CC BY
69
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2020
Уйба В.В.1, Баранкин Б.В.2, Кабаев Е.М.3, Симонов К.В.4
БИОМЕХАНИЧЕСКАЯ РОБОТИЗИРОВАННАЯ МЕХАНОТЕРАПИЯ И РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ В КОМПЛЕКСНОЙ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ТРАВМ ПЛЕЧЕВОГО СУСТАВА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации» ФМБА России, 125310, Москва;
2Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства», 660037, Красноярск; 3Центр восстановительной медицины ФГБУ «Федеральный сибирский научно-клинический центр
ФМБА России», 660036, Красноярск; 4Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук», 660036, Красноярск
Изучены возможности применения роботизированной механотерапии на комплексе Con-trex в восстановительном лечении пациентов после артроскопических реконструктивных операций на плечевом суставе. Выполнена разработка и обоснование медицинских рекомендаций для врачей лечебной физической культуры, спортивной медицины, травматологов-ортопедов по оказанию адресной реабилитационной помощи с применением роботизированной механотерапии с БОС. Выполнена разработка новых Программ терапии и реабилитации заболеваний и травм плечевого сустава, улучшения результатов лечения с контролем показателей, получаемых от работы с изокинетическим динамометром Con-trex MJ. Выполнены анализ статистики и моделирование данных с Con-trex, полученных в ходе экспериментальных исследований. На этой основе разработаны элементы методики для повышения эффективности и ускорения процесса реабилитации. Улучшение визуального представления для всей совокупности исходных экспериментальных клинических данных Con-trex с помощью аппроксимаций нейросетями, на основе упругих карт, а также в рамках гистограммного подхода, позволяет повысить точность диагностических оценок.
Ключевые слова: послеоперационная реабилитация; плечевой сустав; роботизированная механотерапия; Con-trex; ремоделирование сустава; изокинетика; численное моделирование данных; нелинейная регрессия; визуализация; метод упругих карт; гистограммный подход.
Для цитирования: Уйба В.В., Баранкин Б.В., Кабаев Е.М., Симонов К.В. Биомеханическая роботизированная механотерапия и ремоделирование в комплексной послеоперационной реабилитации травм плечевого сустава. Медицина экстремальных ситуаций. 2020; 22(1): 28-38.
Для корреспонденции: Кабаев Евгений Михайлович, врач травматолог-ортопед Центра восстановительной медицины ФГБУ ФСНКЦ ФМБА России, 660036, г Красноярск. E-mail: [email protected]
Uiba V.V.1, Barankin B.V.2, Kabaev E.M.3, Simonov K.V.4
ВIOMECHANICAL ROBOTIC MECHANOTHERAPY AND REMODELING IN INTEGRATED POST-OPERATIVE REHABILITATION OF INJURIES OF THE SHOULDER JOINT
'Institute for Advanced Studies, FMBA, Moscow, 125310, Russian Federation; 2FMBA, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation; 3Center for Restorative Medicine of the Federal Siberian Research and Clinical Center of the Russian Federal Medical and Biological Agency, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation; 4Institute of Computational Modeling Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation
The possibilities of using robotic mechanotherapy at the Con-Trex complex in the rehabilitation treatment of patients after arthroscopic reconstructive surgery on the shoulder joint were studied. The development and justification of medical recommendations for doctors specialized in physical therapy,
CLINICAL MEDICINE
sports medicine, orthopedic traumatologists for the provision of targeted rehabilitation assistance using robotic mechanotherapy with biofeedback has been completed. The development of a new schedule for the treatment and rehabilitation of diseases and injuries of the shoulder joint improving treatment results with monitoring indicators obtained from working with the isokinetic dynamometer Con-Trex MJ. The analysis of statistics and modeling of data from Con-Trex obtained in the course of experimental studies are performed. On this basis, elements of the methodology have been developed to increase efficiency and accelerate the rehabilitation process. Improving the visual presentation for the entire set of initial experimental clinical data of Con-Trex using approximations by neural networks, based on elastic maps, as well as within the framework of a histogram approach, allows increasing the accuracy of diagnostic estimates.
Keywords: postoperative rehabilitation; shoulder joint; robotic mechanotherapy; Con-trex; joint remodeling; isokinetics; numerical data modeling; nonlinear regression; visualization; elastic map method; histogram approach.
For citation: Uiba V.V., Barankin B.V., Kabaev E.M., Simonov K.V. Biomechanical robotic mechanotherapy and remodeling in integrated post-operative rehabilitation of injuries of the shoulder joint. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations, Russian journal) 2020; 22(1): 28-38. (In Russian)
For correspondence: Evgeny M. Kabaev, MD, Orthopedic Traumatologist, Center for Reconstructive Medicine of the Center for Restorative Medicine of the Federal Siberian Research and Clinical Center of the Russian Federal Medical and Biological Agency, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received December 26, 2019 Accepted February 28, 2020
Верхняя конечность в силу своих функций (как орган труда и тонких координированных движений) наиболее часто подвержена различным травмам. Возникшая патология, несмотря на широкое внедрение микрохирургической техники, довольно часто приводит к нарушению трудоспособности и развитию инвалидности, которая, по данным различных авторов, имеет место у 23-29% пострадавших [1]. Повреждения плечевого сустава относятся к разряду часто встречающихся травм, и составляют от 16 до 55% всех повреждений крупных суставов [2-3]. При травмах плечевого сустава нарушается целостность структур, обеспечивающих его стабильность и нормальную артрокинематику. Нестабильность плечевого сустава в 96 % имеет травматическую этиологию, и лишь у 4 % пациентов возникает по другим причинам [4-5].
В настоящее время реконструктивная хирургия плечевого сустава является одним из активно развивающихся научных и практических направлений современной травматологии и ортопедии [6-8]. По данным AAOS (American Academy of Orthopaedic Surgeons), в год в мире производится около 400 тыс атроскопических операций на плечевом суставе. В России - около 600 операций. Полноценный единый алгоритм
послеоперационной реабилитации отсутствует, длительно (3 и более нед) применяется иммобилизация после операции [9-10], что приводит к развитию осложнений [11].
Цель исследования - научно обосновать и разработать метод комплексной послеоперационной реабилитации травм плечевого сустава в раннем и позднем восстановительном периодах с использованием биомеханической роботизированной механотерапии.
Основные задачи:
1. Теоретически и экспериментально обосновать методику биомеханической роботизированной механотерапии с биологической обратной связью с учетом стандартных адаптеров, режимов сопротивления, укладок и положений для применения в послеоперационной реабилитации травм плечевого сустава в раннем и позднем восстановительном периодах с дополнительной оценкой процессов ремоделирования сустава на основании полученных от Соп^гех данных.
2. Выявить особенности влияния курсового комплексного применения биомеханической роботизированной механотерапии на скорость регрессии и динамику степени выраженности и частоты встречаемости клинических симптомов патологического процесса в раннем и позднем
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава.
3. Оценить эффективность влияния курсового комплексного применения биомеханической роботизированной механотерапии на функциональную активность плечевого сустава в раннем и позднем восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава.
4. Оценить непосредственные и отдаленные результаты курсового комплексного применения биомеханической роботизированной механотерапии в раннем и позднем восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава.
Материал и методы
Исследования проводились в ФГБУ ФСНКЦ ФМБА России (г Красноярск, Россия). В исследовании принимали участие 100 человек - мужчины и женщины в возрасте 18-55 лет в раннем (через 2-4 нед после хирургического лечения травмы плечевого сустава) и позднем (более 4 нед после хирургического лечения травмы плечевого сустава) восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава (разрыва вращательной манжеты плеча, травматического вывиха плеча, повреждения плечевого сустава Банкарта и Хилла-Сакса).
Экспериментальные клинические исследования проводились в несколько этапов:
•оценка результатов исследования клинико-функциональных показателей до начала реабилитационных мероприятий (1-2-й день пребывания пациента в реабилитационном центре);
• оценка результатов исследования клинико-функциональных показателей через 1 нед, 1 мес после проведения реабилитационных мероприятий (20-й день пребывания пациента в реабилитационном центре);
• сравнение полученных данных с исходными данными в группах;
• изучение отдаленных результатов реабилитации через 6, 12 мес (клинико-функцио-нальное тестирование и анкетирование);
• обобщение результатов, формулирование выводов и практических рекомендаций. Важно, что в реабилитации приветствуется
мультидисциплинарный подход к составлению
программ лечения, особенно в спорте высших достижений [12-14].
Методы лечения для обеих групп , классический ручной массаж области шеи, воротниковой зоны и верхней конечности с акцентом на пораженный плечевой сустав и лопаточную область, ежедневно, на курс 10 процедур. Физиопроцедуры, магнитотерапия на область плечевого сустава на аппарате Mag-Expert в стандартном режиме «Артропатия» по 30 мин ежедневно, курс 10 процедур; лечение электростатическим полем на аппарате «Хивамат» в стандартном режиме «Послеоперационная реабилитация» на область плечевого сустава, плеча и надпле-чья, курс 10 процедур. Индивидуальная ЛФК, в группе наблюдения по 30 мин, курс 10 процедур; в группе сравнения по 60 мин, курс 20 процедур.
Дополнительный метод лечения для группы наблюдения. биомеханическая роботизированная механотерапия пораженного плечевого сустава, тип нагрузки пассивный (СРМ - продолжительная пассивная мобилизация) и изо-кинетический, режим баллистический, продолжительность процедуры 1 ч, ежедневно первые 2 нед, затем 3 раза в нед, на курс 20 процедур.
Роботизированная механотерапия представлена в нашей стране множеством специализированных тренажерных комплексов (Artromot, Flex-mate, Con-trex, Biodex, Primus RS). На базе Федерального Сибирского научно-клинического центра ФМБА России (г. Красноярск) с 2012 г., в рамках ранней и поздней послеоперационной реабилитации, применяется роботизированная механотерапия на лечебно-диагностическом тренажерном комплексе с биологической обратной связью Con-trex.
В основе базы механотерапии применяется изокинетический режим (от греческого «изо» - постоянный, «кинезис» - движение, его можно перевести как «постоянная скорость движения»). Он обозначает процесс, при котором сегмент тела двигается по определенной амплитуде с предварительно заданной фиксированной скоростью. Сколько бы силы ни прикладывал пациент, фиксированная скорость не будет превышена. Рабочие режимы механотерапии, изокинетический (с постоянной заданной скоростью, с исключением инерции);
изотонический (с заданным крутящим моментом, т.е. величиной силы); постоянная пассивная мобилизация (СРМ-режим, с постоянной заданной скоростью, независимо от инерции). Типы мышечного сопротивления: концентрический (с укорочением активной мышечной группы); эксцентрический (с удлинением активной мышечной группы).
Отметим, что биомеханические методы выявления патологии двигательной сферы являются важным разделом восстановительной медицины [15-16]. Таким образом, предлагается роботизированная механотерапия на комплексе Con-trex с первого дня начала реабилитации в СРМ-режиме с постепенным переходом в течение 1 мес на изокинетический баллистический режим с заданной скоростью движения (в положении лежа на спине). Баллистический режим делает возможным большее ускорение и, следовательно, более быстрое движение за счет прогнозирования ожидаемого движения. Влияние инерции значительно снижается благодаря системе баллистического контроля Con-trex. Благодаря биологической обратной связи пациент активно вовлекается в реабилитационный процесс, а мы получаем целый ряд биомеханических параметров от системы тренажера [17]. Движения в этой категории могут быть концентрическими, эксцентрическими или чередованием этих двух режимов [18-19].
К исходу 1-го месяца занятия проводились в положении лежа и сидя с постепенным наращиванием нагрузки. Изокинетические тренировки пациентов на модуле WS Con-trex - 2-й месяц реабилитации в положении стоя. Комплекс Con-trex позволяет быстро и точно проводить диагностику по интересующим параметрам (сила, крутящий момент, амплитуда движения в суставе, мощность и т.д.) с формированием протоколов в динамике. Изокинетический режим тренировок совершенствует специфические центральные механизмы координации движений, тренирует больший диапазон функциональных возможностей [20-22].
Представлен пример реализации биомеханической роботизированной механотерапии и разработанного способа ремоделирования в рамках комплексной послеоперационной реабилитации травмы плечевого сустава.
CLINICAL MEDICINE
Пациент 35 лет, прооперирован через 1 мес с момента получения травмы (повреждения Бан-карта и Хилл-Сакса). Явка на реабилитацию через 1 мес после оперативного лечения. Иммобилизация 3,5 нед в бандаже. 4 занятия в неделю: роботизированная механотерапия № 20; магнитотерапия № 10; массаж шеи, воротниковой зоны, верхней конечности № 16; лечебная физкультура № 10 + самостоятельные занятия в домашних условиях. К концу 1-го месяца реабилитации болевой синдром купирован более чем наполовину. Пассивные движения в суставе восстановлены за 5 нед. К концу 2-го месяца лечения мышечная сила удовлетворительная, подвижность сустава в должном объеме с возможностью выполнения сложнокоординацион-ных упражнений и на баланс. При мануальном мышечном тестировании рефлексы восстановлены за 3 мес с момента оперативного лечения.
Результаты и обсуждение
Показатели экспериментальных клинических исследований в протоколах Con-trex: мощность (ед. изм. Вт); крутящий момент (величина силы, приложенной пациентом, ед. изм. Нм); Общая работа (количество энергии, полученное системой при изменении её параметров, Дж); ROM (range of motion - диапазон движения, в град).
Применение разработанной и адаптированной вычислительной технологии анализа многомерных данных представлено для решения определенной задачи: обработка, визуализация и статистический анализ экспериментальных клинических данных, полученных в ходе измерений в процессе разработки плечевого сустава на модуле лечебно-диагностического комплекса Con-trex (рис. 1).
В клиническом эксперименте измерены: удельная максимальная мощность (Вт/кг), удельная средняя мощность (Вт/кг), удельная работа (Дж/кг), удельный крутящий момент максимальный (Нм/кг), максимальная мощность (Вт), средняя мощность (Вт), работа (Дж), крутящий момент максимальный (Нм). Отметим, что в клинических экспериментах акцент делают на пиковый крутящий момент [23-24]. Пример таблицы исходных данных Con-trex и иллюстрирующие их графики (крутящий момент максимальный (Нм)) приведен на рис. 2.
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Крутящий момент, Нм / Время, с
60
40
20
-20
-40
-60
100 200 300
Позиция, град / Время, с
400
Крутящий момент, Нм / Позиция, град
150 100 50 0
-50 -100 -150
-4 ш 9
Рис. 1. Статистический анализ экспериментальных клинических данных: а - график Крутящего момента («усилие» в Нм) от времени (с); б - Позиция (град.) от времени (с.); в - графики всех 50 циклов зависимостей Крутящего момента (Нм, усилие) от Позиции (град.).
Построение аппроксимационных моделей по данным Con-trex осуществляется на основе нелинейной многопараметрической регрессии (нейросетевой подход) [25]. Для построения нелинейных моделей на основе данных меди-
цинского эксперимента применяется алгоритмическое и программное обеспечение, разработанное в ИВМ СО РАН, основанное на нейросе-тевых представлениях (программа «Модели»). Основные этапы построения регрессии: этап
ЧС/кон ПЧС/кон
9,9 1,00 -5,4 1,00
10,4 2,00 -4,8 2,00
10 3,00 -6 3,00
9,1 4,00 -4,1 4,00
10 5,00 -4,2 5,00
9,4 6,00 -4,7 6,00
7 7,00 -4,5 7,00
9,1 8,00 -4,4 8,00
5,6 9,00 -5 9,00
10,8 39,00 -4,2 39,00
7,7 40,00 -4,2 40,00
9,2 41,00 -4,8 41,00
6,1 42,00 -3,6 42,00
8,2 43,00 -4 43,00
9,6 44,00 -4,3 44,00
8,3 45,00 -3,1 45,00
8,3 46,00 -4,5 46,00
6,5 47,00 -5,8 47,00
6,4 48,00 -4,4 48,00
9,7 49,00 -4,3 49,00
6,4 50,00 -3,3 50,00
15
10
Крутящий момент максимальный
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
-5
-10
— ЧС/кон
ПЧС/кон
Рис. 2. Исходные данные Соп-^вх в таблице и иллюстрирующие их графики (крутящий момент максимальный).
0
5
CLINICAL MEDICINE
предобработки, этап расчета регрессии, оценка гладкости, этап оптимизации, быстрый метод перекрестной проверки.
Визуализация многомерных данных Con-trex осуществляется методом упругих карт, который основан на методе главных компонент, и методом гистограмм. Алгоритм построения главных компонент и визуальное представление результатов в главных компонентах реализовано в программе ViDaExpert, которая разработана в ИВМ СО РАН [26].
В основе метода гистограмм лежит построение опытного распределения наблюдаемых значений исследуемого показателя качества - гистограммы распределения. По внешнему виду гистограммы, ее положению и величине рассеяния можно оценить, насколько результативно достигается поставленная цель в области качества, т.е. выполняются заданные требования [27-28].
На первом этапе решения задачи аппроксимации созданы отдельные таблицы в Excel, где в первом столбце изначальные данные Con-trex, по которым будет происходить моделирование, а во втором столбце - количество задач. Всего задач в каждой таблице 50. После этого открывается надстройка «Модели» для задания параметров обучения нейронной сети. Для решения задачи аппроксимации трендов и колебательной составляющей определены параметры расчета (рис. 3). В результате выполнения расчетов построены аппроксимации на основе данных
Рис. 3. Интерфейс работы в надстройках программы «Модели».
Con-trex «крутящий момент максимальный» (Нм); построены модели колебательной составляющей и функции тренда (рис. 4, а, б).
Далее выполнена визуализация данных Con-trex «крутящий момент максимальный» (Нм) методом упругих карт (рис. 5).
Приведены расчеты и визуализация данных клинического эксперимента на базе Con-trex методом гистограмм. Для удобства анализа «прямое» и «обратное» движение руки пациента рассматривается отдельно. Для получения общего представления по статистике усилий составлена гистограмма по 200 интервалам между максимальным и минимальным значением усилия.
Гистограмма получается при помощи встроенной функции histogram (200,D) математического пакета Mathcad, где 200 - количество интервалов гистограммы, D - вектор данных; функция находит минимальное и максимальное значения для данных D. На рис. 6 представлена
ЧС/кон ПЧС/кон
1 3 5 7 9 11 13 IS 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 А
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 £
Исходные
ЧС/кон (2) данные ПЧС/кон (2)
— Прогноз
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 ^
аб
Рис. 4. Модели колебательной составляющей (а) и функции тренда (б).
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
о | «
а
б
Рис. 5. «Крутящий момент максимальный» (Нм): жёсткая (а) и мягкая карты (б).
частотная гистограмма по всем значениям зарегистрированных усилий. По горизонтальной оси представлена величина усилия, по вертикали - количество точек в каждом из 200 интервалов разбиения за все время упражнения.
Анализ гистограммы на рис. 7 показал, что в «обратном» движении руки (более острый и интенсивный пик слева, синие кружки) развиваются небольшие усилия и они достаточно однообразны; прямое движение (более широкий пик справа - зеленые кружки) имеет большее разнообразие, причем наиболее типичное усилие больше по величине, чем самое большое, развиваемое в обратном движении.
Визуализация данных Соп^гех на основе построения двумерных гистограмм представлена на рис. 8. Визуализация результатов статистического анализа экспериментальных клинических данных Соп-1гех представлена на рис. 9, 10.
Таким образом, в рамках численного моделирования данных Соп^гех для построения
Рис. 6. Частотная гистограмма по всем значениям зарегистрированных усилий.
аппроксимационных функций выполнен учет гладкости данных и определено количество гармоник при заданной точности (модификация базовой методики нелинейной регрессии): 0,5 и 10 для функции тренда и колебательной составляющей, соответственно; общее число гармоник - 48.
В результате численных экспериментов на основе метода упругих карт выявлены закономерности в исследуемых данных Соп^гех. Сравнительный анализ мягких и жестких карт показал, что более адекватное представление динамики изучаемых показателей имеем при визуализации в модели мягких карт.
Выполнен анализ и визуализация экспериментальных клинических данных Соп^гех с помощью метода гистограмм. Показано, что улучшение визуального представления в рамках гистограммного подхода позволяет повысить точность оценки текущего состояния пациента.
О О О О 1 ООО ООО СО СМ Т-
1
М
0 - 5 0 5 10 15 20
Рис. 7. Разбиение графика гистограммы усилий на две составляющих линии гауссиан с параметрами (сдвиг, полуширина).
CLINICAL MEDICINE
Рис. 8. Приведены двумерные гистограммы «усилий» от времени для полуциклов ЧС (а) и ПЧС (б).
По оси абсцисс время в долях для каждого полуцикла от 0 до 1, по оси ординат «усилие» (Крутящий момент) в долях от минимального (0) до максимального значения (1).
Рис. 9. Приведены средние значения усилий (Крутящего момента), измеренного в процентах от диапазона самих усилий (тах-тт) с учетом разницы минимальных и максимальных значений для движения ЧС (а) пЧс (б) в зависимости от времени (в % от цикла).
Рис. 10. Приведены среднеквадратичные отклонения от средних значений «усилия» (Крутящего момента), измеренного в процентах диапазона усилий (max-min) с учетом разницы минимальных и максимальных значений для движения ЧС (а) и ПЧС (б) в зависимости от времени (в % от цикла).
- 35
Биомеханическая роботизированная механотерапия и ремоделирование в комплексной послеоперационной реабилитации травм плечевого сустава
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Заключение
В итоге клинических и экспериментальных исследований выявлены и обоснованы критерии оценки эффективности реабилитационных мероприятий курсового комплексного применения роботизированной биомеханической механотерапии и ремоделирования на основе Con-trex:
• уменьшение частоты встречаемости патологического процесса;
• снижение интенсивности болевых ощущений в пораженном плечевом суставе, определяемой шкале ВАШ;
• увеличение силы и восстановление рефлекса мышц гомолатеральной конечности (большой и малой грудной, двуглавой, трехглавой, надостной и подостной, подлопаточной, дельтовидной, круглых мышц, плечевой, широчайшей, трапециевидной, передней зубчатой), определяемых при мануальном мышечном тестировании и определении силы по баллам;
• устранение нестабильности пораженного плечевого сустава, определяемой по тестам К. Букупа (2007);
• уменьшение объема гомолатеральной верхней конечности и арифметической разницы между объемом гомо- и контрлатеральной верхних конечностей в нижней, средней, верхней третях плеча;
• увеличение угла сгибания, разгибания, отведения, приведения, наружной и внутренней ротации в плечевом суставе гомолатераль-ной конечности при активных и пассивных движениях;
• увеличение показателей общей работы, мощности и крутящего момента в полных отчетах по динамике, формируемых системой CON-TREX;
• купирование воспалительного процесса в периартикулярных тканях плечевого сустава на УЗИ;
• отсутствие признаков нарушений конгруэнтности суставных поверхностей, дегенеративных изменений в суставных и околосуставных структурах на МРТ;
• восстановление функциональной активности в повседневной жизни по результатам анализа опросника DASH.
Выполнен анализ экспериментальных клинических данных, полученных на основе применения биороботизированного комплекса Соп^гех, в рамках решения задачи ремоделирования плечевого сустава. Построены аппрок-симационные модели (нейросетевой подход) и выполнена визуализация данных Соп^гех для каждого измеряемого в эксперименте показателя методом упругих карт и методом гистограмм. В итоге, на основе экспериментальных исследований решены следующие задачи:
• разработана и адаптирована вычислительная технология для быстрой обработки и анализа многомерных экспериментальных клинических данных Соп-^ех;
• повышена информативность результатов обработки и анализа данных наблюдений Соп-^ех на основе нелинейной регрессии (нейро-сетевой подход) и визуализации их методом упругих карт.
• повышена точность оперативной диагностики на основе статистической обработки и визуализации экспериментальных клинических данных Соп-^ех гистограммным методом.
Таким образом, разработан и научно обоснован новый способ реабилитации лиц в раннем и позднем восстановительном периоде после хирургического лечения травм плечевого сустава, включающего курсовое комплексное применение биомеханической роботизированной механотерапии с оценкой процессов ремодели-рования сустава на основе данных отчетов по динамике.
Получены новые результаты клинических и экспериментальных исследований эффективности курсового комплексного применения биомеханической роботизированной механотерапии с БОС в раннем и позднем восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава на основании изучения его влияния на скорость минимизации/купирования клинических проявлений патологического процесса, скорость и объем функционального восстановления пораженного плечевого сустава.
Практические рекомендации включают научное обоснование применения курсового комплексного применения биомеханической робо-
тизированной механотерапии с БОС в раннем и позднем восстановительном периодах после хирургического лечения травм плечевого сустава. Определены показания и противопоказания для использования разработанного способа.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
ЛИТЕРАТУРА
(пп. 3, 5-9, 15-24, 27, 28 см. в REFERENCES)
1. Азолов В.В. Александров Н.М. Эффективность реконструкции пальцев кисти при последствиях травм различной этиологии. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2004; (2): 82-8.
2. Архипов C.B. Посттравматическая нестабильность и заболевания вращательной манжеты плеча: Автореферат диссертации д-ра мед. наук. М.; 1998: 22 с.
4. Гончаров E.H., Акимкина A.M., Знаменский И.А., Чибисов С.М., Лисаченко И.В., Юматова Е.А. Магнитно-резонансная томография в диагностике повреждений мягкотканных структур плечевого сустава. Фундаментальные исследования. 2012; (7): 76-9.
10. Архипов С.В. Артроскопический метод эндоскопического лечения субакромиальной компрессии ротаторной манжеты плеча. Современные принципы оперативной артроскопии. Сборник статей. Выпуск 1. М., 1998: 8-19.
11. Ударцев Е.Ю., Чанцев А.В., Распопова Е.А. Реабилитация больных после хирургического лечения внутрисуставных переломов крупных суставов. Травматология и ортопедия России. 2008; 4(50): 28-34.
12. Самойлов А.С., Разинкин С.М., Хан А.В., Назарян С.Е., Шевякова Н.И. Мультидисциплинарный подход в реабилитации спортсменов высших достижений. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2016; (2).
13. Михалева А.В., Куликов А.Г., Макарова И.Н., Докторов А.В., Пахомова Е.Е. Реабилитационная методика применения лечебной гимнастики и пеллоидотера-пии в восстановлении пациентов после артроскопи-ческих операций на плечевом суставе. Спортивная медицина: наука и практика. Москва. 2019; 9, (1): 73-9.
14. Сячин В.Д., Новикова Т.В. Средства и методы физической реабилитации спортсменов при оперативном лечении повреждений плечевого сустава. Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2019; 1, (167): 286-9.
25. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. Новосибирск: Наука, 1996: 276 с.
26. Зиновьев А.Ю. Визуализация многомерных данных. Красноярск, Изд. КГТУ, 2000.
CLINICAL MEDICINE
REFERENCES
1. Azolov V.V., Aleksandrov N.M. Efficiency of reconstruction of fingers in the aftermath of injuries of various etiologies. 1. Vestnik travmanologii I ortopedii im N.N. Priorova. 2004; (2): 82-8. (in Russian)
2. Arkhipov C.B. Post-traumatic instability and diseases of the rotator cuff: Abstract of dissertation Dr. med. Sciences. Moscow, 1998: 22 p. (in Russian)
3. Tashjian R.Z., Farnham J.M., Albright F.S., Teerlink C.C., Cannon-Albright L.A. Evidence for an inherited predisposition contributing to the risk for rotator cuff disease. J. Bone Joint Surg Am. 2009; 91: 1136-42.
4. Goncharov E.H., Akimkina A.M., Znamensky I.A., Chi-bisov S.M., Lisachenko I.V., Yumatova E.A. Magnetic resonance imaging in the diagnosis of damage to soft tissue structures of the shoulder joint. Fundamental'nye issledovaniya. 2012; (7); 76-9.(in Russian)
5. Rowe C.R. Acute and recurrent anterior dislocations of the shoulder. Orthop. Clin. North. Am. 1980; 11: 153-270.
6. Godin J., Sekiya J.K. Systematic review of arthroscopic versus open repair for recurrent anterior shoulder dislocations. Sports Health. 2011; 3(4): 396-404.
7. Gyftopoulos S., Bencardino J., Palmer W.E. MR imaging of the shoulder: first dislocation versus chronic instability. Semin. Musculoskelet. Radiol. 2012; 16(4): 286-95.
8. Owens B.D., Dawson L., R. Burks L., et al. Incidence of shoulder dislocation in the United States military: demographic considerations from a high-risk population. J. Bone Joint Surg. Am. 2009; 91(4): 791-6.
9. Rockwood C.A., Blatter G., Wirth M.A. Specific capsular shift reconstruction for the management of patients with anterior shoulder instability. Orthop. Trans. 19931994; 17, (4): 972-8.
10. Arkhipov S.V. Arthroscopic method of endoscopic treatment of subacromial compression of the rotator cuff of the shoulder. Modern principles of operative arthros-copy. Digest of articles. Issue 1 [Sovremennye printsipy operativnoy artroskopii. Sbornik statey. Vypusk 1]. Moscow, 1998: 8-19. (in Russian)
11. Udartsev E.Yu., Chantsev A.V, Raspopova E.A. Rehabilitation of patients after surgical treatment of intraar-ticular fractures of large joints. Traumatologiya i Ortho-pediya v Rossii. 2008; 4(50): 28-34. (in Russian)
12. Samoilov A.S., Razinkin S.M., Khan A.V, Nazaryan S.E., Shevyakova N.I. A multidisciplinary approach in the rehabilitation of athletes of the highest achievements. Voprosy kurortologii, fizioterpii I lechebnoy fizicheskoy kultury. 2016; (2). (in Russian)
13. Mikhaleva A.V., Kulikov A.G., Makarova I.N., Doctors A.V, Pakhomova E.E. The rehabilitation technique of applying therapeutic gymnastics and pelloid therapy in the recovery of patients after arthroscopic operations on the shoulder joint. Sportivnaya meditsina: nauka I praktika. Moscow. 2019; 9, (1): 73-9. (in Russian)
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
14. Syachin VD., Novikova T.V Means and methods of physical rehabilitation of athletes in the surgical treatment of injuries of the shoulder joint. Scientific notes of University named after P.F. Lesgaft [Uchenye zapiski universiteta iveni P.F. Lesgrafta]. 2019; 1, (167): 286-9. (in Russian)
15. Kirtly C. Clinical gait analysis: theory and practice. Edinburgh et al.: Elsevier Science Health Science. 2006: 316 p.
16. Vaughan C.L., et al. Biomechanics of human gait: an electronic bibliography. Human Kinetics Publishers Inc., 1992.
17. Striefel S. Creating the Future of Applied Psychophysi-ology and Biofeedback Fr-om Fantasy to Reality. Applied Psychophysiology and Biofeedback. 1998; 23, (2): 2-8.
18. Cotte T., Ferret J.-M. Comparative study of two isokinetics dynamometers: CYBEX NORM vs CON-TREX MJ. Isokinetics and Exercise Science. 2003; (11): 37-43.
19. Edouard P. Static and dynamic shoulder stabilizer adaptations in javelin thrower. Isokinetics and Exercise Science. 2013; (21): 47-55.
20. Blank S., Puhl J.L. Effect of isokinetic strength training on muscle fiber composition and fiber size in young men and women. Med. Sci. SportsExercise.1982; 14 (2): 112.
21. Otis J.C., Warren R., Deland J. Relationship between isometric and isokinetic muscle torque. Med. Sci. Sports Exer. 1981; 13, (2): 128.
22. Osternig L.R., Sawhill J.A., Bates B.T., Hamill J. Relative influence of torque and limb speed on power produc-tionin isokinetic exercise. Med. Sci. Sports Exer. 1982; 14, (2): 178.
23. Johansson F.R., Skillgate E., Lapauw M.L., Clijmans D., Deneulin V.P., Palmans T., Engineer H.K., Cools A.M. Measuring Eccentric Strength of the Shoulder External Rotators Using a Handheld Dynamometer: Reliability and Validity. J. Athl. Train. 2015; 50(7): 719-25.
24. Papotto B.M., Rice T., Malone T., Butterfield T., Uhl T.L. Reliability of Isometric and Eccentric Isokinetic Shoulder External Rotation. J. SportRehabil. 2016; 25(2).
25. Gorban A.N., Rossiev D.A. Neural networks on a personal computer [Neyronnye seti na personal'nom komp'yutere]. Novosibirsk: Science, 1996: 276. (in Russian)
26. Zinoviev A.Yu. Visualization of multidimensional data [Vizualizatsiya mnogomernykh dannykh]. Krasnoyarsk: Ed. KSTU, 2000. (in Russian)
27. Anderson Theodore W. An Introduction to Multivariate Statistical Analysis. 3rd Edition. John Wiley and Sons, New York, 2003.
28. Shannon Claude E. A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal. 948; 27(3): 379-423.
Поступила 26 декабря 2019 Принята в печать 28 февраля 2020
