Реабилитация спортсменов после травм, вызванных сотрясением головного мозга во время занятий спортом



Профессиональное занятие спортом связано с повышенным риском травматизма. Наиболее травмоопасными видами спорта становятся борьба, футбол, хоккей, мотоспорт, фигурное катание. Самыми распространенными травмами являются повреждения костной системы (переломы, трещины), мышечно-связочного аппарата (растяжения и разрывы связок, ушибы), а также черепно-мозговые травмы, в частности сотрясение мозга (СМ). Спортивные травмы не только ухудшают качество жизни пациента, заставляют прервать спортивную карьеру, но также связаны с долгосрочными последствиями. Для предупреждения развития осложнений стоит как можно раньше начать оптимальный курс терапии, и, что не менее важно, полностью его пройти. Сотрясение мозга, как разновидность черепно-мозговой травмы широко распространена у спортсменов и имеет как ранние, так и долгосрочные последствия с персистенцией неврологической симптоматики, повышенной утомляемостью и более высоким риском развития повторного сотрясения мозга. Раннее назначение субоптимальных физических нагрузок помогает сократить период реабилитации и вернуться спортсмену к профессиональной деятельности без риска развития осложнений.

Цель: провести систематический обзор научных работ, посвящённых вопросам реабилитации после сотрясения головного мозга, связанного с занятиями спортом.

Материалы и методы: открытые источники из баз данных PubMed, Scopus, Embase, Cochrane Library.

Ключевые слова: спортивная травма, субоптимальная физическая нагрузка, сотрясение головного мозга, связанное со спортивной травмой, тест Буффало.

Professional sports are associated with an increased risk of injury. The most traumatic sports are wrestling, football, hockey, motorsports, and figure skating. The most common injuries are damage to the skeletal system (fractures, cracks), the musculo-ligamentous system (sprains and ruptures of ligaments, bruises), as well as traumatic brain injuries (usually concussion — CM). Sports injuries not only impair the patient’s quality of life and force the interruption of a sports career, but are also associated with long-term consequences. To prevent the development of complications, it is worth starting the optimal course of therapy as early as possible, and what is equally important is to complete it completely. Concussion, a type of traumatic brain injury, is widespread in athletes and has both early and long-term consequences with persistent neurological symptoms, increased fatigue and a higher risk of developing a recurrent concussion. Early administration of suboptimal physical activity helps to shorten the rehabilitation period and allow the athlete to return to professional activities without the risk of complications.

Objective: To review the literature on rehabilitation after sports injuries, namely concussion.

Materials and methods: open sources from PubMed, Scopus, Embase, Cochrane Library databases.

Keywords: sports injury, suboptimal physical activity, concussion associated with sports injury, Buffalo test.

Сотрясение мозга относится к легкой ЧМТ. Американским конгрессом реабилитационной медицины предложено определять легкую ЧМТ как травматически вызванное физиологическое нарушение функции мозга, проявляющееся хотя бы одним из следующих признаков:

– любая потеря сознания (на 30 минут и меньше);

– любая потеря памяти на события непосредственно до или после аварии (не более 24 часов);

– любое изменение психического состояния во время несчастного случая (например, чувство ошеломления, дезориентации или растерянности);

– очаговый неврологический дефицит, который может быть или не быть преходящим.

При этом через 30 минут первоначальная оценка по шкале комы Глазго не должна превышать 13–15 баллов [1].

Большинство пациентов выздоравливают спонтанно в течение 2–4 недель после СМ [2], но примерно у 30 % наблюдаются стойкие постконтузионные симптомы, определяемые как симптомы, возникающие спустя один месяц после травмы [3]. Это могут быть головная боль, головокружение, утомляемость, раздражительность, бессонница, проблемы с концентрацией внимания, проблемы с памятью или непереносимость стресса, эмоций или алкоголя [4].

Этиопатогенез

Физиология симптомов после СМ сложна и включает нарушения регуляции церебрального метаболизма и церебрального кровотока [5].

При сотрясении мозга, особенно если к верхнему шейному отделу позвоночника приложена вращательная сила, повреждается центр управления вегетативной нервной системы (ВНС) в стволе мозга, разобщаются связи между центральной ВНС, артериальными барорецепторами и сердцем [6]. В исследовании Клайсен и его соавторов [7] показано, что спортсменки колледжа после СМ имели аномально низкую чувствительность к артериальному напряжению CO2 (PaCO2), что вызывало относительную гиповентиляцию во время упражнений, а уровни PaCO2 увеличивались пропорционально интенсивности тренировки. При этом у спортсменок появлялась головная боль, головокружение, которые значительно снижали толерантность к физической нагрузке.

Таким образом, вмешательства, которые улучшают или нормализуют метаболизм головного мозга и кровоток эффективны в лечении стойких симптомов после СМ.

Доказано, упражнения улучшают когнитивные функции за счет улучшения мозгового кровотока, экстракции кислорода, метаболизма мозга и нейропластичности [8].

Подпороговые аэробные упражнения повышают чувствительность к CO2 до нормального уровня, что нормализует PaCO2, вентиляцию при физической нагрузке и толерантность к физической нагрузке.

Добровольные физические упражнения могут повысить уровень нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) и других факторов роста, стимулировать нейрогенез, улучшить обучаемость и умственную работоспособность. Нейротрофический фактор головного мозга увеличивает объем гиппокампа и улучшает пространственную память, снижает риск развития сосудистых заболеваний [9]. Строт и др. доказали, что уже через 5–6 недель после начала аэробных тренировок увеличивается нейротрофического фактора головного мозга и улучшается нейропластичность головного мозга [10].

Анализ микрочипов олигонуклеотидов высокой плотности продемонстрировал, что, помимо повышения уровня нейротрофического фактора головного мозга, физические упражнения мобилизуют профили экспрессии генов, которые способствуют процессам пластичности мозга [11].

Когда надо начинать?

Не менее важно время выполнения упражнений после травмы. В моделях на животных выявлено, что физические упражнения спустя 14 дней от травмы были полезными, в то время как упражнения, начатые в первые 6 дней после травмы, были вредны [12].

Ранее особое внимание уделялось физическому и когнитивному отдыху до полного исчезновения симптомов перед возвращением к тренировкам или спорту [13]. Однако недавние данные рандомизированного контролируемого исследования показали, что строгий отдых продолжительностью более 2 дней продлевает симптоматическое восстановление после сотрясения мозга. В других исследованиях указывается, что длительный отдых может оказаться вредным для восстановления [14], а начало активности в оптимальное время после травмы может ускорить выздоровление. В исследовании Томаса и др. [15] доказано, что начало физической активности спустя 5 дней против 1–2 ассоциировалось с более длительным периодом реабилитации.

Какие упражнения стоит выполнять

Исследования на животных показали, что мотивация к физическим упражнениям после черепно-мозговой травмы важна. Крысы, которых заставили тренироваться после имитации сотрясения мозга, заметно стимулировали кортикотропную ось, повышали уровень гормонов стресса и не увеличивали BDNF, тогда как BDNF увеличивался после добровольных упражнений [16].

Во многих других исследованиях добровольные физические упражнения сразу после или в течение нескольких дней после черепно-мозговой травмы способствовали нейропластичности [17], увеличивали пролиферацию нейрональных стволовых клеток [18], уменьшали дегенерацию нейронов и апоптозную гибель клеток вокруг поврежденной области, увеличивали количество нейронов Пуркинье, подавляли образование реактивных астроцитов [19] и улучшали когнитивные функции в сочетании со снижением фрагментации ДНК в гиппокампе.

Как же выбрать оптимальную физическую нагрузку для запуска быстрейшего восстановления головного мозга? Для определения порога обострения симптомов при нагрузке у пациентов с сотрясением мозга широко применяется тест Буффало [20]. Перед началом теста пациента просят оценить свои симптомы по визуально-аналоговой шкале от 0 до 10 баллов. Затем пациент бежит по ровной беговой дорожке со скоростью 5–6 км/час (в зависимости от роста пациента). Наклон увеличивается на 1 градус каждую минуту в течение первых 15 минут, а затем скорость увеличивается на 0,6 км/час каждую минуту. Каждую минуту регистрируются частота сердечных сокращений, тяжесть симптомов по визуально-аналоговой шкале и рейтинг воспринимаемого напряжения по Боргу [21] до момента обострения симптомов или произвольного утомления, после чего исследование заканчивают. Добровольное истощение определяется как 17 или более (максимум 20) по шкале Бора. Обострение симптома определяется как увеличение на 3 балла и более значения визуально-аналоговой шкалы от первоначальной оценки (балл и более за усиление симптома и балл за появление нового симптома). Пациенты могут жаловаться на усиление головной боли или давления в голове, головокружение или зрительные симптомы.

Поскольку беговая дорожка подходит не всем пациентам разработан велосипедный тест на сотрясение мозга Буффало.

Субоптимальной нагрузкой, используемой для терапии сотрясения мозга, считается нагрузка с ЧСС 80–90 % пороговой. Физические упражнения рекомендованы в течение 20 минут один раз в день в течение 6–7 дней в неделю под контролем ЧСС. Упражнения прекращаются при первых признаках обострения симптомов или через 20 минут при целевом показателе ЧСС, в зависимости от того, что наступит раньше. Рекомендовано увеличивать целевую ЧСС на 5–10 ударов в минуту каждые 1–2 недели, при условии, что пациент реагирует положительно [22]. Спортсмены обычно реагируют быстрее [23] и могут увеличить на 10 ударов в минуту каждые 1–2 недели, тогда как люди, не занимающиеся спортом, обычно лучше реагируют на увеличение на 5 ударов в минуту каждые 2 недели.

Физиологическое восстановление определяется как способность тренироваться до произвольного утомления при нагрузке более 80 % прогнозируемой максимальной ЧСС в течение 20 минут несколько дней подряд без обострения симптомов.

В исследовании Уиллер и др. [24] сравнивали эффективность аэробных упражнения и стрейчинга при сотрясении мозга. Исследование показало, что назначение активного лечения (т. е. аэробных упражнений в субоптимальной нагрузке) в течение недели после травмы помогло подросткам восстановиться после СМ быстрее, чем относительный отдых (отсутствие посещения школы, тестов, ведения конспектов, домашних заданий, домашних дел, поездок в отпуск, отказ от вождения, просмотра телевидения, видеоигр, использования компьютера, чтения и аэробных упражнений).

Выводы:

Контролируемая реабилитация аэробными упражнениями может помочь восстановить нормальную регуляцию мозгового кровотока, работу центра вегетативной нервной системы и его чувствительность к СО2. Отсутствие симптомов, таких как головная боль, головокружение являются физиологическими маркерами восстановления сосудов головного мозга после сотрясения мозга. Аэробные упражнение более эффективны, чем стрейчинг, однако важно помнить, что выполнение физической нагрузки должно проводиться добровольно и только при отсутствии неврологической симптоматики, иначе эффект от физической нагрузки станет противоположным и продлит период реабилитации.

Литература:

1. Ruff RM, Iverson GL, Barth JT, Bush SS, Broshek DK; NAN Policy and Planning Committee. Recommendations for diagnosing a mild traumatic brain injury: a National Academy of Neuropsychology education paper. Arch Clin Neuropsychol. 2009 Feb;24(1):3–10. doi: 10.1093/arclin/acp006. Epub 2009 Mar 17. PMID: 19395352.
2. Nelson LD, Guskiewicz KM, Barr WB, Hammeke TA, Randolph C, Ahn KW, et al. Age Differences in Recovery After Sport-Related Concussion: A Comparison of High School and Collegiate Athletes. Journal of athletic training. 2016;51(2):142–52. doi: 10.4085/1062–6050–51.4.04. Epub 2016/03/15.
3. Yeates KO. Mild traumatic brain injury and postconcussive symptoms in children and adolescents. Journal of the International Neuropsychological Society: JINS. 2010;16(6):953–960.
4. Boake C, McCauley SR, Levin HS, et al. Diagnostic criteria for postconcussional syndrome after mild to moderate traumatic brain injury. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 2005;17(3):350–356.
5. Hovda DA, Lee SM, Smith ML, et al. The neurochemical and metabolic cascade following brain injury: moving from animal models to man. J Neurotrauma. 1995;12(5):903–906.
6. Geets W, de Zegher F. EEG and brainstem abnormalities after cerebral concussion. Short term observations. Acta neurologica Belgica. 1985;85(5):277–83. Epub 1985/11/01.
7. Clausen M, Pendergast DR, Willer B, Leddy J. Cerebral Blood Flow During Treadmill Exercise Is a Marker of Physiological Postconcussion Syndrome in Female Athletes. J Head Trauma Rehabil. 2016;31(3):215–24. doi: 10.1097/HTR.0000000000000145.
8. Davenport MH, Hogan DB, Eskes GA, Longman RS, Poulin MJ. Cerebrovascular reserve: the link between fitness and cognitive function? Exercise and sport sciences reviews. 2012;40(3):153–158.
9. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(7):3017–22. doi: 10.1073/pnas.1015950108. Epub 2011/02/02.
10. Stroth S, Hille K, Spitzer M, Reinhardt R. Aerobic endurance exercise benefits memory and affect in young adults. Neuropsychological rehabilitation. 2009;19(2):223–43. doi: 10.1080/09602010802091183. Epub 2008/07/09.
11. Cotman CW, Berchtold NC. Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends Neurosci. 2002 Jun;25(6):295–301. doi: 10.1016/s0166–2236(02)02143–4. PMID: 12086747.
12. Griesbach GS, Hovda DA, Molteni R, Wu A, Gomez-Pinilla F. Voluntary exercise following traumatic brain injury: brain-derived neurotrophic factor upregulation and recovery of function. Neuroscience. 2004;125(1):129–139.
13. Giza CC, Hovda DA. The Neurometabolic Cascade of Concussion. J Athl Train. 2001;36(3):228–35. Epub 2003/08/26.
14. Silverberg ND, Iverson GL. Is Rest After Concussion “The Best Medicine?”: Recommendations for Activity Resumption Following Concussion in Athletes, Civilians, and Military Service Members. J Head Trauma Rehabil. 2012.
15. Thomas DG, Apps JN, Hoffmann RG, McCrea M, Hammeke T. Benefits of Strict Rest After Acute Concussion: A Randomized Controlled Trial. Pediatrics. 2015.
16. Griesbach GS, Tio DL, Nair S, Hovda DA. Recovery of stress response coincides with responsiveness to voluntary exercise after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2014;31(7):674–82. doi: 10.1089/neu.2013.3151.
17. Jacotte-Simancas A, Costa-Miserachs D, Coll-Andreu M, Torras-Garcia M, Borlongan CV, Portell-Cortes I. Effects of voluntary physical exercise, citicoline, and combined treatment on object recognition memory, neurogenesis, and neuroprotection after traumatic brain injury in rats. J Neurotrauma. 2015;32(10):739–51. doi: 10.1089/neu.2014.3502.
18. Itoh T, Imano M, Nishida S, Tsubaki M, Hashimoto S, Ito A, et al. Exercise increases neural stem cell proliferation surrounding the area of damage following rat traumatic brain injury. J Neural Transm. 2011;118(2):193–202. doi: 10.1007/s00702–010–0495–3.
19. Seo TB, Kim BK, Ko IG, Kim DH, Shin MS, Kim CJ, et al. Effect of treadmill exercise on Purkinje cell loss and astrocytic reaction in the cerebellum after traumatic brain injury. Neurosci Lett. 2010;481(3):178–82. doi: 10.1016/j.neulet.2010.06.087.
20. Leddy JJ, Willer B. Use of Graded Exercise Testing in Concussion and Return-to-Activity Management. Curr Sports Med Rep. 2013;12(6):370–6. doi: 10.1249/JSR.0000000000000008.
21. Borg G. Borg’s perceived exertion and pain scales. Human kinetics. 1998.
22. Baker JG, Freitas MS, Leddy JJ, Kozlowski KF, Willer BS. Return to full functioning after graded exercise assessment and progressive exercise treatment of postconcussion syndrome. Rehabilitation research and practice. 2012;2012:705309. doi: 10.1155/2012/705309. Epub 2012/02/01.
23. Leddy JJ, Kozlowski K, Donnelly JP, Pendergast DR, Epstein LH, Willer B. A preliminary study of subsymptom threshold exercise training for refractory post-concussion syndrome. Clinical Journal of Sport Medicine. 2010;20(1):21–7. Epub 2010/01/07 doi: 10.1097/JSM.0b013e3181c6c22c00042752–201001000–00004 [pii].
24. Willer BS, Haider MN, Bezherano I, Wilber CG, Mannix R, Kozlowski K, Leddy JJ. Comparison of Rest to Aerobic Exercise and Placebo-like Treatment of Acute Sport-Related Concussion in Male and Female Adolescents. Arch Phys Med Rehabil. 2019 Dec;100(12):2267–2275. doi: 10.1016/j.apmr.2019.07.003. Epub 2019 Aug 1. PMID: 31377190; PMCID: PMC6879855.