Персонализированный подход к применению методов роботизированной механотерапии у детей с церебральным параличом разных возрастных групп: обзор литературы

Механотерапия — это одно из важнейших в настоящий момент направлений в реабилитации, в основу которого заложено выполнение дозированных упражнений (преимущественно для отдельных сегментов конечностей), осуществляемых с помощью специальных медицинских устройств, облегчающих движения или, наоборот, требующих дополнительных усилий для их выполнения. Возможности современной реабилитации расширились благодаря появлению лечебных тренажеров. Они представляют собой специальные устройства, действие которых направлено на коррекцию патологических установок туловища и конечностей, увеличение мышечной силы и подвижности в суставах, а также на повышение общей мобильности и выносливости больных путем выполнения дозированных движений. Предложена следующая классификация тренажерных аппаратов механотерапии :

1) тренажеры, способные учитывать и точно оценивать качество движения и двигательного восстановления, — диагностические аппараты и аппараты с биологической обратной связью;

2) тренажеры, помогающие выделять отдельные фазы произвольных движений, — поддерживающие, фиксирующие аппараты;

3) тренажеры, позволяющие дозировать механическую нагрузку при выполнении движений и упражнений, — тренировочные аппараты и тренажеры;

4) комбинированные аппараты, позволяющие моделировать не только отдельные движения, но и целостные локомоторные акты, включая использование стабилографических платформ и обратной связи.

По степени участия больного аппараты делятся на:

аппараты пассивного действия — движения больного осуществляются в принудительной форме за счет работы самого тренажера. Сюда относятся циклические тренажеры, их модификации и вертикализаторы;
аппараты смешанного типа — сочетание возможностей движения пациента и аппаратных возможностей, когда больной испытывает определенную физическую нагрузку, но активные упражнения для него невозможны, и часть усилий выполняет за него тренажер. Такие устройства направлены на восстановление силы мышц, вертикальной устойчивости, баланса тела при ходьбе;
аппараты активного действия — при работе с которыми больной использует имеющиеся двигательные навыки с прикладыванием собственных усилий для движений рычагов тренажера.

Эффективность аппаратной тренировки зависит от локализации и уровня травмы, стадии восстановительного процесса, сопутствующих заболеваний, возраста, степени мотивации пациента.

Повреждения головного мозга у детей с ДЦП возникают очень рано и затрагивают все сферы развития ребенка, особенно двигательную, что способствует отсутствию опыта нормальной проприоцепции. «Положительным аспектом» раннего повреждения головного мозга у детей является возможность использования изначально имеющихся ресурсов нейрональной пластичности — «резервных» нейронов и проводящих путей — для формирования центральной нервной системы (ЦНС) человека на ранних этапах. Однако в последующем большая их часть «не используется» и постепенно утрачивается. Поскольку процессы миелинизации и синаптогенеза после рождения остаются незавершенными, в результате воздействия функциональных нагрузок на организм запускаются механизмы формирования новых синаптических связей. Так, путем образования «дополнительных» путей и с их сохранением развитие ЦНС после рождения ребенка продолжается. Совершенствуя и корректируя имеющиеся двигательные навыки посредством различных методов нейрореабилитации, специалист воздействует на механизмы нейропластичности. Поэтому все представления о нейропластичности,говоря о детях с ДЦП, сводятся к ранней активации пострадавших конечностей с целью правильного развития имеющихся и освоения новых «дополнительных» проводящих путей. Современные функциональные методы нейровизуализации позволяют проследить изменения, происходящие в головном мозге, что помогает подобрать и разработать эффективные стратегии реабилитационной программы. Так, было выявлено, что активация сенсомоторных областей коры головного мозга может вызываться путем наблюдения за каким-либо двигательным актом, его мысленным образом или же пассивной тренировкой. Первые 2 года жизни ребенка являются критическим периодом, в течение которого мероприятия по лечению ДЦП могут быть эффективнее, чем в более позднем возрасте. Именно в это время пластичность мозга достигает своих максимальных возможностей. Развивающийся на данном этапе опыт оказывает максимальное влияние на освоение и укрепление новых навыков и приспособление организма к конкретной среде. Например, критический период развития зрительной коры у детей с приобретенной амблиопией — до 7 лет. И аналогично — кохлеарный имплант при ранней глухоте имеет максимальную эффективность в течение первых 7 лет жизни. Критическим периодом для овладения естественным языком являются первые 6 лет жизни, после чего способность к овладению этим навыком постепенно снижается, а после 12 лет резко замедляется. У детей нейропластичность выражена гораздо отчетливее, что позволяет им восстанавливаться после мозговых травм быстрее и эффективнее, чем большинству взрослых. Исходя из вышеизложенного, авторы считают, что в целях достижения максимального эффекта от реабилитации важно начинать лечение как можно раньше.

Согласно классификации Объединения по контролю ДЦП в Европе (Surveillance of Cerebral Palsy in Europe; SCPE), выделены основные формы ДЦП: спастическая, дискинетическиая и атаксическая, из которых основная доля приходится на спастические формы.

Современные данные свидетельствуют о том, что у около 80% детей с церебральным параличом основной разновидностью двигательных нарушений является спастичность, а у 7% — дискинезия (включая дистонию или атетоз). Спастичность и дистония вызывают непроизвольные движения и изменения положения тела, что влияет на двигательный контроль и может причинять боль.

Спастичность нарастает в период наиболее активного роста и освоения ребенком двигательных навыков (примерно к возрасту 4–6 лет), именно поэтому своевременная коррекция мышечного тонуса является одним из определяющих реабилитационных вмешательств при спастическом и дискинетическом ДЦП. Повышение мышечного тонуса и сухожильных рефлексов, снижение мышечной силы, нарушение селективного моторного контроля и удержания позы — все эти симптомы представляют собой проявления повреждения функций верхнего мотонейрона, что лежит в основе патофизиологии ДЦП. Но именно мышечная слабость и гипотония выступают первичным проявлением поражения ЦНС при ДЦП, тогда как спастичность и высокие рефлексы вызваны вторичной реструктуризацией нервно-мышечной связи. Если спастичность отмечается лишь в 75–80% случаев, то наличие мышечной слабости присуще всем пациентам с ДЦП. Все больше фактов доказывают, что именно степень мышечной слабости, а не спастичности определяет двигательный дефицит и инвалидизацию у пациентов с ДЦП в долгосрочной перспективе . Рациональная расстановка акцентов при восстановительном лечении с учетом особенностей и проявлений двигательных нарушений, а также состояния мышечной ткани в разные периоды развития ребенка позволит выбрать правильную тактику реабилитации, минимизируя возможные вторичные осложнения.

РОЛЬ МЕХАНОТЕРАПИИ В РЕАБИЛИТАЦИИ ДЕТЕЙ С ДЦП

Механотерапия — это составная часть комплексной реабилитации детей с церебральным параличом, которая позволяет дополнить и повысить эффективность других методов, начиная со стандартной лечебной физкультуры и вплоть до оперативных вмешательств, ускоряя и улучшая послеоперационный период восстановления. Однако включая в процесс комплексной реабилитации данный метод (механотерапию), стоит помнить о некоторых противопоказаниях к работе с тренажерами. Наличие мышечного гипертонуса, фиксированных костных контрактур конечностей и/или их деформаций значительно затрудняет выполнение упражнений.

Наиболее эффективным способом у детей с ДЦП оказалось применение роботизированной механотерапии в более поздний послеоперационный период (через 1 мес и более после окончания иммобилизации и начала восстановительного лечения). Эта закономерность касалась прежде всего общей двигательной активности. Нами было отмечено, что одновременно с роботизированными тренажерами развиваются динамические тренажеры — костюмы динамической проприоцепции.

Существует несколько вариантов тренировочных костюмов, разработанных группой российских физиологов и клиницистов. По величине аксиальной нагрузки они делятся на увеличивающие нагрузку и снижающие нагрузку. Костюмы аксиальной нагрузки — «Адели» («Адели-М», Россия), «Гравистат»/«Гравитон» («Огонек», Россия), «Регент» («ЦАМ», Россия); костюмы антигравитационного действия — «Атлант» (Dynaforce, Россия), «Фаэтон» (НПФ «Медтехника», Россия). Костюмы «Адели» и «Гравистат» представляют собой мягкий нагрузочный ортез, состоящий из эластичных регулируемых тяг, расположенных соответственно местоположению мышц-антагонистов. Костюмы антигравитационного действия осуществляют свою функцию путем поддува сжатого воздуха в камеры, проходящие вдоль туловища и конечностей по ходу мышц-антагонистов, объем наполнения которых индивиуально дозирует инструктор для каждого пациента. Методика помогает ребенку быстрее адаптироваться к изменению положения тела в пространстве, поскольку костюм действует как эластичный внешний каркас. Не менее важна роль виброплатформы в комплексной реабилитации детей с ДЦП, особенно в раннем послеоперационном периоде. В процессе вертикализации с постепенным увеличением нагрузки основная работа направлена на осуществление упражнений на поддержание длины и силы мышц, тренировку правильного паттерна движений и селективного мышечного контроля.

В основе действия вибрационных платформ, например Galileo (Novotec Medical, Германия), Takasima (Takasima, Тайвань), Power Plate (Power Plate, Германия), лежат синусоидальные колебания, которые имеют различную амплитуду и частоту. Колебания виброплатформы стимулируют движения таза, имитируя естественную ходьбу, что вызывает сокращение мышц и уменьшение их спастичности. Также посредством виброплатформ тренируется баланс тела, стимулируется походка и улучшаются координационные навыки. Использование роботов, в том числе управляемых компьютером, в нынешнее время является одним из основных направлений в двигательной нейрореабилитации. Особую актуальность в настоящее время в детской реабилитации приобретает применение биологической обратной связи (БОС). При выполнении повторяющихся двигательных актов с использованием зрительной и звуковой информации о совершении движения в режиме реального времени при помощи компьютерных игр ребенок получает возможность сознательно корректировать выполняемое действие. В последние два десятилетия активно развивается технология интерфейса «мозг – компьютер» (ИМК), расширяются области ее применения, предлагаются новые типы датчиков для регистрации сигналов мозга, улучшается качество их распознавания, усовершенствуются методы тренировки испытуемых на управление ИМК. Ученые из Южной Кореи в своем исследовании использовали ИМК, ассоциированный с электростимулятором мышц-разгибателей запястья. Запуская электростимуляцию на основе анализа параметров электроэнцефалографии в режиме реального времени, выявляли изменения отношения мощности бета-ритма к тета-ритму при представлении пациентом разгибания кисти. После ряда проведенных сеансов у детей с ДЦП отмечалось улучшение показателей мелкой моторики, а также данных концентрации внимания. Согласно нескольким проведенным контролируемым исследованиям, наиболее эффективным в нейрореабилитации является применение роботизированного комплекса, содержащего ИМК с управляемым им экзоскелетом. На основании наблюдений и опыта применения все большее внимание детских реабилитологов привлекает экзореабилитация — методика, сочетающая применение экзоскелетов с другими реабилитационными методами, которая приводит к частичному или полному восстановлению двигательных функций верхних и нижних конечностей. Для коррекции двигательных функций рук детей с ДЦП разработан целый ряд роботизированных устройств. Наиболее распространенными среди них являются три роботизированных устройства: In Motion 2, коммерческая версия MIT-MANUS (Interactive Motion Technologies USA, США), NJIT-RAVR (The New Jersey Institute of Technology Robot-AssistedVirtual Rehabilitation, США) и CosmoBot (AnthroTronix, США).

Новейшим инструментом роботизированной механотерапии в детской реабилитации в настоящее время являются системы экзоскелетов. Для формирования правильного паттерна ходьбы, начиная с раннего возраста и проведения активной вертикализации ребенка, разработан целый ряд экзоскелетов. В соответствии с заданными внешними параметрами экзоскелет обеспечивает ходьбу с низким, средним или высоким шагом (задается углами в тазобедренных и коленных суставах) и разной длиной шага (короткий, средний или длинный шаг). Ходьба в экзоскелете осуществляется за счет последовательного переноса массы тела пациента (пилота экзоскелета) с одной ноги на другую. Сочетание ходьбы в экзоскелете с различными видами нейрофизиологических стимуляций позволяет существенно ускорить процесс обучения детей ходьбе, создавая синергический реабилитационный эффект.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ МЕХАНОТЕРАПИИ У ДЕТЕЙ С ДЦП В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТА И УРОВНЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
Говоря о детях, важно учитывать возраст ребенка, тяжесть двигательных нарушений (например, при ДЦП это уровни поражения ЦНС, согласно классификации Gross Motor Function Classification System (GMFCS), I–V), а также наличие тех или иных ортопедических осложнений.
У детей раннего возраста (0–3 лет) основными целями реабилитации являются обучение моторным навыкам (повороты, сидение, ползание, стояние) в зависимости от степени их утраты или недоразвития и индивидуальная психолого-педагогическая помощь. Именно в этот период у детей с незначительными поражениями ЦНС начинаются самостоятельная вертикализация и ходьба, а неправильно сформированные двигательные навыки могут сказаться на дальнейшем развитии двигательного стереотипа. В данной группе применение механотерапии значительно ограничено из-за малого возраста детей, отсутствия оборудования, подходящего по параметрам,
и недостаточно развитой когнитивной сферы для использования сложных компьютерных задач или игр, однако для пациентов с установленным диагнозом ДЦП и уровнями I–IV по шкале GMFCS могут применяться экзоскелеты, виброплатформы, аппараты Корвит, тренажеры
Гросса, позволяющие уже с раннего возраста подготовить ребенка к последовательной вертикализации и начать формирование правильного паттерна ходьбы.
В младшей возрастной группе (3–5 лет) и с оценкой по шкале GMFCS I–IV более активно подключаются занятия на механизированных аппаратах, однако они носят преимущественно характер пассивной тренировки, поскольку в этом возрасте у детей недостаточно сформированы пространственные представления, имеются особенности коммуникативной и эмоционально-волевой сферы. Тренинг с использованием роботизированной системы вызывает мощный положительный психоэмоциональный всплеск, что существенно повышает мотивацию к самостоятельным движениям. В этом возрасте возможно использовать виброплатформы, экзоскелет, беговые дорожки, велотренажеры, Lokomat, Hand Tutor.

У детей средней возрастной группы (6–10 лет) и с оценкой по шкале GMFCS I–III с большей эффективностью можно применять активно-пассивные и полностью активные режимы тренировок, особенно у пациентов, у которых ранее были сформированы правильные стереотипы
движений. Актуальным становится визуальный контроль ребенка за показателями, отражаемыми на дисплее тренажера в процессе тренировок. Дети с сохранным интеллектом следят за симметричностью работы правой и левой нижней конечности, произвольно меняют силу мышц. Функциональные целеориентированные тренировки подразумевают активное включение и мотивацию самого ребенка, способность понимать и выполнять задания, достаточную сохранность сенсорных систем (в первую очередь зрительной и слуховой). Дети старшей возрастной группы (11–17 лет) и с оценкой по шкале GMFCS I–III с сохранным интеллектом становятся активными участниками реабилитационного процесса. У них достаточно высока мотивация к освоению или улучшению навыка ходьбы, что значительно упрощает и ускоряет процесс двигательной реабилитации с использованием роботизированных систем. В группах детей 6–10 лет и 11–17 лет с оценкой по шкале GMFCS I–III целесообразно применение виброплатформ, экзоскелета, беговых дорожек, велотренажеров, тренажера Lokomat, аппарата Hand Tutor, различных тренажеров для восстановления функций верхних и нижних конечностей, например линии KinetekPablo и Luna. Отдельно стоит уделить внимание пациентам V уровня
по шкале GMFCS. Таким пациентам роботизированная механотерапия (виброплатформа, велотренажер) должна проводиться очень ограниченно и с большой осторожностью ввиду наличия большого количества сопутствующей ортопедической патологии и явных когнитивных
нарушений. Наличие же выраженного спастическогосиндрома и нарушение проприоцепции, свойственные не только пациентам с V уровнем по шкале GMFCS, ведут к дефициту координации и равновесия, что значительно затрудняет выполнение упражнений на тренажерах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современная механотерапия в настоящее время представлена довольно широким спектром методик и тренажеров, которые могут быть подобраны индивидуально для каждого пациента с учетом особенностей заболевания, поставленных реабилитационных целей, возраста, двигательного дефицита, индивидуальных особенностей и сопутствующих ортопедических осложнений.Персонализированная технология применения роботизированной механотерапии может значительно расширить возможности восстановления двигательных навыков и обеспечить наилучшую социализацию детей раннего возраста, в том числе пациентов с ДЦП, для которых вертикализация была доступна до настоящего времени только с помощью взрослого или стационарных аппаратов и вертикализаторов без коррекции стереотипа движения.

Необходимость обязательного включения механотерапии в комплекс реабилитационных мероприятий в настоящий момент не вызывает сомнения, поскольку с ее помощью может быть значительно повышен реабилитационный потенциал пациентов и значительно расширены возможности детей с двигательными нарушениями.

Ашрафова У.Ш., Куприянова О.С., Кармазина Е.К., Клочкова О.А., Мамедъяров А.М., Комарова Е.В., Ивардава М.И., Каркашадзе Г.А. Персонализированный подход к применению методов роботизированной механотерапии у детей с церебральным параличом разных возрастных групп: обзор литературы. Педиатрическая фармакология. 2023;20(6):588–596.

30.05.2024