Опыт применения роботизированной механотерапии в реабилитации детей с двигательными нарушениями различного генеза

Ю.В. Лобзин, М.В. Иванова, Н.В. Скрипченко, Н.Ф. Пульман, В.Б. Войтенков, Е.Ю. Найдин

Опыт применения роботизированной механотерапии в реабилитации детей с двигательными нарушениями

различного генеза

ФГБУ «НИИ детских инфекций» ФМБА России, г. Санкт-Петербург

Yu.V. Lobzin, M.V. Ivanova, N.V. Skripchenko, N.F. Pulman, V.B. Voitenkov, E.Yu. Naidin

Experience of using Robotic Mechanotherapy in rehabilitation of children

with motor disorders of various genesis

Science Research Institute of Children's Infections of FMBA of Russia, S-Petersburg

Ключевые слова: дети, роботизированная механотерапия, электромиостимуляция, нейрореабили-тация, транскраниальная магнитная стимуляция.

Keywords: children, robotic mechanotherapy, electric stimulation, neuroreabilitation, transcranial magnetic stimulation.

Research objective was to estimate the effectiveness of robotic mechanotherapy in rehabilitation of children with motor disorders of various genesis. Patients and methods. The effectiveness of robotic mechanotherapy unit "MotionMaker" application, was analyzed in 56 patients (aged 9 to 18 y.o.) with motor disorders of various genesis (19 children with infantile cerebral palsy, 19 children with infectious diseases of central and peripheral nervous system, 18 children with residual involvement of CNS of hypoxic and traumatic genesis). The given therapy effectiveness was assessed by clinical manifestations and by the results of neurophysiological examination (transcranial magnetic stimulation — TCMS) that was carried out before and after the treatment. Results. The outcomes of the research proved the therapeutic effectiveness of robotized mechanotherapy conducted on neurorehabilitation "MotionMaker" unit. The clinical efficacy of the given therapy was proved by the increase of muscle strength, decrease of muscle hypertonicity, improved range of active and passive motion, and correlated with the dynamics of TCMS results. The effectiveness of the therapy greatly depends on the duration of motor disorders, as a result of this it is recommended to begin the robotic mechanotherapy at the subacute phase of the disease.

Цель исследования — оценить эффективность включения роботизированной механотерапии в реабилитацию детей с двигательными нарушениями различного генеза.

Пациенты и методы. Проведен анализ эффективности включения роботизированной механотерапии на аппарате «МоНопМакег» у 56 пациентов в возрасте от 9 до 18лет с двигательными нарушениями различного генеза (19 детей с детским церебральным параличом, 19 — с инфекционными заболеваниями центральной и периферической нервной системы, 18 — с рези-дуальным поражением ЦНС гипоксического и травматического генеза). Эффективность проводимой терапии оценивали по клиническим показателям, а также по результатам нейрофизиологического обследования (транскраниальной магнитной стимуляции — ТКМС), которые проводили до и после лечения. Результаты. На основании проведенного исследования доказана терапевтическая эффектив-ностьроботизированной механотерапии на ней-рореабилитационном роботе «МоНопМакег». Клиническая эффективность проведенной терапии в виде нарастания мышечной силы, снижения мышечного гипертонуса, увеличения объема активных и пассивных движений коррелировала с динамикой показателей ТКМС. Эффективность терапии в большой степени зависит от длительности двигательных нарушений, в связи с этим рекомендуется начинать роботизированную механотерапию в подостром периоде заболевания.

Заболевания центральной и периферической нервной системы у детей в современных условиях не имеют тенденции к снижению, степень же инвалидизации после них остается высокой [7]. Реабилитация больных с двигательными нарушениями является одной из наиболее актуальных проблем современной медицины, так как именно патология движения — основная причина инвалидизации, значительно снижающая качество жизни больных. Сложность восстановления двигательной активности определяется не только выраженностью и характером пареза, но и дискоординацией сложного процесса работы мышц агонистов и антагонистов при выполнении двигательного акта. Медикаментозная терапия, различные методики лечебной физкультуры, массажа, физиотерапии, электромиостимуляции максимально эффективны в течение 3—6 месяцев после возникшей катастрофы, в дальнейшем их эффективность снижается. В связи с этим внедрение высокотехнологичных, компьютеризированных реабилитационных комплексов, работающих в режиме биологической обратной связи, во всем мире является приоритетным направлением моторной реабилитации больных с поражением нервной системы на всех этапах восстановительного лечения [5; 6; 11].

ФГБУ НИИДИ ФМБА России с 2013 г. успешно использует нейрореаби-литационный аппарат «MotionMaker» для восстановительного лечения детей с двигательными нарушениями различного генеза. «MotionMaker» — роботизированное терапевтическое устройство для стимуляции процессов восстановления нервно-мышечной активности с биологической обратной связью и контролируемой адресной электро-миостимуляцией (CLEMS-технология), обладает широкими возможностями моделирования движений — от пассивных до различной степени пассивно-активных тренировок, а также возможностью использования нагрузочных тренировок [12]. Важной особенностью прибора является его оснащение сенсорными датчиками положения и усилия, компьютерной системой расчета необходимой для реабилитационного вмешательства нагрузки [13]. Согласно ряду кли-

нических наблюдений терапия на аппарате «МоНопМакег» активизирует нейропластич-ность моторной коры и поясничного утолщения спинного мозга [3; 10]. Постоянный компьютерный анализ степени двигательного участия больного в масштабе реального времени обеспечивает активное участие и поддержание мотивации пациента во время тренировки [12; 13].

Пациенты и методы

В течение 2013—2014 гг. нами было проведено восстановительное лечение 56 пациентов в возрасте от 9 до 18 лет с двигательными нарушениями различного генеза. В данную группу вошли 19 детей с детским церебральным параличом (17 — со спастической диплегией, 2 — с атаксической формой), 5 пациентов с острым миелитом, 11 — с инфекционной полинейропатией (8 — с острым течением, 3 — с хроническим), 2 — с клещевым энцефалитом в периоде поздней реконвалесценции, 18 — с резидуальным поражением ЦНС, 1 — с полинейропатией критических состояний, развившейся у пациента с крайне тяжелой формой менингококко-вой инфекции. Клиническая картина у всех детей соответствовала типичным проявлениям их заболеваний, самостоятельно передвигаться могли только 3 пациента с ДЦП и ребенок с хроническим течением полиней-ропатии. Давность от начала заболевания до проведения восстановительного лечения составила от 5 дней до 15 лет.

Эффективность проводимой терапии оценивали по клиническим показателям, а также по результатам нейрофизиологического обследования (транскраниальной магнитной стимуляции — ТКМС), которое проводили до и после лечения.

Всем пациентам проводили стандартизированное восстановительное лечение ( медикаментозную терапию, физиотерапию, ЛФК, массаж) с включением в него занятий на нейрореабилитационном роботе «МоНопМакег». Пациенты получили от 1 до 3 курсов терапии с интервалом 3—5 месяцев по 7—15 процедур на курс, длительность одного сеанса составляла 1—1,5 часа в зависимости от индивидуальной переносимости нагрузки. Всего за это время было про-

Опыт применения роботизированной механотерапии в реабилитации детей с двигательными нарушениями различного генеза

ведено более 3000 сеансов механотерапии. Также при выраженной спастичности мышц перед роботизированной механотерапией проводили ботулинотерапию.

Всем пациентам до проведения курса восстановительного лечения и после него проводили диагностическую ТКМС. Использовали транскраниальный магнитный стимулятор «Нейро-МСД» (фирма «Нейрософт», Россия), стандартный кольцевой койл 90 мм в диаметре. Для регистрации применяли миограф «Нейро-МВП 4» (фирма «Нейрософт», Россия), чашечковые поверхностные электроды. Регистрировали вызванные моторные ответы (ВМО) с ног (m. Abductor hallucis). Регистрировали порог, латентность, амплитуду и форма ВМО, рассчитывали время центрального моторного проведения (ВЦМП). Оценивали асимметрию ВЦМП между сторонами с рук и ног.

Статистический анализ и обработку полученных данных проводили с помощью программного обеспечения IBM SPSS Statistics, 22 версия. Уровень значимости p-значения был принят <0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенного лечения положительный эффект отмечался у всех больных, однако он был различен в зависимости от причин возникновения двигательного дефицита.

Наилучший результат в виде полного восстановления двигательной активности, значимого увеличения мышечной силы

и нормализации мышечного тонуса уже после первого курса терапии мы наблюдали у всех детей с полинейропатиями и острым миелитом.

Хороший положительный эффект, проявляющийся в снижении спастичности мышц нижних конечностей, уменьшении выраженности контрактур и появлении ходьбы у опоры, отмечался у больных с очаговыми формами клещевого энцефалита и при резидуальном поражении ЦНС с давностью заболевания менее 3 лет.

Применение данной схемы восстановительной терапии у детей с ДЦП приводило к умеренному снижению мышечного тонуса, увеличению объема активных движений, улучшению координации и механики движений. Следует отметить, что для получения значимых положительных результатов у данной группы больных требовалось проведение нескольких курсов лечения в сочетании с ботулинотерапией.

Полученные клинические улучшения коррелировали с динамикой показателей ТКМС. Так, на основании проведенного исследования (табл. 1) выявлено, что по амплитудным показателям и параметрам порога возникновения ВМО везде наблюдалось достоверное улучшение после проведенного восстановительного лечения с использованием роботизированной механотерапии, причем в случае амплитуд ВМО с правой стороны достоверность достигла значения р<0,01.

После проведения роботизированной механотерапии выявлено также достоверное отличие по показателям проведения по левому моторному пути (р<0,05), кроме того,

Показатели амплитуд и порогов вызванного моторного ответа до Таблица 1 и после курса восстановительной терапии

Параметры Амплитуда ВМО к D, мВ Амплитуда ВМО к S, мВ Амплтуда ВМО с D, мВ Амплитуда ВМО с S, мВ Порог D, % Порог S, %

Исследование до курса терапии 0,87±0,61 0,92±0,48 4,39±1,97 3,06±1,59 88,01±9,99 84,34±8,33

Исследование после курса терапии 1,54±0,6** 1,24±0,57* 5,98±2,34* 4,79±2,45* 71,16±20,1* 72,37±16,18*

Примечания: амплитуда ВМО к D — амплитуда кортикального вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis dexter; амплитуда ВМО к S — амплитуда кортикального вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis sinister; амплитуда ВМО c D — амплитуда сегментарного вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis dexter; амплитуда ВМО c S — амплитуда сегментарного вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis sinister; * — различия достоверны по сравнению с исследованием до терапии, р<0,05; ** — различия достоверны по сравнению с исследованием до терапии, p<0,01.

по прочим показателям наблюдалась тенденция к улучшению по сравнению с полученными до лечения данными (табл. 2).

Выявленные положительные изменения состояния моторных путей у детей с двигательными нарушениями после проведения курса роботизированной механотерапии могут быть обусловлены рядом причин.

Порог ВМО отражает возбудимость мотонейронов коры. Предполагается, что повышение порога ВМО обусловлено нарушением возбудимости их мембран [8]. Падение амплитуд ВМО патофизиологически может отражать два состояния мотонейронов: снижение их функциональной активности и уменьшение общего количества (нейродегенерацию). Нейрофизиологически различить эти два процесса практически невозможно, в обоих случаях наблюдаются снижение амплитуды ВМО и повышение порога. Повышение амплитуд ВМО и понижение порога после курса роботизированной механотерапии не могут быть обусловлены активной ремиелинизацией; в данном случае можно предполагать активацию ней-ропластичности и возникающее вследствие этого повышение функциональной активности мотонейронов.

Ускорение проведения по моторным путям на центральном и периферическом участках в группе роботизированной механотерапии было умеренным и достигло степени статистической достоверности лишь по одному из 6 оцениваемых параметров. Это также заставляет предполагать, что при-

менение механотерапии (по крайней мере одного ее курса) не вызывает активной ре-миелинизации. Проведение по моторным путям улучшается за счет функциональной перестройки моторных карт коры, повышения функциональной активности мотонейронов на всем протяжении моторного пути, в том числе альфа-мотонейронов. Их активация вследствие нейропластических процессов описывается рядом авторов [ 1; 2; 10]. В данном исследовании положительное влияние роботизированной механотерапии на спинальные мотонейроны подтверждается наблюдавшимся как справа, так и слева достоверным повышением амплитуд сегментарных ВМО.

Таким образом, проведенное в ФГБУ НИИДИ ФМБА России исследование показало, что включение в схему восстановительной терапии роботизированной механотерапии на нейрореабилитационном аппарате «MotionMaker» повышает ее эффективность. Это подтверждено положительной динамикой в неврологическом статусе пациентов и результатами нейрофизиологического обследования. Эффективность терапии в большой степени зависит от длительности двигательных нарушений, в связи с этим рекомендуется начинать роботизированную механотерапию в под остром периоде заболевания. Диагностическая транскраниальная магнитная стимуляция может быть рекомендована в качестве технологии объективной оценки эффективности реабилитационных мероприятий.

Таблица 2 Показатели скоростей проведения по моторным путям до и после курса восстановительной терапии

Параметры Латентность ВМО к D, мс Латентность ВМО к S, мс Латентность ВМО с D, мс Латентность ВМО с S, мс ВЦМП D, мс ВЦМП S, мс

Исследование до курса терапии 37,01±7,34 37,99±5,31 18,09±2,45 19,08±3,77 17,9±6,9 17,21±4,77

Исследование после курса терапии 33,46±5,04 33,36±3,81* 19,73±3,46 19,22±2,64 14,88±2,11 15,14±2,3

Примечания: латентность ВМО к D — латентность кортикального вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis dexter; латентность ВМО к S — латентность кортикального вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis sinister; латентность ВМО c D — латентность сегментарного вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis dexter; латентность ВМО c S — латентность сегментарного вызванного моторного ответа с m. Abductor Hallucis sinister; ВЦМП — время центрального моторного проведения; * — различия достоверны по сравнению с исследованием до терапии, р<0,05.

Опыт применения роботизированной механотерапии в реабилитации детей с двигательными нарушениями различного генеза

Литература

1. Доценко В.И., Куренков А.Л., Кочетков A.B. Теоретическое обоснование и практическое использование технологии функциональной программируемой элек-тромиостимуляции в ходьбе неврологических больных // Вестник восстановительной медицины. 2012. № 2. С. 21-28.

2. Живолупов C.A., Самарцев И.Н. Нейро-пластичность: патофизиологические аспекты и возможности терапевтической модуляции // Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2009. Т. 109. № 4. С. 78-85.

3. Иванова М.В., Пульман Н.Ф., Войтенков В.Б. и др. Современные возможности реабилитации детей с двигательными нарушениями различного генеза // Актуальные вопросы спортивной медицины и медицинской реабилитации. Решма, 2013. С. 82-85.

4. Иванова М.В., Скрипченко Н.В., Матюнина Н.В. и др. Новые возможности ней-ропротективной терапии при серозных менингитах у детей // Журнал инфекто-логии. 2014. Т. 6. № 2. С. 59-64.

5. Макарова М. Р., Лядов К. В., Кочетков А. В. Тренажерные аппараты и устройства в двигательной реабилитации неврологических больных // Доктор.ру. 2012. Т. 78. № 10. С. 54-62.

6. Пронина Е.В., Скрипченко Н.В., Иванова М.В. и др. К вопросу об организации отделений реабилитации для детей - ре-конвалесцентов инфекционных заболеваний // Детские инфекции. 2014. № 4. С. 50-55.

7. Скрипченко Н.В., Иванова М.В., Иванова Г.П. и др. Актуальные проблемы ин-

фекционных заболеваний нервной системы у детей // Журнал «Педиатрия» им. Г.Н. Сперанского. 2007. Т. 86. № 1. С. 111-113.

8. Aminoff M.J. Electrodiagnosis in clinical neurology. Philadelphia: Saunders, 2012.

9. Bouri M., Clavel R. Risk analysis of a rehabilitation medical robot. IMT-2011. Lausanne, 2011. P. 348.

10. Diaz I., Gil J.J., Sanchez E. Lower-Limb robotic rehabilitation: literature review and challenges // Journal of Robotics. 2011. Vol. 20. P. 1-12.

11. Mauro A., Carrasco E., Oyarzun D. et al. Advanced hybrid technology for neurorehabilitation: the HYPER Project // Vicomtech. 2009. P. 234-243.

12. Metrailler P., Blanchard V., Perrin I., Brodard R. Improvement of rehabilitation possibilities with the MotionMakerTM // Biomedical Robotics and Biomechatronics. 2006. P. 359-364.

13. Schmitt C., MMrailler P., Al-Khodairy A. et al. The MotionMaker: a rehabilitation system combining an orthosis with closed-loop electrical muscle stimulation // Proceedings of the 8th Vienna International Workshop in Functional Electrical Stimulation, 2004. P. 117-120.

Контакты:

Иванова Марина Витальевна,

и.о. руководителя отдела, старший научный сотрудник отдела нейроинфекций и органической патологии нервной системы ФГБУ НИИДИ ФМБА России, кандидат медицинских наук. Тел. раб.: (812) 234-19-01. E-mail: doctor-ivanova@yandex.ru