Экзоскелеты в медицине: мировой опыт и клиническая практика Пироговского центра
Автор: Даминов В.Д., Ткаченко П.В.
Журнал: Вестник Национального медико-хирургического центра им. Н.И. Пирогова @vestnik-pirogov-center
Рубрика: Редакционные статьи
Статья в выпуске: 4-2 т.12, 2017 года.
Бесплатный доступ
Анализируя мировой опыт применения экзоскелетов и собственные результаты применения технологии в ФГБУ «НМХЦ им Н.И. Пирогова Минздрава РФ» (далее - Пироговский Центр) в течение 2015-2017 годов, отмечено, что приоритетными областями использования экзоскелетов являются военная промышленность и медицина. Изучая применение экзоскелетов в медицинской реабилитации больных с позвоночно-спинномозговой травмой, следует отметить, что данные, приведенные в анализируемых работах, различаются между собой по длительности курса, числу и типу тренировок, характеристикам и количеству больных. Несмотря на это, в большинстве исследований была подтверждена положительная роль использования экзоскелетов в улучшении двигательного контроля - мышечной активации и координации движений. Немаловажными положительными результатами использования экзоскелета стали: уменьшение вторичных осложнений гиподинамии, боли, снижение спастичности, увеличение плотности костной ткани, укрепление мышц туловища и конечностей, повышение толерантности к физической нагрузке, а иногда и самостоятельная независимая ходьба. Преимуществом тренировки в экзоскелете явилась ходьба по недвижущейся поверхности с осуществлением физиологической схемы (pattern), а также значительное облегчение работы кинезотерапевтов с тяжелыми больными. Проанализирован опыт применения экзоскелетов в медицинской реабилитации и в Пироговском Центре, в целом совпадающий с данными ведущих реабилитационных центров. Целью нашего исследования была оценка безопасности и эффективности синхронизированного применения экзоскелета ExoAtlet и ФЭС в комплексной реабилитации больных с последствиями травмы спинного мозга. По его результатам, у пациентов существенные изменения в неврологическом статусе отсутствовали. Показатели АД менялись не более чем на 15%, ЧСС были в пределах допустимых значений. Мониторинг ЭКГ позволил исключить нарушения сердечного ритма и ишемию миокарда во время ходьбы на роботизированных устройствах. Отмечено повышение толерантности к физическим нагрузкам, уменьшение энергозатрат в вертикальном направлении при ходьбе, увеличение амплитуды угловых перемещений в суставах нижних конечностей. Объективно у пациентов группы ExoAtlet отмечалось улучшение управления мышцами дорсальной поверхности спины и их максимальной электрической активности, ходьба стала более устойчивой в продольном и поперечном направлениях. Проведенный анализ позволяет сделать вывод о целесообразности применения экзоскелета в реабилитации пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой.
Экзоскелет, ходьба, физиологическая схема, паттерн, реабилитация, позвоночно-спинномозговая травма, парез, нижние конечности, спастичность, мышечная активация, энергозатраты
Короткий адрес: https://sciup.org/140225804
IDR: 140225804 | УДК: 591.471.27
Exoscletes in medicine: world experience and clinical practice of the Pyrogov center
Analyzing the worldwide experience of the exoskeleton's application and own results in the Pirogov Center during the period from 2015 till 2017 years, it was noted that the priority areas for the exoskeleton's application are military industry and medicine. It should be noted that analyzed papers of the exoskeleton's application in medical rehabilitation of patients with spinal cord injury were differed in the length of the course, the number and type of training, characteristics and number of patients. Despite of this, most of the studies has been confirmed positive role in improving of motor control using of the exoskeletons - improving muscle activation pattern and movement coordination. Important positive results of the exoskeleton's application are: reduction of secondary complications of immobility, decreasing spasticity and pain, increasing of bone density, strengthening of the trunk and extremities muscles, increasing exercise tolerance, and in some cases, self independent walking. The advantage of the exoskeleton training was walking on the unmoving surface using the physiological pattern and significant decreased work of the physiotherapists with heavy patients. The experience of the exoskeleton's application has been analyzed in the Pirogov Center too, and it coincides with the data of the leading rehabilitation centers on the whole. The aim of our research was evaluation of the safety and effectiveness of the synchronized application of the exoskeleton ExoAtlet ® with FES in the complex rehabilitation of the SCI patients. Significant changes in the neurological status were not revealed after rehabilitation course. BP values were changed by not more than 15% from baseline, HR values were within acceptable values. ECG monitoring excluded significant cardiac pathology during walking. We had increasing tolerance to physical stress and reducing energy consumption in vertical direction during walking, increasing in the amplitude of the angular movements of the leg's joints. It was objectively noted improvements in back muscles control and muscle's maximum electrical activity, walking became more stable about the transverse and sagittal axis. This review leads to the conclusion on the possibility of the exoskeleton's application in rehabilitation of the patients with spinal cord injury.
Список литературы Экзоскелеты в медицине: мировой опыт и клиническая практика Пироговского центра
- Карпов О.Э. Автоматизация процессов, цифровые и информационные технологии в управлении и клинической практике лечебного учреждения: научные труды; Деловой экспресс, 2016. -388 с.
- Карпов О.Э., Ветшев П.С., Махнев Д. А., Епифанов С. А., Даминов В. Д., Зуев А. А., Кузьмин П. Д. Цифровые технологии в хирургической практике и реабилитации; Автоматизация процессов, цифровые и информационные технологии в управлении и клинической практике лечебного учреждения: научные труды/Под ред. О.Э. Карпова. -М.: Деловой экспресс, 2016: 238-254.
- Карпов О.Э., Ветшев П.С. Роботассистированная хирургия -воплощение инновационных технологий в клиническую практику; Автоматизация процессов, цифровые и информационные технологии в управлении и клинической практике лечебного учреждения: научные труды; Под ред. О.Э. Карпова. -М.: Деловой экспресс, 2016: 254-262.
- Экзоскелет -военное и мирное применение; Главный механик; 2011; № 11; 50-54.
- Щербаков В. Технологии: железные солдаты; Журнал для спецназа; 2011; № 1
- Binkiewicz-Glinska A., Sobierajska-Rek A., Bakula S.,Wierzba J., Drewek K., Kowalski I. M., Zaborowska-Sapeta K. Arthrogryposis in infancy, multidisciplinary approach: casereport//Proc Natl Acad Sci U S A. 2013, Mar 19;110(12).
- Raytheon XOS 2 Exoskeleton, Second-Generation Robotics Suit, United States of America; 2014.
- Бедняк С.Г., Еремина О.С. Роботизированные экзоскелеты HAL (почувствуй себя HAL’ra); Сборник научных трудов Sworld, 2014; № 1; 49-51.
- «HULC». Lockheed Martin/Retrieved, 2011-08-02.
- Леонтьев М.А., Овчинников О.Д. Изучение показаний к восстановлению локомоторных функций у пациентов с ТБСМ и препятствующих локомоции факторов; Вестник Кузбасского научного Центра СО РАМН; 2005; № 1; 131-136.
- Дашко И.А. Автореферат кандидатской диссертации «Дифференцированный подход к комплексной терапии и реабилитации больных в зависимости от степени и уровня травматического повреждения спинного мозга»; Москва; 2010 г.; 46 с.
- Зимина Е.В. Автореферат кандидатской диссертации «Медицинская реабилитация больных с применением роботизированной реконструкции ходьбы в первые месяцы после травмы спинного мозга»; Москва; 2010 г.; 23 с.
- Dobkin В.Н. International Randomized Clinical Trial, Stroke Inpatient Rehabilitation With Reinforcement of Walking Speed (SIRROWS), Improves Outcomes/Neurorehabilitation and Neural Repair; 2010; Vol. 24; No 3; 235-242.
- Даминов В.Д. Автореферат докторской диссертации «Совершенствование системы технологий роботизированной механотерапии в реабилитации больных с поражением центральной нервной системы»; Москва; 2013 г.
- Даминов В.Д., Горохова И.Г., Ткаченко П.В. Антигравитационные технологии восстановления ходьбы в клинической реабилитации; ВВМ; 2015; №4; 33-36.
- Клочков А.С. Автореферат кандидатской диссертации «Роботизированные системы в восстановлении навыка ходьбы у пациентов, перенесших инсульт»; Москва; 2012 г.; 26 с.
- Ткаченко П.В., Даминов В.Д. «Необходимость реабилитации пациентов с рассеянным склерозом после трансплантации стволовых кроветворных клеток»; ВВМ; 2015; №4; 9-12.
- Черникова Л.А., Курортные ведомости №5; 2015; 92.
- Mehrholz J, Elsner B, Werner C, Kugler J, Pohl M. Electromechanical-assisted training for walking after stroke; Cochrane Database Syst Rev; 2013 Jul 25;7:CD006185).
- Rewalk’ bionic legs get FDA approval; News.com.au.; 2011. Retrieved 13 May 2012; 22.
- Asselin P, Knezevic S, Kornfeld S, Cirnigliaro C, Agranova-Breyter I, Bauman WA, Spungen AM//Heart rate and oxygen demand of powered exoskeleton-assisted walking in persons with paraplegia; J Rehabil Res Dev. 2015;52(2):147-58.
- Raab K, Krakow K, Tripp F, Jung M Effects of training with the ReWalk exoskeleton on quality of life in incomplete spinal cord injury: a single case study; Spinal Cord Ser Cases. 2016 Jan 7; 2:15025.
- Kasai R., Takeda S., The effect of a hybrid assistive limb(®) on sit-to-stand and standing patterns of stroke patients; J Phys Ther Sci. 2016 Jun;28(6):1786-90.
- Cruciger O, Schildhauer TA, Meindl RC, Tegenthoff M, Schwenkreis P, Citak M, Aach M Disabil Rehabil Assist Technol./Impact of locomotion training with a neurologic controlled hybrid assistive limb (HAL) exoskeleton on neuropathic pain and health related quality of life (HRQoL) in chronic SCI: a case study//2016 Aug; 11(6): 529-34.
- Tsukahara A, Hasegawa Y, Eguchi K, Sankai Y Restoration of gait for spinal cord injury patients using HAL with intention estimator for preferable swing speed; IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2015 Mar;23(2):308-18.
- Hartigan C, Kandilakis C, Dalley S, Clausen M, Wilson E, Morrison S, Etheridge S, Farris R.; Mobility Outcomes Following Five Training Sessions with a Powered Exoskeleton; 2015; Spring; 21(2):93-9.
- Evans N., C. Hartigan, C. Kandilakis, E. Pharo, and I. Clesson Acute Cardiorespiratory and Metabolic Responses During Exoskeleton-Assisted Walking Overground Among Persons with Chronic Spinal Cord Injury Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation; American Spinal Injury Association; 2015; Vol:21 No.2
- Nissen UV, Baunsgaard CB, Frotzler A, Brust AK, Ribeill C, Kalke Y-B, Leon N, G, Samuelsson K, Antepohl W, Holmström U, Marklund N, Glott T, Opheim A, Benito J, Murillo N, Nachtegaal J, Faber W, Gobets D, BieringS0rensen F. Gait training in the Ekso™ robotic-exoskeleton after spinal cord injury; Poster presentation; ISCoS Meeting; September 15, 2016.
- Stampacchia G, Rustici A, Bigazzi S, D’Avino C, Gerini A, Battini E, Franchini A, Tombini T, Mazzoleni S. Effects of exoskeleton gait training in SCI persons: pain, spasticity and endurance. Poster presentation. ISCoS Meeting; September 15, 2016.
- Raed Alamro, Amanda Chisholm,Tania Lam Trunk Muscle Activation Patterns During Walking With Robotic Exoskeletons in People with High Thoracic Motor Complete SCI; University of British Columbia, Vancouver, Canada; ASNR Meeting; 2016.
