Gait biometrics in children with cerebral palsy before and after robotic mechanotherapy

Cover Page

Abstract


Background. The improvement in existing methods and the development of new principles for treating children with cerebral palsy necessitates a quantitative assessment of the parameters of motor activity. However, because of the explicit and complex abnormalities in motor skills in patients with severe forms of cerebral palsy, an evaluation of their locomotor function dynamics using instrumental diagnostic methods remains a serious problem.

Aim. This work aimed to study the walking function in patients with cerebral palsy before and after motor rehabilitation using a biomechanical method with biometric sensors.

Materials and methods. We examined 14 patients with cerebral palsy aged 8 to 13 years with III level of restriction of motor activity according to the gross motor function classification system (GMFCS). All patients underwent rehabilitation in the Lokomat robotic simulator for three weeks. The course consisted of 15 sessions of 45 min each. The temporal and dynamic parameters of walking were studied in 14 patients with cerebral palsy before and after a course of locomotor training. The biometry of the step cycle was studied using the STEDIS hardware-software complex, including the Neurosens set of wireless biometric sensors. The temporal characteristics of the step cycle and the force interaction of the lower extremities with the supporting surface during walking were recorded. For comparison, we conducted a biomechanical examination of 18 healthy children of the same age who did not have signs of orthopedic disorders.

Results. Although after a course of mechanotherapy, the indices of the support phases in biometry in children with cerebral palsy did not reach the level of healthy individuals, a physiological tendency to roll foot was observed in the phase of pushing and accelerating the foot. Active braking of the lower limb increased. The studied time parameters showed a relative improvement in the step structure because of the emerging tendency to normalize the ratio of the periods of the double support of the contralateral lower extremities.

Conclusion. Robotic mechanotherapy helps to change the biomechanical pattern of walking of a child with a severe degree of cerebral palsy. An instrumental analysis of walking using wireless biometric sensors allows you to evaluate the results and effectiveness of rehabilitation measures in patients with severe motor impairment objectively.


Full Text

Детский церебральный паралич (ДЦП) — это тяжелое нейроортопедическое заболевание, которое в резидуальном периоде приводит к нарушениям в двигательной сфере и является основной причиной социальной дезадаптации и ограничения жизнедеятельности. Поскольку нарушения двигательной функции носят характер патологических стереотипов позы и ходьбы, важное направление реабилитации пациентов с ДЦП заключается в формировании новых двигательных навыков, способствующих улучшению вертикализации и самостоятельного передвижения [1]. В последние годы стали использовать роботизированную локомоторную терапию [2], основанную на концепции моторного обучения пациентов с ДЦП и способствующую улучшению координации и паттерна шагательных движений [3]. С целью совершенствования существующих и разработки новых методик лечения детей с тяжелыми формами церебрального паралича возникает необходимость количественной оценки параметров двигательной активности. Различные технологии анализа ходьбы позволяют объективно определить функциональное состояние опорно-двигательной системы у таких пациентов [4]. В настоящее время наиболее доступным из высокоточных методов регистрации параметров ходьбы являются портативные системы с применением инерционных биометрических сенсоров [5], которые устанавливают непосредственно на человеческом теле [6]. Наиболее высокая точность измерений пространственно-временных характеристик цикла шага пациента с тяжелой степенью ДЦП достигается при фиксации инерционных датчиков в области бедра либо нижней трети голени [7]. Однако из-за резко выраженных и сложных отклонений в двигательной активности у больных ДЦП определение клинически значимой динамики в показателях ходьбы все еще остается серьезной проблемой [8]. В связи с этим актуально использование объективных инструментальных методов оценки характера двигательных нарушений при тяжелой степени ДЦП с целью экспертизы и контроля корректности применяемых методов восстановительного лечения.

Цель — изучение функции ходьбы биомеханическим методом с помощью биометрических сенсоров у пациентов с тяжелой степенью ДЦП до и после двигательной реабилитации.

Материалы и методы

Изучены временныʹе и динамические параметры цикла шага у 14 больных ДЦП в возрасте от 8 до 13 лет (средний возраст — 10,9 ± 0,51 года) с III уровнем тяжести клинических проявлений по классификации GMFCS [9], нарушениями ходьбы при сохранной способности к самостоятельному передвижению. Все пациенты проходили реабилитацию с применением роботизированного тренажера «Локомат» (Hocoma, Швейцария). Курс состоял из 15 сеансов и продолжался в течение трех недель. Каждый сеанс включал 45 мин тренировки ходьбы в «Локомате» с использованием зрительной биологической обратной связи.

Биометрию цикла шага изучали с помощью программно-аппаратного комплекса СТЭДИС (ООО «Нейрософт», Иваново), в состав которого входит комплект беспроводных биометрических сенсоров «Нейросенс», регистрирующих данные об ускорении в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Сенсорные датчики размещали на обеих нижних конечностях, в нижней трети голеней, с наружной стороны и фиксировали их с помощью эластичной ленты. Для анализа временныʹх характеристик цикла шага (ЦШ) фиксировали периоды одиночной опоры и переноса, а также этапы первой и второй двойной опоры в соответствии с отработанными методиками [10–13]. Для этого на акселерограммах сначала измеряли время ЦШ в секундах. Затем также в секундах измеряли длительность временныʹх интервалов ЦШ и пересчитывали их в относительные единицы — проценты (%) от длительности ЦШ. Применение относительных единиц позволило проводить корректное сравнение длительности внутренних интервалов ЦШ при разной абсолютной его длительности. Для анализа динамических показателей акселерометров измеряли значения ускорений в относительных единицах (g) на градуированных шкалах графиков акселерометрических кривых по вертикальной оси, как и в предыдущих исследованиях [14]. Динамические параметры ходьбы (значения ускорений датчиков) регистрировали в соответствии с фазами шага: А1 — ускорение в фазу контакта с опорой, А2 — ускорение в фазу переката стопы, А3 — ускорение в фазу толчка стопы, А4 — ускорение в фазу ускорения стопы, А5 — ускорение в фазу торможения стопы. Для объективизации данных обследовали 18 здоровых детей того же возраста без признаков нейроортопедической патологии.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью компьютерных программ SPSS 11.5 и Statgraphics Centurion 16.2. Для сравнения значений несвязанных выборок использовали U-критерий Манна – Уитни, а для внутригрупповых сравнений — критерий Вилкоксона. Данные представляли в виде медианы (Ме) с межквартильным интервалом 25–75 % [Q1Q2]. Для сравнения дисперсий двух выборок использовали F-критерий Фишера (ANOVA). Для исследования линейной взаимосвязи двух признаков выполняли корреляционный анализ с применением непараметрического коэффициента Спирмена rs. Пороговый уровень статистической значимости принимали при p < 0,05.

Исследование было проведено в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации. Все пациенты (их законные представители) были проинформированы и дали согласие на их включение в исследование.

Результаты

При анализе параметров ходьбы, регистрируемых акселерометрическими датчиками, необходимо было уточнить терминологию, так как данные, получаемые с помощью акселерометрических датчиков, фактически являются условными. При этом временныʹе показатели акселерометров хорошо коррелируют с аналогичными данными силовых платформ [15]. Валидированность динамических характеристик акселерометров в литературе отражена в меньшей степени [16]. Поскольку показатели ускорений, которые фиксируют акселерометрические датчики, условные, в настоящей работе необходимо было принять некоторые допущения. Так, согласно законам классической физики ускорение материального тела представляет собой первую производную от его скорости (a = vʹ) и вторую производную от воздействующей на него силы (a = Fʹʹ), где a — ускорение, v — скорость, F — сила. По этой причине показатели акселерометров А (g) интерпретировали с позиций их скоростей и испытываемых ими силовых нагрузок при ходьбе.

Перед курсом реабилитации были выявлены выраженные отличия в параметрах ходьбы у здоровых детей и пациентов с ДЦП (табл. 1).

 

Таблица 1

Временныʹе и динамические параметры двойного цикла шага у здоровых детей и пациентов с детским церебральным параличом

Параметры

Группы обследованных детей

Критерий Вилкоксона

p

здоровые

Ме [Q1Q2]

n = 18

критерий Манна – Уитни

(до лечения)

p-value

дети с церебральным параличом

до лечения

Ме [Q1Q2]

n = 14

после лечения

Ме [Q1Q2]

n = 14

Временныʹе

Одиночная опора, %

37,0

[36,1–38,0]

p < 0,001

21,4

[15,8–26,6]

16,6

[12,4–28,7]

0,858

Первая двойная

опора, %

13,0

[12,2–14,0]

p < 0,001

24,0

[19,2–28,6]

24,4

[16,4–35,0]

0,833

Вторая двойная

опора, %

13,0

[12,2–13,8]

p < 0,001

28,1

[23,8–42,0]

30,4

[18,3–38,5]

0,445

Период переноса, %

35,3

[26,8–37,1]

p < 0,001

22,3

[15,5–26,9]

18,8

[12,2–30,2]

0,935

Динамические

А1 (g)

29,0

[25,0–32,5]

p = 0,082

35,0

[28,0–47,0]

49,0

[30,0–60,0]

0,007

А2 (g)

18,5

[18,0–19,0]

p < 0,001

0,0

[0,0–3,0]

5,0

[3,0–6,0]

0,109

А3 (g)

10,0

[9,0–12,0]

p < 0,001

4,0

[2,5–6,0]

5,5

[3,0–10,5]

0,027

А4 (g)

21,0

[20,0–23,0]

p < 0,001

10,0

[6,0–15,0]

20,0

[8,0–22,0]

0,008

А5 (g)

26,0

[24,0–29,0]

p < 0,001

14,0

[7,0–16,0]

12,0

[12,0–24,0]

0,265

Примечание. А1 — ускорение в фазу контакта с опорой; А2 — ускорение в фазу переката стопы; А3 — ускорение в фазу толчка стопы; А4 — ускорение в фазу ускорения стопы; А5 — ускорение в фазу торможения стопы.

 

Из табл. 1 видно, что у больных ДЦП перед лечением обнаружено резкое и значимое снижение средних значений периодов переноса и одиночной опоры по сравнению с таковыми у здоровых детей. При этом из-за выраженного разброса показателей в группе больных ДЦП отмечается существенное расширение межквартильных интервалов, в несколько раз превышающих нормальные значения. По результатам анализа этапов первой и второй двойной опоры картина была противоположная: у детей с ДЦП средняя длительность указанных этапов значительно превышала нормальные показатели. При этом ширина межквартильного интервала также превышала норму из-за выраженного разброса показателей в группе больных ДЦП. Такая инверсия соотношения периодов одиночной и двойной опоры у больных ДЦП свидетельствует о снижении функциональных возможностей нижних конечностей попеременно изолированно удерживать вес тела и указывает на снижение устойчивости при ходьбе [17].

Из анализа динамических параметров цикла шага следует, что у пациентов с ДЦП исходно существенно повышен показатель А1 — ударной нагрузки на стопу в момент ее постановки на опору (см. рисунок). Это обусловлено выраженным снижением тормозящих усилий А5 постановки нижней конечности на горизонтальную плоскость в предыдущую фазу торможения. У больных ДЦП нижняя конечность менее активно снижает свою скорость до момента постановки на опору, что недостаточно для плавного ее взаимодействия с горизонтальной плоскостью. Таким образом, у пациентов перед механотерапией в слабой степени обеспечивается адаптивный механизм, реализующий необходимость снижения ударной нагрузки на стопу при ее подготовке к очередному периоду опоры.

 

Изменения нагрузки в области нижнеберцовой антропометрической точки: а — у здорового ребенка; б — у пациентки Б., 13 лет, с детским церебральным параличом до механотерапии; в — у той же пациентки после механотерапии (произошло увеличение значений ускорений 1, 3, 4 и 5). 1 — ускорение в фазу контакта с опорой; 2 — ускорение в фазу переката стопы; 3 — ускорение в фазу толчка стопы; 4 — ускорение в фазу ускорения стопы; 5 — ускорение в фазу торможения стопы

 

В сравнении со здоровыми детьми у больных ДЦП оказались резко снижены скоростные характеристики нижней трети голени в фазу переката стопы. При этом средняя величина А2 принимала нулевое значение, что указывает на фактическое отсутствие переката стопы и, следовательно, нарушение функции опоры. Кроме того, у больных ДЦП значительно снижена сила отталкивания стопы от опоры А3 в фазу толчка, что приводит к существенному снижению скорости подъема стопы А4 в фазу ускорения.

При анализе параметров ходьбы у детей с ДЦП после курса двигательной реабилитации не было выявлено значимых изменений во временныʹх характеристиках цикла шага: при незначительном снижении медианных показателей длительности периодов переноса и одиночной опоры наблюдалось некоторое расширение их интерквартильных интервалов как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения по сравнению с показателями до лечения. Таким образом, у отдельных пациентов произошло увеличение указанных периодов в направлении нормализации, в то время как у других — патологическое уменьшение их длительности. Однако использование F-критерия Фишера для оценки достоверности различий в разбросе показателей (дисперсии) до и после лечения позволило установить следующее. После курса реабилитации у больных ДЦП разброс показателей длительности одиночной опоры значимо не изменился (F = 0,741; доверительный интервал [0,308; 1,785]; p = 0,498). На прежнем уровне остались также показатели длительности периодов переноса (F = 0,685; доверительный интервал [0,284; 1,649]; p = 0,392). Поскольку для обоих параметров доверительный интервал для соотношения дисперсий содержит значение 1,0, а p > 0,05, то статистически значимой разницы между дисперсиями показателей «до» и «после» нет. Это значит, что рассматриваемые временныʹе параметры детей с ДЦП оставались на том же уровне, что и до лечения, то есть были снижены по сравнению с таковыми у здоровых детей. При этом у больных ДЦП после лечения сохранялась инверсия в соотношениях временныʹх интервалов по сравнению с нормой: была снижена длительность периодов одиночной опоры и переноса и увеличена продолжительность этапов первой и второй двойной опоры. Кроме того, после роботизированной механотерапии различия в показателях динамических параметров цикла шага у здоровых детей и больных ДЦП по-прежнему были высоко достоверны. Однако при этом у детей с церебральным параличом произошли изменения в динамических параметрах цикла шага: в фазу переката стопы наметилась тенденция к увеличению силовой характеристики А2 по сравнению с таковой до механотерапии, что указывает на активизацию функции голеностопного сустава, обусловленную уменьшением контрактуры стопы.

Наиболее выраженное изменение динамических параметров ходьбы у больных ДЦП после лечения наблюдалось в фазу толчка стопы и, соответственно, в фазу ее ускорения. Это проявлялось значимым увеличением нагрузочных характеристик на стопу: усилением ее отталкивания от опоры А3 и увеличением скорости А4 ее подъема. Несмотря на то что медианные показатели параметров А3 и А4 не достигли нормальных величин, правые границы межквартильных интервалов оказались на уровне, характерном для здоровых детей.

В фазу торможения постановки нижней конечности на опору, согласно показателям границ межквартильного интервала, произошло увеличение усилий А5, направленных на смягчение ударной нагрузки на стопу при контакте с горизонтальной плоскостью. Однако этих усилий было явно недостаточно, чтобы обеспечить плавное ее взаимодействие с опорой, что приводило к избыточному повышению нагрузки на стопу А1 в начале шага.

Корреляционный анализ позволил выявить у пациентов с ДЦП значимые изменения во взаимосвязях временныʹх параметров цикла шага между контралатеральными нижними конечностями (табл. 2).

 

Таблица 2

Коэффициенты корреляции Спирмена между показателями периода двойной опоры цикла шага контралатеральных нижних конечностей у здоровых детей и больных детским церебральным параличом до и после механотерапии

Группы обследованных детей

Коэффициент корреляции Спирмена rs

(левая нижняя конечность ~ правая нижняя конечность)

этап первой двойной опоры

этап второй двойной опоры

Здоровые дети

n = 18

0,75

0,76

Дети с церебральным параличом до лечения

n = 14

0,08

0,34

Дети с церебральным параличом после лечения

n = 14

0,45

0,63

 

У здоровых детей была обнаружена сильная значимая функциональная связь между показателями длительности двойной опоры контралатеральных нижних конечностей как на первом этапе периода опоры (p = 0,009), так и на втором (p = 0,007). Наоборот, у больных ДЦП до механотерапии такая связь отсутствовала на первом этапе двойной опоры (p = 0,801) и была слабой и незначимой на втором этапе (p = 0,305). После курса двигательной реабилитации функциональная связь между показателями длительности двойной опоры стала определяться на первом этапе (p = 0,168) и усилилась до значимой величины на втором этапе (p = 0,038), приблизившись к показателю здоровых детей.

Обсуждение

При анализе параметров ходьбы у пациентов с ДЦП были выявлены отклонения от нормы во временныʹх характеристиках ЦШ и величине нагрузок на нижние конечности. Сравнительный анализ фаз ЦШ здоровых детей и детей с церебральным параличом показал отсутствие у последних четкой дифференцировки фаз периода опоры на нижнюю конечность, что характерно для церебрального паралича [18]. При этом у здоровых детей в периоде одиночной опоры фаза контакта стопы с горизонтальной плоскостью переходит в фазу переката стопы и далее в фазу толчка стопы, у больных церебральным параличом до лечения фактически отсутствовала фаза переката стопы, которая сливалась с фазой контакта с опорой. Вместе с тем у пациентов с ДЦП по сравнению со здоровыми детьми наблюдалось патологическое изменение соотношений продолжительности периодов переноса, одиночной и двойной опоры. Такая инверсия соотношений временныʹх параметров неоптимальна в плане энергозатрат, что снижает функциональные возможности ребенка с церебральным параличом при ходьбе. Значительное снижение динамических характеристик нижних конечностей в фазе толчка (А3) характерно для больных ДЦП, у которых сила толчка снижена более чем на 40 % [19]. Сниженные скоростные характеристики нижних конечностей в фазы ускорения и торможения (А4 и А5) могут объясняться уменьшением мышечной силы пациентов с церебральным параличом [20], при этом сила мышц может снижаться на 82 % [21]. Снижение тормозящих усилий обусловливает резкую постановку стопы на горизонтальную плоскость, при этом нижняя конечность испытывает повышенную ударную нагрузку А1. Повышенная по сравнению с нормой ударная нагрузка в периоде опоры у пациентов с церебральным параличом усугубляется отсутствием биомеханической амортизации в коленном суставе вследствие его ограниченной подвижности [22]. Все это свидетельствует о снижении рессорных свойств нижних конечностей у детей с церебральным параличом. Таким образом, у пациентов с ДЦП перед лечением наблюдаются сложные и гетерогенные двигательные нарушения, которые носят характер патологических стереотипов ходьбы.

После курса роботизированной механотерапии у детей с ДЦП произошли значимые изменения динамических характеристик нижних конечностей в фазы контакта с опорой толчка и ускорения (соответственное увеличение параметров А1, А3 и А4). У пациентов с ДЦП также наметились элементы переката стопы и усилилось активное торможение нижней конечности, что проявлялось в тенденции к увеличению параметров А2 и А5. Эти данные согласуются с данными других исследователей, согласно которым роботизированная тренировка походки с использованием системы «Локомат» позволяет совершать повторяющиеся шагательные циклы, что приводит к увеличению мышечной силы и объема движений в суставах конечностей детей с церебральным параличом [23, 24]. В настоящем исследовании корреляционный анализ показал выраженное и значимое усиление в сторону нормализации функциональной связи между параметрами ЦШ контралатеральных нижних конечностей у детей с ДЦП на этапах первой и второй двойной опоры. Это значит, что у пациентов после локомоторного тренинга повысилась так называемая упорядоченность временныʹх характеристик ЦШ, то есть отмечены изменения устойчивости их походки в сторону нормализации. Поскольку степень выраженности упорядоченности биомеханических параметров является важным критерием для оценки функции опорно-двигательной системы у детей с церебральным параличом [25, 26], использование этого критерия уместно при оценке результатов роботизированной механотерапии, которая помогает моторному обучению ребенка и улучшению паттерна ходьбы [27].

Известно, что реабилитационные лечебные процедуры, способствующие нормализации временныʹх параметров ходьбы, приводят к улучшению моторного контроля на нижних конечностях у больных ДЦП [28]. С учетом того что роботизированная механотерапия в системе «Локомат» обусловливает перестройку патологического локомоторного паттерна у неврологических больных [29], можно констатировать формирование у пациентов с тяжелыми формами ДЦП более физиологического варианта организации шагательных движений после механотерапии. Так, в проведенном исследовании наблюдалась тенденция к коррекции стереотипа ходьбы, что проявлялось повышением синхронизированности функций нижних конечностей и активизации момента отрыва нижней конечности от поверхности опоры за счет усиления толчка стопы с последующим увеличением скорости ее подъема.

Избыточное по сравнению с нормой увеличение ударной нагрузки А1 постановки стопы на опору у пациентов с ДЦП после курса роботизированной механотерапии еще предстоит изучить в дальнейшем. Так, исходя из результатов предыдущих исследований, локомоторный тренинг без комбинации с чрескожной электрической стимуляцией спинного мозга показал более скромные результаты восстановления функции опорно-двигательной системы. Механотерапия без чрескожной электрической стимуляции спинного мозга в системе «Локомат» приводила к значимому увеличению амплитуды движений только в тазобедренных суставах, в то время как амплитуда движений в коленных суставах не увеличивалась [30]. Поскольку при этом сгибание в коленных суставах остается ограниченным, биомеханическая амортизация нижней конечности не улучшается, ее постановка на опору на фоне возросших динамических характеристик происходит с повышенной ударной нагрузкой на стопу. Кроме того, после курса восстановительного лечения у детей с церебральным параличом движение переката голеностопного сустава изменилось незначительно, что свидетельствует о сохраняющейся несостоятельности основной функции этого движения — поглощения и трансформации энергии удара стопы об опору при поступательном движении тела вперед. Следует отметить, что у больных церебральным параличом с III уровнем тяжести клинических проявлений по классификации GMFCS роботизированная механотерапия дает скромный клинический эффект [31]. Существует точка зрения, что возможности механотренинга на тренажере «Локомат» ограничены вследствие наличия только одной «рабочей» плоскости движений — сагиттальной. При этом из-за жесткой фиксации тела пациента отсутствуют движения таза, бедра и голени в других плоскостях, что снижает эффективность локомоторного обучения [32]. Однако и при таких условиях у пациентов с ДЦП, проходивших в настоящем исследовании курс двигательной реабилитации в роботизированном аппарате, получен отклик опорно-двигательной системы, проявляющийся изменением функций ходьбы.

Заключение

Изучение основных параметров цикла шага с использованием беспроводных биометрических сенсоров позволило объективно оценить возможности становления навыков ходьбы у больных ДЦП с III уровнем тяжести клинических проявлений по классификации GMFCS до и после курсов роботизированной механотерапии. Применение биометрических сенсоров для дистанционной регистрации ходьбы детей с церебральным параличом с целью иллюстративного и количественного анализа временныʹх и силовых характеристик и выявления патологических клинико-биомеханических коррелятов способствует более глубокому пониманию патогенетических особенностей ДЦП. Расширение представлений о механизмах формирования биомеханического паттерна ходьбы на фоне локомоторного тренинга у детей с церебральным параличом может составить основу для разработки новых методов лечения этой категории больных.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Работа не имела специального финансирования.

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

Этическая экспертиза. Исследование выполнено в соответствии с этическими стандартами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации с поправками Минздрава России, одобрено этическим комитетом ФГБУ «НИДОИ им. Г.И. Турнера» Минздрава России (протокол № 19-2 от 04.12.2019). Авторы в письменной форме получили добровольное согласие пациентов (или их законных представителей) на участие в исследовании и публикацию медицинских данных.

Вклад авторов

И.Е. Никитюк — разработка методологии исследования, обработка данных, написание всех разделов статьи, сбор литературных данных и их обработка.

Г.А. Икоева — разработка методологии исследования, этапное редактирование статьи.

Е.Л. Кононова — проведение исследования и обработка данных, этапное редактирование статьи.

И.Ю. Солохина — проведение исследования и обработка данных.

Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

About the authors

Igor E. Nikityuk

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Author for correspondence.
Email: femtotech@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5546-2729

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

MD, PhD, Leading Researcher of the Laboratory of Physiological and Biomechanical Research

Galina A. Ikoeva

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: ikoeva@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9186-5568
SPIN-code: 6523-9900

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015; 64-68, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Associate Professor of the Department of Pediatric Neurology and Neurosurgery; MD, PhD, Head of the Department of Motor Rehabilitation and Leading Researcher 

Elizaveta L. Kononova

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: Yelisaveta@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7624-013X

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

MD, PhD, Head of the Laboratory of Physiological and Biomechanical Research

Irina Yu. Solokhina

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: Solokhina.irina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2628-8148
SPIN-code: 4830-4477

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

MD, researcher, neurologist

References

  1. van Vulpen LF, de Groot S, Rameckers E, et al. Improved walking capacity and muscle strength after functional power-training in young children with cerebral palsy. Neurorehabil Neural Repair. 2017;31(9):827-841. https://doi.org/10.1177/1545968317723750.
  2. Икоева Г.А., Никитюк И.Е., Кивоенко О.И., и др. Клинико-неврологическая и нейрофизиологическая оценка эффективности двигательной реабилитации у детей с церебральным параличом при использовании роботизированной механотерапии и чрескожной электрической стимуляции спинного мозга // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. – 2016. – Т. 4. – № 4. – С. 47–55. [Ikoeva GA, Nikityuk IE, Kivoenko OI, et al. Clinical, neurological, and neurophysiological evaluation of the efficiency of motor rehabilitation in children with cerebral palsy using robotic mechanotherapy and transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord. Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery. 2016;4(4):47-55. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/PTORS4447-55.
  3. Smania N, Bonetti P, Gandolfi M, et al. Improved gait after repetitive locomotor training in children with cerebral palsy. Am J Phys Med Rehabil. 2011;90(2):137-149. https://doi.org/10.1097/PHM.0b013e318201741e.
  4. Esser P, Dawes H, Collett J, et al. Assessment of spatio-temporal gait parameters using inertial measurement units in neurological populations. Gait Posture. 2011;34(4):558-560. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2011.06.018.
  5. Muro-de-la-Herran A, Garcia-Zapirain B, Mendez-Zorrilla A. Gait analysis methods: an overview of wearable and non-wearable systems, highlighting clinical applications. Sensors (Basel). 2014;14(2):3362-3394. https://doi.org/10.3390/s140203362.
  6. Qiu S, Wang Z, Zhao H, Hu H. Using distributed wearable sensors to measure and evaluate human lower limb motions. IEEE Trans Instrum Meas. 2016;65(4):939-950. https://doi.org/10.1109/tim.2015.2504078.
  7. Carcreff L, Gerber CN, Paraschiv-Ionescu A, et al. What is the best configuration of wearable sensors to measure spatiotemporal gait parameters in children with cerebral palsy? Sensors (Basel). 2018;18(2):394. https://doi.org/10.3390/s18020394.
  8. Zhou J, Butler EE, Rose J. Neurologic correlates of gait abnormalities in cerebral palsy: implications for treatment. Front Hum Neurosci. 2017;11. doi: 10.3389/fnhum.2017.00103.
  9. Palisano R, Rosenbaum P, Walter S, et al. Development and reliability of a system to classify gross motor function in children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 2008;39(4):214-223. https://doi.org/10.1111/j.1469-8749.1997.tb07414.x.
  10. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. – М.: Т.М. Андреева, 2007. – 640 с. [Skvortsov DV. Diagnostika dvigatel’noy patologii instrumental’nymi metodami: analiz pokhodki, stabilometriya. Moscow: T.M. Andreeva; 2007. 640 p. (In Russ.)]
  11. Armand S, Decoulon G, Bonnefoy-Mazure A. Gait analysis in children with cerebral palsy. EFORT Open Rev. 2016;1(12):448-460. https://doi.org/10.1302/2058-5241.1.000052.
  12. Моисеев С.А., Пухов А.М., Иванов С.М., и др. Влияние двухуровневой неинвазивной стимуляции ЦНС на регуляцию локомоций человека в условиях разной степени опорной афферентации // Журнал медико-биологических исследований. – 2018. – Т. 6. – № 4. – С. 367–375. [Moiseev SA, Pukhov AM, Ivanov SM, et al. The effect of two-level non-invasive cns stimulation on the regulation of human locomotion at various values of support afferentation. Journal of Medical and Biological Research. 2018;6(4):367-375. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17238/ issn2542-1298.2018.6.4.367.
  13. Скворцов Д.В., Кауркин С.Н., Ахпашев А.А., и др. Анализ ходьбы и функции коленного сустава до и после резекции мениска // Травматология и ортопедия России. – 2018. – Т. 24. – № 1. – С. 65–73. [Skvortsov DV, Kaurkin SN, Akhpashev AA, et al. Analysis of gait and knee function prior to and after meniscus resection. Traumatology and orthopedics of Russia. 2018;24(1):65-73. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-1-65-73.
  14. Avvenuti M, Carbonaro N, Cimino M, et al. Smart shoe-assisted evaluation of using a single trunk/pocket-worn accelerometer to detect gait phases. Sensors. 2018;18(11):3811. https://doi.org/10.3390/s18113811.
  15. Sinclair J, Hobbs SJ, Protheroe L, et al. Determination of gait events using an externally mounted shank accelerometer. J Appl Biomech. 2013;29(1):118-122. https://doi.org/10.1123/jab.29.1.118.
  16. Ахпашев А.А., Загородний Н.В., Канаев А.С., и др. Функция коленного сустава во время ходьбы у больных с разрывом передней крестообразной связки коленного сустава до и после оперативного лечения // Травматология и ортопедия России. – 2016. – Т. 22. – № 2. – С. 15–24. [Akhpashev AA, Zagorodniy NV, Kanaev AS, et al. Knee joint gait function in patients with ACL rupture before and after the surgery. Traumatology and orthopedics of Russia. 2016;22(2):15-24. (In Russ.)]
  17. Петрушанская К.А., Витензон А.С. Исследование структуры ходьбы больных детским церебральным параличом // Российский журнал биомеханики. – 2005. – Т. 9. – № 3. – С. 56–69. [Petrushanskaya KA, Vitenson AS. Investigation of gait structure in patients with infantile cerebral palsy. Rossiyskiy zhurnal biomekhaniki. 2005;9(3):56-69. (In Russ.)]
  18. Титаренко Н.Ю., Титаренко К.Е., Левченкова В.Д., и др. Количественная оценка нарушений двигательных функций у больных детским церебральным параличом методом видеоанализа движений с использованием двухмерной биомеханической модели // Российский педиатрический журнал. – 2014. – Т. 17. – № 5. – С. 20–26. [Тitarenko NY, Тitarenko KE, Levchenkova VD, et al. Quantitative evaluation of motor functions disorders in cerebral palsy patients by means of videoanalysis of movements with the use a two-dimensional biomechanical model. Russian journal of pediatrics. 2014;17(5):20-26. (In Russ.)]
  19. Dallmeijer AJ, Baker R, Dodd KJ, Taylor NF. Association between isometric muscle strength and gait joint kinetics in adolescents and young adults with cerebral palsy. Gait Posture. 2011;33(3):326-332. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2010.10.092.
  20. Hoffman RM, Corr BB, Stuberg WA, et al. Changes in lower extremity strength may be related to the walking speed improvements in children with cerebral palsy after gait training. Res Dev Disabil. 2018;73:14-20. https://doi.org/10.1016/j.ridd.2017.12.005.
  21. Dallmeijer AJ, Rameckers EA, Houdijk H, et al. Isometric muscle strength and mobility capacity in children with cerebral palsy. Disabil Rehabil. 2015;39(2):135-142. https://doi.org/10.3109/09638288.2015.1095950.
  22. Zhou JY, Lowe E, Cahill-Rowley K, et al. Influence of impaired selective motor control on gait in children with cerebral palsy. J Child Orthop. 2019;13(1):73-81. https://doi.org/10.1302/1863-2548.13.180013.
  23. Fowler EG, Knutson LM, DeMuth SK, et al. Pediatric endurance and limb strengthening (pedals) for children with cerebral palsy using stationary cycling: a randomized controlled trial. Phys Ther. 2010;90(3):367-381. https://doi.org/10.2522/ptj.20080364.
  24. Солопова И.А., Мошонкина Т.Р., Умнов В.В., и др. Нейрореабилитация пациентов с детским церебральным параличом // Физиология человека. – 2015. – Т. 41. – № 4. – С. 123–131. [Solopova IA, Moshonkina ТR, Umnov VV, et al. Neurorehabilitation of patients with cerebral palsy. Fiziol Cheloveka. 2015;41(4):123-131. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0131164615040153.
  25. Donker SF, Ledebt A, Roerdink M, et al. Children with cerebral palsy exhibit greater and more regular postural sway than typically developing children. Exp Brain Res. 2007;184(3):363-370. https://doi.org/10.1007/s00221-007-1105-y.
  26. Никитюк И.Е., Икоева Г.А., Кивоенко О.И. Система управления вертикальным балансом у детей с церебральным параличом более синхронизирована по сравнению со здоровыми детьми // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. – 2017. – Т. 5. – № 3. – С. 49–57. [Nikityuk IE, Ikoeva GA, Kivoenko OI. The vertical balance management system is more synchronized in children with cerebral paralysis than in healthy children. Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery. 2017;5(3):49-57. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/PTORS5349-57.
  27. Hilderley AJ, Fehlings D, Lee GW, Wright FV. Comparison of a robotic-assisted gait training program with a program of functional gait training for children with cerebral palsy: design and methods of a two groups randomized controlled cross-over trial. SpringerPlus. 2016;5(1). https://doi.org/10.1186/s40064-016-3535-0.
  28. Grigoriu AI, Lempereur M, Bouvier S, et al. Characteristics of newly acquired gait in toddlers with unilateral cerebral palsy: Implications for early rehabilitation. Ann Phys Rehabil Med. 2019. https://doi.org/10.1016/ j.rehab.2019.10.005.
  29. Макарова М.Р., Лядов К.В., Турова Е.А., Кочетков А.В. Возможности современной механотерапии в коррекции двигательных нарушений неврологических больных // Вестник восстановительной медицины. – 2014. – № 1. – С. 54–62. [Makarova MR, Liadov KV, Turova EA, Kochetkov AV. Possibilities of modern mechanical therapy in the correction of motor disorders of neurological patients. Vestnik vosstanovitel’noy meditsiny. 2014;(1):54-62. (In Russ.)]
  30. Икоева Г.А., Кивоенко О.И., Мошонкина Т.Р., и др. Сравнительный анализ эффективности двигательной реабилитации детей с церебральным параличом с использованием роботизированной механотерапии и чрескожной электрической стимуляции спинного мозга // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 2-2. – С. 200–203. [Ikoeva GA, Kivoenko OI, Moshonkina TR, et al. Comparative analysis of the efficiency of the motor rehabilitation in children with cerebral palsy using robotic mechanotherapy and transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy. 2016;(2-2):200-203. (In Russ.)]
  31. Borggraefe I, Schaefer JS, Klaiber M, et al. Robotic-assisted treadmill therapy improves walking and standing performance in children and adolescents with cerebral palsy. Eur J Paediatr Neurol. 2010;14(6):496-502. https://doi.org/10.1016/j.ejpn.2010.01.002.
  32. Aurich-Schuler T, Grob F, van Hedel HJA, Labruyere R. Can Lokomat therapy with children and adolescents be improved? An adaptive clinical pilot trial comparing Guidance force, Path control, and FreeD. J Neuroeng Rehabil. 2017;14(1):76. https://doi.org/10.1186/s12984-017-0287-1.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Statistics

Views

Abstract - 5

PDF (Russian) - 2

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2020 Nikityuk I.E., Ikoeva G.A., Kononova E.L., Solokhina I.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies