"РЕАБИЛИТАЦИЯ" №2(14) 2017 г.

Скачать издание (pdf)

Листать издание (pdf-вьювер)

Информация для рекламодателей (pdf)

Rambler's Top100

САЙТ МЕДРЕЕСТР - УДОБНЫЙ ПОИСК МЕДТЕХНИКИ И ТОРГУЮЩИХ ФИРМ


Клинико-инструментальные критерии эффективности функциональной программируемой электромиостимуляции в ходьбе у детей и подростков с начальными проявлениями сколиотической болезни

Доценко Владимир Иванович, Титаренко Наталия Юрьевна

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН, ООО Научно-медицинская фирма “Статокин”, г. Москва

Ключевые слова: функциональная электростимуляция мышц; сколиотическая болезнь; биомеханика; видеоанализ движений; вариативность параметров шага.

Резюме. Проведено биомеханическое обследование и лечение методом функциональной программируемой электростимуляции мышц в процессе ходьбы 55 детей в возрасте от 7 до 15 лет с начальными формами сколиоза (1-2 ст.). Объективизацию эффектов лечения проводили при оценке кинематических параметров шага и статических показателей позвоночника с использованием метода компьютерного видеоанализа движений. Уменьшение средней вариативности значений гониометрического профиля после курса лечения расценивали как проявления стабилизации навыка ходьбы, снижения её энергоёмкости и улучшения статокинетической устойчивости. Также у больных сколиотической болезнью по завершении лечения наблюдалась отчётливая коррекция общего угла искривления позвоночника, уменьшение амплитуды вращательных движений таза и плечевого пояса, улучшение работы мышц в цикле шага с появлением чётких максимумов их электрической активности, а также улучшение параметров кинематики шага.

Введение. Функциональная программируемая электростимуляция (ФПЭС) мышц, осуществляемая во время двигательного акта ходьбы или других циклических, стереотипных двигательных актов (бега, занятий на велотренажёре или беговой дорожке, при имитирующих греблю движениях верхних конечностей и др.), служит наглядным представителем обширного класса методов так называемой “сенсорной терапии”.

Среди методов классической кинезитерапии, не основанной на использовании каких-либо приспособлений и устройств, наиболее близок технологии ФПЭС метод проприоцептивного нейромышечного облегчения (проторения) Германа Кабата, т. н. метод Proprioceptive Neuromuscular Facilitation – PNF. Ещё в середине прошлого столетия американский исследователь из Сан-Франциско исходил из того положения, что при использовании определённых схем и типов упражнений, приближенных к естественным движениям, путём усиления сигналов со стороны проприоцепторов закономерно можно улучшить состояние двигательных центров.

Традиционно применяемая в восстановительной и спортивной медицине электростимуляция покоя протекает в условиях, далёких от реального функционирования мышц. Этот метод электромиостимуляции не связан с координацией двигательного акта, а значит, не может влиять ни на коррекцию, ни на выработку нового двигательного стереотипа и реализует свои эффекты исключительно на уровне периферического мышечного звена.

Напротив, восстановительное лечение двигательных нарушений методом ФПЭС моделирует выработанную в эволюции пространственно-временную организацию мышечной активности. Данная особенность является предпосылкой формирования и закрепления физиологичных паттернов движений на уровне спинального генератора локомоций, а также в стволовых и полушарных центрах моторного контроля, что детерминирует стойкость достигнутой функциональной перестройки.

Нейрофизиологическая сущность метода ФПЭС заключается в точном временном соответствии программ искусственного (посредством электростимуляции) и естественного (при попытке произвольного усилия) возбуждения мышцы в двигательных актах человека. Электростимуляция мышцы во время локомоции происходит в точном соответствии с естественным возбуждением и сокращением мышц на протяжении двигательного акта. Только в фазы естественного (произвольного) возбуждения мышц локомоторные центры всех вертикальных уровней ЦНС восприимчивы к внешним афферентным сигналам (в данном случае, к электростимуляции мышц), следовательно – эти локомоторные центры становятся доступными для коррекции своей деятельности. В остальные фазы шагового цикла локомоторные центры заторможены, а их работа практически не поддаётся коррекции в силу того, что афферентный приток в эти фазы шага заблокирован пресинаптическим торможением (К. В. Баев, 1984; А. С. Витензон, 1982).

Метод ФПЭС удачно совмещает свойства трёх глобальных стратегий клинической реабилитологии – лечебной физкультуры (кинезитерапии), аппаратной физиотерапии и функционального ортезирования (А. С. Витензон, 1998; А. С. Витензон и соавт., 1999). В большей степени этот метод лечения следует относить к кинезитерапии.

В спортивной медицине метод ФПЭС находит своё применение не только для повышения спортивного мастерства, увеличения эффективности тренировочного процесса и гармонизации пластики движений у лиц без признаков патологии опорно-двигательного аппарата. Другое, не менее важное использование возможностей метода ФПЭС заключается в коррекции нарушений осанки у спортсменов при условии их раннего выявления. Известно, что нарушения осанки зачастую носят прогрессирующий характер (в данном случае говорят о сколиотической болезни), не прерываются даже при занятии гармоничными видами спорта и при правильно подобранных режимах тренировочного процессаи требуют использования специальных методов коррекции, к которым относится метод ФПЭС.

Материал и методы. В настоящей работе проанализированы результаты клинико-инструментального обследования и лечения методом ФПЭС 55 детей в возрасте от 7 до 15 лет с начальными формами сколиоза (1-2 ст.). Часть этого контингента занимается различными гармоничными видами спорта и постоянно наблюдается спортивными врачами. Обследовано 12 здоровых детей того же возраста с целью получения данных средней детской нормы.

В группе больных сколиозом первично обследованные и получившие курс ФПЭС – 35 больных; 10 пациентов лечились методом ФПЭС повторно; 10 пациентов, получившие в качестве основной терапии курс электростимуляции мышц в покое при помощи аппарата “Стимул-1”, составили контрольную группу. В зависимости от клинической формы заболевания пациенты, обследованные первично, были разделены на 2 группы: первая – больные S-образным сколиозом – 14 человек (40%), вторая – С-образной формой – 21 человек (60%).

В нашей клинической практике для проведения курсового лечения методом ФПЭС используется Комплекс аппаратно-программный многоканальный программируемой электростимуляции мышц низкочастотным импульсным током “АКорД” (разработка и производство НМФ “Статокин”, Россия).

Комплекс имеет регистрационное удостоверение на медицинское изделие Росздравнадзора № ФСР 2008/03709 от 28.10.2013 г.

Ведущие отличительные особенности комплекса подкреплены Патентом РФ на изобретение № 2241500 с приоритетом от 01.08.2003 г. “Устройство для лечения поражений опорно-двигательного аппарата” (Доценко В. И. и соавт., 2004).

Комплекс ФПЭС представляет собой источник низкочастотных биполярных импульсов тока. В его состав входят интерфейсный блок; микропроцессорный переносной многоканальный электростимулятор, закрепляемый на поясе пациента; прецизионные датчики синхросигналов – значений углов в суставах (гониометр) и стопный тензодатчик; коммуникационные и соединительные кабели; комплект гидрофильных электродов из современных синтетических материалов и их эластичных фиксаторов на мышцах пациента. Управление комплексом ФПЭС осуществляется от ПЭВМ с использованием оригинального программного обеспечения, созданного в операционной среде Windows.

Каким образом при использовании компьютерных комплексов ФПЭС удаётся осуществить точную и корректную синхронизацию произвольного напряжения той или иной мышцы в двигательном акте и наслаиваемой на неё электрической стимуляции? Ответ прост. По своим биомеханическим характеристикам ходьба за годы эволюции вертикального перемещения человека в гравитационном поле Земли приобрела свойства высокостереотипного двигательного акта с минимизированным разбросом (низкой вариативностью) параметров шага. В полной мере это положение относится и к циклическому, стереотипному включению конкретных мышц в обеспечение ходьбы. Во вполне определённый момент двойного шагового цикла конкретным значениям углов в суставах нижних конечностей, а также биомеханическим параметрам контакта стопы с опорой (т. е. фазам переката стопы от пятки к носку) соответствует чёткий паттерн напряжения и расслабления всей совокупности мышц нижних конечностей, таза и спины. Эта “мозаика” мышечной активности во время шага – мышечный профиль однозначно соотносится с текущим значением суставных углов – гониометрическим профилем.

С учётом вышесказанного относительное (процентное) распределение мышечной активности в период двойного шага и её соотнесение с гониометрическим профилем можно принять за некую константу, используемую при подстройке фаз мышечной электростимуляции в процессе активного передвижения пациента. Следовательно, аппаратно-программный модуль временнóй синхронизации электромиостимуляции с фазами шага, использующий для синхронизации измеряемые в формате on-line и управляющие стимулятором опорные (подометрические) или гониометрические параметры каждого шагового цикла, является ключевым в работе комплекса ФПЭС.

Для верификации позитивных эффектов ФПЭС, наряду с классической электромиографией, в соответствии с современным стандартом биомеханических исследований применяли бесконтактный компьютерный видеоанализ движений. Использовались оптические методы т. н. “захвата движения” (motion capture) с анализом показателей угловой и линейной кинематики произвольной ходьбы пациентов. Бесспорным преимуществом методов видеоанализа движений перед методами контактной биомеханики является отсутствие на теле пациента каких-либо датчиков и кабелей, в значительной степени ограничивающих свободное поведение человека и искажающих его естественный двигательный стереотип – приближенный к норме или патологический. Использовали отечественный комплекс “Видеоанализ движений” (разработка и производство НМФ “Статокин”, Россия).

В некоторых случаях проводили обследование методом компьютерной статокинезиметрии (стабилометрии).

Следует отметить, что исследование качественных и количественных показателей поддержания вертикальной позы методом компьютерной статокинезиметрии и характеристик угловой и линейной кинематики произвольной ходьбы пациентов методом компьютерного видеоанализа движений (motion capture) выступает ведущим инструментальным подходом в оценке таких базисных гравиозависимых процессов жизнедеятельности человека, как протекающие в неразрывном единстве статика и локомоция.

Результаты и обсуждение. При анализе результатов лечения исходили из теоретических представлений о том, что оптимальное выполнение циклических, многократно повторяемых движений, к которым, в первую очередь, относится произвольная ходьба, осуществляется с минимальной вариативностью биомеханических показателей двойного шагового цикла. Данная особенность закреплена в эволюции перехода к биподальной локомоции в условиях действия сил земной гравитации и имеет глубинный биологический смысл – минимизировать энергозатраты человека при ходьбе.

Прогрессивное уменьшение в процессе восстановительного лечения показателей вариативности основных параметров шага служит объективным и надёжным критерием эффективности реабилитации больных. Уменьшение средней вариативности значений гониометрического профиля после курса лечения следует расценивать как проявления стабилизации навыка ходьбы, снижения её энергоёмкости и улучшения статокинетической устойчивости.

В профессиональном восприятии врачей метод ФПЭС ассоциируется преимущественно с коррекцией макродвижений туловища и конечностей у больных ДЦП, с постинсультными двигательными нарушениями, с последствиями травм головного и спинного мозга. Однако опыт последних лет демонстрирует высокую эффективность метода ФПЭС в лечении нарушений осанки у детей и подростков, при широко распространённых в детской популяции сколиотических деформаций позвоночника.

С учётом самоподдерживающихся патогенетических факторов этих деформаций и тенденции к прогрессированию процесса следует говорить о течении “сколиотической болезни”, требующей высокотехнологичных видов медицинской помощи. Представим клинические результаты лечения в этой группе пациентов.

При подборе силы тока стимуляции добивались видимых эффектов сокращения мышц: при стимуляции трапециевидной и ромбовидной группы мышц надплечье поднималось вверх, а лопатка отводилась назад; при стимуляции крестцовоостистых и интеркостальных мышц туловище отклонялось в сторону возбуждения. Более интенсивной стимуляции подвергались мышцы на выпуклой стороне искривления.

Оценка результатов ФПЭС у больных сколиотической болезнью показала:

А. Статическая составляющая видеоанализа движений в режиме кифосколиозографии (аналог компьютерной оптической топографии позвоночника):

1) В группе больных С-образным сколиозом увеличилась максимальная электрическая активность мышц в 1,5 раза. Коррекция общего угла искривления составила 23%, или 4,6º в сторону уменьшения деформации. Амплитуда вращательных движений таза в среднем уменьшилась на 25,3%, плечевого пояса – на 28,3%. Произошло улучшение работы мышц в цикле шага: появились чёткие максимумы электрической активности мышц, оптимизировались временные рамки работы мышц, включение мышц туловища в движение в результате применения ФПЭС стало более симметричным.

2) В группе больных S-образным сколиозом были отмечены аналогичные изменения клинического течения заболевания, а также иннервационной и биомеханической структуры ходьбы пациентов.

3) В контрольной группе результаты лечения оказались менее убедительными: после проведения курса электростимуляции мышц в покое коррекция общего угла искривления составила 1,0º, максимальная электрическая активность увеличилась всего на 4%. Амплитуда вращательных движений таза и верхнего плечевого пояса уменьшилась на 10,7 и 10,3% соответственно. В иннервационной структуре ходьбы изменений не произошло.

Б. Динамическая составляющая видео-анализа движений в режиме кинематического анализа локомоций:

На фоне курсового лечения методом ФПЭС в обеих группах пациентов со сколиотической болезнью с разным типом искривления позвоночника, при помощи оптических методов компьютерного видеоанализа движений, продемонстрирована положительная динамика ходьбы. Оценивались ведущие показатели угловой и линейной кинематики локомоций пациентов со сколиотической болезнью – скорость, ускорение, текущие значения суставных углов в структуре двойного шагового цикла. В обеих группах подтверждено достоверное приближение гониометрического профиля суставов нижних конечностей к нормативному “коридору” указанных кинематических параметров, принимаемых за эталон сравнения.

Изучение отдалённых результатов лечения показало: эффективность метода ФПЭС сохраняется в течение 6-18 месяцев после одного курса стимуляции. При этом повторные курсы ФПЭС, проведённые через 6-12 месяцев, позволяют не только добиться поддержания лечебного эффекта, но и увеличить возможности дальнейшей коррекции деформации позвоночника.

ФПЭС предусматривает решение трёх задач: укрепление ослабленных мышц, коррекцию неправильно выполняемых движений, выработку и поддержание приближающегося к норме двигательного стереотипа ходьбы. Иными словами, перечисление этих трёх задач высвечивает три мишени, на которые содружественно проецируется действие метода ФПЭС:

а) первичное исполнительное звено движения, периферический нейромоторный аппарат, на который оказываются позитивные эффекты силового воздействия ФПЭС, общие с эффектами классической электростимуляции покоя;

б) текущее, во время сеанса лечения, исправление кинематических и динамических характеристик шага (т. н. “функциональное ортезирование”) – задействуется истинный биомеханический уровень исполнения движения;

в) воздействие на нейродинамику пациента, закрепление правильного двигательного стереотипа ходьбы на уровне локомоторных центров головного и спинного мозга, оптимизация межмышечных координаций.

Этим триединством и объясняется качественный скачок клинической эффективности метода ФПЭС по сравнению с некоторыми другими стимуляционными и кинезитерапевтическими технологиями.

ЛИТЕРАТУРА

1) Баев К. В. Нейронные механизмы программирования спинным мозгом ритмических движений. – Киев: Наукова Думка, 1984. – 156 с.

2) Витензон А. С., Миронов Е. М., Петрушанская К. А., Скоблин А. А. Искусственная коррекция движений при патологической ходьбе. – М., 1999. – 504 с.

3) Витензон А. С., Петрушанская К. А. От естественного к искусственному управлению локомоцией. – М., 2003. – 440 с.

4) Доценко В. И., Есютин А. А., Марков А. А., Чугунов В. В. Устройство для лечения поражений опорно-двигательного аппарата: Патент РФ на изобретение № 2241500 с приоритетом от 01.08.2003 г. – М.: 2004.

5) Кочетков А. В., Доценко В. И., Куренков А. Л. Ремоделирование движений у больных с помощью электростимуляции мышц// Современные медицинские технологии. – 2011. – № 7. – С. 45-50.

6) Титаренко Н. Ю., Воронов А. В., Доценко В. И. и соавт. Компьютерный видеоанализ движений в оценке восстановительного лечения детей с резидуальным нейромоторным дефицитом// Функциональная диагностика. – 2006. – № 3. – С. 69-75.

Научно-медицинская фирма “Статокин”

119602, Москва, а/я 285

Тел.: (495) 741-14-40 • тел./факс (499) 160-91-54

E-mail: statokyn@aha.ru • www.statokyn.ru

Медицинская компьютерная техника для неврологии, нейрофизиологии, спортивной медицины и реабилитологии




Rambler's Top100