Application of robotic mechanotherapy in rehabilitation of children with consequences limb injuries

Full Text

Введение Актуальность медицинской реабилитации пациентов с травмой конечностей и ее последствиями обусловлена высокой частотой регистрации переломов костей (от 11,5 до 30%) по отношению к общему числу закрытых повреждений. Как известно, травматические повреждения конечностей сопровождаются выраженными функциональными нарушениями, требующими специализированной терапии и длительной поэтапной реабилитации [1-4]. Клинические проявления характеризуются выраженной болевой симптоматикой, отеч ным, остеодеструктивным синдромом [5, 6]. Лечение больных с травмой конечности направлено на анатомическое и функциональное восстановление кости, суставов, окружающих тканей в зоне повреждения и функции конечности в целом [7-9]. Современный облик медицины ХХ! века неразрывно связан с бурным развитием высоких медицинских технологий. Сегодня, одним из прогрессивных, признанным во всем мире методом лечения последствий травматического повреждения конечностей является аппаратная кинезотерапия. Воспроизведение выбран- Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 35 Вестник восстановительной медицины № 4^2014 ного движения и точная дозировка нагрузки двигательной активности часто является определяющим при диагностических и терапевтических воздействиях [10]. Принципы механотерапии, как составной части кинезотерапии, были сформулированы еще в начале ХХ века Заблудовским И.В и др. Основу кинезотерапии на специализированных аппаратах для механотерапии составляют ритмично повторяющиеся, однообразные, дозированные по времени, амплитуде, темпу движения, мышечному усилию конкретных мышц физические упражнения. Применение аппаратов для механотерапии с реабилитационной целью способствует восстановлению подвижности суставов, увеличению силы мышц, повышению специальной и общей физической работоспособности, увеличению вентиляции легких, улучшению основных физических качеств (Довгань В.И., Темкин И.Б., 1981). Механотерапия с постепенным возрастанием нагрузки в активном режиме применяется для укрепления преимущественно двигательной и кардио-респира-торной систем, роботизированная механотерапия - для облегчения выполнения какого-либо движения пациентом или медицинским специалистом [11-13]. Современным, наиболее обоснованным методом лечения последствий травм конечностей является Continuous Passive Motion (CPM) терапия, относящаяся к роботизированной пассивной механотерапии. CPM-терапия заключается в проведении процедур в виде биомеханически одинаковых пассивных движений на моторизированных аппаратах. Этот метод широко применяется после хирургического артроскопиче-ского вмешательства на суставах конечностей, ускоряя сроки восстановления их подвижности. К группе аппаратов для механотерапии, обеспечивающих пассивную разработку суставов, относятся аппараты серий «ARTROMOT», «Kinetec», «YTK» и др. Программное обеспечение аппаратов позволяет контролировать продолжительность процедуры и индивидуальные биомеханические параметры разработки (углы сгибания/ разгибания, отведения/приведения, ротации, усилие для преодоления жесткости мягких тканей в зоне повреждения), а конструктивные особенности устройства обеспечивают выбор функционально выгодного исходного положения. Восстановление подвижности поврежденного сустава и параартикулярных тканей достигается за счет дозированного растяжения окружающих сустав тканей, при участии заинтересованных в движении мышц в малотравматичном режиме изотонической и изоки-нетической активности в условиях их произвольного расслабления. В настоящее время имеются сообщения о применении СРМ-терапии у больных с заболеваниями нервной системы и опорно-двигательного аппарата с остаточными нарушениями двигательных функций (тугоподвижность, контрактуры, фиброзный анкилоз и др.) [14-17]. Вместе с тем, до настоящего времени отсутствуют публикации о возможности применения СРМ-терапии на аппаратах серии «ARTROMOT» в детской практике, что определяет необходимость и перспективность настоящего исследования. Цель исследования Научное обоснование применения роботизированной механотерапии в медицинской реабилитации детей после травмы верхних и нижних конечностей. Материал и методы Клинические наблюдения и специальные исследования проведены у 60 детей с постиммобилизационной контрактурой вследствие травмы верхних и нижних конечностей в возрасте от 6 до 18 лет, находившихся на амбулаторно-поликлиническом этапе медицинской реабилитации. Основную группу составили 34 ребенка, контрольную - 26 детей. Группы были сформированы по принципу случайного отбора методом рандомизации, наблюдались одновременно, распределение детей проводили с учетом локализации травмы. При этом дети с травмой верхних конечностей составили 52%, травмой нижней конечности - 48%. У 13% детей на момент проведения роботизированной механотерапии в полости сустава располагались металлоконструкции. Пациенты основной и контрольной групп были сопоставимы по всем сравниваемым клинико-функциональным критериям. Критерии включения: недавно возникшая контрактура в суставе (< 2 месяца). Критерии исключения: чувствительные нарушения в области травмы. Все дети получали комплексное лечение, направленное на восстановление функциональной активности поврежденной конечности (ортопедическая коррекция, ЛФК). Дополнительно детям основной группы проводилась пассивная разработка суставов на аппаратах серии «ARTROMOT». Курс роботизированной механотерапии состоял из 15 ежедневных процедур на аппаратах серии «ARTROMOT Е» для локтевого сустава в исходном положении сидя, и «ARTROMOT К» для коленного и тазобедренного суставов в исходном положении лежа. Время одной процедуры составляло 20 - 30 минут. Дети контрольной группы роботизированную механотерапию не получали. Для выявления эффективности применения СРМ-терапии на аппаратах серии «ARTROMOT» при пост-травматических состояниях верхних и нижних конечностей у детей до и после курса лечения оценивали: • выраженность клинических симптомов заболевания; • показатели ортопедического статуса по принципу сравнения одноименных суставов конечностей на стороне травмы и здоровой; • подвижность сустава методом гониометрии при тестировании активного и пассивного движения в суставах конечности. При этом нейтральным, 0-положением для локтевого и коленного суставов считали полное разгибание в суставе до 1800. Отсчет при ограничении движений в локтевом и коленном суставах проводили в направлении уменьшения полного разгибания [18]; состояние микроциркуляции в поврежденной конечности по результатам лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) от отечественного прибора лазерного анализатора капиллярного кровотока ЛАКК- 02. Исследование позволило неинвазивно оценить состояние кровотока и осуществить его объективную регистрацию на капиллярном уровне. Результаты исследования, полученные с помощью ЛДФ, дают возможность оценить общий уровень периферической перфузии и выявить особенности состояния и регуляции кровотока в микроциркуляторном русле, что особенно важно при дифференцированном подборе терапии в процессе лечения и оценки результатов лечения в динамике [19-21]. В ходе исследования регистрировали и рассчитывали следующие показатели ЛДФ сигнала: среднее значение показателя микроциркуляции (М) и его среднеквадратическое отклонение (σ). Анализ амплитуды и частоты ритмических составляющих флаксмоций (колебания потока эритроцитов, изме 36 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 4^2014 ряемы ЛДФ) производился на основе использования математического аппарата вейвлет-преобразования. При этом рассчитывались и анализировались амплитуда и частота ритмических составляющих, таких, как низкочастотные (М)-миогенные и (Н)-нейрогенные колебания или вазомоции, высокочастотные колебания (Д), связанные с дыхательными экскурсиями и колебания в области кардиоритма (C). Проводилось нормирование показателей амплитуды (А) каждого ритма по уровню ЛДФ сигнала (М): А ритма / М х 100% и к величине его максимального разброса (σ): А ритма / 3 σ х 100%; самочувствие, настроение, выраженность болевого синдрома, степень ограничения подвижности сустава, тонус мышц конечности, утомляемость с помощью сенсорной аналоговой шкалы (САШ). Динамику субъективных ощущений отмечали по результатам опроса ребенка с дальнейшим документированием врачом этих показателей по шкале. Максимальные жалобы соответствовали 10 баллам. Анализ результатов проводили ежедневно. Статистическая обработка результатов следования проводилась с помощью пакетов прикладных программ SPSS-19.0 Результаты исследования и их обсуждение Основной жалобой детей в раннем послеоперационном периоде явилась артралгия в области травмы, ограничение подвижности сустава, нарушение функции конечности, быстрая утомляемость. При травме верхней конечности отмечалась умеренная артралгия в области локтевого сустава у 50% детей, в случае травмы нижней конечности артралгия в области коленного сустава регистрировалась в 75% случаев. У всех больных регистрировалась сглаженность контуров сустава. По данным гониометрии исходно было выявлено значительное уменьшение подвижности суставов у всех детей. Снижение объема движений в суставах верхней конечности в виде ограничения угла сгибания составило - более 90о, разгибания - более 50о, для нижней конечности - более 80о и 10о соответственно. При поступлении у большинства детей (80% случаев) выявлялась мышечная гипотрофия травмированной конечности, при этом дефицит объема окружности верхней конечности на уровне середины плеча достигал 1,2 см, дефицит объема окружности нижней конечности на уровне границы нижней трети бедра - 1,8 см. Динамическая оценка ортопедического статуса позволила установить улучшение основных исследуемых показателей в группе детей, получивших курс механотерапии на аппаратах серии «ARTROMOT». В ходе исследований было установлено снижение болезненности в более ранние сроки (на 5-7 дней) у 79,4%, уменьшение отека в виде восстановления контуров суставов у 88,2% детей основной группы. Функциональное тестирование регистрировало значительное восстановление объема пассивных и активных движений в пораженных суставах конечностей вплоть до нормативных значений у 85,3% детей основной группы к концу курса вследствие повышения эластичности мышечно-связочного аппарата суставов на фоне проведенной механотерапии. Тенденция развития указанной благоприятной динамики отмечалась уже после 2-ой процедуры, при этом средние значения прироста углов сгибания/разгибания за одну процедуру составили 8о±2о в основной группе, в контрольной группе прирост был несколько меньше 4о±2о. Также в динамике установлено снижение проявлений мышечной гипотрофии в виде уменьшения в 2 раза разницы в объеме здоровой и травмированной конечности, более выраженное в группе детей, получавших роботизированную механотерапию (СРМ-терапию). Благоприятная динамика рассматриваемых показателей на фоне роботизированной механотерапии вероятно связана с активизацией обменно-трофических процессов и ускорением кровоснабжения тканей в зоне прямого воздействия, что позволяет нормализовать функциональное состояние мышечного аппарата. В контрольной группе динамика исследуемых показателей была менее выраженной. Улучшение в динамике состояния периферического кровообращения в виде нормализации цвета кожных покровов над областью пораженных суставов и местной температурной реакции регистрировалось в более ранние сроки (в среднем 10±1,3дня) у детей основной группы, в контрольной группе указанные проявления сохранялись и после курса терапии. Клинические проявления посттравматических репа-ративных процессов сопровождаются значительными местными нарушениями микроциркуляции в поврежденном сегменте конечности. Различную степень нарушения микроциркуляции характеризуют амплитудночастотные спектры, информативные и наглядные для использования в практической медицине, так как имеют характерную форму, хорошо запоминаемую визуально и удобную при сравнительной оценке данных, полученных у различных пациентов. Оценка состояния периферического кровообращения методом лазерной допплеровской флоуметрии до начала курса позволила определить принадлежность детей к следующим типам микроциркуляции: Тип А (45,0% детей) - гиперемически-застойные нарушения микроциркуляции, М более 24 пф.ед., в общем уровне флаксмоций преобладают пульсовые ритмические колебания, наблюдается увеличение объема крови в артериолах и наличие застойных явлений в капиллярном и венулярном звеньях микроциркуля-торного русла. Эти изменения являются предиктором подавления механизма активной модуляции тканевого кровотока и сопровождаются компенсаторным возрастанием роли пассивной модуляции. Тип Б (33,3% детей) - спастический тип нарушения микроциркуляции, М ниже 24 пф.ед., для которого характерны застойные явления в венулярном звене микроциркуляторного русла и увеличение тонуса арте-риол. В результате анализа гистограммы было выявлено преобладание высокочастотных колебаний, что свидетельствует о сохранении способности микрососудов к активному сокращению. Тип В (21,7% детей) - нормоциркуляторный тип микроциркуляции, где все показатели ЛДФ были близки к нормальным значениям. По данным ЛДФ у 78% детей при травме конечностей отмечаются изменения микроциркуляции в поврежденных сегментах конечности с преобладанием у 45% больных патогенетически неблагоприятной реакции адаптации микроциркуляции. По данным лазерной допплеровской флоуметрии, после курсового воздействия роботизированной механотерапии у детей с последствиями травмы верхних и нижних конечностей наблюдалась достоверная положительная динамика показателей микроциркуляции, явившаяся результатом улучшения активных и пассивных механизмов модуляции Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 37 Вестник восстановительной медицины № 4^2014 кровотока. У 26,5% детей основной группы с повреждением в области локтевого сустава с гиперемиче-ски-застойным типом микроциркуляции выявлялось увеличение сниженного миогенного тонуса арте-риол с 1,79±0,3 до 2,33±0,1пф.ед. (p<0,01), что свидетельствует об улучшение кровотока в капиллярах; показатель ÄC / 3 σ х 100% снизился с 4,8±0,3% до 3,4±0,2% (p <0,01). В венулярном звене зарегистрировано значительное уменьшение застойных явлений, снижение показателя АД / 3 σ х 100% c 12,1±0,8% до 9,3±0,7% (p<0,05). Показатель микроциркуляции (М) при этом типе капиллярного кровотока приблизился к нормальным значениям с 32,0 пф ед. ± 1,0 до 24,6 пф.ед. ± 0,7 (p <0,01). На частотной гистограмме у больных после проведенного курса механотерапии установлено уменьшение вклада пульсовых колебаний в общий уровень флаксмоций. У 17,6% детей основной группы с нарушением функции локтевого сустава при спастическом типе микроциркуляции после курса выявлено достоверное снижение увеличенного миогенного тонуса артериол с 4,1 ± 0,8 до 2,3 ± 0,6 пф.ед. (p<0,05), в то время как уменьшение застойных явлений в венулярном звене не носили достоверный характер. У 20,6% детей основной группы с нарушением функции коленного сустава с гиперемически-застой-ным типом микроциркуляции после курса роботизированной механотерапии установлено достоверное увеличение сниженного миогенного тонуса артериол с 1,7±0,3 до 2,0±0,1пф. ед. (p<0,05), что свидетельствует об улучшении кровотока в капиллярах, где показатель ÄC/3 σ х 100% снизился с 4,8±0,3% до 3,6±0,3% (p<0,05). Эти изменения сопровождались достоверным уменьшением показателя, характеризующего степень выраженности застойных явлений в венулярном звене c 11,1±0,6% до 9,7±0,4% (p<0,05). Показатель микроциркуляции приблизился к нормальным значениям с 34,0 пф. ед. ± 1,0 до 25,1 пф.ед. ± 0,7 (p <0,01). Динамический анализ результатов ЛДФ у 23,53% детей этой группы со спастическим типом микроциркуляции выявил достоверное снижение ранее увеличенного тонуса артериол с 4,42±0,4 до 2,9±0,3 пф. ед. (p<0,01), с одновременным значительным уменьшением застойных явления в венулярном звене с 6,7 ±0,4% до 8,7±0,5 % (p <0,05). К концу курса СРМ-терапии отмечался достоверный рост (в 3,2 раза) числа детей с нормальным типом микроциркуляции. В контрольной группе у детей также наблюдались положительные изменения показателей лазерной допплеровской флоуметрии. Однако они были выражены в меньшей степени. У детей с гиперемически-застой-ным типом нарушения микроциркуляции, после курса лечебной физкультуры было установлено увеличение тонуса артериол, в том числе у 11,5% детей с повреждением верхней конечности: с 1,6 ± 0,2 до 1,98 ± 0,1 пф. ед. (p<0,05), и у 15,38% детей с повреждением нижней конечности: с 1,6 ± 0,1 до 1,9 ± 0,3 пф.ед. (p <0,05), капиллярный кровоток улучшился, но изменения не носили достоверный характер, тогда как значимых изменений на уровне венул не наблюдалось. У детей со спастическим типом нарушения микроциркуляции тонус артериол снизился с 4,8 ± 0,2 до 2,6 ± 0,5 пф.ед. (p <0,01) у 11,5% детей с последствиями травмы верхних конечностей, а также у 7,7% детей с последствиями травмы нижних конечностей с 5,1±0,8 до 2,9±0,4 пф.ед. (p<0,05), застойные явления в венулярном звене без существенной динамики. Вероятно, одним их механизмов положительного влияния роботизированной механотерапии можно рассматривать улучшение активных и пассивных механизмов модуляции кровотока в заинтересованном сегменте конечности на фоне упражнений в пассивном режиме, о чем свидетельствуют результаты клинических наблюдений и дополнительных методов исследования. По данным САШ в ходе исследования у детей основной группы установлено уменьшение болезненности в области поврежденного сустава вплоть до ее полного устранения (в 82,4% случаев), восстановление подвижности сустава, заметный прирост показателей амплитуды движений в суставе у всех детей. Указанная благоприятная тенденция отмечалась уже после первых трех процедур СРМ-терапии. На фоне уменьшения клинических симптомов со стороны поврежденной конечности у значимого большинства детей (98%) в процессе лечения отмечалось улучшение общего самочувствия, восстановление двигательной активности в более ранние послеоперационные сроки, что способствует повышению самооценки у ребенка. В контрольной группе данные симптомы изменялись менее выражено в течение всего периода наблюдения. Эффективность комплекса лечебных мероприятий с включением роботизированной механотерапии была достоверно выше у детей основной группы (93,0%), чем в контрольной - у 77,0% детей (p <0,05). Выводы Результаты проведенного клинико-функционального обследования детей с травмой конечностей свидетельствуют о целесообразности включения роботизированной механотерапии в комплексную реабилитацию детей с травмой конечностей и ее последствиями. Выявлено благоприятное влияние роботизированной механотерапии на клинико-функциональное состояние костно-мышечной системы. По данным лазерной доплеровской флоуметрии показано положительное действие роботизированной мехаванотерапии на показатели микроциркуляторного звена. Курс роботизированной механотерапии позволил добиться достоверно значимой коррекции патологических изменений сосудистого русла. В ходе исследования выявлено приоритетное воздействие роботизированной механотерапии на артериальное звено микроциркуляции, о чем свидетельствует более выраженная ответная реакция. Наряду с этим, на фоне курса отмечено уменьшение застойных явлений в венулярном звене, достоверно в виде умеренных изменений капиллярного кровотока. Однако, темпы восстановления нормальных показателей микроциркуляторного русла в основной группе в 3,2 раза опережают темпы восстановления гемодинамики в группе контроля. Анализ полученных данных ЛДФ позволил зарегистрировать более выраженный физиологический отклик микрососудов на воздействия роботизированной механотерапии у пациентов с функциональным нарушением нижней конечности, где коррекция микроциркуля-торных нарушений наблюдалась при всех гемодинами-ческих типах. У детей с функциональными нарушениями верхних конечностей более выраженные изменения показателей ЛДФ регистрировались при гиперемически-застойном типе микроциркуляции. Установлена достоверно более высокая терапевтическая эффективность в группе детей, получавших роботизированную механотерапию, чем у детей контрольной группы. 38 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Тренажеры Kinetec™ для CPM-терапии •к.......ігпіінШППІ I I II II |· I I 11- J II I I II I III H U I III H Μ N II M I I ■ Бека РУС представляет серию реабилитационных тренажеров компании Kinetec для CPM-терапии (пассивной разработки) суставов и конечностей. Благодаря идеальному соответствию физиологичным движениям в суставах, стимуляции процессов пролиферации и восстановления тканей, тренажеры Kinetec эффективно применяются в травматологии и ортопедии. Новое программное обеспечение DataCapture Уникальное программное обеспечение Kinetec для управления и обработки данных терапии. Data Capture - новый профессиональный инструмент для документирования и детального анализа результатов терапии каждого пациента. • Data Capture позволяет анализировать как прогресс терапии каждого пациента, так и эффективность терапии в целом. • Data Capture предоставляет широкие возможности анализа данных терапии: время, диапазон движений, нагрузка, порость. • Data Capture позволяет корректировать протоколы терапии, в зависимости от возможностей пациента, персонализируя таким образом процесс реабилитации.

About the authors

M. A Chan

«Russian Research Center for Medical Rehabilitation and Balneology»

O. V Podgornaya

«Russian Research Center for Medical Rehabilitation and Balneology»

Email: 6057016@mail.ru

M. R Makarova

Medical University «First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov»

N. I Tarasov

«Children’s City Clinical Hospital № 13 named after NFFilatov»

L. U Darinskaya

«Russian Research Center for Medical Rehabilitation and Balneology»

A. N Khromov

«Russian Research Center for Medical Rehabilitation and Balneology»

I. N Isaev

Medical University «First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov»

V. V Koroteev

Medical University «First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov»

I. S Kirillova

«Russian Research Center for Medical Rehabilitation and Balneology»

References

Supplementary files