به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، اکسیژن‌رسانی عضله اسکلتی، شاخص حیاتی تعادل بین عرضه اکسیژن از ریزگردش خون و مصرف آن توسط سلول‌های عضلانی است که برای انقباض عضلانی، انجام فعالیت‌های روزمره و زنده‌مانی بافت عضله ضروری می‌باشد. با توسعه فناوری طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRS)، اکنون امکان پایش غیرتهاجمی، پیوسته و مقرون‌به‌صرفه این شاخص در محیط‌های بالینی و تحقیقاتی فراهم شده است. این مرور جامع با هدف پر کردن شکاف دانش موجود، سه هدف اصلی را دنبال می‌کند: نخست، برجسته‌سازی پیشرفت‌های فنی اخیر در فناوری NIRS برای پژوهشگران حوزه توانبخشی؛ دوم، ارائه پیشرفت‌های پژوهشی در مکانیسم‌های پاتوفیزیولوژیک تنظیم اکسیژن عضله؛ و سوم، ارزیابی شواهد و یافته‌های مطالعات جدید فیزیوتراپی و توانبخشی در زمینه بهبود اکسیژن‌رسانی عضلانی. این مرور، اثربخشی مداخلاتی مانند ورزش هوازی و مقاومتی، درمان حرارتی متضاد (کنتراست باتر)، بهبود زخم، بادکش درمانی، حرکات کششی و تحریک الکتریکی را بر شاخص‌های اکسیژن عضله در بزرگسالان سالم و بیماران مبتلا به بیماری‌های قلبی‌عروقی مورد بررسی قرار می‌دهد. به کارگیری NIRS این امکان را فراهم می‌آورد تا ارزیابی متابولیسم اکسیداتیو عضله برای طراحی برنامه‌های توانبخشی و تمرینی شخصی‌شده میسر گردد.

 مقدمه: اکسیژن عضلانی، کلیدی برای عملکرد و سلامت

ریزگردش خون، شبکه پیچیده‌ای از شریانچه‌ها، مویرگ‌ها و سیاهرگچه‌ها است که مسئول تحویل اکسیژن و مواد مغذی به سلول‌ها و بافت‌ها می‌باشد. اکسیژن عضله اسکلتی بازتاب تعادل بین عرضه اکسیژن از این ریزگردش و مصرف آن توسط میتوکندری سلول‌های عضلانی است. این فرآیند برای تولید انرژی مورد نیاز انقباض عضلات طی فعالیت‌های روزمره و ورزشی ضروری است. پیری و بیماری‌های قلبی-عروقی با ایجاد تغییرات پاتوفیزیولوژیک در این تنظیم ظریف، منجر به اختلال در عملکرد عضله و کاهش تحمل ورزش می‌شوند. کاهش تراکم مویرگی، اختلال در عملکرد اندوتلیال و ناکارآمدی متابولیک از جمله این تغییرات هستند. در مقابل، مداخلات مختلف فیزیوتراپی و تمرین درمانی می‌توانند با مقابله با این مکانیسم‌ها، اکسیژن‌رسانی عضلانی را در جمعیت‌های مختلف بهبود بخشند. درک دقیق این مکانیسم‌ها و روش‌های اندازه‌گیری آن، کلید طراحی مداخلات مؤثر است.

 طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRS): انقلابی در پایش غیرتهاجمی

روش‌های سنتی سنجش اکسیژن عضله، مانند آنالیز گازهای خون وریدی یا طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی (MRS)، با محدودیت‌های جدی روبرو هستند. آنالیز گازهای خون اگرچه دقیق است، اما روشی تهاجمی است و برای پایش پیوسته در حین فعالیت عملی نیست. از سوی دیگر، MRS روشی غیرتهاجمی و معتبر است، اما به دلیل هزینه بسیار بالا و نیاز به تجهیزات عظیم، دسترسی به آن در محیط‌های بالینی و مراکز توانبخشی معمولی محدود است. فناوری NIRS با بهره‌گیری از خاصیت جذب نور توسط هموگلوبین اکسیژنه و دی‌اکسیژنه، این شکاف را پر می‌کند. این فناوری امکان اندازه‌گیری تغییرات غلظت این کرموفورها در بافت عضله را به صورت زنده، پیوسته و کاملاً غیرتهاجمی فراهم می‌کند. برخلاف پالس اکسیمتری که اشباع اکسیژن شریانی سیستمیک را در سطح ماکرو سیرکولیشن می‌سنجد، NIRS به طور خاص اکسیژن‌رسانی در سطح بافتی (میکروسیرکولیشن) را ارزیابی می‌کند، که دقیقاً همان جایی است که تبادل اکسیژن بین خون و سلول‌های عضلانی رخ می‌دهد.

 مکانیسم‌های فیزیولوژیک تنظیم اکسیژن در حین ورزش

افزایش جریان خون عضلانی هنگام انقباض، پدیده‌ای شناخته شده به نام هایپریمی ورزشی است که نتیجه مکانیسم‌های تنظیمی پیچیده، هماهنگ و اغلب افزونه‌ای (Redundant) می‌باشد. این مکانیسم‌ها شامل عوامل وازودیلاتور (گشادکننده عروق) ناشی از فعال شدن خود عضله، اثر پمپ مکانیکی عضلانی بر بازگشت وریدی، ترشح عوامل متابولیک در پاسخ به فعالیت، کاهش موضعی اکسی‌ژن و مهار انقباض عروقی ناشی از سیستم سمپاتیک می‌شود. اکسید نیتریک مشتق از سلول‌های اندوتلیال (پوشش داخلی عروق)، مسیر مشترک و کلیدی بسیاری از این مکانیسم‌هاست. این تنظیم دقیق و پویا، بر اساس اصل فیک، تضمین می‌کند که عرضه اکسیژن به طور دقیق با تقاضای متابولیک فزاینده عضله در حال کار هماهنگ باشد. اختلال در هر یک از این مسیرها، به ویژه با افزایش سن یا در حضور بیماری، می‌تواند منجر به ناهماهنگی عرضه و تقاضا، خستگی زودرس عضلانی و کاهش عملکرد فیزیکی شود.

 تأثیر پیری و بیماری‌ها بر اکسیژن‌رسانی عضلانی

فرآیند پیری طبیعی با مجموعی از تغییرات ساختاری و عملکردی در سیستم عضلانی-عروقی همراه است که مستقیماً بر اکسیژن‌رسانی تأثیر می‌گذارد. کاهش تراکم شبکه مویرگی (کاهش تعداد مویرگ‌ها به ازای هر فیبر عضلانی)، ضخیم شدن دیواره عروق، اختلال در عملکرد اندوتلیال و کاهش تولید اکسید نیتریک از جمله این تغییرات هستند. مطالعات نشان می‌دهند اکسیژن‌رسانی عضلانی در افراد مسن (۶۵ سال و بالاتر) در حالت استراحت، ورزش زیربیشینه و ورزش بیشینه به ترتیب تا ۳۸٪، ۲۴٪ و ۵۹٪ کاهش می‌یابد. در بیماری‌های سیستمیک مانند نارسایی قلبی، بیماری انسدادی مزمن ریوی (COPD)، بیماری عروق محیطی و آسیب نخاعی نیز اختلال در متابولیسم اکسیداتیو عضله یک یافته شایع است. به عنوان مثال، ظرفیت اکسیداتیو عضله در افراد مبتلا به آسیب نخاعی تا ۳۰٪ کاهش می‌یابد که عمدتاً ناشی از بی‌حرکتی و از دست دادن تحریک عصبی است. در بیماری عروق محیطی، تنگی عروق باعث کاهش جریان خون و بروز لنگش متناوب می‌شود.

 مداخلات توانبخشی: از تمرین درمانی تا مدالیته‌های فیزیکی

شواهد فزاینده‌ای از اثربخشی مداخلات مختلف توانبخشی بر بهبود شاخص‌های اکسیژن عضلانی حکایت دارد که با استفاده از فناوری NIRS به خوبی قابل اثبات و اندازه‌گیری هستند. تمرین هوازی مانند دوچرخه‌سواری و پیاده‌روی منظم، با افزایش تراکم مویرگی، بهبود عملکرد اندوتلیال و افزایش فعالیت آنزیم‌های اکسیداتیو، سبب بهبود ظرفیت استخراج اکسیژن بافتی و تحمل ورزش می‌شود. تمرین مقاومتی نیز با افزایش توده عضلانی و بهبود سلامت عروقی، به ویژه در جمعیت مسن، می‌تواند عملکرد اکسیژن‌رسانی را ارتقا دهد. تحریک الکتریکی عصبی-عضلانی (NMES) به عنوان جایگزینی برای انقباض ارادی در بیماران دچار آسیب نخاعی یا افرادی که قادر به انقباض فعال نیستند، می‌تواند ظرفیت اکسیداتیو عضله را به صورت موضعی بهبود بخشد. در مورد درمان حرارتی متضاد (استفاده متناوب از آب گرم و سرد) و بادکش درمانی، اگرچه این مدالیته‌ها با ایجاد تغییرات جریان خون می‌توانند بر اکسیژن‌رسانی بافتی تأثیر بگذارند، اما شواهد محکم و یکسان در مورد اثربخشی بلندمدت آنها کمتر است و نیاز به پژوهش بیشتری دارد. حرکات کششی منظم نیز ممکن است با بهبود خاصیت ارتجاعی عروق و افزایش جریان خون منطق‌های، بر اکسیژناسیون عضله تأثیر گذار باشند.

 نقش NIRS در شخصی‌سازی برنامه‌های توانبخشی

توانایی منحصر به فرد NIRS در ارائه پایش لحظه‌ای، عینی و کمی از پاسخ اکسیژن عضله به یک مداخله خاص، پنجره جدیدی به سوی توانبخشی مبتنی بر شواهد و شخصی‌شده گشوده است. این فناوری به درمانگران و فیزیوتراپیست‌ها اجازه می‌دهد تا دوز و شدت بهینه تمرین را برای هر بیمار به صورت فردی تعیین کنند. به عنوان مثال، در بیماران مبتلا به لنگش متناوب ناشی از بیماری عروق محیطی، NIRS می‌تواند دقیقاً نشان دهد که در چه سطحی از فعالیت، عضله وارد حالت کم‌اکسیژنی می‌شود و بر این اساس، برنامه تمرینی در آستانه این نقطه تنظیم گردد. همچنین، امکان پیگیری کمی پیشرفت بیمار و اثربخشی درمان در طول زمان، ارزیابی عینی‌تری را فراهم می‌آورد. درک پاسخ‌های متفاوت عضلات مختلف (مانند عضلات اندام تحتانی در مقابل فوقانی) به یک نوع تمرین نیز کمک می‌کند تا برنامه‌های درمانی با دقت بیشتری طراحی شوند.

 جمع‌بندی و آینده پژوهشی

طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRS) به عنوان ابزاری معتبر، غیرتهاجمی، نسبتاً مقرون‌به‌صرفه و قابل حمل، پتانسیل دگرگون‌کننده (transformative)ای در تحقیقات و عمل بالینی فیزیوتراپی و توانبخشی دارد. این فناوری نه تنها درک بنیادین ما را از پاتوفیزیولوژی اختلالات اکسیژن‌رسانی عضلانی عمیق‌تر کرده، بلکه ارزیابی عینی و مبتنی بر داده را از اثربخشی مداخلات گوناگون ممکن می‌سازد. پژوهش‌های آتی باید بر رفع چالش‌های فعلی متمرکز شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به استانداردسازی پروتکل‌های اندازه‌گیری برای قابلیت مقایسه بهتر بین مطالعات، توسعه الگوریتم‌هایی برای کاهش تأثیر عوامل مخدوش‌کننده مهمی مانند ضخامت بافت چربی زیرپوستی و رنگدانه‌های پوست، و نیز گسترش کاربردهای بالینی مستقیم این فناوری در جمعیت‌های بیمار خاص و متنوع اشاره کرد. ادغام نهایی NIRS در فرآیندهای بالینی روزمره می‌تواند به ارائه مراقبت‌های توانبخشی هدفمندتر، کارآمدتر، نتیجه‌محور و در نهایت، بهبود کیفیت زندگی بیماران منجر شود.

پایان مطلب/.