Функциональная локомоторная терапия с обратной связью в технологиях физической реабилитации. Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» Национальный университет физического воспитания и спорта Украины (г. Киев).


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
УДК 796 : 617.572 - 053.8 - 085 Юрий Попадюха, Владимир Ильин Функциональная локомоторная терапия с обратной связью в технологиях физической реабилитации Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический ин ститут» ; Национальный университет физического воспитания и спорта Украины (г. Киев) Постановка нау чной проблем ы и её значение . Несмотря на значительные достижения меди - цин ских технологий в лечении опорно - двигательного аппарата (ОДА), восстановление ходьбы при различных заболеваниях (инсульт, ДЦП и др.) и повреждениях, проведении хирургических операци й (эндопротезирование тазобедренного, коленного, голеностопного суставов) является важн ой медико - социальной проблем ой . В технологиях восстановления ходьбы бол ьных применяются различные физические упраж не - ния  1, 507, техничес кие системы и оборудование 5, 78; 6 , 102 . Однако, несмотря на приме нение различных реабилита цион ных программ для восста нов ления ходьбы больных после перенесенных заболеваний и тр авм  1, 508 ] , в реаби ли тационных технологиях еще не в полном объеме исполь зуются достижения науки и техники, роботизированные комплексы и системы. Для нас важ но проанализировать возможность обеспечения восстановления ходьбы больных при различных пере несенных травмах, операциях и заболеваниях, с помощью роботизированн ой систем ы функцио наль ной локомоторной терапии с обратной связью Lokomat. Робота выполнена по плану НИР «Разработка технологий обеспечения психолого - физической реабилитации и оздоровлени я человека (№ государственной регистрации – 0111U003539) кафедры биобезопастности и здоровья человека НТУУ «КПИ». Анализ исследований по проблеме. Восстановление ходьбы у больных при наличии у них различных заболеваний (инсульт, ДЦП и др.) и повреждениях головного и спинного мозга, прове - дении плановых хирургических операций (эндопротезирование тазобедренного, коленного, голе - ностопного суставов) является важн ой медико - социальной проблем ой . Важными средствами физи - ческой реабилитации являются 1, 508 леч ебна е гимнастика и массаж, механотерапия, гидрокинезо терап ия, физиотерапия , различные современные компьютери зи ро ванные комплексы и системы 5, 78 – 82 ; 6, 101 – 10 3]. Цель исследования – анализ конструктивных и функциональных особен ностей роботизиро ван - ной системы локомоторной терапии с обратной связью Lokomat для обеспечения физической реаби - литации в восстановлении ходьбы больных. Задачи исследования – рассмотреть конструктивные особенности , алгоритм работы роботизи - ро ванной системы функциональной локомо торной терапии с обратной связью Lokomat для восста - новления ходьбы больных при заболеваниях, травмах и перенесенных операци ях . Изложение основного материала и обоснование полученных результатов исследования. Важнейшей проблемой физической реабили тации бо льных с тяжелыми двигательными нарушениями ввиду заболеваний, травм ОДА, головного и спинного мозга, проведенных операций является эффек - тивное обучение ходьбе. Одн а из таких современных реабили тацион ных технологий – роботизиро - ванная система функцио нал ь ной локомоторной терапии с обратной связью Lokomat [2, 10; 3, 36 – 37; 4, 121 – 123 ; 11; 12]. Современным направлением моторной реабилитации является метод внешней реконструкции ходьбы с применением роботизированных систем, обладающих широкими возможностями опера - тивного моделирования в реальном времени степени непосредственного двигательного участия са - мого больного. Согласно современным научным взглядам, в основе восстановления нарушенных функций при поврежде ниях головного и спинного мозга, тяжелых травмах ОДА и заболеваниях нервной системы являются механизмы нейропластичности – способность различных отделов ЦНС к реорганизации за счет структурных изменений в самом веществе мозга. Клини чес кие исследования [2, 10 – 12 ; 3, 35 – 38 ; 7, 5 – 8 ; 8, 308 – 311  подтверди ли, что в активизации этих механизмов основная роль принадлежит афферентации, возникающей в нижних конечностях при целенаправлен ной и интенсивной тренировке, с помощью роботизированных систем, активируя пластические процессы в супраспи нальных моторных це нтрах, контролирующих локомоции. В настоящее время одной из наиболее совершенных подобных систем для тренировки ходьбы является система « Lokomat » (рис. 1), которая включает бегущую дорожку, систему разгрузки массы тела человека и интегрированные в наружные ортезы двигатели, которые обеспечивают движение в нижних конечностях, портативный компьютер с монитором обратной связи для контроля за дви - жениями больного, параллельные, регулируемые по ширине и высоте брусья 4, 121 – 122 ; 11 ; 12]. © Попадюха Ю., Ильин В., 2015 Рис. 1. Общий ви д роботизированной системы « Lokomat » Движения ног больного обеспечиваются с высокой повторяемостью паттерна ходьбы по заранее запрограммированной заданной траектории. В начале обучения больного ходьбе робот обеспечивает пассивные движения в нижних конечнос тях, имитируя шаг, а по мере восстановления движений ног больного его активное участие в восстановлении локомоции увеличивается. Система обеспечивает высокую интенсивность тренировок и повторяемость шаговых движений – основных принципов обучения ходьбе. Ус иленная мотивация пациента обеспечивается за счет использования специфи - ческого управления нагрузкой и расширенной обратной связи. Спинальные, тяжелобольные (травмированные) и прооперированные пациенты достаточно просто переводятся из инвалидного кресла н а беговую дорожку и закрепляются в системе «Lokomat» специальными фиксаторами. Управляемые компьютером моторы, которые точно синхрони зи рованы со скоростью беговой дорожки (0 – 10 км/час), задают ногам больного траекторию движения, форми - рую щую траектори ю ходьбы близкую к физиологической. Подвесная система обеспечивает равномерную разгрузку массы тела больного (0 – 75 кг – плавно, свыше 75 кг – дискретно), способствуя созданию условий для ведения физиологичной ходьбы и опти - мальной сенсорной стимуляции. Ро ботизированные ортезы ведут ноги больного (весом до 135 кг) по беговой дорожке, позволяя при этом широко варьировать терапев тическими возможностями. Про - г ресс восстановления ходьбы больных является более эффективным за счет проведения длительных и интенси вных функциональных тренировок, по сравнению с мануальными тренировками на беговой дорожке. При использовании системы «Lokomat» двигательная активность больного легко координи - руется и анализиру ется, образец его ходьбы и сила сопротивле ния движению инди ви дуально подби - раются, мотивация больного повышается за счет наличия интегрированной системы биологической визуальной обратной связи, которая обеспечивает мониторинг походки больного и на выносном мониторе в реальном времени визуально отображает траектор ию движения ног, число ошибок (неправильных действий), повышая мотивацию больного, стимулируя его на активное участие, а инструменты оценки параметров локомоции позволяют легко производить измерение прогресса восстановления ходьбы больного с его последующи м воспроизве дением, а при необходимости – обеспе чивается переключение с автомати зированной на мануальную терапию. Программное обеспечение «Lokomat» в реальном времени проводит оценку состояния больного: с помощью силовых датчиков в устройствах движения измеряет активные движения ног больного, приспосабливает интенсивность механической асистенции движению для каждой конечности, механическое сопротивление (неподвижности) в каждом суставе; ведет запись данных о походке и каждом шаге, хранит эти данные для анализа и документации; измеряет ригидность тазобедренного и коленного суставов в момент движения нижней конечности по заданной траектории, регистрируя величину крутящего момента; определяет изометрическую силу больного в статическом положении, объём движе ния этих суставов больного в пассивном состоянии без помощи двигателей Lokomat; контроль 4 - х электроприводов в реальном времени. Программа со вспомогательным контролем силы помогает постоянно регулировать ее (полная помощь – свободный шаг с сопротив ле ни ем). Трениро воч ные программы: параметры тренировки (например скорость) могут быть запрограммированы. Программа пользо ва теля включает контроль положения больного с помощью таких параметров, как скорость беговой дорожки, регулируемый коэффициент длины но г, регулиров ка параметров восстановле ния навыков ходьбы (сгибание/разги - бание бедер и коленей), степень поддержки электропри водов, мониторинг ошибок. Выводы и перспективы дальнейших исследований. Важнейшая проблема физической реаби - литации больных с тяж елыми двигательными нарушениями (заболевания, травмы ОДА, головного и спинного мозга) – повышение эффективности обучения их ходьбе. Приведенный анализ особен - ностей и алгоритма действия роботизи ро ван ной системы локомотор ной терапии с обратной связью «L okomat» позволяет сделать вывод о том, что она может значительно повысить эффективность восстановления ходьбы больных с тяжелыми двигательными нарушениями. Перспективы дальнейших исследований – проведение реабилитационных мероприятий по вос - ста новлению хо дьбы больных с тяжелыми двигательными нарушениями при использовании системы Lokomat, с оценкой повыше ния качества их жизни, возврату к профессиональной деятельности. Источники и литература 1. Марченко О. К. Основы физической реабилитации : учеб. для студ. вузов / О. К. Марченко. – Киев : Олимп. лит., 2012. – 528 с. 2. Макарова Р. М. Влияние циклической тренировки на системе «L okomat » на сердечно - сосудистую систему у больных с последствиями травм головного мозга / Р. М. Макарова, К. В. Лядов, Т. В. Шапо - валенк о // Физиология, бальнеология и реабилитация. – М., 2012. – № 1. – С. 10 – 13. 3. Кузнецов А. Н. Роботизированная локомоторная терапия в реабилитации пациентов с поражением нервной системы – от научных теорий в клиническую практику / А. Н. Кузнецов, В. Д. Дамин ов, Е. А. Канкулова // Вестник восстановительной медицины. – 2011. – № 2. – С. 36 – 39. 4. Попадюха Ю. А. Применение роботизированных систем функциональ ной локомото р ной терапии с обратной связью в восстановлении ходьбы больных с переломами к о ст ей таза / Ю. А. Попадюха, О. А. Глы - няна // Науковий часопис НПУ ім. М. П. Драгоманова. – Серія 15 : Науково - педагогічні проблеми фізичної куль ту ри (фізична культура і спорт) : зб. на у к. пр. – К. : Вид - во НПУ імені М. П. Драгоманова, 2015. – Вип. 11 (66) 15. – С. 121 – 124. 5. Попадюха Ю. А. Технологія « HUBER » у у зміцненні опорно - рухо во го апарату людини / Ю. А. Попа - дюха // Науковий часопис НПУ ім. М. П. Драгоманова. – Серія 15 . – 2000. 6. Науково - педагогічні проблеми фізичної культури (фізична культура і сп орт) : зб. наук. пр. – К. : Вид - во НПУ ім. М. П. Драгоманова, 2012. – Вип. 24. – С. 77 – 83. 7. Попадюха Ю. А. Особенности применения системы тренажеров DAVID в профилак тике травматизма и физической реабилитации повреждений опорно - двигательного аппарата / Ю. А . Попадюха, А. А. Але - шина, Ю. В. Евтушен ко // Молодіжний науковий вісник Східноєвропейського націо на льного універ - ситету імені Лесі Українки. Фізичне виховання і спорт : журнал / уклад. А. В. Цьось, А. І. Альошина. – Луцьк : Східноєвроп. нац. ун - т ім. Лесі Українки, 2014. – Вип. 15. – С. 100 – 106. 8. Hidler J. Multicentre randomized clinical trial evaluating the effectiveness of the Lokomat in subacute stroke / J. Hidler, D. Nichols, M. Pelliccio, K . Brady // J. Neurorehabil. Neural Repair. – 2009. – № 1. – P. 5 – 13. 9. Mayr A . Prospective, blinded, randomized crossover study of gait rehabilitation in stroke patients using the Lokomat gait orthosis / A. Mayr , M . Kofler , E . Quirbach , H. Matzak , K . Frohlich , L . Salt uari // Neurorehabil Neural Repair. – 2007. – Vol. 21, № 4. – P. 307 – 314. 10. Schwartz I. The Effectiveness of Locomotor Therapy Using Robotic - Assisted Gait Training in Subacute Stroke Patients: A Randomized Controlled Trial / I . Schwartz, A . M . D . Sajin, I . Fisher, M . Neeb, M . Shochina, M . Katz - Leurer, Z. Meiner // Medical Association Journal. – 2009. – Vol. 1. – P. 516 – 523. 11. Westlake K. P. Pilot study of Lokomat versus manual - assisted treadmill training for locomotor recovery post - stroke / K. P . Westlake, C . Patten // J. Neuroeng Rehabilitation. – 2009. – № 6. – P. 6 – 18. 12. Роботизиро ван ный аппарат Lokomat  Электронный ресурс  . – Режим доступа : http://helpinsult.ru/ robototizirovannyj - apparat - lokomat.html 13. Система Lokomat  Электро нный ресурс  . – Режим доступа : http://vmgb2.ru/lokomat.php Аннотации В статье рассмотрены особенности и преимущества применения роботизированной системы функ цио - нальной локомоторной терапии с обратной связью « L okomat » для обеспечения реабилитационных технологий. Цель работы – анализ конструктивных и функциональных особен ностей роботизированной системы локомо - торной терапии с обратной связью « Lokomat » для обеспечения физической реабилитации в восстановлени и ходь бы больных. Ключевые слова: локомоторная терапия, травма, заболевани е , ходьба, физическая реабилитация, технические средства, обратная связь. Юрій Попадюха, Володимир Ільїн. Функціональна локомоторна терапія зі зворотним зв ’ язком у технологіях фізичної реабілітації. У статті розглянуто особливості та переваги застосування роботи - зованої системи функціональної локомоторної терапії зі зворотним зв ’ язком Lokomat для забезпечення реабі - літаційних технологій. Мета роботи – аналіз конструкт тивних і функціонал ьних особливостей роботизованої системи локомоторної терапії зі зворотним зв ’ язком «Lokomat» для забезпечення фізичної реабілітації у відновленні ходьби хворих. Ключові слова: локомоторна терапія, травма, захворювання, ходьба, фізична реабілітація, технічн і за - соби, зворотний зв ’ язок. Yuri y Popadyuha, Vladimir Ilyin. Functional Locomotion Therapy with Feedback Technology in Physical Rehabilitation. The article describes the features and benefits of the robotic system functional locomotion therapy with feedb ack Lokomat for rehabilitation technologies. The aim is to analyze the structural and functional features of robotic locomotion therapy system with feedback Lokomat for physical rehabilitation in the recovery of patients walk. Key words: locomotor therapy, injury, illness, walking, physical rehabilitation, technical aids, feedback.

Приложенные файлы

  • pdf 2469323
    Размер файла: 396 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий