealthcare.org/stanford-health-care-now/2021/ (дата обращения: 26.06.2022).
7. Голами Боруджени Б., Моради М., Касеми Б. Исследование о влиянии основной стабилизирующей тренировочной программы на статическое и динамическое равновесие умственно отсталых учащихся. Журнал факультета сестринского дела и акушерства Урмии. 2015;13(2): 147–53.
8. Кубилай Н.С., Йилдирим У., Кара Б., Харутоглу Акдур Х. Влияние упражнений на равновесие и осанку на функциональный уровень при умственной отсталости. Fizyoterapi Rehabilitasyon. 2011;22(2): 55–64.
9. Effects of neuromuscular training on postural control of children with intellectual disability and developmental coordination disorders [Электронный ресурс]. - URL: https://bmcmusculoskeletdisord.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12891-022-05569-2 (Дата обращения: 27.06.2022).
10. Demant : официальный сайт. – URL: https://www.demant.com/ (Дата обращения: 01.07.2022).
11. Нейлор Г., Оберг М., Ванстрем Г., Ланнер Т. Изучение влияния повествования, воплощенного в процессе установки слухового аппарата, на результаты лечения. Ухо слышит. 2015;36(5):517-526.
12. Phonak : официальный сайт. – URL: https://www.phonak.com/ru/ru.html (дата обращения: 02.07.2022).
13. Нкьекьер, Дж.; Мейер, Д.; Пипингас, А.; Рид, Н.С. Когнитивные и психосоциальные эффекты слуховой тренировки и слуховых аппаратов у взрослых с потерей слуха. Clin. Интервьюирование. Старение. 2019, 14, 123–135.
14. Neuf TV : официальный сайт. – URL: URL: https://www.neuf.tv/ru/cette-technologie-sportive (дата обращения: 03.07.2022).
15. Smith+Nephew : официальный сайт. – URL: https://www.smith-nephew.com/professional/products/ (дата обращения: 03.07.2022)
16. Устройство для восстановления тканей // Google Patents URL: https://patents.google.com/patent/RU2012122617A/ru (дата обращения: 01.07.2022).
17. Исследования REGENESORB // Smith+Nephew URL: https://www.smith-nephew.com/professional/products/all-products/regenesorb/ (дата обращения: 01.07.2022).