مکانوتراپی: چگونه تجویز فیزیوتراپیست‌ها از ورزش باعث‌ ترمیم بافت می‌شود

مکانوتراپی یا انتقال مکانیکی فرآیندی فیزیولوژیکی به شمار می‌آید که در آن سلول‌ها بارهای مکانیکی را حس کرده و به آن پاسخ می‌دهند. با توجه به اینکه ساختار بدن به گونه‌ای است که نیروهای فیزیکی را دریافت و به آن واکنش نشان می‌دهد، پس می‌توان گفت که حرکت بدن بافت‌ها و سلول‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

برای برجسته کردن نقش حیاتی انتقال مکانیکی در زیربنای توانبخشی اسکلتی عضلانی، مکانوتراپی را برای بسیاری از موقعیت‌ها جهت ترمیم یا بازسازی بافت آسیب‌دیده تجویز می‌کنند. مکانوتراپی یا مکانیسم درمانی برای اولین بار در سال 1890 به عنوان استفاده از وسایل مکانیکی برای درمان بیماری تعریف شد. اما امروزه آن را به استفاده از انتقال مکانیکی برای تحریک ‌ترمیم و بازسازی بافت بروز کرده‌اند.

این تمایز اساس سلولی تجویز ورزش برای بهبود بافت را شاخص می‌کند و همچنین تشخیص می‌دهد بافت‌های آسیب‌دیده و سالم چگونه به طور متفاوتی به بار مکانیکی پاسخ می‌دهند.

این مقاله از مجله سلامت ژین طب اصطلاح مکانوتراپی را زیر ذره‌بین قرار داده است تا نشان ‌دهد چگونه می‌توان از حرکات فیزیکی برای تحریک ‌ترمیم و بازسازی بافت در تاندون، ماهیچه، غضروف و استخوان استفاده کرد.

مکانوتراپی (Mechanotherapy) یا انتقال مکانیکی چیست؟

مکانوتراپی به فرآیندی اطلاق می‌شود که توسط آن بدن بار مکانیکی را به پاسخ‌های سلولی تبدیل می‌کند. این پاسخ‌های سلولی، به نوبه خود، تغییرات ساختاری را‌ ترویج می‌دهند. یک مثال کلاسیک از انتقال مکانیکی در عمل، سازگاری استخوان با بار است. یک استخوان کوچک و نسبتا ضعیف می‌تواند در پاسخ به بار مناسب از طریق فرآیند انتقال مکانیکی بزرگتر و قوی‌تر شود.

در تعریف مکانوتراپی در نسخه فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد یک تعریف رسمی ‌مفید وجود دارد که عبارت است از؛ فرآیندهایی که در آن سلول‌ها محرک‌های مکانیکی فیزیولوژیکی را به پاسخ‌های بیوشیمیایی تبدیل می‌کنند. انتقال مکانیکی به طور کلی به سه مرحله تقسیم می‌شود: مکانیک جفت شدن یا کوپلینگ، ارتباط سلول به سلول و پاسخ موثر.

برای ساده سازی این امر برای بیماران، همین عناصر را می‌توان به عنوان محرک یا کاتالیزور مکانیکی، ارتباط در سراسر بافت برای توزیع پیام بارگذاری و پاسخ در سطح سلولی برای تأثیرگذاری بر پاسخ در نظر گرفت.

3 مرحله مکانوتراپی برای بهبود عضلات بدن

• مکانوکوپلینگ: در واقع به بار فیزیکی اشاره دارد که باعث ایجاد اختلال فیزیکی در سلول‌های تشکیل دهنده یک بافت می‌شود. به عنوان مثال، تاندون آشیل بارهای کششی ایجاد شده توسط سه عنصر کمپلکس gastrocnemius-soleus را دریافت می‌کند و سلول‌هایی که تاندون را تشکیل می‌دهند، نیروهای کششی و برشی را تجربه خواهند کرد.

تاندون‌ها همچنین نیروهای فشاری را تجربه می‌کنند که این نیروها باعث ایجاد تغییر شکل سلول می‌شود که می‌تواند طیف وسیعی از پاسخ‌ها را بسته به نوع، بزرگی و مدت بارگذاری ایجاد کند. آشفتگی فیزیکی مستقیم یا غیرمستقیم سلول است که به انواع سیگنال‌های شیمیایی در داخل و بین سلول‌ها تبدیل می‌شود.

• ارتباط سلول-سلول: پاراگراف قبلی مکانیک جفت شدن را با تمرکز بر یک سلول نشان داد، اما اجازه دهید به بررسی یک ناحیه بافت بزرگتر که شامل هزاران سلول در یک ماتریکس خارج سلولی است برسی کنیم. پروتئین‌های سیگنال دهنده برای این مرحله شامل کلسیم و اینوزیتول ‌تری فسفات است. نکته مهم این است که محرک در یک مکان منجر به ثبت سیگنال جدید توسط یک سلول دوردست می‌شود حتی اگر سلول دور یک محرک مکانیکی دریافت نکند.
• پاسخ سلول‌های موثر: برای نشان دادن بخش سوم مکانیوترانسداکشن (واکنش سلول اثرگذار)، ما بر مرز بین ماتریکس خارج سلولی و یک سلول تک تمرکز می‌کنیم. این فرآیند را می‌توان با مکانیزم درمانی برای ‌ترویج ‌ترمیم و بازسازی بافت مهار کرد. مراحل اصلی در انتقال مکانیکی برای بافت‌های همبند اساسا برای استخوان کشف شده است، اما عناصر ناشناخته‌ای در مسیرهای سیگنال دهی ناشی از بار برای ماهیچه، تاندون و غضروف مفصلی وجود دارد. سنتز پروتئین به طور کلی به متون کلاسیک ارجاع داده می‌شود.

به طور خلاصه، به نظر می‌رسد که انتقال مکانیکی، یک فرآیند فیزیولوژیکی مداوم در بدن انسان است، درست مانند تنفس و گردش خون. اسکلت را به عنوان نمونه‌ای از بافت همبند در نظر بگیرید. حسگر بدن شبکه استئوسیتی است و فرآیند تنظیم استخوان به بار به عنوان مکانوستات نامیده می‌شود.

 در غیاب فعالیت، سیگنال مکانیک انتقال ضعیف خواهد شد و بنابراین بافت همبند از بین می‌رود. هنگامی‌که بارهای بالاتر از نقطه تنظیم بافت وجود دارد، یک محرک از طریق انتقال مکانیکی به وجود می‌آید، به طوری که بدن با افزایش سنتز پروتئین و افزودن بافت در صورت امکان (استخوان بزرگتر و قوی‌تر) سازگار می‌شود.

مکانوتراپی و نقش آن در تقویت بافت‌های مهم بدن

انتقال بار مکانیکی به بافت‌هایی که وزن و حرکات بدن را کنترل می‌کنند فعل و انفعالاتی را در بدن به وجود می‌آورند که موجب قوی‌تر شدن ساختار بافت‌های حرکتی خواهند شد. در ادامه به چند بافت مهم کنترل‌کننده اندام‌های بدن که تحت تاثیر مکانوتراپی تقویت می‌شوند می‌پردازیم.

ماهیچه‌ها و تاثیر مکانوتراپی بر اصلی‌ترین بافت‌های حرکتی بدن

عضله یکی از بهترین فرصت‌ها را برای بهره‌برداری و مطالعه اثرات مکانیک درمانی ارائه می‌دهد، زیرا به تغییرات در نیازهای عملکردی از طریق مدولاسیون مسیرهای ناشی از بار پاسخ‌دهی بالایی دارد. اضافه بار منجر به تنظیم فوری و موضعی فاکتور رشد مکانیکی (MGF)، یک نوع پیوندی از IGF-I با اعمال منحصر به فرد می‌شود. بیان MGF به نوبه خود منجر به هیپرتروفی عضلانی از طریق فعال سازی سلول‌های بنیادی می‌شود (این رویکرد بر اساس مطالعات حیوانی انجام شده است).

پس از یک دوره استراحت کوتاه برای تثبیت بافت اسکار، اعمال بار مکانیکی کنترل شده شروع می‌شود. از مزایای اعمال بار مکانیکی می‌توان به ‌تراز بهتر میوتوب‌های در حال بازسازی، بازسازی سریع‌تر و کامل‌تر و به حداقل رساندن آتروفی میوتوب‌های اطراف بافت آسیب‌دیده اشاره کرد.

تاثیر مکانوتراپی روی دامنه مقاومتی تاندون‌ها

تاندون یک بافت پویا و مکانیکی پاسخگو است که یکی از پاسخ‌های اصلی آن هنگام بهبودی ناشی از تنظیم مثبت فاکتور رشد شبه انسولین (IGF-I) است. این تنظیم مثبت IGF-I با تکثیر سلولی و بازسازی ماتریکس در داخل تاندون همراه است که در نتیجه بار مکانیکی به وجود خواهد آمد.

مطالعات اخیر نشان می‌دهد که سایر فاکتورهای رشد و سیتوکین‌ها علاوه بر IGF-I، احتمالا نقش درمانی دیگری دارند. در یک مطالعه ساختار تاندون مبتلا به تاندون آشیل که با اکسنتریک درمان شده بود، بررسی شد. قیاس این تاندون با تاندول آشیل دیگر تاثیر درمانی ورزش را به اثبات رسانید. ضخامت تاندون‌ها و کاهش نواحی هیپواکویی اندازه‌گیری شد و به طور قابل ‌توجهی، پس از میانگین پیگیری 3.8 سال، 19 تاندون از 26 تاندون ساختار نرمال‌تری داشتند.

با توجه به اینکه بهبودی تاندون‌ها در سطح سلولی رخ می‌دهد، تنش‌های استرسی روند بهبود رامختل خواهد کرد. به همین دلیل تحقیقات در مورد شرایط بارگذاری ایده‌آل برای انواع مختلف آسیب تاندون هنوز ادامه دارد.

تاثیر درمان مکانوتراپی بر غضروف مفصلی

مانند سایر بافت‌های اسکلتی عضلانی، غضروف مفصلی توسط سلول‌های حساس به مکانیسم (کندروسیت‌ها) پر شده است که از طریق مسیرهای بسیار مشابه سیگنال می‌دهند. دو فوق تخصص ارتوپدی به نام‌های آلفردسون و لورنتزون 57 بیمار متوالی را با نقص در غضروف کشکک و زانو درد ناتوان کننده طولانی مدت از طریق پیوند پریوستال با یا بدون حرکت غیرفعال مداوم (CPM) درمان کردند.

در این مطالعه، 76 درصد از بیمارانی که از CPM استفاده می‌کردند، به نتیجه عالی دست یافتند، در حالی که تنها 53 درصد در غیاب CPM به‌این نتیجه رسیدند. پاسخ بافت و بهینه سازی پارامترهای مکانوتراپی در تقویت غضروف‌های مفصلی نشان داد که بخشی از نواقض غضروفی از این طریق قابل درمان هستند.

تاثیر مکانوتراپی بر قوی سازی استخوان‌ها

در مکانیزم استخوان، استئوسیت‌ها حسگرهای اولیه هستند. یک مطالعه بالینی اخیر نشان داد که اثر سودمند انتقال مکانیکی ممکن است توسط فیزیوتراپیست‌های آموزش دیده برای بهبود شکستگی مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، 21 بیمار با شکستگی رادیوس دیستال به طور تصادفی برای دریافت مراقبت استاندارد شامل تمرینات بی‌حرکتی و گرفتن یا مراقبت استاندارد به همراه فشرده سازی متناوب قرار گرفتند.

آن‌ها از طریق یک کاف پنوماتیک بادی که در زیر گچ قرار داده شده بود، تحت درمان مکانوتراپی قرار گرفتند. گروه تجربی در پایان دوره بی‌حرکتی به طور قابل توجهی افزایش قدرت (12-26 درصد) و دامنه حرکتی (8-14 درصدی) نشان دادند و این تفاوت‌ها در 10 هفته حفظ شد. این روند درمانی در مطالعات پیش بالینی با پارامترهای بارگذاری مشابه تایید شد و تاثیر مکانوتراپی بر تقویت و بهبود استخوان‌ها در مقابل شکستن نمایان‌تر گشت.

تمریناتی و تجهیزات مکانوتراپی که مورد استفاده قرار می‌گیرد

مکانوتراپی چندین مرحله و حرکت ورزشی را می‌طلبد که در ادامه به شرح برخی از آن‌ها خواهیم پرداخت.

ویبره درمانی استراتژی موثر در روند مکانوتراپی

در طول ویبره درمانی موضعی دستگاهی دستی با ارتعاش‌های مشخص و کنترل شده روی قسمت‌های خاصی از بدن مانند عضلات ران یا ساق پا قرار می‌گیرد. این ارتعاش‌ها به انبساط و انقباض و شل شدن عضلات بدن کمک می‌کنند. برخی از این ارتعاشات روند تولید استنوبلاست را افزایش می‌دهند. استنوبلاست‌ها سلول‌های تولید کننده استخوان هستند.

ویبره درمانی مزایای زیادی به همراه دارد که این مزایا عبارتند از:

• افزایش تراکم استخوان
• افزایش توده عضلانی
• تقویت گردش خون
• افزایش متابولیسم
• به حداقل رساندن استرس
• کاهش چشمگیر درد مفاصل

کشش ماهیچه یا تاندون و نقش مکانوتراپی در بازتوانی عضلات

مهم‌ترین نکته‌ای که به بهبود عملکرد دامنه حرکتی کمک می‌کند حرکات کششی است. همچنین فعالیت‌های بدنی با این حرکات کششی به طرز چشمگیری بهبود می‌یابند و خطر آسیب به اندام‌های بدن به حداقل می‌رسد.

تمرینات مقاومتی اولین اقدام در مکانوتراپی

این نوع تمرینات که غیر هوازی هستند مقاومت و کارکرد ماهیچه‌ها را در مقابل نیرو، وزنه و شوک‌های عضلانی قوی می‌سازد.

تمرینات قدرتی انواع مختلفی دارند که برخی از آن‌ها عبارتند از:

• کش‌های ورزشی که هنگام کشیدن مقاومت ماهیچه‌ها را بالا می‌برد و با اکثر تمرینات سازگار می‌شوند
• ماشین‌های سیم‌کش که دستگاه‌های قابل تنظیم با دستگیره‌های متصل به وزنه با هیدرولیک هستند
• وزنه زدن با دستگاه‌های کلاسیک مانند هالتر و دمبل
• ورزش‌های پرس پا و بالا تنه مانند اسکات، پرس پا، شنا رفتن و بارفیکس

پارالل حرکتی برای تقویت راه رفتن

پارالل نوعی ورزش که روی کمک به راه رفتن تمرکز دارد. برخی از افراد بنا به دلایل متفاوتی دچار مشکلات حرکتی هستند و پزشک برای بازگشت توان حرکت و راه رفتن آن‌ها از این ورزش استفاده می‌کنند. افرادی که به ضایعه نخاعی مبتلا هستند و با ابزارهایی مثل واکر استفاده می‌کنند بهرتین گزینه برای کمک گرفتن از این ورزش هستند. در این روش دو میله با ارتفاع مشخصی از سطح زمین نصب می‌شوند، افرادی که مشکل حرکتی دارند با کمک این دو میله راه رفتن را تمرین می‌کنند تا بتوانند عضلات خود را تقویت کنند.

دوچرخه ثابت نوعی تمرین هوازی برای تقویت ساختارهای بدن

یکی از مهم‌ترین و مفیدترین تجهیزات مکانوتراپی که قابل استفاده برای همه افراد است. دوچرخه ثابت موجب افزایش تحرک فرد و مانع از ابتلای او به بیماری‌هایی که ریشه در بی تحرکی دارند خواهد شد. به همین دلیل دوچرخه ثابت در حفظ سلامت فرد ایفای نقش قابل تاملی دارد. این ورزش با تقویت و تحریک پذیریی عضلات افزایش استقامت را هدف قرار می‌دهد.

ارگومتر وسیله‌ای برای بیماران ام اس یا مبتلایان به فلنج اندام تحتانی

1. فردی در حال استفاده از تجهیزات مکانوتراپی| ژین طب

ارگومتر دستگاهی شبیه به دوچرخه ثابت است با این تفاوت که ارگومتر برای استفاده از دست کاربرد دارد و دوچرخه ثابت برای استفاده از پا است. دسته‌های آن با دست به صورت دایره‌ای قابل چرخاندن و روی عضلات شانه و کتف و گردن و زیربغل تاثیر می‌گذارد. دستگاه ارگومتر برای بیماران مبتلا به ام اس و کسانی که دچار فلج اندام تحتانی هستند بهترین گزینه ورزشی به حساب می‌آید.

الیپتیکال ورزشی در دسته حرکات دو و میدانی

نوعی شبیه سازی دویدن به شمار می‌آید که بر اساس آن سطح توانایی‌های بدن تشخیص داده می‌شود. برای هر سطحی از توانایی قابل استفاده است و افراد به تناسب توانایی خود می‌توانند از آن بهره ببرند. از جمله دستگاه‌هایی است که هم در تقویت اندام‌های فوقانی و هم در بهبود و تقویت اندام‌های تحتانی اثرگذاری قابل توجهی دارد. کسانی که دنبال قلب سالم‌تر هستند این ورزش را باید در اولویت ورزش خود قرار دهند.

نگاهی کلی به رویکرد درمانی مکانوتراپی

هدف از این مقاله کوتاه پاسخ به یک سوال متداول است که ورزش چگونه دقیقا باعث بهبود بافت می‌شود؟ بود. این یک سوال اساسی برای پزشکانی است که ورزش را برای تاندونوپاتی‌ها، پارگی‌های عضلانی، آرتروپاتی‌های غیر التهابی و حتی بارگذاری کنترل شده پس از شکستگی تجویز می‌کنند. کارآزمایی‌های تصادفی‌سازی و کنترل‌شده با کیفیت بالا و بررسی‌های سیستماتیک نشان می‌دهند که اشکال مختلف ورزش یا تجویز حرکات برای بیماران مبتلا به طیف گسترده‌ای از مشکلات اسکلتی- عضلانی بسیار مفید است.

به عبارت دقیق‌تر، انتقال مکانیکی، ساختارهای اسکلتی عضلانی را در مقابل آسیب حفظ می‌کند. پس از اولین تشریح فرآیند انتقال مکانیکی، نمونه‌های درمانی بالینی شناخته شده‌ مکانوتراپی تبدیل حرکت به بهبود بافت است. این فرایند درمانی که کنمتر به آن توجه می‌شود، امیدها را برای درمان مشکلات مفصلی دو چندان کرده است.

سوالات متداول