大脑性瘫痪儿童在机器人机械治疗前后的行走生物特征

封面


如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

论证：为了改进现有的治疗脑瘫的方法和发展新的治疗方法，有必要对运动活动参数进行量化。
然而，由于严重脑瘫患者明显且复杂的运动异常，使用仪器诊断方法确定其运动功能的动态仍然是一个严重的问题。

目的是通过生物力学方法研究脑性瘫痪患者在运动康复前后的行走功能。

材料与方法。根据GMFCS分类，检查了14例年龄为8到13岁的脑瘫患者，III级运动活动限制。
所有患者接受为期三周的康复治疗，使用的是一种名为《Lokomat》的机器人运动器械。该疗程
包括15次，每次45分钟。我们研究了14例脑性瘫痪患者运动训练前后的行走时间和动态参数。利用软硬件复杂的STEDIS对步长周期的生物特征进行了研究，包括一套《Neurosens》无线生物识别传感器（俄罗斯联邦卫生监督局登记证2018/7458号）。记录了步长周期的时间特征和步行过程中下肢与支撑面的力相互作用。为了比较，我们对18名同龄的健康儿童进行了生物力学检查。他们没有任何骨科病
理症状。

结果。虽然经过一个疗程的机械治疗后，脑瘫患者支持阶段的生物特征没有达到健康儿童的水平，
在足推力和加速阶段，足有生理性滚动的趋势，下肢主动制动指标改善。步进结构的时间参数也得到了改善，因为对侧下肢双支撑的时间比值逐渐归一化。

结论。机器人机械疗法有助于改变脑瘫儿童的生物力学行走模式。使用无线生物传感器进行的步行仪器分析，使我们能够客观地评估严重运动障碍患者康复措施的结果和有效性。

全文:

受限制的访问

作者简介

Igor Nikityuk

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

编辑信件的主要联系方式.
Email: femtotech@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5546-2729

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

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Galina 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 代码: 6523-9900

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

俄罗斯联邦, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015; 64-68, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Elizaveta Kononova

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

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

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

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Irina Solokhina

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

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

MD, researcher, neurologist

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Nikityuk I., Ikoeva G., Kononova E., Solokhina I., 2020

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-54261 от 24 мая 2013 г.


##common.cookie##