У даній статті вперше в Росії розглядається проблема реабілітації пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми за допомогою застосування екзоскелета. Запропоновано новий метод реабілітації даного контингенту хворих ходьба в екзоскелет, він дозволяє значно розширити контингент інвалідів, тобто застосовувати його у хворих не тільки з парапарези нижніх кінцівок, але і з повною нижньою параплегией. З точки зору авторів, одним з найбільш ефективних методів реабілітації таких хворих є поєднання тренування в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку. Автори виявили відмінності биомеханической структури ходьби в екзоскелет у здорових людей і пацієнтів з травмою спинного мозку, а також визначили методику застосування чрескожной електричної стимуляції спинного мозку в поєднанні з тренуванням ходьби в екзоскелет. Після інтенсивного курсу тренувань в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у чотирьох з шести пацієнтів збільшилася больова і тактильна чутливість, всі шість пацієнтів відзначали появу парастезии в ногах нижче зони анестезії, поява відчуття пасивного руху в суглобах і «почуття опори» при стоянні. Було виявлено, що після 10-денного курсу тренування ходьби в екзоскелет у поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у хворих відзначаються такі позитивні зміни: підвищується стійкість, збільшується опорна і толчковая функції нижніх кінцівок, змінюється форма вертикальної складової Rz опорної реакції, зменшується час опори на милиці. При цьому у 2 з 6 пацієнтів поліпшення відбувається під час першого пробного сеансу ходьби в екзоскелет у поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку, зокрема, зміна тимчасової структури кроку (зменшення тривалості опорної і двуопорний фаз і збільшення тривалості переносний фази, зменшення часу опори на милиці), незначне збільшення амплітуди переднього і заднього поштовхів. Можна вважати, що навіть незначні позитивні зміни рухових функцій під час першого сеансу є критеріями сприятливих результатів і можуть бути використані для виявлення реабілітаційного потенціалу, а в подальшому і для реабілітаційного прогнозу.

Анотація наукової статті за медичними технологіями, автор наукової роботи - Письмова Є.В., Петрушанська К.А., Шапкова Е.Ю.


CRITERIA OF MASTERING THE SKILLs OF WALKING IN THE EXOSKELETON IN PATIENTS WITH CONSEQUENCES OF SPINAL CORD INJURIES

The problem of rehabilitation of patients with consequences of spinal cord injury by means of application of the exoskeleton is considered in this article for the first time in Russia. Authors of this article propose a new method of rehabilitation of this contingent of patients walking in the exoskeleton. This method permits to enlarge considerably the contingent of the disabled people, otherwise to apply this device not only in patients with paraparesis of the lower extremities, but also in patients with complete paraplegia. Authors consider combination of training in the exoskeleton with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord to be one of the most effective methods of rehabilitation of such patients. Authors revealed distinctions of the biomechanical structure of walking in exoskeleton of healthy people and patients with the spinal cord injury, and, besides, they determined the method of application of transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord in combination with training of walking in the exoskeleton. Pain and tactile sense increased in 4 from 6 patients after the intensive course of training in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord. All 6 patients noted appearance of paresthesia in legs lower zone of anesthesia, appearance of sensation of the passive movements at the joints and "sense of the support". It has been revealed that the following positive changes take place as a result of 10-days training of walking in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord: Growth of stability, increase of the support and push functions of the lower extremities, change of the form of the vertical component of the ground reaction force, decrease of the time of the support on crutches. For all this, in 2 of 6 patients improvement of walking takes place during the first trial session of walking in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord, in particular, change of the temporal structure of the step (reduction of duration of the stance and double-support phases and increase of duration of the swing phase, diminution of duration of the support on crutches), inconsiderable increase of the amplitude of heel- strike and push-off. It is believed that even inconsiderable positive changes of the locomotor functions during the first session is a criterion of revealing the rehabilitation potential, and subsequently of the rehabilitation prognosis.


Область наук:

  • Медичні технології

  • Рік видавництва: 2018


    Журнал: Російський журнал біомеханіки


    Наукова стаття на тему 'Критерії освоєння навичок ходьби в екзоскелет у пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми'

    Текст наукової роботи на тему «Критерії освоєння навичок ходьби в екзоскелет у пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми»

    ?DOI: 10.15593 / RZhBiomeh / 2018.1.07 УДК 531/534: [57 + 61]

    КРИТЕРІЇ ОСВОЄННЯ НАВИЧОК ХОДЬБИ В екзоскелет У ПАЦІЄНТІВ З НАСЛІДКАМИ хребетно-СПИННОМОЗКОВІЙ ТРАВМИ

    Е.В. Пісьменная1, К.А. Петрушанская2, Є.Ю. Шапкова3

    1 Науково-дослідний інститут механіки Московського державного університету імені М.В. Ломоносова, Росія, 119192, Москва, Мічурінський пр., 1, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    2 Товариство з обмеженою відповідальністю «ЕкзоАтлет», Росія, 119121, Москва, 1-й Трудівників пров., 15, офіс 1, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    3 Санкт-Петербурзький науково-дослідний інститут фтизиопульмонологии Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації, Росія, 191036, Санкт-Петербург, Лиговский пр., 2, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Анотація. У даній статті вперше в Росії розглядається проблема реабілітації пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми за допомогою застосування екзоскелета. Запропоновано новий метод реабілітації даного контингенту хворих - ходьба в екзоскелет, він дозволяє значно розширити контингент інвалідів, тобто застосовувати його у хворих не тільки з парапарези нижніх кінцівок, але і з повною нижньою параплегией. З точки зору авторів, одним з найбільш ефективних методів реабілітації таких хворих є поєднання тренування в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку. Автори виявили відмінності біомеханічної структури ходьби в екзоскелет у здорових людей і пацієнтів з травмою спинного мозку, а також визначили методику застосування черезшкірної електричної стимуляції спинного мозку в поєднанні з тренуванням ходьби в екзоскелет. Після інтенсивного курсу тренувань в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у чотирьох з шести пацієнтів збільшилася больова і тактильна чутливість, всі шість пацієнтів відзначали появу парастезии в ногах нижче зони анестезії, поява відчуття пасивного руху в суглобах і «почуття опори» при стоянні. Було виявлено, що після 10-денного курсу тренування ходьби в екзоскелет в поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у хворих відзначаються такі позитивні зміни: підвищується стійкість, збільшується опорна і толчковая функції нижніх кінцівок, змінюється форма вертикальної складової Rz опорної реакції, зменшується час опори на милиці. При цьому у 2 з 6 пацієнтів поліпшення відбувається під час першого пробного сеансу ходьби в екзоскелет в поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку, зокрема, зміна тимчасової структури кроку (зменшення тривалості опорної і двуопорний фаз і збільшення тривалості переносний фази, зменшення часу опори на милиці), незначне збільшення амплітуди переднього і заднього поштовхів. Можна вважати, що навіть незначні позитивні зміни рухових функцій під час першого сеансу є критеріями сприятливих результатів і можуть бути використані для виявлення реабілітаційного потенціалу, а в подальшому і для реабілітаційного прогнозу.

    © Письмова Є.В., Петрушанська К.А., Шапкова Є.Ю., 2018 Письмова Олена Валентинівна, к.т.н., доцент, старший науковий співробітник науково-дослідного інституту механіки, Москва

    Петрушанська Кіра Анатоліївна, к.б.н., товариство з обмеженою відповідальністю «ЕкзоАтлет», Москва

    Шапкова Олена Юріївна, к.б.н., провідний науковий співробітник науково-дослідного інституту фтизиопульмонологии, Санкт-Петербург

    Ключові слова: екзоскелет, спинно-мозкова травма, реабілітація, черезшкірна електрична стимуляція спинного мозку, біомеханічна структура ходьби, вертикальна складова опорної реакції.

    Вступ

    Хребетно-спинномозкова травма належить до числа тяжких травм людського організму і призводить до розвитку складного комплексу структурних і функціональних змін, що відбиваються на всій життєдіяльності організму. Тяжкість цього процесу обумовлена ​​характером, протяжністю, рівнем і ступенем пошкодження спинного мозку. Пошкодження спинного мозку при травмах хребта відрізняються важкими наслідками у вигляді рухових, чутливих, трофічних та інших розладів, що призводять до стійкої втрати працездатності. Навіть часткове пошкодження спинного мозку прирікає більшість хворих на багаторічні страждання [1, 2, 5-11].

    Оскільки рухові порушення відзначаються у 100% хворих, то однією з основних проблем реабілітації даного контингенту є відновлення функції пересування. Відновлення рухових функцій, зокрема ходьби, у таких хворих - складне завдання, що вимагає застосування тривалого комплексного лікування (хірургічного, медикаментозного, фізіотерапевтичного), лікувальної фізкультури та ортезування [1, 2, 5-11]. Однак використання великого комплексу лікувальних заходів не завжди виявляється результативним.

    Одним з найбільш сучасних і ефективних методів відновлення рухових функцій у пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми є застосування екзоскелета. У Росії в робототехнічні центрі Фонду «Сколково» вперше розроблений вітчизняний варіант екзоскелета ЕхоЛй ^. Медичний екзоскелет ЕхоЛ1Ш призначений для допомоги людям з обмеженими фізичними можливостями та може використовуватися як для медичної, так і для соціальної реабілітації пацієнтів з порушеннями опорно-рухових функцій [6].

    Необхідно відзначити, що до теперішнього часу сформувалися два підходи до застосування екзоскелетів при ходьбі у даного контингенту хворих - іноземний і вітчизняний [5, 6, 10, 11, 12-18]. З точки зору іноземних авторів, основна мета реабілітації за допомогою застосування екзоскелета - забезпечити хворому певну незалежність від родичів і запобігти появі вторинних ускладнень, таких як захворювання серцево-судинної системи, утворення пролежнів, порушення функції тазових органів, остеопороз.

    Автори вважають, що критерієм освоєння навички ходьби в екзоскелет є можливість пройти більшу кількість кроків, мінімізація сторонньої допомоги, можливість вийти за межі кімнати, зайти в ліфт і вийти з нього. При цьому тривалість курсу реабілітації за допомогою тренування в екзоскелет в США становить 6 місяців, а кількість сеансів тренування - 70. На думку авторів, реальне відновлення рухових функцій за допомогою застосування екзоскелета є неможливим [12-18]. З нашої точки зору, дані критерії не є достатньо інформативними, оскільки не дають уявлення про тяжкість рухових порушень і про реабілітаційному потенціалі кожного пацієнта.

    Як відзначають самі автори, локалізація ураження і його тяжкість (параплегія або парапарез) не грають особливої ​​ролі у визначенні прогнозу. Крім цього, в цих статтях відсутні результати біомеханічних досліджень, що дають кількісну оцінку рухових порушень та їх корекції під впливом курсу тренування ходьби в екзоскелет [12, 13, 15, 17, 18].

    Вітчизняний підхід полягає в тому, що застосування екзоскелета є одним з найбільш ефективних методів медичної реабілітації у хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми. З точки зору вітчизняних фахівців, застосування екзоскелета дозволяє значно розширити контингент хворих, яким можна успішно проводити реабілітацію, поширивши її не тільки на пацієнтів з парапарезом нижніх кінцівок, але і на пацієнтів з повною параплегией [5, 6, 10, 11]. Дослідження, проведені в Національному медико-хірургічному центрі імені М.І. Пирогова, показали, що вже під впливом першого двотижневого курсу тренування в екзоскелет у хворих з травмою спинного мозку спостерігаються такі позитивні зміни:

    1) вони набувають можливість стояти більш тривалий час;

    2) вони вперше набувають навичок пересування, навчаються відтворювати елементи кроку;

    3) у них значно зростає стійкість при стоянні;

    4) зменшується ризик виникнення пролежнів;

    5) поліпшується діяльність тазових органів: контроль сечовипускання, (утримання сечі протягом більш тривалого часу), нормалізується функція кишкового тракту;

    6) зменшується ризик виникнення переломів, тобто явища остеопорозу [5, 6].

    Проте різке скорочення термінів реабілітації вимагає пошуку найбільш

    результативних поєднань різних методів, зокрема, поєднання ходьби в екзоскелет з функціональної електричної стимуляцією м'язів або зі стимуляцією спинного мозку. Метою даної роботи було оцінити результати курсу реабілітації за допомогою поєднання ходьби в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку і виробити критерії ефективності проведеного курсу реабілітації.

    матеріали дослідження

    Клінічна оцінка стенозу локомоторних порушень

    З цією метою було досліджено ходьба в екзоскелет ExoAtlet у 5 здорових випробовуваних і у 6 пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми. Дослідження були проведені в Санкт-Петербурзькому науково-дослідному інституті фтизиопульмонологии. Всі хворі були молодого віку - від 27 до 40 років. У всіх спостерігалася нижня повна параплегія. У 5 пацієнтів паралічі були викликані травмою грудного відділу хребта, у 1 пацієнта - грудопоясничного. Тяжкість ураження спинного мозку була розцінена як тип А за шкалою Frankel у чотирьох, тип B - у одного і тип С - у одного пацієнта.

    Давність захворювання варіювалася від 1,5 до 9 років. Тонус м'язів оцінений як високий у 3 пацієнтів, знижений - також у 3 пацієнтів. До початку досліджень рівень мобільності за шкалою Рівермід в групі склав від 0 до 4 балів (в середньому 3 ± 1,6), рівень активності в повсякденному життєдіяльності - 50,8 ± 19,9 з 100 балів за шкалою Бартела. П'ять пацієнтів з 6 раніше отримували чрескожную стимуляцію спинного мозку для активізації нейронних локомоторних мереж [10, 11]. Всі пацієнти були ознайомлені зі змістом дослідження і дали письмову згоду на участь в ньому. Робота була підтримана етичним комітетом Санкт-Петербурзького науково-дослідного інституту фтизиопульмонологии.

    Методика тренування ходьби в екзоскелет

    Екзоскелет ExoAtlet рекомендований для використання людьми з повною або частковою втратою рухів нижніх кінцівок при нормальному функціонуванні

    рук і верхньої частини тулуба. Ставлячи зовнішні параметри ходьби, екзоскелет забезпечує ходьбу з низьким, середнім або високим кроком (задається кутом в тазостегнових суглобах) і різною довжиною кроку (короткий, середній або довгий крок). Пілот здійснює ходьбу в екзоскелет, послідовно переносячи вагу тіла з лівої ноги на праву і назад, зі значною опорою на палиці з кутовим упором (канадського типу).

    Екзоскелет адаптований під антропометричні параметри пацієнта. На перших заняттях асистенти навчають надягати і кріпити обладнання, допомагають пацієнту вставати з положення сидячи, стояти з опорою на руки (дві палиці з ліктьовим упором) з зовнішньою допомогою (2-3 супроводжуючих) та зовнішнім управлінням з планшета. Залежно від ступеня підготовленості при первинному навчанні на освоєння ходьби з зовнішньої страховкою потрібно від 2 до 10 занять. До кінця курсу пацієнтам потрібен лише один помічник для забезпечення безпеки [6, 11].

    методи досліджень

    Для оцінки ходьби в світовій біомеханіки сформувався набір необхідних первинних параметрів ходьби і відповідні їм методики досліджень. Ці методи можна розділити на три основні групи: біомеханічні, енергетичні та електроміографічні. До складу біомеханічних методів вивчення ходьби входять подометрія, іхнометрія, гоніометрія і динамометрія, реєструють відповідно тимчасові, просторові, кінематичні і динамічні параметри ходьби [2-4]. Дослідження енергетичних параметрів ходьби передбачає оцінку енерговитрат методом математичного моделювання. Нарешті, дослідження Електроміографічні параметрів ходьби передбачає реєстрацію електричної активності м'язів протягом локомо циклу - профіль електричної активності м'язів [2-4].

    Однак всі ці методи досліджень можуть застосовуватися тільки у тих пацієнтів, які здатні пересуватися або самостійно, або за допомогою супроводжуючої особи і засобів додаткової опори - милиць, палиць і ходілок, але вони труднопріменіми до хворих з повною нижньою параплегией, що пересуваються в екзоскелет. З нашої точки зору, навіть таким пацієнтам необхідно проводити не тільки клінічні, але й інструментальні дослідження ходьби. Вищеназвані традиційні методи вивчення ходьби практично нездійсненні у пацієнтів, що пересуваються в екзоскелет.

    Таким хворим вкрай складно провести відеоаналіз рухів, оскільки даний метод передбачає наклеювання маркерів, виконання певних рухів, побудова 3.0-моделі. Такі пацієнти абсолютно не здатні виконати вправи, необхідні для побудови 3.0-моделі. Вимоги до оцінки ходьби в екзоскелет пацієнтів, не здатних до самостійного пересування, максимальна інформативність, але в той же час обстеження повинно бути нетривалим і не викликати стомлення. З нашої точки зору, цим вимогам можуть відповідати сенсорні силовідтворювальні устілки Tekscan.

    За допомогою силовимірювальних устілок досліджували основні параметри ходьби (швидкість, темп, довжину подвійного кроку, тривалість локомо циклу), тимчасові параметри кроку (тривалість опорної, переносний і двуопорний фаз, інтервалу т, коефіцієнт ритмічності), динамічні параметри (вертикальну складову Rz опорної реакції) і розподіл тиску під стопою. У порівнянні з традиційною динамометр застосування силовимірювальних устілок дозволяє реєструвати вертикальну складову Rz опорної реакції в кожному кроці, що дає можливість отримати дані по безлічі кроків.

    У той же час при використанні тензометричної платформи можна зареєструвати опорні реакції тільки одного кроку за весь прохід незалежно від його довжини. Дослідження великої кількості опорних реакцій дозволяє провести детальну обробку результатів і отримати коефіцієнт варіативності -необхідний параметр для оцінки ступеня освоєння ходьбою в екзоскелет, проаналізувати зміни стійкості і опороспособности в міру адаптації пацієнта до ходьби в екзоскелет, простежити вплив поєднання тренування в екзоскелет з іншими методами реабілітації, а саме з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку або з функціональної електричної стимуляцією м'язів [10, 11].

    результати

    При ходьбі здорових випробовуваних по горизонтальній поверхні довільний темп становить 99 кроків за хвилину, довжина подвійного кроку - 1,42 м, а середня швидкість ходьби - 1,17 м / с, або 4,4 км / год (табл. 1). При ходьбі здорових навчених людей в екзоскелет середня швидкість пересування становить 0,22 м / с, або 0,79 км / год, довжина подвійного кроку - 0,66 м, а темп ходьби - 40 крок / хв.

    При ходьбі здорових людей по горизонтальній поверхні тривалості опорної фази складають 62,4 та 62,7% циклу, переносний фази - 37,6 і 37,3% циклу, двуопорний фази - 12,7 і 12,4% (табл. 2) . У здорових людей в фазі опори розрізняють три інтервалу: опору на задній відділ стопи (п'яту), опору на всю стопу і опору на її передній відділ (носок).

    Відносні тривалості цих інтервалів для обох ніг виглядають наступним чином: 11,0 і 12,0%, 29,6 і 29,6%, 21,8 і 21,1%. Особливий інтерес представляє інтервал т, що вимірюється часом від моменту закінчення опори на всю стопу однієї ноги до початку опори іншої ноги. Тривалість інтервалу т дорівнює для правої і лівої ніг відповідно 9,3 і 9,0%.

    Це означає, що при ходьбі в нормі існує досить великий запас стійкості, завдяки якому людина може утримувати рівновагу, стоячи на передньому відділі стопи однієї з кінцівок, висунувши загальний центр мас тіла вперед. При ходьбі в екзоскелет тривалість опорної фази становить для лівої і правої ніг 71 і 69,3%, а тривалість переносний фази відповідно 29 і 30,7%.

    При цьому тривалість двуопорний фази зростає до 18-22,3% на обох ногах. Збільшення тривалості двуопорний фази при ходьбі в екзоскелет

    Таблиця 1

    Основні параметри ходьби здорових випробовуваних без екзоскелета і в екзоскелет (р < 0,05)

    Параметр ходьби Ходьба без екзоскелета (п = 5) Ходьба в екзоскелет (n = 5)

    М ± т M ± m%

    Довжина подвійного кроку, м 1,42 ± 0,02 0,66 ± 0,03 46

    Тривалість циклу, з 1,21 ± 0,03 3,00 ± 0,02 248

    Швидкість ходьби, м / с 1,17 ± 0,03 0,22 ± 0,02 19

    Темп ходьби, крок / хв 99 ± 1 40 ± 1 40

    Таблиця 2

    Тимчасові параметри ходьби здорових випробовуваних без екзоскелета і в екзоскелет

    Параметр Ходьба без екзоскелета (n = 5) Ходьба в екзоскелет (n = 5)

    ліва права ліва права

    M ± m M ± m M ± m% Р M ± m% Р

    Тривалість опорної фази,% 62,4 ± 0,5 62,7 ± 0,5 71,0 ± 0,6 114 < 0,05 69,3 ± 0,8 111 < 0,05

    Тривалість переносний фази,% 37,6 ± 0,4 37,3 ± 0,4 29,0 ± 0,6 77 < 0,05 30,7 ± 0,9 82 < 0,05

    Тривалість двуопорний фази,% 12,7 ± 0,4 12,4 ± 0,4 18,0 ± 1,0 142 < 0,05 22,3 ± 1,1 180 < 0,05

    Коефіцієнт ритмічності 0,99 ± 0,01 - 0,73 ± 0,01 74 < 0,05 -

    т-інтервал 9,0 ± 1,2 9,3 ± 1,4 -12,7 ± 2,4 - < 0,05 -7,6 ± 2,4 - < 0,05

    у здорових людей пов'язано, по-перше, зі збільшенням тривалості локомо циклу, а по-друге, з використанням милиць, перенесення і опора на які вимагають додаткового часу. При ходьбі здорових людей в екзоскелет можна виділити фазу опори на передній відділ стопи.

    Тривалість цієї фази становить 9,6% на лівій нозі і 10,4% на правій. Наявність фази опори на носок дозволяє визначити інтервал т при ходьбі в екзоскелет. В даному випадку інтервал т приймає негативне значення. Це означає, що відрив п'яти однієї ноги відбувається тільки тоді, коли інша нога вже стійко встала на опору. Тривалість інтервалу т становить для лівої ноги 12,7%, для правої - 7,6%.

    Динамічні параметри ходьби

    При звичайній ходьбі по горизонтальній поверхні вертикальна складова Rz опорної реакції має двухвершінние форму з чітко вираженими переднім і заднім поштовхами і симетрично розташованим мінімумом (рис. 1). Екстремум переднього поштовху доводиться на 17-18% циклу, заднього поштовху - на 51% циклу, мінімум приурочений до 30% циклу (табл. 3). Величина переднього поштовху складає 119%, мінімуму - 72%, заднього поштовху - 126%. Як видно, екстремальні значення Rz розташовуються набагато вище рівня ваги тіла.

    Вертикальна складова Rz у здорових людей при ходьбі в екзоскелет зберігає двухвершінние форму, проте відзначається зрушення всіх екстремальних значень вправо по тимчасової осі (див. Рис. 1). Передній поштовх виникає на рівні 27% циклу, мінімум - на рівні 39%, задній поштовх - на рівні 58% циклу.

    130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Рис. 1. Вертикальна складова Я2 опорної реакції у відсотках від локомо циклу при ходьбі здорових випробовуваних по горизонтальній поверхні без екзоскелета і в екзоскелет. На осі ординат -% до ваги тіла, на осі абсцис - тривалість циклу,%. Суцільна лінія 1 - ^ -складати опорної реакції лівої ноги при ходьбі без екзоскелета; лінія 2 - ^ - складова опорної реакції правої ноги при ходьбі без екзоскелета (точковий пунктир); лінія 3 - ^ -складати опорної реакції лівої ноги при ходьбі в екзоскелет (жирна суцільна лінія); лінія 4 - ^ -складати опорної реакції правої ноги при ходьбі в екзоскелет (жирна пунктирна лінія)

    Таблиця 3

    Динамічні параметри ходьби здорових випробовуваних без екзоскелета і в екзоскелет (p < 0,05)

    Параметр Ходьба без екзоскелета (п = 5) Ходьба в екзоскелет (n = 5)

    M ± m M ± m%

    Передній поштовх 119,0 ± 4,3 94,1 ± 3,8 79

    Мінімум 72,0 ± 3,2 84,4 ± 3,2 117

    Задній поштовх 126,0 ± 5,2 94,4 ± 3,2 75

    Екстремальні значення різко знижені: величина переднього поштовху складає 94%, мінімуму - 84%, заднього поштовху - 94%. При ходьбі здорових навчених людей в екзоскелет так само, як при ходьбі без екзоскелета, мінімум ^ -Кривий виникає в одноопорного фазу, тобто під час переносний фази контралатеральної ноги (табл. 3, рис. 1).

    Дослідження 6 пацієнтів з повною нижньою параплегией внаслідок травми спинного мозку показали, що основні параметри ходьби при пересуванні в екзоскелет незначно знижені в порівнянні з параметрами у здорових людей: середня довжина подвійного кроку зменшена на 15% (0,56 м), а середня швидкість пересування - на 14% (0,68 км / год), темп ходьби у здорових і хворих однаковий -40 крок / хв (табл. 4).

    Також зазначається трансформація тимчасової структури кроку (табл. 5), а саме збільшення тривалості опорної фази на 12-17% (79,4 і 80,9%) і, відповідно, зменшення тривалості переносний фази на 29-38% (20,6 і 19,1%). На обох ногах тривалість двуопорний фази значно зростає - на 68-35% (30,2 і 30,1%).

    Таблиця 4

    Основні параметри ходьби в екзоскелет у здорових випробовуваних і у хворих з травмою спинного мозку

    Параметр ходьби Норма (n = 5) Хворі (n = 5)

    M ± m M ± m% Р

    Довжина подвійного кроку, м 0,66 ± 0,03 0,56 ± 0,03 85 < 0,05

    Тривалість циклу, з 3,00 ± 0,02 3,00 ± 0,02 100 > 0,05

    Швидкість ходьби, м / с 0,22 ± 0,02 0,19 ± 0,02 86 < 0,05

    Темп ходьби, крок / хв 40 ± 1 40 ± 1 100 > 0,05

    Таблиця 5

    Тимчасові параметри ходьби в екзоскелет у здорових випробовуваних і у хворих з травмою спинного мозку

    Параметр Здорові (n = 5) Хворі (n = 5)

    ліва права ліва права

    M ± m M ± m M ± m% Р M ± m% Р

    Тривалість опорної фази,% 71,0 ± 0,5 69,3 ± 1,1 79,4 ± 1,2 112 < 0,05 80,9 ± 1,3 117 < 0,05

    Тривалість переносний фази,% 29,0 ± 0,5 30,7 ± 1,1 20,6 ± 1,2 71 < 0,05 19,1 ± 1,3 62 < 0,05

    Тривалість двуопорний фази,% 18,0 ± 0,9 22,3 ± 1,7 30,2 ± 1,4 168 < 0,05 30,1 ± 1,6 135 < 0,05

    Коефіцієнт ритмічності 0,81 - 0,93 115 - -

    Найбільшою мірою змінюються динамічні параметри ходьби, а саме вертикальна складова Я2 опорної реакції (рис. 2, табл. 6). Вертикальна складова опорної реакції втрачає двухвершінние форму (див. Рис. 2). Всі екстремальні значення ^ -складати різко знижуються в порівнянні з нормою на обох ногах і не виходять за межі рівня ваги тіла.

    Rz

    120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130

    Мал. 2. Вертикальна складова опорної реакції Лг при ходьбі в екзоскелет у здорових випробовуваних і у пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми. Суцільна лінія 1 і точковий пунктир 2 - Лг-складова опорної реакції лівої (1) і правої (2) ніг у здорових випробовуваних; жирна суцільна лінія (3) і жирна пунктирна лінія (4) - Лг-складова опорної реакції лівої (3) і правої (4) ніг при ходьбі хворих. Інші позначення ті ж, що

    на рис. 1

    Таблиця 6

    Динамічні параметри ходьби в екзоскелет у здорових випробовуваних і у хворих з травмою спинного мозку

    Параметр Здорові (n = 5) Хворі (n = 5)

    ліва права ліва права

    M ± m M ± m M ± m% Р M ± m% Р

    Передній поштовх 94,1 ± 3,8 94,1 ± 3,8 49,6 ± 3,5 53 < 0,05 76,2 ± 3,2 81 < 0,05

    Мінімум 84,4 ± 3,2 84,4 ± 3,2 29,7 ± 1,5 35 < 0,05 40,6 ± 2,8 48 < 0,05

    Задній поштовх 94,4 ± 3,2 94,4 ± 3,2 51,6 ± 2,0 55 < 0,05 73,4 ± 4,5 78 < 0,05

    Відзначається чітка асиметрія динамічних параметрів. В кривої Лг спостерігається різкий зсув всіх екстремальних значень вправо по тимчасової осі. Передній поштовх (величиною 49% на лівій нозі і 76% на правій) розвивається лише до I = 38% циклу, потім виникає уповільнений перехід до мінімуму, на рівні I = 62% циклу (величини відповідно 30 і 41%), і нарешті дуже швидкий розвиток заднього поштовху, на рівні I = 77% циклу (величини 52 і 73%). Можна вважати, що на початковому етапі освоєння екзоскелета хворі повинні збільшити тривалість переднього поштовху, щоб забезпечити деяку опороспособность.

    Таким чином, для ходьби хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми в екзоскелет характерні зменшення швидкості і довжини кроку, значне зниження стійкості, груба трансформація тимчасової структури кроку (збільшення тривалості опорної і двуопорний фаз і різке зменшення тривалості переносний фази, неможливість виділити фазу опори на носок і, отже, інтервал т), втрата двухвершінной форми вертикальної складової, значно знизився рівень екстремальних значень і їх більш різке зміщення вправо по тимчасової осі у порівнянні зі здоровими людьми.

    Всім хворим було проведено курс чрескожной електричної стимуляції спинного мозку при ходьбі в екзоскелет. Курс включав 12-15 тренувань з сумарним часом стимуляції 735 хвилин при тривалості ходьби 316 хвилин. На початку курсу для ходьби пацієнтам потрібна допомога двох асистентів, після 3-4 сеансів вони демонстрували відносно стабільну ходьбу з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку і опорою на ліктьові милиці з одним супроводжуючим.

    Починаючи з 6-го заняття тренування ходьби в екзоскелет супроводжувалися низькочастотної стимуляцією середній частині поперекового потовщення спинного мозку з розташуванням електродів на шкірі (-) - над хребцем Th12, (+) - центрально на передній черевній стінці. Стимуляцію проводили за допомогою портативного електростимулятора. Одному пацієнтові через гіпертонусу в м'язах ніг (4 бали) за шкалою Ashworth, що обмежує ходьбу з електричною стимуляцією, режим електростимуляції був змінений на протівоспастіческое (30 і 67 імп / с) з тієї ж зоною додатки чрескожной електричної стимуляції спинного мозку [11].

    Клінічні результати

    Включення чрескожной електричної стимуляції спинного мозку не робило дестабілізуючого впливу на ходьбу в екзоскелет. Суб'єктивно пацієнти відзначали ефект полегшення ходьби; тривалість ходьби в екзоскелет без зупинок істотно зросла у 5 пацієнтів. Пацієнт з високою спастичної активністю під дією протівоспастіческое чрескожной електричної стимуляції спинного мозку збільшив кількість прохідних кроків з 3-4 до 11 з подальшим подальшим прогресом.

    Після інтенсивного курсу тренувань в екзоскелет в поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у 4 з 6 пацієнтів збільшилася больова і тактильна чутливість (на 3-6 балів за шкалою ASIA кожна), все 6 пацієнтів відзначали появу парестезій в ногах нижче зони анестезії, поява відчуття пасивних рухів в суглобах (без розрізнення напрямки) і «почуття опори» при стоянні. Збільшення сили м'язів при тестуванні в стандартних положеннях не було виявлено. У пацієнта з неповною параплегией істотно покращилися локомоторним можливості - від 2-3 кроків в ходунках на початку курсу до 30 м до його закінчення. Швидкість ходьби збільшилася з 0,13 м / с на початку курсу до 0,25 м / с до його закінчення, довжина подвійного кроку - з 0,3 до 0,62 м.

    Після курсу тренування ходьби в екзоскелет відзначаються незначні зміни тимчасової структури кроку (табл. 7). На лівій нозі спостерігається деяке зменшення тривалості переносний фази. Таким чином, тимчасова структура ходьби у хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми залишається досить стабільною і мало змінюється навіть після курсу комплексної реабілітації, що включає тренування ходьби в екзоскелет в поєднанні з електричною стимуляцією спинного мозку.

    Таблиця 7

    Тимчасові параметри ходьби в екзоскелет у хворих з травмою спинного мозку

    до і після курсу реабілітації

    Параметр До курсу (n = 5) Після курсу (n = 5)

    ліва права ліва права

    M ± m M ± m M ± m% Р M ± m% Р

    Тривалість опорної фази,% 79,4 ± 1,2 80,9 ± 1,3 82,3 ± 0,8 104 > 0,05 81,3 ± 1,4 100 > 0,05

    Тривалість переносний фази,% 20,6 ± 1,2 19,1 ± 1,3 17,7 ± 0,8 86 > 0,05 18,7 ± 1,4 98 > 0,05

    Тривалість двуопорний фази,% 30,2 ± 1,4 30,1 ± 1,6 32,0 ± 1,2 106 > 0,05 31,6 ± 1,6 105 > 0,05

    Коефіцієнт ритмічності 0,93 ± 0,01 - 0,99 ± 0,01 106 > 0,05 -

    Після 10-денного курсу тренування ходьби в екзоскелет спостерігається зміна форми вертикальної складової опорної реакції на обох ногах (рис. 3). Вертикальна складова Я2 набуває виразну двогорбу форму з чітко вираженими максимумами. При цьому практично зникає динамічна асиметрія, тобто величина екстремальних значень стає приблизно однаковою на обох ногах (табл. 8).

    Яг,% 100 -90 80 70 60 50 40 30 20 10

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

    Мал. 3. Вертикальна складова Яг опорної реакції при ходьбі в екзоскелет хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми до та після курсу реабілітації: 1 і 2 - ходьба до курсу, 3 і 4 - ходьба після курсу; 1 і 3 - ліва нога, 2 і 4 - права нога. Інші позначення - ті ж, що і на рис. 2

    4 /

    3 / Ф # 'V%% / \ 9 •

    Ф Ф Ф t f »%%%% \ У7 * i f

    9 9 9 9 / \ \ '• У / 1 t 1

    9/9 / kl / * \ • '1

    / »1/1

    fj ь

    1 + 1 "t

    »1 / I /

    Таблиця 8

    Динамічні параметри ходьби в екзоскелет у хворих з травмою спинного мозку до і після курсу реабілітації

    Параметр До курсу (n = 5) Після курсу (n = 5)

    ліва права ліва права

    M ± m M ± m M ± m% Р M ± m% Р

    Передній поштовх 49,6 ± 3,5 76,2 ± 3,2 80,3 ± 3,3 162 < 0,05 87,1 ± 3,2 114 < 0,05

    Мінімум 29,7 ± 1,5 40,6 ± 2,8 54,9 ± 2,2 185 < 0,05 65,2 ± 3,6 161 < 0,05

    Задній поштовх 51,6 ± 2,0 73,4 ± 4,5 75,2 ± 2,9 146 < 0,05 86,2 ± 3,7 117 > 0,05

    Відзначається різке збільшення всіх максимальних значень опорних реакцій. У порівнянні з вихідними даними величина переднього поштовху на лівій нозі зростає на 62% (80,3%), мінімуму - на 85% (54,9%), заднього поштовху - на 46% (75,2%). На правій нозі спостерігається менший приріст амплітуди в порівнянні з лівою ногою, величина переднього і заднього поштовхів зростає на 14-17% в порівнянні з вихідними даними (відповідно 87,1 і 86,2%), а мінімуму - на 61% (65, 2%).

    Таким чином, основний ефект курсу комплексної реабілітації, яка поєднувала ходьбу в екзоскелет з електричною стимуляцією спинного мозку, полягає в значному поліпшенні динамічних параметрів ходьби, а саме в появі двухвершінной форми вертикальної складової, зсуві всіх екстремальних значень вліво по тимчасової осі, в зменшенні часу опори на милиці; у високому ступені оволодіння навичкою ходьби в екзоскелет (збільшення амплітуди переднього і заднього поштовхів і поява чіткого мінімуму між ними); в значному підвищенні стійкості при ходьбі.

    Обговорення результатів

    Як вже було вище згадано, більшість фахівців, що займаються реабілітацією пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми за допомогою застосування екзоскелета, вважають, що для оцінки формування навички ходьби в екзоскелет досить якісного клінічного підходу. Кількісні показники зводяться до підрахунку кроків під час кожного сеансу, до вимірювання тривалості сеансу і чистого часу ходьби в скелеті, до показників центральної гемодинаміки [12, 13, 15, 17, 18]. В аспекті якісного клінічного підходу вивчення ходьби в екзоскелет особливий інтерес представляє класифікація Б. ГтвЬв ^ [14]. На думку Б. ГтвЬв ^, всіх пацієнтів з наслідками хребетно-спинномозкової травми можна розділити на чотири групи за ступенем оволодіння навичкою ходьби в екзоскелет. Першу групу складають пацієнти, яким необхідна максимальна підтримка асистента, зокрема тренер тримає обидві руки на тазовому ремені пристрою і забезпечує значне і часте переміщення ваги тіла і підтримання стійкості пацієнта протягом більшої частини рухової активності. Другу групу складають пацієнти, яким потрібна помірна допомога. В даному випадку тренер тримає обидві руки на тазовому поясі пацієнта або іншій частині пристрою і періодично забезпечує переміщення ваги і (або) для підтримки стійкості пацієнта під час

    руху. Третю групу складають пацієнти, яким потрібна мінімальна допомога. Тренер тримає одну руку на пристрої і періодично забезпечує підтримку стійкості. Нарешті, четверту групу становлять пацієнти, яким не потрібна допомога асистента. Тренер не утримує пацієнта навіть однією рукою, але знаходиться поруч з пацієнтом протягом усього сеансу, щоб у разі потреби надати хворому допомогу. Як видно, дана класифікація не дає відповідей на наступні питання:

    1) Які зміни відбуваються в біомеханічної структурі ходьби в екзоскелет у пацієнтів з повною нижньою параплегией в процесі багатоденної тренування?

    2) Які критерії свідчать про формування навички ходьби в екзосклете?

    3) Чи можна на підставі цієї класифікації виявити реабілітаційний потенціал конкретного хворого?

    Дійсно, за допомогою клінічних досліджень неможливо простежити формування навички ходьби в екзоскелет в процесі багатоденної тренування. Необхідно відзначити, що Б. Етв'в ^ сам зробив першу спробу інструментальної оцінки ходьби в екзоскелет. Зокрема, він вперше показав необхідність проведення інструментальної оцінки ходьби в екзоскелет. Однак автор зіставляє ходьбу здорових людей без екзоскелета з ходьбою в екзоскелет у пацієнтів двох груп з хребетно-спинномозковою травмою, зокрема, у пацієнтів, які ходять з мінімальною підтримкою, і у тих, хто може ходити без підтримки. Автор зазначає, що у пацієнтів з травмою спинного мозку амплітуда екстремальних значень переднього і заднього поштовхів знижена в порівнянні зі здоровими людьми. Однак таке порівняння є неправомірним, оскільки здорові люди ходять без екзоскелета, а хворі - в екзоскелет. З нашої точки зору, біомеханічна структура ходьби пацієнтів і здорових випробовуваних повинна здійснюватися в однакових умовах, т. Е. При ходьбі в екзоскелет. Це пов'язано з тим, що дані хворі не можуть пересуватися без екзоскелета. Отже, метою освоєння навичок ходьби в екзоскелет для таких пацієнтів є максимальне наближення їх параметрів ходьби до параметрів ходьби здорових випробовуваних в екзоскелет. Проте, з нашої точки зору, найбільший інтерес представляють два останніх питання, а саме, критерій освіти правильного стереотипу при ходьбі в екзоскелет і проблема знаходження потенціалу реабілітації у пацієнтів з повним паралічем нижніх кінцівок.

    Судячи з осреднении даними, тимчасова структура ходьби практично не змінюється після курсу тренування. Тим часом і хворі, і їх родичі, і лікарі, що працюють з пацієнтами, відзначають значне поліпшення їх стану, а саме велику стійкість при ходьбі, можливість стояти більш тривалий час, здатність пройти більшу відстань в екзоскелет з меншим втомою. Однак за клінічними даними і за даними різних шкал після курсу відзначаються дуже незначні зміни. З цього можна зробити висновок, що клінічні шкали не є тонким інструментом відстеження формування навички ходьби в екзоскелет в процесі багатоденної тренування. Крім цього, клінічні шкали не дозволяють простежити вплив комплексної реабілітації, що включає, зокрема, ходьбу в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку або з функціональної електричної стимуляцією м'язів. Це пов'язано з тим, що така комплексна реабілітація вимагає визначення одномоментного впливу того чи іншого виду стимуляції протягом сеансу ходьби в екзоскелет.

    Наші дослідження показали, що у двох хворих виявляється істотне поліпшення тимчасових і динамічних параметрів ходьби вже в перший день реабілітації безпосередньо під впливом стимуляції спинного мозку.

    Зокрема, при ходьбі в екзоскелет у пацієнта Р-ко в поєднанні зі стимуляцією спинного мозку вже під час першого пробного сеансу відзначається зниження тривалості опорної фази на 9% на обох ногах, значне зростання тривалості переносний фази: на правій нозі - на 54%, а на лівій - на 46%.

    Поряд з цим зменшується тривалість двуопорний фази, на лівій нозі на 14%, а на правій нозі - на 28%. Зменшення тривалості двуопорний фази свідчить про збільшення опороспособности обох нижніх кінцівок і підвищенні стійкості хворого при тренуванні в екзоскелет в поєднанні з електричною стимуляцією спинного мозку. Можна вважати, що зниження тривалості двуопорний фази пов'язано зі зменшенням періоду опори на милиці.

    Уже під час першого сеансу відбуваються виразні зміни вертикальної складової Rz опорної реакції на обох ногах. На лівій нозі амплітуда переднього поштовху зростає на 13% (80%), мінімуму - на 24% (36%), а задній поштовх залишається без змін. На правій нозі трохи збільшується амплітуда переднього і заднього поштовхів, відповідно на 14% (96%) і 26% (75%). Відзначається зрушення всіх екстремальних значень вліво по тимчасової осі.

    Отримані результати навіть одного хворого дозволяють виявити критерії поліпшення біомеханічної структури ходьби в екзоскелет під впливом першого сеансу електричної стимуляції спинного мозку.

    Можна вважати, що навіть незначне поліпшення структури ходьби під час першого сеансу дає підставу для сприятливого прогнозу. З нашої точки зору, такими критеріями є наступні:

    - зменшення тривалості опорної і двуопорний фаз;

    - збільшення тривалості переносний фази;

    - поява двухвершінной форми вертикальної складової опорної реакції;

    - збільшення амплітуди переднього і заднього поштовхів;

    - зрушення екстремальних значень опорної реакції вліво по тимчасової осі;

    - зменшення тривалості опори на милиці;

    - поява фази опори на всю стопу.

    Подальші дослідження ходьби в екзоскелет у даного контингенту хворих повинні бути спрямовані на вивчення роботи м'язів при тренуванні в екзоскелет, визначення енерговитрат, виявлення віддалених результатів комплексної реабілітації.

    висновок

    1. Для біомеханічної структури ходьби в екзоскелет у хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми з нижньої параплегией характерні збільшення тривалості опорної і двуопорний фаз, зниження тривалості переносний фази, втрата двухвершінной форми вертикальної складової опорної реакції, зрушення всіх екстремальних значень вправо по тимчасової осі, різке зниження величини переднього і заднього поштовхів вертикальної складової опорної реакції.

    2. Одним з найбільш ефективних методів реабілітації пацієнтів з повною нижньою параплегией є поєднання ходьби в екзоскелет з чрескожной електричною стимуляцією поперекового потовщення спинного мозку.

    3. Під впливом курсу комплексної реабілітації, що включає ходьбу в екзоскелет в поєднанні з чрескожной електричною стимуляцією спинного мозку у хворих з повною нижньою параплегией, відзначається незначна зміна часових параметрів і істотне поліпшення динамічних параметрів ходьби, що проявляється в зміні форми ^ -Кривий, в зникненні асиметрії, збільшенні екстремальних значень і їх зсуві вліво по тимчасової осі, в зменшенні часу опори на милиці.

    4. Навіть незначні позитивні зміни в тимчасовій і динамічної структурі ходьби під впливом електричної стимуляції спинного мозку є сприятливими умовами і можуть бути використані для виявлення реабілітаційного потенціалу і в подальшому - для реабілітаційного прогнозу.

    Список літератури

    1. Бодрова Р. А. Комплексне відновлювальне лікування осіб, які перенесли травму спинного мозку // Актуальні питання відновної медицини і реабілітації хворих з руховими порушеннями: матеріали межрегіон. наук.-практ. конф. - Н. Новгород, 2009. - С. 106-107.

    2. Вітензон А.С., Миронов Є.М., Петрушанська К.А., Скоблин А.А. Штучна корекція рухів при патологічної ходьбі. - М .: Дзеркало, 1999. - 503 с.

    3. Вітензон А. С., Петрушанська К. А. Від природного до штучного управління локомоциями. -М .: НМФ МБН, 2003. - 448 с.

    4. Гриценко Г.П., Вітензон А.С. Біомеханічні критерії оцінки порушення ходьби при патологічному стані опорно-рухового апарату // Ювілейна науково-практична конференція, присвячена 75-річчю Центрального науково-дослідного інституту експертизи, працездатності і організації праці інвалідів ЦІЕТІН. - М., 2005. - С. 65-67.

    5. Даміна В.Д., Зіміна Є.Ю., Рибалко Н.В., Кузнєцов О.М. Роботизовані технології відновлення функції ходьби в нейрореабілітації. - М .: РАПН, 2010. - 128 с.

    6. Даміна В.Д., Письмова Є.В., Горохова І.Г., Шаталова О.Г, Родигіної М.А., Даминова І.О., Карташов А.В., Уварова О.А., Ткаченко П.В. Застосування екзоскелета «Екзоатлет» в клінічній практиці: метод. посібник / за редакцією академіка РАМН Ю.Л. Шевченко. - М., 2016. - 36 с.

    7. Єпіфанов В.А., Єпіфанов А.В., Баринов О.Н. Відновлювальне лікування при захворюваннях і пошкодженнях хребта. - М .: МЕДпресс-інформ, 2016. - 373 с.

    8. Коновалова Н.Г. Відновлення вертикальної пози інвалідів з нижньою параплегией. -Новокузнецк, 2006. - 200 с.

    9. Миронов Є.М., Вітензон А.С., Петрушанська К.А. Відновлювальне лікування хворих з наслідками хребетно-спинномозкової травми. - Твер, 2009. - 228 с.

    10. Письмова Є.В., Петрушанська К.А., Шапкова Є.Ю. Інструментальна оцінка ходьби в екзоскелет // Технологічні інновації в травматології, ортопедії та нейрохірургії: інтеграція науки і практики: матеріали Всерос. наук.-практ. конф. - Саратов, 2017. - С. 273-276.

    11. Шапкова Є.Ю., Письмова Є.В. Черезшкірна електростимуляція спинного мозку при ходьбі в екзоскелет у пацієнтів з плегии // Технологічні інновації в травматології, ортопедії та нейрохірургії: інтеграція науки і практики: матеріали Всерос. наук.-практ. конф. - Саратов, 2017. - С. 339-342.

    12. del Ama A.J., Koutsou A.D., Moreno J.C., de-los Reyes A., Gil-Agudo A., Pons J.L. Review of hybrid exoskeletons to restore gait following spinal cord injury // Journal of Rehabilitation Research and Development. - 2012. - УО1. 49 - P. 497-514.

    13. Esquenazi A., Talaty M., Packel A., Saulino M. The ReWalk powered exoskeleton to restore ambulatory function to individual with thoracic-level motor-complete spinal cord injury // Am. J. Phys. Med. Rehabil. -2012. - Vol. 91. - P. 911-921.

    14. Fineberg D.B., Asselin P., Harel N.Y., Agranova-Breyter I., Kornfeld S.D., Bauman W.A., Spungen A.M. Vertical ground reaction force-based analysis of powered exoskeleton-assisted walking in persons with motor-complete paraplegia // The Journal of Spinal Cord Medicine. - 2013. - Vol. 36, № 4. - P. 313-321.

    15. Hartigan C., Kandilakis G., Dalley S., Clausen M., Wilson E., Morrison S., Ethridge S., Farris R. Mobility outcomes, following five training sessions with a powered exoskeleton // Top. Spinal Cord Injury Rehabilitation. - 2015 - Vol. 21, № 2. - P. 93-99.

    16. Kozlowski A.J., Bryce T.N., Dijkers M.P. Time and effort, required by persons with spinal cord injury to learn to use a powered exoskeleton for assisted walking // Spinal Cord Injury Reabilitation. - 2015. -Vol. 21, № 12. - P. 110-121.

    17. Raab K., Krakow K., Tripp F., Jung M. Effects of training with the ReWalk exoskeleton on quality of life in incomplete spinal cord injury: a single case study // Spinal Cord Series and Cases. - 2016. - Vol. 3 - 15025.

    18. Zeilig G., Weingarden H., Zwecker M., Dudkiewicz I., Bloch A., Esquenazi A. Savety and tolerance of the Rewalk exoskeleton suit for ambulation by people with complete spinal cord injury: a pilot study // The Journal of Spinal Cord Medicine. - 2012. - Vol. 35, № 2. - P. 96-101. DOI: 10.1179 / 2045772312Y.0000000003

    CRITERIA OF MASTERING THE SKILLS OF WALKING IN THE EXOSKELETON IN PATIENTS WITH CONSEQUENCES OF SPINAL CORD INJURIES

    E.V. Pismennaya, K.A. Petrushanskaya (Moscow, Russia), E.Yu. Shapkova (St. Petersburg, Russia)

    The problem of rehabilitation of patients with consequences of spinal cord injury by means of application of the exoskeleton is considered in this article for the first time in Russia. Authors of this article propose a new method of rehabilitation of this contingent of patients - walking in the exoskeleton. This method permits to enlarge considerably the contingent of the disabled people, otherwise to apply this device not only in patients with paraparesis of the lower extremities, but also in patients with complete paraplegia. Authors consider combination of training in the exoskeleton with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord to be one of the most effective methods of rehabilitation of such patients. Authors revealed distinctions of the biomechanical structure of walking in exoskeleton of healthy people and patients with the spinal cord injury, and, besides, they determined the method of application of transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord in combination with training of walking in the exoskeleton. Pain and tactile sense increased in 4 from 6 patients after the intensive course of training in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord. All 6 patients noted appearance of paresthesia in legs lower zone of anesthesia, appearance of sensation of the passive movements at the joints and "sense of the support". It has been revealed that the following positive changes take place as a result of 10-days training of walking in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord: growth of stability, increase of the support and push functions of the lower extremities , change of the form of the vertical component of the ground reaction force, decrease of the time of the support on crutches. For all this, in 2 of 6 patients improvement of walking takes place during the first trial session of walking in the exoskeleton in combination with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord, in particular, change of the temporal structure of the step (reduction of duration of the stance and double-support phases and increase of duration of the swing phase, diminution of duration of the support on crutches), inconsiderable increase of the amplitude of heel-strike and push-off. It is believed that even inconsiderable positive changes of the locomotor functions during the first session is a criterion of revealing the rehabilitation potential, and subsequently - of the rehabilitation prognosis.

    Key words: exoskeleton, spinal-cord injury, rehabilitation, transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord, biomechanical structure of walking, vertical component of the ground reaction force.

    Отримано 12 лютого 2018


    Ключові слова: екзоскелет /спинномозковою травмою /РЕАБІЛІТАЦІЯ /Черезшкірна електрична СТИМУЛЯЦІЯ спинного мозку /Біомеханічних СТРУКТУРА ХОДЬБИ /ВЕРТИКАЛЬНА СКЛАДОВА опорні реакції /EXOSKELETON /SPINAL-CORD INJURY /REHABILITATION /TRANSCUTANEOUS ELECTRICAL STIMULATION OF THE SPINAL CORD /BIOMECHANICAL STRUCTURE OF WALKING /VERTICAL COMPONENT OF THE GROUND REACTION FORCE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити