Застосування роботизованої механотерапії у комплексній реабілітації хворих з неврологічною патологією

Abstract

За останні 10 років рівень травм спинного мозку зріс у 14 разів. Щороку до 500 тисяч осіб отримують такі травми, залишаючись важкими інвалідами. В Україні частота становить 0,1 на 1000 населення, 70-80% стають інвалідами 1 і 2 груп. Травми спинного мозку часто призводять до парезів і порушень ходьби, що вимагає реабілітації, особливо для працездатних осіб 17-45 років. Локомоторні роботи-асистенти, такі як Lokomat, допомагають відновлювати ходьбу, але обмежують осьове навантаження. Роботу викладено на 87 сторінках машинописного тексту, ілюстровано 27 таблицями та 12 рисунками. Складається зі вступу, 4 розділів, висновків, списку умовних скорочень та списку використаних джерел літератури, що містить 63 джерела, зокрема 25 іноземних. Мета дослідження: оцінити ефективність методики синхронізованого застосування екзоскелету й функціональної електростимуляції та розробити алгоритм реконструкції ходьби із застосуванням екзоскелету в комплексній реабілітації хворих із наслідками травми спинного мозку. Об’єкт дослідження: роботизована механотерапія з використанням екзоскелету. Предмет дослідження: роботизована механотерапія з використанням екзоскелету з метою реабілітації хворих з неврологічною патологією (наслідками травми спинного мозку). Методи дослідження: емпіричний (спостереження, порівняння, вимірювання,експеримент), теоретичний (аналіз, синтез, узагальнення, індукція та дедукція, аналіз і синтез), моделювання, клінічний, інструментальний. Результати. Включення розробленої методики автоматизованої ходьби в екзоскелеті, синхронізованої з функціональною електростимуляцією, у програму реабілітаційних заходів для пацієнтів у пізньому періоді хребетно-спинномозкової травми сприяє зниженню ступеня парезу (у підгрупах C і D у проксимальних відділах на 5,1% і на 7,1%; у дистальних відділах на 25,2% і на 13,4% відповідно). Відзначається достовірно значуще зниження м'язового тонусу наприкінці реабілітаційного курсу (у пацієнтів підгруп B, C і D на 21,5%, на 34,8% і на 32,7% відповідно). Методика синхронізованого застосування екзоскелета і функціональної електростимуляції під час відновлення мобільності хворих ефективніша порівняно з групою контролю згідно з Індексом Гаузера (у градаціях 4 і 5 у середньому у 5 і 3 рази відповідно). Досягнутий регрес клінічної симптоматики дає змогу пацієнтам основної групи розширити самообслуговування і мобільність, що підтверджує позитивна динаміка показників шкали VFM: під час порівняння з групою контролю відмічено достовірно значущу (р<0,05) перевагу бальної оцінки в пацієнтів підгрупи B, C і D на 9,4%, 9,0% і 8,5% відповідно. Відзначено достовірно значущу динаміку електроміографічних параметрів ходьби внаслідок курсового синхронізованого застосування екзоскелета і функціональної електростимуляції порівняно з контрольною групою в підгрупах В, С і Д на 18%, 35,5% і 26,9%. Це свідчить про поліпшення управління м'язами спини і м'язами-розгиначами тазостегнового суглоба. Ходьба пацієнтів основної групи стала стійкішою - у підгрупах B, C і D величина спектра поперечної складової реакції опори (за віссю Fx) знизилася на 21,5%, 34,6% і 41,6% відповідно; поздовжньої складової (за віссю Fy) - на 23,1%, 28,5% і 24,9% відповідно; стала менш енерговитратною (за віссю Fz) на 25,5%, 40,5% і 60,8% відповідно порівняно з групою контролю. Тренувальні заняття з використанням екзоскелета і функціональної електростимуляції сприяють достовірному зменшенню депресії на 24,5%, тривожності на 10,4%, самопочуття-активності-настрою на 18,3% порівняно з пацієнтами контрольної групи. Over the past 10 years, the incidence of spinal cord injuries has increased 14 times. Each year, up to 500,000 people sustain such injuries, resulting in severe disability. In Ukraine, the frequency is 0.1 per 1,000 population, with 70-80% becoming disabled in groups 1 and 2. Spinal cord injuries often lead to paresis and walking impairments, necessitating rehabilitation, particularly for working-age individuals between 17 and 45 years old. Locomotor assistive robots, such as Lokomat, aid in walking restoration but limit axial load. The work is presented on 87 pages of typewritten text, illustrated with 27 tables and 12 figures. It consists of an introduction, 4 chapters, conclusions, a list of abbreviations, and a bibliography with 63 sources, including 25 foreign ones. Research Objective: To assess the effectiveness of a synchronized method combining exoskeleton use and functional electrical stimulation and to develop a gait reconstruction algorithm using the exoskeleton in comprehensive rehabilitation of patients with spinal cord injury sequelae. Research Object: Robotic mechanotherapy using an exoskeleton. Research Subject: Robotic mechanotherapy using an exoskeleton for the rehabilitation of patients with neurological pathologies (spinal cord injury sequelae). Research Methods: Empirical (observation, comparison, measurement, experiment), theoretical (analysis, synthesis, generalization, induction and deduction, analysis and synthesis), modeling, clinical, instrumental. Results: Incorporating the developed method of automated walking in an exoskeleton, synchronized with functional electrical stimulation, into the rehabilitation program for patients in the late period of spinal cord injury contributes to reducing the degree of paresis (in subgroups C and D in the proximal sections by 5.1% and 7.1%; in the distal sections by 25.2% and 13.4% respectively). There is a statistically significant reduction in muscle tone at the end of the rehabilitation course (in patients in subgroups B, C, and D by 21.5%, 34.8%, and 32.7% respectively). The synchronized application of the exoskeleton and functional electrical stimulation during mobility restoration in patients is more effective compared to the control group according to the Hauser Index (in grades 4 and 5 on average 5 and 3 times respectively). The achieved regression of clinical symptoms allows patients in the main group to expand self-care and mobility, which is confirmed by the positive dynamics of VFM scale indicators: compared to the control group, there is a statistically significant (p<0.05) advantage in the point score of patients in subgroups B, C, and D by 9.4%, 9.0%, and 8.5% respectively. There is a statistically significant improvement in electromyographic walking parameters as a result of the synchronized course application of the exoskeleton and functional electrical stimulation compared to the control group in subgroups B, C, and D by 18%, 35.5%, and 26.9%. This indicates improved control of the back muscles and hip extensor muscles. The gait of patients in the main group became more stable - in subgroups B, C, and D, the transverse component of the support reaction spectrum (along the Fx axis) decreased by 21.5%, 34.6%, and 41.6% respectively; the longitudinal component (along the Fy axis) decreased by 23.1%, 28.5%, and 24.9% respectively; and became less energy-consuming (along the Fz axis) by 25.5%, 40.5%, and 60.8% respectively compared to the control group. Training sessions using the exoskeleton and functional electrical stimulation contribute to a significant reduction in depression by 24.5%, anxiety by 10.4%, and overall well-being-activity-mood by 18.3% compared to patients in the control group.