Experience of using the passive exoskeleton EXAR-34 in complex rehabilitation of a patient with post-traumatic plexopathy due to gunshot cervicothoracic wound (clinical observation)
- Authors: Vorobyov A.A.1,2,3, Mazunov A.S.1, Gaivoronsky A.I.4, Andryushchenko F.A.3
-
Affiliations:
- Volgograd State Medical University
- Federal Center for Support of the Development and Production of Exoprostheses
- Volgograd Medical Research Center
- S.M. Kirov Military Medical Academy
- Issue: Vol 21, No 3 (2024)
- Pages: 173-180
- Section: Guide for General Practitioners
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/639952
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2024-21-3-173-180
- ID: 639952
Cite item
Full Text
Abstract
The use of passive exoskeletons is a promising direction in the treatment of patients with severe combat injuries to the shoulder girdle, leading to disability in 30 % of cases.
Aim: To demonstrate the capabilities of the passive exoskeleton EXAR-34 in the rehabilitation and habilitation of a victim with damage to the branches of the brachial nerve plexus.
Materials and methods: An analysis of medical documentation, physical examination, morphometry, and goniometry were carried out.
Clinical observation and discussion: A patient with post-traumatic left-sided plexopathy due to a gunshot perforating shrapnel cervicothoracic wound with gunshot fractures of the transverse processes of C6, C7, Th3 vertebrae, I–III ribs on the left after reconstructive intervention on elements of the brachial nerve plexus, when previously carried out rehabilitation measures were ineffective, during the first fitting of the EXAR-34 device, the range of active movements in the joints of the injured limb increased to 37,1–60,7 %, and routine motor skills were restored.
Conclusion: The experience of using the EXAR-34 device demonstrates high promise in complex rehabilitation and habilitation of patients after reconstructive interventions on the brachial plexus for combat wounds.
Full Text
При анализе опыта мировых войн, локальных вооруженных конфликтов и чрезвычайных ситуаций выясняется, что более 60 % раненых имеют повреждения опорно-двигательного аппарата, 90 % из них нуждаются в специализированном хирургическом лечении с участием различных специалистов медицинского профиля [1, 2]. Тяжелые множественные и сочетанные травмы конечностей становятся причиной стойкой утраты трудоспособности более чем в 30 % случаев [3]. Современное комплексное лечение раненых и пострадавших с повреждениями конечностей должно включать не только реконструктивные вмешательства, но и эффективную реабилитацию для максимального восстановления функции травмированных конечностей [4]. Необходимость ранней и эффективной медицинской реабилитации раненых и пострадавших определяется рядом социальных, этических и демографических факторов [5]. Несмотря на неоспоримую эффективность, традиционные методы реабилитации имеют определенные ограничения и обычно требуют много времени для достижения заметных результатов [4, 6, 7]. В последнее время отмечается значительный рост внимания к экзоскелетам конечностей, которые обладают антропоморфной механической структурой, позволяющей компенсировать функции вовлеченных в патологический процесс мышц, обусловливая восстановление ограниченного объема движений и нарушенных двигательных навыков [6, 8, 9]. Это определяет приоритеты применения экзоскелетов в реабилитации пациентов с посттравматическими нейромышечными расстройствами. В основном это пациенты с поражением нижних конечностей.
Исследования, демонстрирующие результаты восстановления утраченных функций верхних конечностей с помощью роботизированных экзоскелетов, крайне немногочисленны. Широкому внедрению таких устройств в клиническую практику, тем более их повседневному применению, препятствует целый ряд конструктивных особенностей (громоздкость, сложность обслуживания, низкая автономность, высокая себестоимость и др.) [9, 10]. Поэтому оптимальным представляется использование пассивных экзоскелетов, к которым относится «ЭКЗАР-34». С применением этого аппарата связан положительный опыт реабилитации и абилитации пациентов, страдающих врожденными и приобретенными заболеваниями, обуславливающими синдром верхнего вялого пара- (моно-) пареза [4, 5, 6, 7]. Вместе с тем конструктивно-функциональные возможности пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34» при наличии общих патофизиологических звеньев в развитии пара- (моно-) монопареза верхних конечностей вследствие заболеваний и в результате травм позволяют расширить область применения данного аппарата на реабилитацию пациентов с последствиями тяжелой сочетанной травмы, в том числе, ассоциированной с боевыми ранениями. В этой связи представляется актуальным изучение и оценка опыта использования пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34» в комплексе реабилитации пациента с посттравматической плексопатией после реконструктивного вмешательства на ветвях плечевого нервного сплетения.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Продемонстрировать возможности применения аппарата «ЭКЗАР-34» в комплексной реабилитации и абилитации раненого с огнестрельным осколочным сквозным цервикоторакальным ранением и огнестрельными переломами позвонков и ребер, осложненными брахиальной плексопатией и монопарезом верхней конечности.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для медицинской реабилитации применен аппарат «ЭКЗАР-34» – мобильный вариант пассивного экзоскелета верхних конечностей, сконструированный по авторской технологии в соответствии с ТУ 32.50.22-001-39543129-2022 при поддержке Фонда президентских грантов в рамках проекта 24-1-000015 Крылья надежды – героям СВО. В описание клинического случая включены данные анамнеза, в том числе анализ медицинской документации, физикального обследования пациента. Для объективной оценки результатов реабилитации и абилитации на разных этапах использовали морфометрию, гониометрию (измерение углов активного и пассивного сгибания, отведения, ротации суставов).
Клиническое наблюдение
Пациент Ш., 48 лет, согласно медицинской документации, 18.12.2022 г., находясь в зоне СВО и выполняя боевую задачу, получил осколочное ранение шеи и груди (рис. 1). Был доставлен в госпиталь ЛНР, где после первичного обследования, включая СКТ шеи, грудной клетки были выполнены ПХО ран, дренирование левой плевральной полости по Бюлау. 19.12.2022 г. эвакуирован в военный госпиталь в Ростове-на-Дону, где госпитализирован в нейрохирургическое отделение с диагнозом: Сочетанная минно-взрывная травма, огнестрельное осколочное сквозное цервико-торакальное ранение слева с огнестрельными переломами поперечных отростков С6, С7, Th3 позвонков, I–III ребра слева, повреждением плечевого нервного сплетения, левого легкого, гемопневмотораксом слева.
Рис. 1. Рубцы в области шеи пациента на месте входного (А) и выходного (Б) отверстий огнестрельного осколочного ранения
При поступлении в левой верхней конечности отмечались отсутствие активных движений, снижение силы и мышечного тонуса, угнетение глубоких рефлексов (моноплегия) с чувствительными нарушениями в виде глубокой гипестезии с гиперпаретическим компонентом. Проводилось консервативное лечение. 20.12.2022 г. направлен в Военно-медицинскую академию им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург), где доктором медицинских наук доцентом А.И. Гайворонским была выполнена хирургическая реконструкция ветвей плечевого нервного сплетения. С 24.10.2023 по 07.11.2023 гг. пациент проходил реабилитационное лечение в неврологическом отделении Томского НИИКиФ ФФГБУ ФНКЦ МРиК ФМБА России, где проводились ЛФК, физиотерапевтическое лечение (электромиостимуляция, грязевые аппликации на левую кисть, сухие углекислые ванны, ультрафонофорез гидрокортизона на воротниковую область, массаж верхней конечности).
На момент обращения в Федеральный центр поддержки разработки и производства экзопротезов ФГБОУ ВО «ВолгГМУ» Минздрава России 17.11.2023 г. при объективном обследовании выявлены следующие патологические изменения. В области груди на уровне IV ребра, на 4 см медиальнее от срединно-ключичной линии слева на месте входного пулевого отверстия определен с округлыми очертаниями и неровными краями втянутый белесый рубец 2,0 × 1,5 см; на уровне III–IV ребра по паравертебральной линии слева на месте выходного пулевого отверстия – неправильной треугольной формы поперечного направления рубец 5,0 × 3,0 см с розовато-белесыми краями; по задней подмышечной линии слева отмечены телесного цвета рубцы от входного осколочного отверстия (рис. 1 А) и по месту установки дренажа по Бюлау.
В передней области шеи слева в проекции латерального треугольника с переходом на левую надключичную ямку – округлый рубец на месте выходного осколочного ранения и языкообразный рубец на месте послеоперационной раны (рис. 1 Б). Отмечена умеренно выраженная асимметрия плечевого пояса, гипотрофия мышц левой верхней конечности (преимущественно m. deltoideus и m. biceps brachii). В неврологическом статусе рефлексы верхних конечностей: карпорадиальный D > S, m. triceps brachii D > S, m. biceps brachii D > S, низкие.
Рис. 2. Отведение в плечевом суставе до (А) и во время (Б) примерки пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34»
Отмечена гипотония мышц левого предплечья и плеча. Сила мышц левой верхней конечности снижена до 1–2 баллов. Выявлены зоны гипестезии на уровне левого предплечья и плеча. Также выявлено ограничение объема движений в шейном отделе позвоночника, болезненность паравертебральных точек на уровне С2-С7 позвонков, напряжение m. trapezius и m. erector spinae c обеих сторон. Согласно морфометрическим и гониометрическим показателям, ограничения движений в левом плечевом суставе составили: отведение – 50–51°. (норма: 180–116°) (рис. 2 А), сгибание – 47° (норма: 180–121°) (рис. 3 А), ротация невозможна, в локтевом суставе: сгибание – 9° (норма: 79–30°) (рис. 4 А), сгибание в лучезапястном суставе отсутствовало (норма: 80–36°), отведение I пальца, активные движения во II–V пальцах невозможны. Отмечена атрофия мышц левой кисти.
Рис. 3. Сгибание в плечевом суставе до (А) и во время (Б) примерки пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34»
Рис. 4. Сгибание в локтевом суставе до (А) и во время (Б) примерки пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34»
22.11.2023 г. во время первой примерки и отладки аппарата «ЭКЗАР-34», изготовленного по индивидуальным антропометрическим параметрам пациента в соответствии с ТУ 32.50.22-001-39543129-2022, объем движений в левом плечевом суставе увеличился: активное сгибание составило 142° (рис. 2 Б), отведение – 94° (рис. 3 Б), стала возможной наружная ротация до 30–40°, сгибание в локтевом суставе – 57° (рис. 4 Б).
Таким образом, уже при первом применении пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34» удалось добиться увеличения объема активных движений в скомпрометированных суставах пораженной верхней конечности на 31,7–60,7 % (см. табл.).
Объем движений в суставах поврежденной верхней конечности на разных этапах экзоскелетной реабилитации/абилитации
Этап реабилитации/ абилитации | Объем движений в суставе | |||
плечевой сустав, ° (% от нормы) | локтевой сустав, ° (% от нормы) | |||
сгибание | отведение | ротация | сгибание | |
До ЭКЗАР-34 | 47 (26,1) | 50–51 (43,1–43,9) | 0 | 9 (11,4) |
Вместе с ЭКЗАР-34 | 142 (78,8) | 94 (81) | 30–40 | 57 (72,1) |
Прирост | 95 (52,7) | 43 (37,1) | 30–40 | 48 (60,7) |
Норма | 180–121 (100) | 180–116 (100) | – | 79–30 (100) |
Также к пациенту вернулись недоступные после ранения для поврежденной верхней конечности бытовые двигательные навыки: он смог самостоятельно держать ложку, причесываться, умываться травмированной рукой. Больной освоил и получил рекомендации по выполнению упражнений, обеспечивающих ротацию головки плечевой кости в суставной впадине лопатки в разных плоскостях (сагиттальной, фронтальной, горизонтальной), таких как «плавание», «лезгинка» и т. п. При движении в плечевом суставе у пациента отмечался умеренно выраженный болевой синдром, который, несмотря на существенное расширение объема выполняемых движений, не усиливался. Тотчас после первой примерки аппарата «ЭКЗАР-34» больной отметил субъективное улучшение, сообщив: «рука почувствовала, что может двигаться», указал на появление ощущения разлитого тепла в надплечье.
Пациент продолжил реабилитацию в амбулаторных и абилитацию в домашних условиях с повседневным использованием аппарата «ЭКЗАР-34» и запланированной контрольной оценкой функционального состояния левой верхней конечности на 40, 90, 120-е сутки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Описанное клиническое наблюдение утверждает факт того, что больной с последствиями огнестрельного цервикоторакального ранения в виде левосторонней плексопатии, монопареза левой верхней конечности, у которого, несмотря на регулярное проведение курсов комплексной реабилитации в течение 10 месяцев после реконструктивного хирургического вмешательства на элементах плечевого нервного сплетения, не удавалось добиться стойких положительных результатов и улучшения трудового прогноза, уже с первых минут применения пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34» смог продемонстрировать восстановление двигательных навыков и начал пользоваться поврежденной конечностью. Возможность продолжить реабилитационные мероприятия в перманентном режиме, обеспеченная конструктивными особенностями аппарата «ЭКЗАР-34», ношение которого в домашних условиях не связано с какими-либо существенными ограничениями, улучшила качество жизни пациента, позволив ему впервые после травмы пользоваться поврежденной левой рукой и обходиться без посторонней помощи в быту. Это позитивно отразилось и на эмоциональном статусе больного, существенно повысив его мотивацию на выздоровление.
Конструкция пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34», разгружая мышцы плечевого пояса и свободной части поврежденной верхней конечности за счет компенсации их собственного веса, обеспечивает возможность преобразования пассивных движений гипотрофированных мышц в активные движения, объем которых стремится к нормальным антропометрическим параметрам. Это разрывает порочный круг патогенеза, обеспечивая как стимуляцию репаративных процессов в морфологической структуре мышечной ткани, так и восстановление функциональных взаимосвязей между нервной системой, руководящей двигательным актом, и мышцами, осуществляющими движения.
Применение пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34», позволяющее уже с момента первой примерки существенно расширить объем движений в поврежденной конечности, является эффективной мерой профилактики контрактур в скомпрометированных суставах, развитие которых может существенно осложнить реабилитацию пациентов с посттравматической плексопатией.
Конкурентные преимущества пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34», связанные с его конструктивными особенностями (мобильность, автономность, износостойкость, простота применения) обусловливают возможность эффективного использования данного аппарата не только в лечебно-профилактических учреждениях (стационар, амбулатория), но и в домашних условиях, где пациент, не отрываясь от своих рутинных дел, имеет возможность в течение неограниченного периода времени продолжать курс реабилитации. Применение аппарата «ЭКЗАР-34» позволяет пациенту общаться с лечащим врачом в плановом режиме и/или режиме «по требованию» как на личном приеме, так и с помощью информационно-коммуникационных технологий. При этом необходимость врачебных консультаций связана в основном с контролем проводимого реабилитационного курса (динамика объема движений в пораженной конечности, вопрос об изменении комплекса физических упражнений и т. п.). Вместе с тем потребность в регулярной отладке первоначально правильно настроенного экзоскелетного аппарата практически отсутствует.
Таким образом, вышеперечисленные аспекты применения пассивного экзоскелета «ЭКЗАР-34» наряду с высоким восстанавливающим эффектом способствуют улучшению качества жизни пациентов, приближая процесс реабилитации к уровню повседневной активности, и позволяют оптимизировать работу врачей, освобождая их руки и время с пользой для пациента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Опыт применения аппарата «ЭКЗАР-34» показывает его высокую перспективность на разных этапах комплексной реабилитации и абилитации у пациентов с посттравматической брахиальной плексопатией, в том числе после реконструктивных хирургических вмешательств на элементах плечевого нервного сплетения.
Разработка, совершенствование и внедрение метода экзоскелетной реабилитации и абилитации в клиническую практику являются многообещающими направлениями современной медицины, позволяющими значительно и в принципиально новом ключе улучшить результаты лечения пациентов с политравмой, осложненной плексопатией.
Финансирование. Исследование проведено, и статья подготовлена при поддержке Фонда президентских грантов 24-1-000015 Крылья надежды – героям СВО.
Funding. The research was conducted and the article was prepared with the support of the Presidential Grants Fund 24-1-000015 Wings of Hope - to the heroes of SMO.
About the authors
Alexander A. Vorobyov
Volgograd State Medical University; Federal Center for Support of the Development and Production of Exoprostheses; Volgograd Medical Research Center
Author for correspondence.
Email: cos@volgmed.ru
ORCID iD: 0000-0001-8378-0505
Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head of the Department of Operative Surgery and Topographic Anatomy, Deputy Director of the Federal Center for Support of the Development and Production of Exoprostheses and Exoskeletons
Russian Federation, Volgograd; Volgograd; VolgogradAnton S. Mazunov
Volgograd State Medical University
Email: astra_83@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1137-4484
Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Operative Surgery and Topographic Anatomy
Russian Federation, VolgogradAlexey I. Gaivoronsky
S.M. Kirov Military Medical Academy
Email: vmeda-na@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-1886-5486
Doctor of Medical Sciences, Associate Professor of the Department and Clinic of Neurosurgery
Russian Federation, St. PetersburgFyodor A. Andryushchenko
Volgograd Medical Research Center
Email: cos@volgmed.ru
ORCID iD: 0000-0002-6497-1848
Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of Innovative Methods of Rehabilitation and Habilitation
Russian Federation, VolgogradReferences
- Sukharev V.A., Khominets V.V., Kukushko E.A., Vaskul D.I. Treatment of a combined gunshot wound with a defect of the humerus and radial nerve (clinical observation)]. Meditsinskii vestnik GVKG im. N.N. Burdenko = Medical Bulletin of Main Millitary Clinical Hospital named after N.N. Burdenko. 2022;4(10):57–64. (In Russ.).
- Khominets V.V., Shchukin A.V., Tkachenko M.V. et al. The experience with treatment of a serviceman with gunshot fracture dislocation of the proximal humerus. Polytrauma. 2022;3:55–61. (In Russ.) doi: 10.24412/1819-1495-2022-3-55-61.
- Trishkin D.V., Kryukov E.V., Chuprina A.P. et al. The evolution of the concept of medical care for the wounded and injured with injuries of the musculoskeletal system. Voenno-meditsinskii zhurnal = Millitary Medical Journal. 2020;341(2):4–11. (In Russ.) doi: 10.17816/RMMJ82214.
- Vorobyev A.A., Petrukhin A.V., Zasypkina O.A. et al. Exoskeleton as a new means in habilitation and rehabilitation of invalids (review). Sovremennye tehnologii v medicine = Modern Technologies in Medicine. 2015;7(2):185–197. doi: 10.17691/stm2015.7.2.22.
- Vorobyev A.A., Donika A.A., Gorelik I.M., Andryu-shchenko F.A. Rehabilitation of сombatants: еhical and мedical аpproaches. Bioetika = Bioethics. 2023;16(1):39–43. (In Russ.) doi: 10.19163/2070-1586-2023-16-1-39-43.
- Vorobyev A.A., Barinov A.S., Barinova E.A., Andryu-shchenko F.A. On the issue of exoskeletal rehabilitation of shoulder periarthritis after a gunshot wound of the scapular area. Astrakhanskii meditsinskii zhurnal = Astrakhan Medical Journal. 2023:18(4):111–116. (In Russ.) doi: 10.17021/ 1992-6499-2023-4-111-116.
- Vorobyev A.A., Barinov A.S., Barinova E.A., Andryu-shchenko F.A. On the issue of exoskeletal rehabilitation of shoulder periarthritis after a gunshot wound of the scapular area. Voprosy rekonstruktivnoĭ i plasticheskoĭ khirurgii = Issues of Reconstructive and Plastic Surgery. 2023;26(3):47–53. (In Russ.) doi: 10.52581/1814-1471/86/06.
- Dai Z., Li Y., Lu M. et al. Clinical profile of musculoskeletal injuries associated with the 2008 Wenchuan earthquake in China. Turkish Journal of Trauma and Emergency Surgery. 2010;6(16):503–507.
- He C., Xiong C.-H., Chen Z.-J. et al. Preliminary assessment of a postural synergy-based exoskeleton for post-stroke upper limb rehabilitation. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2021;29:1795–1805. doi: 10.1109/TNSRE.2021.3107376.
- Sanchez C., Blanco L., Del Río C. et al. A 3D-printed passive exoskeleton for upper limb assistance in children with motor disorders: proof of concept through an electromyography-based assessment. Peer J. 2023;11:e15095. doi: 10.7717/peerj.15095.
Supplementary files
