Exo-rehabilitation of patients with spastic hemiparesis: high technology

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Тяжелыми расстройствами ходьбы вследствие повреждений нервной системы страдают, по различным данным, от 460 тыс. до 1,5 млн человек.

Длительность адаптации, физические затраты персонала и сокращение длительности пребывания пациентов в реабилитационном учреждении предъявляют повышенные требования к рациональному выбору и сочетанию адекватных методов и средств реабилитации. Одним из способов, позволяющих улучшить двигательную функцию, являются разработка и создание роботизированных систем. В последнее десятилетие для восстановления ходьбы широко применяются локомоторные ассистирующие роботы, в основу работы которых положен метод внешней реконструкции ходьбы с широкими возможностями моделирования движений больного в реальном масштабе времени.

Основная масса работ посвящена изучению эффективности роботизированных систем в реабилитации пациентов с парапарезами вследствие повреждений спинного мозга различной этиологии (аутоиммунной, травматической, сосудистой) [1–7]. При этом работы, посвященные восстановлению передвижения пациентов, перенесших повреждение головного мозга, не столь однозначны по результатам. Они, как правило, имеют недостаточное количество наблюдений и далеко не бесспорный выбор методов оценки [8, 9].

Цель — оценка эффективности применения медицинских экзоскелетов у пациентов с последствиями острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проводилось открытое контролируемое исследование с выделением основной и контрольной групп пациентов с рандомизацией методом свободной выборки и прямым анализом исходных и конечных значений.

В исследование были включены 42 пациента с последствиями ОНМК давностью от 1,5 до 7 лет (4,6 ± 2,2) в возрасте от 47 до 75 лет (61,2 ± 8,6) с формированием спастического гемипареза и нарушением ходьбы, разделенные на 2 репрезентативные группы: исследуемую (22) и контрольную (20).

Пациентам выполнялись: неврологический осмотр, выявление спастичности мануальным мышечным тестированием, оценка по модифицированным шкалам Эшворта (MAS), Тардье (MTS), комитета медицинских исследований (MRCS), Рэнкина, индексу мобильности Ривермид (RMI), тесту баланса Берга (ТББ), и комфортной ходьбы (КХ) на 10 м и визуально аналоговой шкалы (ВАШ) для определения степени удовлетворенности лечением [10–13]. К критериям исключения относились: наличие суставных контрактур; краткая шкала оценки психического статуса (MMSE) <24 баллов, парез в ноге MRCS <2; парез в руке MAS <3, спастичность в руке MAS >2.

Пациенты обеих групп в течение 10 дней получали базовое лечение и реабилитацию по стандартным методикам. С пациентами исследуемой группы проводили занятия по 1 ч в день с использованием экзоскелета «ЭкзоАтлет». Обследование и оценка результатов были проведены при скрининговом обследовании и по 2-м контрольным точкам — перед и после (10 ± 3 дня) цикла занятий. Полученные результаты заносились в индивидуальную карту обследуемого. Формирование электронной базы данных, статистический анализ и построение диаграмм проводили с использованием пакетов прикладных программ MS Office 2010 и Statistica for Windows 8.0 (StatSoft, Inc, 2001). Использовались: определение числовых характеристик переменных и показателей динамики изменений значений переменных, оценка нормального распределения по критерию Шапиро–Уилка, Т-критерий Вилкоксона, U-критерий Манна–Уитни, коэффициент корреляции r-Спирмена. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом Военно-медицинской академии. Обследованные были проинформированы о целях исследования и подписали информированное согласие.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исходные и результирующие значения показателей оценочных шкал в группах, значения статистических критериев и уровни значимости различий представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Результаты сравнения показателей оценочных шкал до и после курса реабилитации в исследуемой и контрольной группах; Me [Q25; Q75 %] (n — количество пациентов)

Оценочные шкалы	Контрольная группа		Исследуемая группа
	до курса реабилитации (n = 20)	после курса реабилитации (n = 20)	до курса реабилитации (n = 22)	после курса реабилитации (n = 22)
ВАШ, балл	1,0* [1, 0; 1, 0]	3,0* [2, 0; 3, 5]	1,0# [1, 0; 1, 0]	4,0# [4, 0; 6, 0]
MAS, балл	2,5* [2, 0; 3, 0]	2,0* [2, 0; 3, 0]	2,0# [2, 0; 3, 0]	2,0# [1, 5; 2, 0]
MTS, градус	129,0* [124, 5; 133, 0]	132,0* [130, 0; 139, 5]	130,5# [125, 0; 133, 0]	137,5# [134, 0; 141, 0]
КХ 10м, м/с	0,39* [0, 34; 0, 46]	0,43* [0, 40; 0, 50]	0,41# [0, 35; 0, 48]	0,47# [0, 43; 0, 53]
ТББ, балл	40,0* [32, 5; 46, 0]	42,0* [34, 5; 48, 5]	41,0# [37, 0; 46, 0]	44,5# [39, 0; 50, 0]
IMR, балл	11,0* [9, 0; 13, 0]	11,5* [10, 0; 13, 0]	11,0# [9, 0; 12, 0]	12,0# [10, 0; 12, 0]
Шкала Рэнкина, балл	3,0* [2, 0; 3, 0]	3,0* [2, 0; 3, 0]	3,0* [2, 0; 4, 0]	3,0* [2, 0; 3, 0]
MRCS, балл	3,5 [3, 0; 4, 0]	4,0 [3, 0; 4, 0]	3,5 [3, 0; 4, 0]	4,0 [3, 0; 4, 0]

Примечание. Попарное сравнение до и после реабилитации в контрольной и исследуемой группах; * p < 0,05, # p < 0,001; T-критерий Вилкоксона равен 0,00 во всех попарных измерениях.

 

При анализе данных табл. 1 можно выделить несколько блоков оценки жизнедеятельности, на которые оказывают влияние примененные методики реабилитации: 1. Ходьба и баланс (ТББ, КХ). 2. Спастичность и мышечные контрактуры (MAS, Тардье). 3. Оценка пациентом проводимых мероприятий (ВАШ). 4. Общая реабилитационная оценка (RMI). 5. Показатели мышечной силы (MRCS). Основными направлениями, по которым происходят достоверные улучшения, являются показатели баланса, ходьбы и спастичности. При этом если баланс и ходьба имеют положительные тенденции в обеих группах (+0,65) и при этом даже подтверждаются более широкой оценкой по RMI (+0,77), то показатели спастичности имеют большую вариабельность в ответ на применение экзоскелета. Особенно это заметно по MAS, показатели которой имеют минимальные изменения в контрольной группе. Это объясняется особенностями патогенеза спастичности, который является сочетанием двух процессов: повышенной мышечной реактивности и укорочения мышцы (контрактура). Выраженность спастичности при этом является основным фактором, влияющим на баланс и ходьбу, что подтверждается значениями коэффициента корреляции –0,82 и –0,51 соответственно. Аппаратная реабилитация безусловно положительно влияет на растяжение мышц, что и демонстрирует положительная динамика по МАS в ответ на применение экзоскелета (p < 0,001). Отсутствие изменений по MAS в контрольной группе свидетельствует о недостаточности возможностей обычного курса реабилитации в воздействии на мышечные контрактуры. Динамика по MTS, очевидно, связана с возвратным торможением стретч-рефлекса и повышением порога раздражения на фоне длительной его провокации при занятиях в аппарате.

Улучшение баланса и равновесия имеют более устойчивые и выраженные тенденции в исследуемой группе (Me = 44,5, р < 0,001) по сравнению с контрольной (Ме = 42, р < 0,05), очевидно, вследствие компенсации сразу нескольких звеньев патогенеза нарушения ходьбы: тренировка баланса; активизация интеро- и проприорецепторного аппарата суставов и сухожилий; активизация локомоторного центра; психоэмоциональная тренировка на преодоление постурально-фобического расстройства; тренировка статического и статокинетического рефлексов.

КХ и RMI по сути являются интегральными показателями, демонстрирующими увеличение мобильности. В основе положительной динамики КХ лежит как увеличение длины шага, достигнутое за счет уменьшения спастичности и контрактуры, так и улучшение баланса. Это отражается на показателях ВАШ, демонстрирующих оценку применяемых методов пациентом (Ме 4 и 3 соответственно, р < 0,001). Относительно низкая динамика RMI и показателей шкалы Рэнкина связана с тем, что в их расчет входят показатели, не связанные с ходьбой. Восстановление силы мышц достижимо только через самостоятельные занятия и не может быть достигнуто аппаратными методиками, что объясняет отсутствие динамики по MRCS.

Особенность исследования заключалась в экспресс-оценке нового метода реабилитации. Это предопределило статистическую оценку, одним из направлений которой стала оценка динамики изменений показателей в основной и контрольной группах (табл. 2).

 

Таблица 2. Результаты сравнения абсолютных приростов показателей оценочных шкал после курса реабилитации в исследуемой и контрольной группах; Me[Q25; Q75 %] (n — количество пациентов)

Оценочные шкалы	Группы сравнения		U-критерий Манна–Уитни	Уровень значимости
	основная n = 20	контрольная n = 19
ВАШ, балл	3,0 [3, 0; 5, 0]	2,0 [1, 0; 2, 5]	83,5	p < 0,001*
MAS, балл	0,5 [0, 0; 1, 0]	0,0 [0, 0; 0, 5]	130,0	p < 0,05*
MTS, градус	7,0 [6, 0; 8, 0]	4,0 [3, 0; 5, 0]	58,0	p < 0,001*
КХ 10м, м/с	0,06 [0, 05; 0, 07]	0,04 [0, 03; 0, 05]	56,0	p < 0,001*
ТББ, балл	3,0 [3, 0; 3, 0]	2,0 [2, 0; 3, ]	137,0	p < 0,05*
RMI, балл	1,0 [1, 0; 2, 0]	1,0 [0, 0; 1, 0]	135,0	p < 0,05*
Шкала Рэнкина, балл	0,0 [0, 0; 0, 0]	0,0 [0, 0; 1, 0]	216,0	p = 0,91
MRCS, балл	0,0 [0, 0; 0, 0]	0,0 [0, 0; 1, 0]	201,0	p = 0,98

* различие значимо.

 

Анализ степени положительной динамики показателей оценочных шкал подтверждает тенденции, отмеченные в межгрупповом анализе показателей (табл. 1). Основные направления, на которые может влиять ходьба в аппарате, а именно уменьшение степени выраженности мышечных контрактур (на 5 vs 0, р < 0,05), снижение рефлекторной мышечной реактивности (на 7 vs 4, р < 0,001) и тренировка баланса в процессе движения (на 3 vs 2, р < 0,05), реализуют себя через выраженное увеличение скорости комфортной ходьбы (на 0,06 vs 0,04, р < 0,001) и отражаются на приросте RMI (на 1 vs 0, р < 0,05).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проведении исследования была разработана оригинальная методика занятий на экзоскелете «ExoAtlet» для пациентов с последствиями ОНМК. Анализ результатов позволяет сделать выводы:

1. Использование экзоскелета в комплексной реабилитации пациентов с повреждениями головного мозга является перспективной методикой с высокой степенью достоверной эффективности.
2. Занятия в экзоскелете позволяют ускорить восстановление динамики и уверенности ходьбы у пациентов с последствиями ОНМК, сопровождаемыми спастическими гемипарезами.
3. Основными звеньями патогенеза, на которых положительно отражается использование экзоскелета, являются восстановление баланса и снижение выраженности мышечных контрактур в условиях реализации модели реального передвижения.
4. Изучение механизмов положительного влияния применения экзоскелета на восстановление ходьбы у пациентов с повреждениями головного мозга требует дальнейших детальных исследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Финансирование данной работы не проводилось.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи

Этическая экспертиза. Работа выполнена в рамках исполнения кафедрой нервных болезней ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ темы НИР 2-й категории (Тема № VMA 02.01.04.0608/0201, шифр «Экзоскелет»). Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБВОУ «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» (протокол № 160 от 26.03.2021).

Вклад авторов.

А.С. Родионов — обследование пациентов, проведение реабилитационных занятий в экзоскелете, написание текста статьи.

А.П. Коваленко — руководство исследованием, составление методики реабилитационного процесса, обследование пациентов, написание текста статьи, осуществление научного редактирования.

Д.И. Кремлев — обработка данных, проведение реабилитационных занятий в экзоскелете, литературный поиск.

Д.В. Аверкиев — консультирование, редактирование текста, исследование эффективности экзоскелета. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

About the authors

Aleksandr S. Rodionov

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Author for correspondence.
Email: rodionovcsm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7455-8600
SPIN-code: 4458-9650

cadet

Russian Federation, 6, Akademika Lebedeva str., Saint Peterburg, 194044

Aleksandr P. Kovalenko

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Email: kvlnko73@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5762-5632
SPIN-code: 5324-0355

MD, PhD (Medicine)

Russian Federation, 6, Akademika Lebedeva str., Saint Peterburg, 194044

Dmitriy I. Kremlуоv

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Email: kremlevdm27@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7919-3383
SPIN-code: 4569-1035

student

Russian Federation, 6, Akademika Lebedeva str., Saint Peterburg, 194044

Dmitriy V. Averkiуev

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Email: averdm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4377-0115
SPIN-code: 8042-1569

MD, PhD (Medicine)

Russian Federation, 6, Akademika Lebedeva str., Saint Peterburg, 194044

References

Supplementary files