CC BY
73
Е.М. Кабаев1, В.И. Трубников2, А.Б. Малков1
Возможности применения диагностическо-тренажерного комплекса с биологической обратной связью Ооп-^ех в послеоперационной реабилитации при травмах
плечевого сустава
1 Центр восстановительной медицины ФГБУ «Федеральный сибирский научно-клинический
центр» ФМБА России, г. Красноярск 2 ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России, г. Красноярск
E.M. Kabaev1, V.I. Troubnikov2, A.B. Malkov1
Application for the Con-Trex Diagnostic and Training Unit with Biological Feedback in Injured Shoulder Joint Post-Operative Rehabilitation
1 Center for Restorative Medicine of the Federal Siberian Research and Clinical Center of the Russian Federal Medical and Biological Agency, Krasnoyarsk 2 Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voino-Yasenetsky,
Krasnoyarsk
Ключевые слова: послеоперационная реабилита- Keywords: post-operative rehabilitation, shoulder
ция, плечевой сустав, роботизированная механо- joint, robotic mechanotherapy, Con-trex
терапия, Con-trex.
Изучены возможности и эффективность применения роботизированной механотерапии на комплексе Con-trex в восстановительном лечении пациентов после артроскопическихреконструктивных операций на плечевом суставе. Исследование проведено при восстановительном лечении 26 пациентов,поступивших после артроскопических реконструктивных вмешательств по поводу травм плечевого сустава (повреждения Банкарта и Хилла—Сакса). Пациентов распределили на две группы: группа сравнения (10 человек) — стандартное лечение (комплекс занятий с инструктором по лечебной физкультуре, физиолечение и массаж); исследуемая группа (16 человек) — наряду со стандартным лечением применяласьроботизирован-ная механотерапия.
В сравнительной межгрупповой оценке результатов лечения были использованы: гониометрия, визуально-аналоговая шкала боли (Vizual Analog Scale, VAS). Заполнение индивидуальной регистрационной карты со статистической оценкой динамики выполняли еженедельно в течение 3месяцев курса лечения. В исследуемой группе дополнительно были изучены данные протоколов по динамике Con-trex.
To study the possibilities and effectiveness of robotic mechanotherapy using Con-Trex module in the rehabilitative treatment of patients who underwent an arthroscopic shoulder reconstructive surgery. 26 patients on rehabilitative treatment after arthroscopic shoulder reconstructive surgery (Bankart and Hill-Sachs lesions) were divided into two groups. The control group of 10 people received standard treatment (special training sessions with an instructor, physiotherapy and massage) and the experimental group of 16 people received complex restorative treatment using robotized mechanotherapy. The treatment results were assessed using goniometry and visual-analogue scale (VAS). Within the three months period, on a weekly basis, individual charts were filled out and performed the statistical evaluation of the recovery dynamics. In the experimental group in addition have been studied the data from Con-Trex feedback protocols.
The complex rehabilitation with the use of robotic mechanotherapy showed reliable clinical improvement in pain syndrome in 4 weeks, and in the joint ROM— in 2 weeks. In three months full recovery of functional activity was seen in 15 participants in the experimental group and in 5 participants from the control group. More efficient restorative treatment of
Достоверное клиническое преимущество комплексной реабилитации с применением роботизированной механотерапии было отмечено в отношении болевого синдрома через 4недели, а в отношении амплитуды движений в суставе — через 2 недели. Восстановление полной функциональной активности в исследуемой группе за 3месяца наблюдалось у 15 человек, в сравнительной группе — у 5 человек.
Выявлено более эффективное восстановительное лечение послеоперационной функциональной недостаточности плечевого сустава с применением роботизированной механотерапии на комплексе Свп-^вх в изокинетическом и СРМ-режимах, что позволило ускорить процесс активной реабилитации.
postoperative functional insufficiency of the shoulder joint with using robotized mechanotherapy of Con-Trex module in isokinetic and CPM modes was identified. It allowed to accelerate the process of active rehabilitation.
Плечевой сустав, наиболее подвижный сустав тела человека, оказывается одновременно одним из наиболее часто повреждаемых, что объясняется его незначительной конгруэнтностью, большой величиной и тонкостью его сумки, а также отсутствием у него крепких связок [3]. Реконструктивная хирургия плечевого сустава является одним из активно развивающихся научных и практических направлений современной травматологии и ортопедии [5]. Несмотря на широкое внедрение микрохирургической техники, возникшая патология довольно часто приводит к стойкому нарушению функции плечевого сустава, которое, по данным различных авторов, возникает у 23—29% пострадавших [6]. Это связано с отсутствием полноценного алгоритма послеоперационной реабилитации, зачастую ограничивающейся лишь иммобилизацией крупных суставов, что приводит к развитию мышечного гипотонуса, а позже — к гипотрофии мышц-стабилизаторов этих суставов и в итоге — к ограничению их подвижности со значительным снижением качества жизни пациентов [1; 4].
Важнейшей составляющей профилактики осложнений и восстановления функций плечевого сустава служит раннее применение программ медицинской реабилитации. Несмотря на большое количество методик массажа, ЛФК и физиотерапии, законченных и сложившихся программ медицинской реабилитации при данной патологии в настоящее время практически не разработано [2].
Восстановительная медицина включает ряд разделов с немедикаментозными методами реабилитации, один из которых — механотерапия. Среди множества известных средств механотерапии наибольшими возможностями обладает робототехника [8]. Первые данные об успешном клиническом применении роботизированных систем для механотерапии появились в 1997 г. [9; 11]. Дальнейшее развитие робототехники и компьютерных технологий с внедрением виртуальных и игровых стратегий открыло новые перспективы для восстановления функций верхних конечностей благодаря активизации биологи -ческой обратной связи посредством привлечения личности пациента [7]. Одним из современных роботизированных средств реабилитации является лечебно-диагностический комплекс с биологической обратной связью Соп-1хех, включающий два модуля (мульти-суставной (М^ и модуль для симуляции движений ^Б)) [10].
Цель работы — изучить эффективность применения роботизированной механотерапии на примере лечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью Соп-1хех в восстановительном лечении пациентов после артроскопических реконструктивных операций по поводу травматического повреждения плечевого сустава.
Пациенты и методы
С января 2013 г. по май 2015 г. на базе Центра восстановительной медицины ФГБУ ФСНКЦ ФМБА России проведе-
но восстановительное лечение 26 пациентов в возрасте от 18 до 35 лет, мужского и женского пола, поступивших через 2—3 недели после артроскопических реконструктивных вмешательств по поводу травм плечевого сустава (повреждения Банкарта и Хилла—Сакса). Пациентов распределили на две группы: группа сравнения (10 человек), в которой больные ежедневно в течение 3 месяцев получали стандартное лечение, состоящее из комплекса занятий с инструктором по лечебной физкультуре, физиотерапевтических процедур и массажа; исследуемая группа (16 человек), в которой наряду со стандартным лечением больные ежедневно в течение 3 месяцев получали курсы роботизированной механотерапии на лечебно-диагностическом комплексе с биологической обратной связью Соп-1хех.
Комплекс Соп-1хех позволяет проводить мобилизацию суставов в направлении сгибания/разгибания, отведения/приведения и ротации с программированием, отслеживанием и контролем биомеханических параметров ( сила, крутящий момент, амплитуда движения в суставе, мощность и т.д.), формирующих электронный протокол динамического наблюдения.
Тренажерный комплекс Соп-1хех включает мультисуставной модуль (М^ и модуль симуляции движений (WS), в комплекта-
цию которых входит большой набор адаптеров для работы с суставами (рис. 1).
Роботизированная механотерапия на тренажерах Соп-1хех возможна в режимах продолжительной пассивной мобилизации (СРМ-терапия), а также в изокинети-ческом и изотоническом режимах с концентрическим и эксцентрическим типами сопротивления на различных скоростях [10]. Занятия на модуле MJ проводятся в положении лежа (рис. 2), а на модуле WS — стоя (рис. 3).
Основная цель применения СРМ-тера-пии — увеличение подвижности сустава, достигаемое длительным растяжением мягких тканей (при условии мышечного расслабления). Главным преимуществом СРМ-терапии перед другими методами является возможность длительного дозированного и безболезненного выполнения пассивных движений. Работа в изотоническом и изо-кинетическом режимах, напротив, подразумевает активное участие в суставном движении скелетной мускулатуры пациента и в первом случае имеет установленную силовую нагрузку, а во втором — ограниченную скорость перемещения адаптированного рычага.
В проведенном нами исследовании весь курс СРМ-терапии осуществлялся при горизонтальном положении тела пациента на мо-
Рис. 1. Модули лечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью Con-trex
А - мультисуставной модуль (MJ); Б - модуль симуляции движений ^Б)
f
Рис. 2. Разработка плечевого сустава в положении лежа на модуле MJлечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью Con-trex
дуле MJ и составлял 20 процедур (от 25 до 90 минут в сутки).
По завершении курса СРМ-терапии на том же модуле были проведены занятия с использованием комбинации СРМ и изокинети-ческого баллистического режимов с заданной амплитудой и скоростью движений. Данный
комбинированный курс роботизированной механотерапии продолжался до конца трехмесячного исследования.
Для межгрупповой сравнительной оценки эффективности лечения мы еженедельно в течении 3 месяцев собирали результаты проведенной гониометрии, оценки
Рис. 3. Разработка плечевого сустава в положении стоя на модуле WS лечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью Con-trex
болевого синдрома с помощью визуально-аналоговой шкалы (Vizual Analog Scale, VAS). Результаты проведенных тестов были в целях динамического анализа занесены в индивидуальную регистрационную карту и подвергнуты межгрупповому статистическому анализу посредством непараметрического рангового ^-критерия Манна—Уитни для независимых выборок. Кроме того, при завершении трехмесячного курса лечения по результатам последней гониометрии межгрупповой сравнительной оценке было подвергнуто количество пациентов с полным восстановлением функциональной активности плечевого сустава. При этом был задействован непараметрический критерий %2 Пирсона для несвязанных выборок. Дополнительный контроль безопасности и качества проведенного лечения был осуществлен посредством рентгенологических и ультразвуковых (со-нографических) методов исследования.
Отдельно для пациентов исследуемой группы еженедельно анализировали электронный протокол динамического наблюдения, формируемый программным обеспечением комплекса Con-trex. Данный протокол включает совокупность биомеханических показателей, значения которых сгруппирова-
ны в виде отчета по динамике, отраженной в форме сводной таблицы (рис. 4). Отчет по динамике формируется на основании срочного измерения биомеханических показателей в процессе контролируемого движения в суставе (рис. 5).
Результаты исследования и их обсуждение
Несмотря на неуклонное уменьшение болевого синдрома в обеих группах с увеличением кратности проведения реабилитационных мероприятий, межгрупповой стати -стический анализ показал достоверно более низкий его уровень в исследуемой группе относительно группы сравнения уже на сроке наблюдения в 4 недели (и=22; р=0,046). Дальнейшее уменьшение болевого синдрома в исследуемой группе увеличивало значимость межгрупповых различий с максимальным значением к концу третьего месяца исследования (и=10; р=0,001).
Самые значимые результаты были в отношении данных гониометрии. На фоне занятий показатели в обеих группах имели тенденцию к улучшению, однако в исследуемой группе они становились достоверно большими относительно группы сравне-
т CON-TREX
Bio mechanical Esting, training and therapy modules.
Полный отчет по динамике
PHYSIOMED
Gan-Trex WS, hurran kinöks 1.7.5 Fiter V 17.3
18.092015 Правей Сйщэе ЧОТНССРН fflccT ген: лижшис] Гкпьхнвгелюмн 25/25 09:17 v47 ИэчеБянне 20 ulbilju пауз fitt Кспеиня гнли пжети, СГигыр нлтк ч
13.092015 Ъзшй C6ui=c 4QTWCCPH (Л^г ги-z дажаше} Гкпьигагаьояй 25/25
09:2137 Ияч^знмие 20 повтс^з пауз ü(k. <qapesc«iи сильпишт, Флтыр мппич 13.092015 Ъагый С&ч=е ЧС/ГНССРН fflorr си=с лпшие) ГкпьанвгоюмА 25/2S
09:29 23 Изч^нпие 20 гапп^з пауз öCk. -v_iuur »лл шыпти, вигыр гннтхч 13.092015 ifeaittjü Oäujee 4QTHCCPH (TUET паэ: дая*™ не} Гкгьмгагельоий 25/25
09:22 ¿7 Мэчераше 2Ü полгав паюв ött Квдкнжш силы писч, £w*irp ппжкч 13.092015 f^nafi 05даЧ<ЛТЧССРН(11(ЕТ п®сдашв1нв} Гкльздвптаьатй 25/25
09:35)02 Итершме 20 пттр гв>а 60с; Кевди •tuя оишпити, Фигьтр нтикч 13.092015 Циеый Сйиие MQffWCCPM (Лагг сиз: ffuxwwj Птьзингиыий 25/25 09:3937 Изберете 20 поеп^з пауз 60ц. Ксдки!#1л силы плса;™, ■twfcrp ннжьит.ч
Описание Единица 1 2 3 4 5 6
Кол-во повторений ЧС [раз] 20 20 20 6 20 20
Максимум 1*оМ ЧС [град] 96.1 96.1 96.1 96.1 106.4 106.4
Максимум ИоМ ГНС [град] -5.3 -5.3 -53 -5.3 -12.4 -12.4
Врачи измерения [с] 179.02 179.43 179.13 54.82 206.63 206.67
Крутящий момент масс ЧС [И*] -11.8 -19.5 -14.7 -14.3 -17.7 -32.9
Крутящий момент масс ПЧС ¡ЬЬч] -42.1 -42.9 -39.6 -46.8 -44.9 -18.0
Крутящий момент макс средний ЧС [1+0 -7.2 -10.3 1.1 3.4 -13.4 -25.6
Крутящий момент масс средний ПЧС [НЬ] -37.4 -36.4 -35.0 -42.7 -35.7 -15.8
Крутящий момент махе сред. ГР-К? ЧС [%] 516.8 354.7 3104.6 1272.1 266.8 616
Крутящий момент масс сред. 40 кг [Мс(1 -0-12 -0.17 0.02 0.06 -022 -0.43
Крутящий момент масс сред. ПЧ0 кг -0.62 -0.61 -0.58 -0.71 -059 -0.26
Бремя сред, до макс Крутящий момент ЧС [с! 3.48 3.72 1.86 1.72 4.50 3.07
Время сред, до масс Крутящий момент ПЧС [с| 0.93 0.92 0.92 1.11 1.57 0.47
Псвицм сред. @ макс Крутящий момент ЧС [град] 79.0 84.9 386 35.0 97.6 61.7
Пев И1*м сред. ® макс Крутящий момент ГНС [град] 75.3 75.7 75.7 72.2 69.7 970
Крутящий момент сред. @ 0.20 сек ЧС [НЬ] 1.1 4.1 5.3 6.1 1.7 -65
Крутящий момент сред. @ 0.20сек ПЧС 0+*] -31.0 -30.1 -30.4 -32.3 -25.0 -14.6
Крутящий момент сред. @ 30е ЧС [ЬЩ 0.0 0,0 0.0 0.0 0.0 0.0
Крутящий момент сред. @ 305 ПЧС ¡[Им] 0.0 0.0 0.0 0,0 0.0 0.0
Рис. 4. Отчет по динамике, формируемый программным обеспечением лечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью Con-trex
Повторения
Коррекция Фильтр
Только измерение Показать
Когтир. график
Y Шкала " +
Г. Г't/' ГО l "" s fi p fi г fi "iV'1 Hfrr
H^'-UY j J ^ J j J u UA'U'n'JU. 1. U J Г
Измерение
[ Н/
1 М> О IOC.«
Л» 1Л>Л> ьол
Копир.
Описание Единицы чс ПЧС ПЧС/НС [%]
Кол-во повторений [раз] 45 45
Максимум RoM [град] 61.1 -68,8
Крутящий момент макс [Мм] 45.9 -47,8 104.1
Крутящий момент макс средний [Нм] 36.6 -36,6 100.0
Крутящий момент макс сред. / кг [Нм/кг] 0.46 -0.46 100.0
Мощность средняя [ВТ] 22.1 21,8 98.6
Работа,среднее [Дж] 69.1 68.1 98.6
Работа,утомление [Дж/с] -0.04 -0,04 100.0
Дата ГО номер
Информация об измерении_
Правый Общее ЧС/ПЧС Изокинетический баллистический Кон/Кон 50/50 Измерение 45 повтор пауза 60с
13.10.2015 12:25:13
Скрипкин Михаил Юрьевич
CON-TREX human kinetics
Рис. 5. Окно измерения биомеханических показателей лечебно-диагностического комплекса
с биологической обратной связью Con-trex
ния уже на сроке наблюдения в 2 недели, составляя 103° (87; 118) при активном сгибании (U=24; р=0,043), 85° (74; 96) при активном отведении (U=23; р=0,038). У пациентов исследуемой группы амплитуда движений в плечевом суставе достоверно возрастала относительно группы сравнения с увеличением количества процедур на комплексе Con-trex, и к концу третьего месяца исследования межгрупповые различия были максимальны. При этом эффективность воздействия процедур в наибольшей мере повлияла на угол максимального сгибания, который составил 172 (160; 180) с максимальной значимостью отличия от группы сравнения (U=13; р=0,002).
Восстановление полной функциональной активности плечевого сустава в исследуемой группе за 3 месяца наблюдалось у 15 человек, в сравнительной группе — у 5 человек. При этом межгрупповые различия были высокодостоверны (%2=12,75; р<0,001).
По данным рентгенологических и ультразвуковых (сонографических) методов исследования отмечалась положительная динамика показателей в обеих группах, выражавшаяся в уменьшении воспалительных процессов в периартикулярных структурах без дополнительных их повреждений в процессе лечения.
При изучении электронных протоколов динамического наблюдения комплекса Con-trex за весь период восстановительно -го лечения был отмечен значительный прирост таких показателей, как мощность с ее увеличением более чем в 4 раза (с 21,8 до 93,1 Вт), крутящий момент с его увеличением в 5 раз (с 21,9 до 109,1 Нм/кг), общая работа с ее увеличением в 3,5 раза (с 1500,7 до 5161,5 Дж) и постепенное восстановление нормальной амплитуды движений в суставе в различных положениях. Негативных проявлений роботизированной механотерапии отмечено не было.
Заключение
Современные тренажерно-диагностические роботизированные комплексы в сравнении с другими аппаратными средствами имеют ряд преимуществ. Это быстрая пере-программируемость, высокая точность повторения движений, а также легкая адаптация к индивидуальным особенностям тела человека (позиционно-силовое управление). Все это позволяет пациенту максимально комфортно чувствовать себя при проведении процедур. Биоинформация используется непосредственно как управляющие сигналы, образуя биологические обратные связи через органы чувств человека, наиболее успешно вовлекая
пациента в участие в процессе восстановительного лечения.
Возможность получения полных отчетов по интересующим параметрам в динамике, формируемых самой роботизированной системой с детализацией,выводит на новый уровень понимание специалистами по реабилитации физиологии посттравматического и послеоперационного ремоделирова-ния суставов.
Полученные результаты восстановительного лечения показали высокую эффективность дополнительного использования тренажерного комплекса Con-trex в исследуемой группе пациентов относительно сравнительной группы. Это позволило существенно уменьшить болевой синдром, увеличить мобильность плечевого сустава,ускорив процесс активной реабилитации. Высокая эффективность применения роботизированной механотерапии дает основания для включения и дальнейшего совершенствования данной методики в составе комплексных программ реабилитации пациентов с травмами плечевого сустава в раннем и позднем послеоперационном периоде лечения.
Литература
1. Белова А.Н., Щепетова О.Н. Руководство по реабилитации больных с двигательными нарушениями: Методическое пособие. Т. II. М., 1999.
2. Борисова Н.В., Шкребко А.Н., Ключевский В. В. Программа медицинской реабилитации больных после оперативного лечения травм плечевого сустава / / Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2009. № 7 (67). С. 30-32.
3. Епифанов А.В., Епифанов В.А. Восстановительное лечение больных с повреждением плечевого сустава: Методическое пособие. М., 2014.
4. Каптелин А.Ф. Восстановительное лечение ( лечебная физкультура, массаж и трудотерапия) при травмах и деформациях опорно-двигательного аппарата: Учебное пособие. М., 1969.
5. Ненашев Д. В. Эволюция хирургии плечевого сустава в ФГУ «РНИИТО им. Р. Р. Вредена Росмедтехнологий»: Актовая речь. СПб., 2007.
6. Пархотик И.И. Физическая реабилитация при травмах верхних конечностей: Методическое пособие. Киев, 2007.
7. Прокопенко С.В., Можейко Е.Ю., Алексеевич Г.В. Возможности восстановления тонкой моторики кисти с использованием сенсорной перчатки у больных, перенесших инсульт / / Сибирское медицинское обозрение. 2014. № 2. С. 72-77.
8. Разумов А.Н., Головин В.Ф. Обзор состояния робототехники в восстановительной медицине // Вестник восстановительной медицины. 2011. № 4. С. 31-38.
9. Самков А.С., Еремушкин М.А., Панов А.А., Сивачева О.С. СРМ-терапия в сочетании с электротерапией при лечении постиммобилизационных контрактур плечевых суставов / / Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2013. № 3. С. 25-28.
10. Con-trex system MJ&WS: Manual. Switzerland: Physiomed.2011.
11. Golovin V.F. Robot for massage // Proceedings of JARP 2nd Workshop on Medical Robotics. Heidelberg, Germany, 1997. P. 90-101.
Контакты:
Кабаев Евгений Михайлович врач-ортопед-травматолог,
центр восстановительной медицины ФГБУ Федеральный сибирский научно-клинический центр ФМБА России,
аспирант кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ с курсом ПО им. проф. Л.Л. Роднянского ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. Войно-Ясенецкого Минздрава России.
Тел.: +7 (983)266-01-71. E-mail: kabaevem@mail.ru
