Биометрия ходьбы у детей с церебральным параличом до и после роботизированной механотерапии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. С целью совершенствования существующих и разработки новых методик для лечения детей с церебральным параличом возникает необходимость количественной оценки параметров двигательной активности. Однако из-за резко выраженных и сложных отклонений в моторике у больных тяжелыми формами ДЦП определение динамики их локомоторной функции с применением инструментальных методов диагностики все еще остается серьезной проблемой.

Цель — изучение функции ходьбы биомеханическим методом с помощью биометрических сенсоров у пациентов с детским церебральным параличом до и после проведения двигательной реабилитации.

Материалы и методы. Обследовано 14 больных детским церебральным параличом в возрасте от 8 до 13 лет с III уровнем ограничения двигательной активности по классификации GMFCS. Все пациенты на протяжении трех недель проходили реабилитацию с применением роботизированного тренажера «Локомат». Курс состоял из 15 сеансов по 45 мин. Изучены временныʹе и динамические параметры ходьбы у 14 больных детским церебральным параличом до и после курса локомоторного тренинга. Биометрию цикла шага изучали с помощью программно-аппаратного комплекса СТЭДИС, включающего комплект беспроводных биометрических сенсоров «Нейросенс» (РУ № РЗН 2018/7458). Регистрировали временныʹе характеристики цикла шага и силовое взаимодействие нижних конечностей с опорной поверхностью при ходьбе. Для сравнения провели биомеханическое обследование 18 здоровых детей того же возраста без признаков ортопедической патологии.

Результаты. Хотя после курса механотерапии показатели биометрии фаз опоры у пациентов с детским церебральным параличом не достигли уровня здоровых детей, в фазе толчка и ускорения стопы наметилась тенденция к физиологическому перекату стопы, улучшились показатели активного торможения нижней конечности. Временныʹе параметры структуры шага также улучшились за счет постепенной нормализации соотношения периодов двойной опоры контралатеральных нижних конечностей.

Заключение. Роботизированная механотерапия способствует изменению биомеханического паттерна ходьбы ребенка с церебральным параличом. Инструментальный анализ ходьбы с использованием беспроводных биометрических сенсоров позволяет объективно оценить результаты и эффективность реабилитационных мероприятий у пациентов с тяжелыми двигательными нарушениями.

Об авторах

Игорь Евгеньевич Никитюк

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: femtotech@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5546-2729

канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологических и биомеханических исследований

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Галина Александровна Икоева

ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России; ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

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

доцент кафедры детской неврологии и нейрохирургии; канд. мед. наук, заведующая отделением двигательной реабилитации и ведущий научный сотрудник

Россия, 195015, г. Санкт-Петербург, Кирочная ул., 41; 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Елизавета Леонидовна Кононова

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

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

канд. мед. наук, руководитель лаборатории физиологических и биомеханических исследований

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Ирина Юрьевна Солохина

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

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

научный сотрудник, невролог

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. 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

Скачать (244KB)
Метаданные
3. 下胫骨人体测量点的负荷变化：a — 一个健康的孩子；b — B.患者，13岁，机械治疗前脑瘫患者； c — 机械治疗后同一患者（1，3，4，5的加速度增加了）。1 — 与支撑接触阶段的加速度；2 — 加速进入脚掌的滚动阶段；3 — 加速进入脚掌推阶段；4 — 加速进入脚掌加速阶段；5 — 加速进入制动 阶段的脚掌

Скачать (244KB)
Метаданные

© Никитюк И.Е., Икоева Г.А., Кононова Е.Л., Солохина И.Ю., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».