CC BY
22УДК: 615.834 - 616.71:616.834 - 009.1 DOI: 10.29039/2224-6444-2023-13-1-23-27
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ ХОДЬБЕ С ПОМОЩЬЮ РОБОТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ С ЦЕРЕБРАЛЬНЫМ ПАРАЛИЧОМ
Марусич И. И.1, Власенко С. В.1,2
ТБУЗ РК «Научно-исследовательский институт детской курортологии, физиотерапии и медицинской реабилитации», 297412, ул. Маяковского 6, Евпатория, Россия
2Кафедра медицинской реабилитации, спортивной медицины и адаптивной физической культуры, Институт «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского», ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского», 295051, бульвар Ленина, 5/7, Симферополь, Россия
Для корреспонденции: Власенко С. В., к.м.н., кафедра медицинской реабилитации, спортивной медицины и адаптивной физической культуры, Институт «Медицинская академия им. С.И. Георгиевского» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», е-mail: vlasenko65@rambler.ru
For correspondence: Vlasenko S.V., PhD, Department of Medical Rehabilitation, Sports Medicine and Adaptive Physical Education, Institute «Medical Academy named after S. I. Georgievsky» of Vernadsky CFU, е-mail: vlasenko65@rambler.ru
Information about authors:
Vlasenko S. V., http://orcid.org/0000-0002-1417-1164 Marusich I. I., http://orcid.org/0000-0002-8347-5081
РЕЗЮМЕ
Современная реабилитация детей с ДЦП с нарушением ходьбы предусматривает использование экзоскелетов. При этом у ребенка формируется новый стереотип ходьбы. Проведенное исследование у 28 детей со спастической диплегией показало высокую эффективность роботизированной системы в формировании навыка ходьбы. Проведенные 10 занятий в экзоскелете позволили статистически достоверно увеличить обьем активных, пассивных движений, снизить спастичность. В результате по данным повторной стабилометрии отмечено увеличение опороспособности, равновесия. Таким образом, занятия в экзоскелете увеличили возможности ребенка к формированию навыка самостоятельной ходьбы.
Ключевые слова: детский церебральный паралич, экзоскелет, реабилитация.
THE EFFICIENCY OF TRAINING TO WALK WITH THE HELP OF A ROBOTIC SYSTEM IN CHILDREN WITH CEREBRAL PALSY
Marusich I. I.1, Vlasenko S. V.12
1Research institute of children's balneology, physiotherapy and medical rehabilitation, Evpatoria, Russia institution «Medical Academy named after S.I. Georgievsky» of Vernadsky CFU, Simferopol, Russia
SUMMARY
Modern rehabilitation of walking in children with cerebral palsy involves the use of exoskeletons. As a result of the child's walking, a new stereotype of walking is formed. The study conducted in 28 children with spastic diplegia showed the high efficiency of the robotic system in the formation of walking skills. Conducted 10 sessions in the exoskeleton made it possible to statistically significantly increase the volume of active, passive movements, reduce spasticity. As a result, according to the data of repeated stabilometry, an increase in support ability and balance was noted. Thus, training in the exoskeleton increased the child's ability to develop the skill of independent walking.
Key words: cerebral palsy, exoskeleton, rehabilitation
Нарушения двигательных функций являются основными симптомами церебрального паралича; однако они также часто связаны с другими типами состояний, такими как: сенсорные, перцептивные, когнитивные, коммуникативные и поведенческие расстройства; эпилепсия; и вторичные нарушения опорно-двигательного аппарата. Клиническая картина двигательных симптомов при церебральном параличе разнообразна, и существует несколько классификаций этих симптомов [1]. Дети с ограниченными физическими возможностями часто имеют
ограниченные возможности в повседневной деятельности, что препятствует их физическому, психическому и социальному развитию. Поэтому реабилитация необходима для смягчения неблагоприятных последствий физических недостатков, повышения независимости и качества жизни пациентов [1-5].
За последнее десятилетие роботизированная реабилитация продемонстрировала потенциал для усиления традиционной физической реабилитации. Однако на сегодняшний день большинство роботизированных реабилитационных
КРЫМСКИЙ ЖУРНАЛ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ
устройств предназначены для взрослых пациентов, которые отличаются по своим потребностям по сравнению с педиатрическими пациентами, что ограничивает возможности устройств, поскольку потребности педиатрических пациентов должным образом не учитываются. Однако в настоящее время спрос на роботизированные устройства в детской реабилитации резко возрос, что связано как с увеличением детей-инвалидов, так и с высокой эффективностью данных автоматизированных приспособлений, увеличением доказательной базы по их применению [3; 6-12]. Сравниваются различные конструктивные факторы и условия лечения с использованием роботизированной технологии. Вес, безопасность, работоспособность и мотивация являются решающими факторами для успешного проектирования устройств для детей. В настоящее время наблюдается тенденция к разработке экзоскелетов, поскольку они могут помочь детям в повседневной жизни за пределами реабилитационных учреждений, способствуя более широкому внедрению технологии [10-12]. В связи с этим остается актуальным выработка единых подходов к назначению роботизированных устройств, показаний и противопоказаний, стандартизация тренингов (длительность, виды нагрузки, предварительная подготовка, дальнейшее послекурсовое обучение).
Целью настоящего исследования стало изучение эффективности обучения ходьбе с помощью роботизированной системы у детей с церебральным параличом.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Клинико-лабораторное исследование проведено на базе Евпаторийского детского клинического санатория МО РФ им. Е.П.Глинки в соответствии с протоколом, рассмотренным и одобренным комитетом по биоэтике. Заключение комиссии по биоэтике ГБУЗ РК «Научно-исследовательский институт детской курортологии, физиотерапии и медицинской реабилитации» от 14.12.2022, № 7.
Обследовано 28 детей мужского и женского пола (ОГ) в возрасте от 12 до 18 лет (средний возраст 14,5-1,4 лет) с диагнозом ДЦП, который был установлен в соответствии с критериями МКБ-10. От родителей или законных представителей всех детей получено информированное согласие на участие в данном исследовании. Контрольную группу (КГ) составили 18 детей, получавшие курсовое лечение в условиях специализированного санатория. Все исследованные группы репрезентативны по возрасту и полу.
Все больные находились в санатории. В курс лечения входили процедуры общего (пеллои-
дотерапия, гидрокинезотерапия в бассейне) и местного (электростимуляция мышц, магнито-терапия, массаж) воздействий. Так же, со всеми пациентами проводилась лечебная гимнастика, направленная на укрепление мышц спины, мышц верхних и нижних конечностей. Все дети вертикализировались в специализированных приспособлениях, обучались ходьбе в брусьях, ходунках. Длительность лечебной гимнастики не превышала 40 минут. Пациенты ОГ в течении 10 дней занимались в экзоскелете. Длительность занятия составила от 20-40 минут (в первый день) до 60 минут. Нахождение в экзоскелете не превышало 30 минут в день. Занятия в роботизированном комплексе проводились во второй половине дня после окончания всех санаторно-курортных методов лечения.
Больным, включенным в исследование проводилось клинико-неврологическое обследование. Изучалась мышечная сила (по пятибалльной шкале), уровень спастики по шкале Эшуор-та, Шкала Тинетти использовалась для оценки качества ходьбы и степени устойчивости.
Для оценки постуральной функции проводилось стабилометрическое исследование на комплексе «Стабилометрия Неврокор» Биоки-нект®, производства научно-медицинской фирмы «Неврокор» (Москва). Для анализа походки использованы следующие временные параметры: длительность цикла шага, периода опоры. Длительность цикла шага измеряли в секундах. Изучалась площадь проекции общего центра масс, средне-квадратичное отклонение центра тяжести, распределение весовой нагрузки на отделы стоп.
Статистический анализ данных проводили с использованием пакета программ STATISTICA v.6.0 (StatSoft Inc., USA). Сравнительный анализ количественных переменных произведен при помощи t-критерия Стьюдетнта для независимых выборок. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
У всех детей, включенных в исследование, был выявлен высокий уровень спастичности мышц (3,27±0,05), снижение силы антагонистов (2,08±0,04). Таким образом, к возрастному этапу 14,5-1,4 лет происходит формирование грубых расстройств в двигательной активности. Осложнением выявленных нарушений в движении является развитие контрактур, лечение которых возможно только оперативно.
Двигательные нарушения были выявлены как в подгруппе устойчивости - 9,53±0,16 балл, так и в категории «Походка» 7,45±0,13 балла. Самостоятельно ребенок не мог стоять, требовались
вспомогательные приспособления. При выполнении шаговых движений темп был значительно снижен с колебаниями во всех плоскостях, при поворотах возможны падения. Поза туловища при ходьбе была в положении «тройного сгибания» и разгибания. Ограничения двигательной активности и способности сохранять равновесие у больных ДЦП были значительными.
Двигательные нарушения, характерные для больных ДЦП, были подтверждены стабило-метрией. Так, общий центр масс был смещен у всех обследуемых - кпереди (80%), за счет недостаточности трехглавой мышцы голени, уменьшении амплитуды подошвенного сгибания голеностопного сустава. В фазу закрытых глаз центр тяжести отклонен во всех плоскостях, преимущественно в саггитальной плоскости. Площадь статокинезиограммы превышала норму в обе фазы исследования и составила 576,44±53,63 мм2.
После лечения в санатории у пациентов ОГ снизился гипертонус мышц нижних конечностей (2,48±0,08 р<0,05), что повлекло восстановления движений в суставах. У детей КГ показатели мышечного гипертонуса, силы мышц изменились недостоверно. Следует отметить достоверное увеличение показателей мышечной силы антагонистов (3,38±0,11), у пациентов ОГ после лечения и по сравнению с КГ (2,10±0,08, р<0,05). Таким образом, санаторно-курортный этап реабилитации оказывает на двигательные возможности детей с ДЦП положительное влияние, однако добиться стойкого, положительного эффекта, выраженного в изменении клинических показателей, не удалось.
Положительная динамика в стоянии и качестве ходьбы у пациентов ОГ подтверждена результатами повторного тестирования. Походка стала возможной без вспомогательных приспособлений. Шаг стал симметричным, уменьшились колебания туловища во всех плоскостях. Удержание равновесия стало возможным без помощи рук или вспомогательных средств. Суммарный балл по субшкале «Походка» у пациентов ОГ составил 11,03±0,14, что характеризовало степень нарушения походки как умеренную, в сравнении с пациентами КГ (6,9±0,14), у которых двигательные нарушения сразу после лечения оставались выраженными. Суммарный балл по субшкале «Общая устойчивость» в ОГ 13,23±0,14, в сравнении с КГ(7,14±0,24, р<0,05). Снижение показателей в КГ объясняется снижением мышечного тонуса и разбалансировкой привычных двигательных стереотипов, сформированных на протяжении многих лет жизни ребенка.
Данные клинического наблюдения подтверждаются результатами стабилометрического об-
следования. В ОГ достоверно выявлено смещение общего центра масс снизилось с 80% до 10%, средне-квадратичное отклонение тела уменьшилось на 25%, снизилась нагрузка на отделы стоп на 30%. Площадь статокинезио-граммы уменьшилась достоверно только в ОГ с 576,44±53,63 до 369,42±62,22 мм2. В КГ изменения этого показателя были статистически не значимы. В целом полученные данные говорят о более выраженном улучшении параметров устойчивости у пациентов ОГ относительно таковых КГ. У пациентов КГ также прослеживалось нарастание суммы баллов, которое не достигало степени статистической значимости (р>0,05). В процессе реабилитации у детей формировался новый стереотип ходьбы, что позволило им передвигаться на большие расстояния, повысилась двигательная и психическая активность ребенка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нарушения двигательной активности у детей с ДЦП представляют собой одну из ведущих проблем, препятствующей полноценной реабилитации, формированию навыков самообслуживания, социализации ребенка в обществе [1]. Нарушения в функции стояния и ходьбы у детей с ДЦП встречается практически в 100%, что является основным препятствием к формированию самостоятельного передвижения, социальной адаптаци [2; 5; 6; 9]. Необходимо осуществлять комплекс реабилитационных мероприятий. Традиционно, курсовое лечение, помимо разнообразных бальнео-физиотерапевтических методов лечения, включало занятия лечебной гимнастикой с инструктором ЛФК. Однако эффективность данных комплексов оказалась низкой. Добиваясь снижения патологического мышечного тонуса, восстановления движений в суставах конечностей получить клинический результат, выражающийся в увеличении самостоятельной двигательной активности ребенка, не удавалось. Поэтому поиск новых форм и методов двигательной реабилитации является актуальным. Роботехнические приспособления, активная эксплуатация которых началась сравнительно недавно, показали обнадеживающие результаты. Средство внешнего управления движениями с заданными индивидуальными параметрами, которым является экзоскелет «Экзоатлет», позволяет решать целый комплекс проблем: снижение спастичности, развитие силы мышц, подавление патологической импульсации от структур центральной нервной системы, формирование нового стереотипа стояния и ходьбы. Включение в процесс комплексной реабилитации пациентов с ДЦП ходьбы в экзоскелете «Экзоатлет» под-
КРЫМСКИЙ ЖУРНАЛ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ
тверждается тестированием статолокомоторной сферы по шкале Тинетти: нормализуется походка и процесс стояния, что в два раза превышает показатели в КГ. Включение в процесс реабилитации ходьбы в экзоскелете «Экзоатлет», приводит к более выраженной двигательной и социальной реабилитации пациента, восстановлению нарушенной функции равновесия.
Одним из положительных эффектов от применения экзоскелета является положительный эмоциональный фон у ребенка, от появления возможности самостоятельно передвигаться в открытом пространстве. Изменчивость в визуально-пространственном потоке, что является важной проблемой наземной ходьбы, которая решается с помощью экзоскелета. Таким образом, самостоятельная ходьба с заданными физиологическими параметрами внешнего воздействия по открытым пространствам способствует стимулированию мотивации, повышению двигательной и психической активности. В результате проведенного лечения с включением 10 занятий с экзоскелетом достигнута стойкая положительная динамика в формировании физиологического движения, характерного для здорового ребенка. Вертикализация туловища, полноценное разгибание в тазобедренном, коленном суставах, опора на полную стопу оказали влияние на ходьбу ребенка, которая стала более устойчивой, без колебаний, стала возможной на длительные расстояния. Положительная двигательная динамика нашла свое отражение в показателях при исследовании на стабилометрическом комплексе. Таким образом, включение ходьбы в экзоскелете в курс санаторно-курортного лечения позволит значительно повысить эффективность реабилитационных мероприятий в целом.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors have no conflict of interests to declare.
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-15-20035, https://rscf.ru/project/22-15-20035/.
Funding. The research was funded by a grant from the Russian Science Foundation № 22-1520035, https://rscf.ru/project/22-15-20035/.
ЛИТЕРАТУРА
1. Sadowska M., Sarecka-Hujar B., Kopyta I. Cerebral Palsy: Current Opinions on Definition, Epidemiology, Risk Factors, Classification and Treatment Options. Neuropsychiatr. Dis. Treat. 2020;16:1505-1518. doi:10.2147/NDT.S235165.
2. Таппахов А. А., Конникова Э. Э., Аргунова О. Г., Никаноров В. Н., Дмитриева Н. Г. Стабилометрия в диагностике и лечении острых
нарушений мозгового кровообращения: пилотное исследование. Материалы III Республиканской Научно-практической конференции «Совершенствование Оказания медицинской помощи пациентам c сосудистыми заболеваниями в Республике Саха (Якутия)». 2016;43-46.
3. Balgayeva M., Bulekbayeva S. Effectiveness of the combined use of robotic kinesiotherapy and botulinum therapy in the complex rehabilitation of children with cerebral palsy. AsianJ.Pharm.Clin. Res. 2018;11:360364. doi:10.22159/ajpcr.2018. v11i9.26541.
4. Blumle A., Maurer C., Schweigart G., Mergner T. A Cognitive Intersensory Interaction Mechanism in Human Postural Control. Exp Brain Res. 2006;173(3):357-363. doi:10.1007/s00221-006-0384-z.
5. Физическая реабилитация инвалидов с поражением опорно-двигательной системы. Под ред. Евсеева С. П., Курдыбайло С. Ф. М.; 2010.
6. Витензон А. С., Миронов Е. М., Петру-шанская К. А., Скоблин А. А. Искусственная коррекция движений при патологической ходьбе. М.; 1999.
7. Доценко В. И. Перестройка патологического двигательного стереотипа с ремодели-рованием «правильных» движений у ортопедо-неврологических больных использованием современных аппаратных средств. Поликлиника. 2011;1:104-109.
8. Клинический анализ движений. Стаби-лометрия. Под ред. Скворцова Д. В. М.: Изд-во Антидор; 2000.
9. Johnson C. A., Burridge J. H., Strike P. W., Wood D. E., Swain I. D. The effect of combined use of botulinum toxin type A and functional electric stimulation in the treatment of spastic drop foot after stroke: a preliminary investigation11No commercial party having a direct financial interest in the results of the research supporting this article has or will confer a benefit upon the authors or upon any organization with which the authors are associated. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation (Internet). Elsevier BV. 2004;85(6):902-909. doi:10.1016/j.apmr. 2003.08.081.
10. Nassour J., Zhao G., Grimmer M. Soft pneumatic elbow exoskeleton reduces the muscle activity, metabolic cost and fatigue during holding and carrying of loads. Sci. Rep. 2021;11:12556. doi:10.1038/s41598-021-91702-5.
11. Pool D., Elliott C., Bear N., Taylor N., Valentine J. Locomotor training in children with cerebral palsy: Is Functional Electrical Stimulation integrated robotic training effective? A randomized controlled trial. Dev. Med. Child Neurol. 2020;62:53-60. doi:10.1111/dmcn.14746.
12. Petrarca M., Frascarelli F., Carniel S., Colazza A., Minosse S., Tavernese E., Castelli E. Robotic-assisted locomotor treadmill therapy does not change gait pattern in children with cerebral palsy. Int. J. Rehabil. Res. 2021;44:69-76. doi:10.1097/MRR.0000000000000451.
REFERENCES
1. Sadowska M., Sarecka-Hujar B., Kopyta I. Cerebral Palsy: Current Opinions on Definition, Epidemiology, Risk Factors, Classification and Treatment Options. Neuropsychiatr. Dis. Treat. 2020;16:1505-1518. doi:10.2147/NDT.S235165.
2. Tappakhov A. A., Konnikova E. E., Argunova O. G., Nikanorov V. N., Dmitrieva N. G. Stabilometry in the diagnosis and treatment of acute disorders of cerebral circulation: a pilot study. Materials of the III Republican Scientific and Practical Conference «Improving the Provision of Medical Aid to Patients with Vascular Diseases in the Republic of Sakha (Yakutia)». 2016;43-46. (In Russ.).
3. Balgayeva M., Bulekbayeva S. Effectiveness of the combined use of robotic kinesiotherapy and botulinum therapy in the complex rehabilitation of children with cerebral palsy. AsianJ.Pharm.Clin. Res. 2018;11:360364. doi:10.22159/ajpcr.2018. v11i9.26541.
4. Blumle A, Maurer C, Schweigart G, Mergner T. A Cognitive Intersensory Interaction Mechanism in Human Postural Control. Exp Brain Res. 2006;173(3):357-363. doi:10.1007/s00221-006-0384-z.
5. Physical rehabilitation of disabled people with musculoskeletal system damage. Edited by Evseeva S. P., Kurdybailo S. F. M.; 2010. (In Russ.).
6. Vitenzon A. S., Mironov E. M., Petrushanskaya K. A., Skoblin A. A. Artificial correction of movements in pathological walking. M.; 1999. (In Russ.).
7. Dotsenko V. I. Rebuilding pathological motor stereotype with remodeling of «correct» movements in orthopedic neurological patients using modern hardware. Poliklinika. 2011;1:104-109. (In Russ.).
8. Clinical analysis of movements. Stabilometry. Edited by Skvortsova D. V. M.: Izd-vo Antidor; 2000. (In Russ.).
9. Johnson C. A., Burridge J. H., Strike P. W., Wood D. E., Swain I. D. The effect of combined use of botulinum toxin type A and functional electric stimulation in the treatment of spastic drop foot after stroke: a preliminary investigation11No commercial party having a direct financial interest in the results of the research supporting this article has or will confer a benefit upon the authors or upon any organization with which the authors are associated. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation (Internet). Elsevier BV. 2004;85(6):902-909. doi:10.1016/j.apmr. 2003.08.081.
10. Nassour J., Zhao G., Grimmer M. Soft pneumatic elbow exoskeleton reduces the muscle activity, metabolic cost and fatigue during holding and carrying of loads. Sci. Rep. 2021;11:12556. doi:10.1038/s41598-021-91702-5.
11. Pool D., Elliott C., Bear N., Taylor N., Valentine J. Locomotor training in children with cerebral palsy: Is Functional Electrical Stimulation integrated robotic training effective? A randomized controlled trial. Dev. Med. Child Neurol. 2020;62:53-60. doi:10.1111/dmcn.14746.
12. Petrarca M., Frascarelli F., Carniel S., Colazza A., Minosse S., Tavernese E., Castelli E. Robotic-assisted locomotor treadmill therapy does not change gait pattern in children with cerebral palsy. Int. J. Rehabil. Res. 2021;44:69-76. doi:10.1097/MRR.0000000000000451.
