Dlaczego fizjoterapeuci powinni używać egzoszkieletów w rehabilitacji urazów rdzenia kręgowego?

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) każdego roku od 250 000 do 500 000 osób cierpi z powodu urazów rdzenia kręgowego (SCI) spowodowanych tępym urazem, wypadkami drogowymi, upadkami i innymi mechanizmami obrażeń. [1] Jeszcze kilka lat temu oznaczałoby to koniec samodzielności i mobilności dla wielu osób, ale dzięki postępowi technologicznemu dostępnych jest więcej terapii rehabilitacyjnych, w tym egzoszkielety. FDA wyznacza egzoszkielety medyczne jako wyrób medyczny klasy II (pośredniego ryzyka) i są one dopuszczone do stosowania u pacjentów z SCI [2]. [2]

Egzoszkielety dają osobom z urazami rdzenia kręgowego szansę na poruszanie się, wykonywanie ćwiczeń oraz angażowanie się w mobilność i samodzielne działania. W tym artykule dowiedzą się Państwo, czym są egzoszkielety, jak działają i w jaki sposób mogą być korzystne w fizjoterapii pacjentów z urazami rdzenia kręgowego.

Co to jest uraz rdzenia kręgowego (SCI)?

Według National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), uraz rdzenia kręgowego to "uszkodzenie ścisłej wiązki komórek i nerwów, które wysyłają i odbierają sygnały z mózgu do i z reszty ciała". [3] SCI może być bezpośrednim wynikiem uszkodzenia samego rdzenia kręgowego, na przykład w wyniku rany postrzałowej, ale może również wynikać z uszkodzenia otaczających tkanek i kości, które następnie uciskają rdzeń kręgowy. Urazy te mogą trwale lub tymczasowo wpływać na mobilność, czucie i inne procesy organizmu. W zależności od zakresu i lokalizacji uszkodzenia rdzenia kręgowego, pacjenci mogą doświadczyć pewnej formy paraliżu i/lub deficytów sensorycznych, które można poprawić poprzez rehabilitację, potencjalnie prowadzącą do pełnego wyzdrowienia.

Najczęstsze przyczyny SCI dzielą się na urazowe i nieurazowe. Urazowe przyczyny SCI mogą obejmować wypadki samochodowe, upadki i wypadki sportowe. Przyczyny nieurazowe obejmują nowotwory, choroby neurodegeneracyjne, infekcje i przyczyny genetyczne. 

Metody rehabilitacji dostępne dla pacjentów z urazem rdzenia kręgowego

Terapie rehabilitacyjne dla pacjentów z urazem rdzenia kręgowego zależą od stopnia uszkodzenia i rodzaju urazu. Pacjenci zazwyczaj rozpoczynają leczenie na oddziale intensywnej terapii, a następnie przechodzą rehabilitację ostrą, szpitalną i ambulatoryjną. Niektóre szpitale posiadają nawet oddział urazów rdzenia kręgowego, który specjalizuje się w tego typu rehabilitacji. Może ona trwać od trzech do dwunastu miesięcy lub dłużej, w zależności od ciężkości urazu. Popularne techniki rehabilitacyjne obejmują: 

1. Zakres ruchu, siła i ćwiczenia rozciągające

Urazy rdzenia kręgowego ograniczają zakres ruchu, powodując unieruchomienie stawów i problemy z elastycznością. Można jednak temu zaradzić, stosując ćwiczenia rozciągające i siłowe. Według badania z 2020 roku, ćwiczenia zakresu ruchu pomagają "zapobiegać przykurczom, chronić efekt tenodezy, wzmacniać sparaliżowane mięśnie, promować przebudowę nerwów i mózgu oraz poprawiać mikrośrodowisko kręgosłupa i rokowania funkcjonalne". [3]

2. Funkcjonalna stymulacja elektryczna

Funkcjonalna stymulacja elektryczna polega na sztucznym stymulowaniu układów czuciowo-ruchowych za pomocą impulsów elektrycznych. Aktywuje ona szlaki nerwowe, które stymulują mięśnie i powodują ruch. Terapia ta jest stosowana wraz z innymi metodami rehabilitacji w celu przywrócenia mobilności. Według badań, procedura ta "zapewnia również sprawność sercowo-oddechową; poprawia postawę i stabilność tułowia; zapobiega przykurczom, odleżynom i niedociśnieniu ortostatycznemu; promuje odbudowę nerwów; i zapobiega pogorszeniu nerwów obwodowych". [4]

3. Zewnątrzoponowa stymulacja elektryczna (EES) rdzenia kręgowego

W tej procedurze urządzenie jest wszczepiane nad oponą twardą rdzenia kręgowego poprzez laminektomię. Następnie wytwarza rytmiczny impuls elektryczny do tylnych korzeni nerwowych, które aktywują centralne obwody odpowiedzialne za regulację bólu, ruchu i układu sercowo-oddechowego. EES jest korzystny dla zmniejszenia zmęczenia, poprawy wydolności sercowo-naczyniowej, zwiększenia masy ciała i poprawy oddawania moczu u pacjentów. [4] Nie jest to jednak prosta procedura, ponieważ pacjenci muszą przejść operację w celu wszczepienia urządzenia i nie jest ono jeszcze powszechnie dostępne. 

4. Przezskórna elektryczna stymulacja nerwów (TENS)

TENS wykorzystuje wysoką i niską stymulację elektryczną nerwów w celu radzenia sobie z bólem. Może również pomóc w propriocepcji, równowadze i spastyczności. Metoda ta jest bardzo przystępna cenowo, a pacjenci mogą ją wykonywać samodzielnie bez większej pomocy.  

5. Terapia zajęciowa

Terapia zajęciowa koncentruje się na poprawie funkcji fizycznych, sensorycznych i poznawczych pacjentów. Pomaga pacjentom cierpiącym na SCI odzyskać autonomię i niezależność. Koncentruje się na wykonywaniu codziennych czynności, takich jak pielęgnacja, kąpiel, gotowanie i ubieranie się. Zawód jest bramą, która pomaga pacjentom osiągnąć integrację i całkowitą adaptację do ich środowiska.

6. Zrobotyzowane egzoszkielety

Robotyka do noszenia, znana również jako egzoszkielety robotyczne lub egzokombinezony, to najnowsze osiągnięcie w branży opieki zdrowotnej, które oferuje nieograniczony potencjał dla pacjentów z urazami rdzenia kręgowego i jest stosowane w połączeniu z fizjoterapeutami. Zrobotyzowane egzoszkielety są wykorzystywane w rehabilitacji, aby pomóc w odzyskaniu mobilności poprzez powtarzane ruchy, które prowadzą do zwiększonej plastyczności neuronalnej. [5] Egzokombinezony oferują korzyści, takie jak poprawa chodu, lepsza jakość życia, poprawa nastroju i lepsza kontrola pęcherza, między innymi, jak omówiono poniżej.

Według dr Chestera Ho, profesora nadzwyczajnego na Wydziale Neurobiologii Klinicznej Uniwersytetu Calgary i członka Hotchkiss Brain Institute, wprowadzenie zrobotyzowanych egzokombinezonów na wczesnym etapie procesu rehabilitacji pacjenta daje większe szanse na powrót do zdrowia. "Pierwsze dziewięć miesięcy po urazie rdzenia kręgowego ma kluczowe znaczenie dla powrotu do zdrowia, więc chcemy spróbować wprowadzić rehabilitację i mobilizację na wczesnym etapie i sprawdzić, czy to robi różnicę" - mówi. [6]

Czym jest egzoszkielet?

Egzoszkielety, opracowane po raz pierwszy w 1890 roku, to nadające się do noszenia urządzenia elektromechaniczne, które wspomagają ruch stawów, jednocześnie zwiększając siłę i możliwości poruszania się użytkownika. Rama egzoszkieletu jest wykonana tak, aby otaczać talię i inne stawy, takie jak ramiona i kolana. Egzoszkielety można podzielić na dwa rodzaje: aktywne, zasilane przez zewnętrzne źródło zasilania; lub pasywne, zasilane przez sprężyny mechaniczne i siły równoważące. 

Egzoszkielety są stosowane w klinikach rehabilitacji ruchowej w celu promowania mobilności pacjenta i zwiększenia jego siły mięśniowej. Osiągają to poprzez umożliwienie powtarzania ruchów, które zwiększają plastyczność neuronów i pomagają rozwijać mobilność. [4] Stosowanie egzoszkieletów w fizjoterapii zwiększa "jakość życia, skład ciała, gęstość kości, ból neuropatyczny, spastyczność, szybkość chodu, liczbę kroków i dystans przed i po 90 dniach treningu". [4]

Jak kontrolowane są egzoszkielety?

Kontrola egzoszkieletu jest niezbędna w środowisku fizykoterapii. Egzoszkielety oferują wiele trybów sterowania, a operatorzy mogą wybrać wielkość oporu, który jest stosowany w stawach. Egzoszkielety mogą być kontrolowane przez pacjenta lub fizjoterapeutę w zależności od stopnia powrotu pacjenta do zdrowia. Metody sterowania obejmują: [7]

• Czujniki: Egzokombinezony sterowane czujnikami mają liczne czujniki zamontowane w konstrukcji, które przechwytują sygnały nerwowe i kontrolują moment obrotowy, ciśnienie, pochylenie i obrót. 
• Przyciski/panele sterowania: Niektóre egzokombinezony zawierają wstępnie zaprogramowane tryby, które są zwykle kontrolowane przez użytkownika lub fizjoterapeutę. Większość paneli sterowania znajduje się na urządzeniach wspomagających chodzenie.
• Joystick: Jest to powszechnie spotykane w aktywnych egzokombinezonach, które zapewniają całą energię wymaganą przez użytkownika.
• Kontrolowany umysł: Wykorzystują one elektrodę czaszki jako główną metodę kontroli.

Brak kontroliWiększość pasywnych egzokombinezonów nie posiada przycisków sterujących i reaguje na mechaniczne ruchy użytkownika.

Rodzaje egzoszkieletów medycznych

Wszystkie egzoszkielety nie są zbudowane jednakowo. Mają one różne funkcje i możliwości. Ponadto zastosowanie egzoszkieletów medycznych może różnić się u poszczególnych osób w zależności od zakresu urazu i ich zdolności do powrotu do zdrowia. Egzoszkielety dzielą się zazwyczaj na:

• Egzoszkielety górnej części ciała

Egzoszkielety górnej części ciała są zbudowane tak, aby wspierać kończyny górne, w tym ramiona i tułów. Są one specjalnie zaprojektowane, aby pomóc pacjentom w rehabilitacji ruchowej górnej części ciała poprzez pozycjonowanie barku, ramienia i łokcia za pomocą określonych ruchów i orientacji. Są one niezwykle ważne dla terapeutów, ponieważ mogą być wykorzystywane do intensywnych ćwiczeń motorycznych i ruchów specyficznych dla danego zadania.

• Egzoszkielety dolnej części ciała

Rehabilitacyjne egzoszkielety dolnej części ciała są przeznaczone dla pacjentów z dysfunkcjami ruchowymi kończyn dolnych, aby umożliwić odzyskanie mobilności kończyn dolnych. Zazwyczaj wykorzystują one kontrolę impedancji do generowania sił oporu, które są niezbędne do treningu rehabilitacyjnego. Egzoszkielety dolnej części ciała mogą kontrolować ruch stawu biodrowego, kolanowego i skokowego.

Korzyści z używania egzoszkieletów po urazach rdzenia kręgowego

Egzoszkielety są korzystne zarówno dla pacjentów, jak i terapeutów. Mogą one zmniejszyć obciążenie terapeutów i pomóc w gromadzeniu danych ilościowych oraz ocenie pacjentów.

1. Trening chodu:

Trening chodu polega na ćwiczeniu chodzenia w celu pomocy pacjentowi w odzyskaniu normalnego chodu. Korzystanie z egzoszkieletów może sprawić, że trening chodu będzie łatwiejszy i wygodniejszy dla terapeutów, biorąc pod uwagę liczne funkcje wsparcia, jakie oferują. Na przykład, wolnostojące egzoszkielety pomagają pacjentom ćwiczyć w pozycji wyprostowanej, co byłoby prawie niemożliwe i uciążliwe bez użycia egzoszkieletów. [8]

Badanie treningu chodu przeprowadzone w 2008 roku na dwóch osobach, które przeżyły udar mózgu, wykazało, że "pod koniec treningu wzorzec chodu pacjentów poprawił się i stał się bliższy wzorcowi chodu zdrowego pacjenta". Poprawa w tym badaniu została zdefiniowana jako "zwiększenie rozmiaru wzorca chodu pacjentów, zwiększenie ruchów stawów kolanowych i skokowych oraz zwiększenie prędkości chodzenia na bieżni". [9] Egzoszkielety mają również unikalne funkcje, które pomagają w rehabilitacji. Na przykład EksoNR posiada czujniki, które są przeznaczone do monitorowania ruchów nóg pacjenta i regulowania jego wzorców chodu. [10] 

2. Funkcjonowanie pęcherza moczowego i jelit:

Korzystanie z egzoszkieletów może poprawić funkcjonowanie pęcherza i jelit Państwa pacjenta. Wynika to z informacji zwrotnych otrzymanych przez badaczy z Spinal Cord Injury Model System Centres (SCIMS) z grup fokusowych przeprowadzonych z 30 terapeutami. Odnotowali oni, że "pacjenci, którzy uzyskali zdolność stania i chodzenia z egzoszkieletem, często wykazywali lepszą wytrzymałość, poprawili kontrolę nad jelitami i pęcherzem oraz rzadziej zapadali na infekcje dróg moczowych". [11]

Naukowcy uważają, że angażowanie pacjentów w aktywność fizyczną i utrzymywanie pozycji pionowej może odgrywać rolę w poprawie motoryki jelit. W badaniu z 2019 r. przetestowano zarządzanie jelitami po treningu egzoszkieletu i odnotowano poprawę nawet o 80%. [12]

3. Poprawiona siła mięśni i spastyczność:

Włączenie egzoszkieletów do terapii fizjoterapeutycznej może pomóc pacjentom poprawić siłę mięśni. W badaniu z 2021 r. badającym wpływ egzoszkieletów w fizjoterapii zaobserwowano, że stosowanie egzoszkieletów poprawiło siłę chwytu, siłę mięśnia czworogłowego i funkcje motoryczne kończyn dolnych. [8] Zostało to również zaobserwowane w badaniu z 2019 r., w którym stwierdzono, że egzoszkielety poprawiły siłę mięśni po ręcznym teście siły mięśni, "całkowity wynik z obu stron wynosił: P3 UEMS wzrósł z 30 do 37, a LEMS z 23 do 25; P11 UEMS wzrósł z 33 do 37, a LEMS z 27 do 30, gdzie maksymalny wynik dla UEMS i LEMS wynosi 50". [13]

W innym badaniu przeprowadzonym na pacjentach po udarze mózgu stwierdzono, że zastosowanie egzoszkieletów w terapii poprawiło siłę mięśnia piszczelowego przedniego i funkcje motoryczne kończyn dolnych pacjentów. [14]

4. Poprawa nastroju pacjentów:

Choć nie jest to znacząca korzyść, wykorzystanie egzoszkieletów w terapii może pomóc poprawić nastrój pacjenta. Badanie z 2021 roku badające wpływ egzoszkieletów na pacjentów z urazami rdzenia kręgowego wykazało poprawę nastroju u jednego z pacjentów w fazie rehabilitacji. Stwierdzono również zmniejszenie zmęczenia i poprawę jakości życia. [8] Ponieważ zrobotyzowane egzoszkielety są "nową" technologią w rehabilitacji, mogą być ekscytujące dla pacjentów i motywować ich do większej aktywności fizycznej. Niektórzy terapeuci zgłaszają również, że egzoszkielety oferują pacjentom dodatkowe korzyści psychologiczne. Na przykład, pacjenci zgłaszali psychologiczne efekty prowadzenia rozmów oko w oko z innymi, a także zwiększone zaangażowanie w codzienne czynności. [11]

5. Niezależność pacjenta:

Egzoszkielety mogą pomóc pacjentom uzyskać pewną niezależność w codziennych czynnościach, takich jak poruszanie się i chodzenie. Przed wynalezieniem egzoszkieletów medycznych pacjenci musieli polegać na swoich terapeutach, aby poruszać się i ćwiczyć. Nie jest to już jednak możliwe. Teraz mogą ćwiczyć i poruszać się samodzielnie, co daje im poczucie niezależności. Fizjoterapeuta Kyle McIntosh mówi: "Egzoszkielet pozwala pacjentom stawiać rzeczywiste kroki, co jest nie tylko bardziej realistyczne, ale także znacznie mniej uciążliwe". McIntosh mówi również: "Każdy krok jest inny z tym urządzeniem, więc pacjenci uczą się na swoich błędach w czasie rzeczywistym. Pacjenci naprawdę lubią korzystać z tego urządzenia; daje im ono nadzieję". [6]

Wnioski

Technologia rehabilitacyjna przeszła długą drogę, od kul przez chodziki po wózki inwalidzkie, a teraz zrobotyzowane egzoszkielety. Rehabilitacja wspomagana robotami jest bardzo obiecująca zarówno dla pacjentów, jak i fizjoterapeutów. Kilka badań wykazało potencjalne korzyści płynące z ćwiczeń w wolnostojącym egzoszkielecie dla pacjentów z urazami rdzenia kręgowego. Jeśli są Państwo fizjoterapeutami, jest to kolejna zmiana w technologii medycznej, która pomoże Państwu zaoferować swoim pacjentom rozwiązania terapeutyczne na wyższym poziomie.

Ekso Bionics jest liderem w tworzeniu najwyższej jakości egzoszkieletów medycznych od ponad dekady. Nasz EksoNR był jednym z pierwszych egzoszkieletów medycznych zatwierdzonych przez FDA do rehabilitacji i nadal jest egzoszkieletem wybieranym przez wiele klinik rehabilitacji ruchowej. Proszę zapoznać się z naszymi wskazaniami do stosowania, aby określić kwalifikowalność. [15]

Źródło: Dlaczego fizjoterapeuci powinni używać egzoszkieletów do rehabilitacji urazów rdzenia kręgowego - Ekso Bionics (18.10.2022)