Почему физиотерапевты должны использовать экзоскелеты для реабилитации после травмы спинного мозга

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно от 250 000 до 500 000 человек получают травмы спинного мозга (ТСМ) в результате травм тупым предметом, дорожно-транспортных происшествий, падений и других механизмов травмирования. [1] Еще несколько лет назад это означало бы конец самостоятельности и мобильности для многих людей, но благодаря технологическому прогрессу стало доступно больше методов реабилитации, включая экзоскелеты. FDA относит медицинские экзоскелеты к медицинским устройствам класса II (промежуточный риск), и они разрешены для использования пациентами с ИБС. [2]

Экзоскелеты дают людям с повреждениями спинного мозга возможность передвигаться, заниматься физическими упражнениями, а также участвовать в мероприятиях по повышению мобильности и автономности. В этой статье Вы узнаете, что такое экзоскелеты, как они работают и как они могут быть полезны в физиотерапии для пациентов с повреждениями спинного мозга.

Что такое травма спинного мозга (SCI)?

Согласно Национальному институту неврологических расстройств и инсульта (NINDS), травма спинного мозга - это "повреждение плотного пучка клеток и нервов, который посылает и принимает сигналы от мозга к остальным частям тела". [3] Инсульты могут быть прямым результатом повреждения самого спинного мозга, например, в результате огнестрельного ранения, но также могут быть следствием повреждения окружающих тканей и костей, которые затем сдавливают спинной мозг. Эти повреждения могут навсегда или временно нарушить подвижность, чувствительность и другие процессы в организме. В зависимости от степени и места повреждения спинного мозга, пациенты могут испытывать ту или иную форму паралича и/или сенсорного дефицита, которые могут быть улучшены с помощью реабилитации, что потенциально может привести к полному выздоровлению.

Наиболее распространенные причины ИЦН делятся на травматические и нетравматические. Травматические причины ИЦН могут включать автомобильные аварии, падения и несчастные случаи, связанные со спортом. Нетравматические причины включают опухоли, нейродегенеративные заболевания, инфекции и генетические причины. 

Методы реабилитации, доступные пациентам с повреждением спинного мозга

Реабилитационная терапия для пациентов с травмой спинного мозга зависит от степени повреждения и типа травмы. Пациенты обычно начинают с отделения интенсивной терапии, затем проходят курс неотложной помощи, стационарной и амбулаторной реабилитации. В некоторых больницах даже есть отделение травм спинного мозга, которое специализируется на этом виде реабилитации. Она может длиться от трех до двенадцати месяцев и более, в зависимости от тяжести травмы. Популярные методы реабилитации включают: 

1. Упражнения на диапазон движений, силу и растяжку

Повреждения спинного мозга ограничивают диапазон движений, вызывая неподвижность суставов и проблемы с гибкостью. Однако это можно исправить с помощью упражнений на растяжку и силовые упражнения. Согласно исследованию, проведенному в 2020 году, упражнения на развитие диапазона движений помогают "предотвратить контрактуры, защитить эффект тенодеза, укрепить парализованные мышцы, способствовать ремоделированию нервов и головного мозга, а также улучшить микроокружение позвоночника и функциональный прогноз". [3]

2. Функциональная электростимуляция

Функциональная электростимуляция работает за счет искусственного стимулирования сенсорно-двигательной системы с помощью электрических импульсов. Она активирует нейронные пути, которые стимулируют мышцы и вызывают движение. Эта терапия используется наряду с другими методами реабилитации для восстановления подвижности. Согласно одному из исследований, эта процедура также "обеспечивает кардиореспираторный фитнес; улучшает осанку и устойчивость туловища; предотвращает контрактуры, язвы и ортостатическую гипотензию; способствует восстановлению нервов и предотвращает разрушение периферических нервов". [4]

3. Эпидуральная электростимуляция (ЭЭС) спинного мозга

При этой процедуре устройство имплантируется поверх твердой мозговой оболочки спинного мозга через ламинэктомию. Затем оно подает ритмичный электрический импульс на задние нервные корешки, которые активируют центральные цепи, отвечающие за регулирование боли, движения и сердечно-дыхательной системы. EES помогает снизить утомляемость, улучшить сердечно-сосудистую систему, увеличить массу тела и улучшить мочеиспускание у пациентов. [4] Однако это не простая процедура, поскольку для имплантации устройства пациенты должны пройти хирургическую операцию, и пока она не является широко доступной. 

4. Транскутанная электрическая стимуляция нервов (TENS)

TENS использует высокую и низкую электрическую стимуляцию нерва, чтобы справиться с болью. Она также может помочь с проприоцепцией, равновесием и спастичностью. Этот метод очень доступен, и пациенты могут выполнять его самостоятельно, без особой помощи.  

5. Трудовая терапия

Трудовая терапия направлена на улучшение физических, сенсорных и когнитивных функций пациентов. Она помогает пациентам, страдающим ИБС, вернуть себе самостоятельность и независимость. Она сосредоточена на выполнении таких повседневных действий, как уход за собой, купание, приготовление пищи, одевание и т.д. Занятия - это путь, который помогает пациентам достичь интеграции и полной адаптации к окружающей среде.

6. Роботизированные экзоскелеты

Носимые роботы, также известные как роботизированные экзоскелеты или экзокостюмы, - это недавняя разработка в сфере здравоохранения, которая представляет собой неограниченный потенциал для пациентов с травмами спинного мозга и используется совместно с физиотерапевтами. Роботизированные экзоскелеты используются в реабилитации, чтобы помочь в восстановлении подвижности благодаря повторяющимся движениям, которые приводят к увеличению нейронной пластичности. [5] Экзокостюмы дают такие преимущества, как улучшение походки, повышение качества жизни, улучшение настроения, улучшение контроля над мочевым пузырем и т.д., как описано ниже.

По словам доктора Честера Хо, доцента кафедры клинических нейронаук Университета Калгари и сотрудника Института мозга Хотчкисса, внедрение роботизированных экзокостюмов на ранних этапах реабилитации пациента дает больше шансов на выздоровление. Он говорит: "Первые девять месяцев после травмы спинного мозга имеют решающее значение для восстановления, поэтому мы хотим попытаться начать реабилитацию и мобилизацию на ранних этапах и посмотреть, изменит ли это ситуацию". [6]

Что такое экзоскелет?

Экзоскелеты, впервые разработанные в 1890 году, представляют собой носимые электромеханические устройства, которые поддерживают движение суставов, одновременно увеличивая силу пользователя и его способность передвигаться. Каркас экзоскелета сделан таким образом, чтобы обхватывать талию и другие суставы, такие как плечи и колени. Экзоскелеты можно разделить на два типа: активные, работающие от внешнего источника энергии; или пассивные, работающие от механических пружин и противовесов. 

Экзоскелеты используются в клиниках физической реабилитации, чтобы повысить подвижность пациента и увеличить его мышечную силу. Для этого они позволяют выполнять повторяющиеся движения, которые повышают нейронную пластичность и способствуют развитию подвижности. [4] Сообщается, что использование экзоскелетов в физиотерапии повышает "качество жизни, состав тела, плотность костей, невропатическую боль, спастичность, скорость походки, количество шагов и расстояние до и после 90 дней тренировок". [4]

Как управляются экзоскелеты?

Управление экзоскелетом жизненно важно в условиях физиотерапии. Экзоскелеты предлагают несколько режимов управления, и операторы могут выбирать степень сопротивления, оказываемого на суставы. Экзоскелеты могут управляться пациентом или физиотерапевтом в зависимости от степени восстановления пациента. Методы управления включают: [7]

• Датчики: В экзокостюмы с сенсорным управлением встроены многочисленные датчики, которые улавливают нервные сигналы и контролируют крутящий момент, давление, наклон и вращение. 
• Кнопки/панели управления: Некоторые экзокостюмы содержат запрограммированные режимы, которые обычно контролируются пользователем или физиотерапевтом. Большинство панелей управления расположены на приспособлениях для ходьбы.
• Джойстик: Это обычно встречается в активных экзокостюмах, которые обеспечивают пользователя всей необходимой энергией.
• Контролируемый разумом: В них в качестве основного метода управления используется электродная насадка на череп.

Без контроляБольшинство пассивных экзокостюмов не имеют кнопок управления и реагируют на механические движения пользователя.

Типы медицинских экзоскелетов

Все экзоскелеты устроены не одинаково. Они обладают различными функциями и возможностями. Кроме того, использование медицинских экзоскелетов может различаться у разных людей в зависимости от степени травмы и способности к восстановлению. Экзоскелеты обычно делятся на:

• Экзоскелеты для верхней части тела

Экзоскелеты для верхней части тела предназначены для поддержки верхних конечностей, включая руки и туловище. Они специально разработаны для помощи пациентам в двигательной реабилитации верхней части тела путем позиционирования плеча, руки и локтя с помощью определенных движений и ориентации. Они чрезвычайно важны для терапевтов, поскольку их можно использовать для интенсивных двигательных упражнений и специфических движений.

• Экзоскелеты для нижней части тела

Реабилитационные экзоскелеты для нижней части тела предназначены для пациентов с двигательными дисфункциями нижних конечностей, чтобы обеспечить восстановление подвижности нижних конечностей. Обычно они используют импедансный контроль для создания силы сопротивления, которая необходима для реабилитационных тренировок. Экзоскелеты для нижней части тела способны управлять движением суставов в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах.

Преимущества использования экзоскелетов после травм спинного мозга

Экзоскелеты выгодны как для пациентов, так и для терапевтов. Они способны снизить нагрузку на терапевтов и помочь в сборе количественных данных и оценке состояния пациента.

1. Тренировка походки:

Тренировка походки заключается в тренировке ходьбы с целью помочь пациенту восстановить нормальную походку. Использование экзоскелетов может сделать тренировку походки более простой и удобной для терапевтов, учитывая многочисленные вспомогательные функции, которые они предлагают. Например, свободно стоящие экзоскелеты помогают пациентам выполнять упражнения в вертикальном положении, что было бы практически невозможно и обременительно без использования экзоскелетов. [8]

В исследовании 2008 года, проведенном на двух людях, переживших инсульт, сообщается, что "к концу тренировки рисунок походки пациентов улучшился и стал ближе к рисунку походки здорового человека". Улучшение в этом исследовании определялось как "увеличение размера паттерна походки пациентов, увеличение экскурсий коленного и голеностопного суставов и увеличение скорости их ходьбы на беговой дорожке". [9] Экзоскелеты также обладают уникальными функциями, которые помогают в реабилитации. Например, экзоскелет EksoNR оснащен датчиками, которые отслеживают движения ног пациента и регулируют его походку. [10] 

2. Функция мочевого пузыря и кишечника:

Использование экзоскелетов может улучшить работу мочевого пузыря и кишечника Вашего пациента. Это следует из отзывов, полученных исследователями из Центров моделирования травмы спинного мозга (SCIMS) в ходе фокус-групп, в которых приняли участие 30 терапевтов. Они отмечают, что "пациенты, получившие возможность стоять и ходить с помощью экзоскелета, часто развивали лучшую выносливость, улучшали контроль над кишечником и мочевым пузырем, а также были менее склонны к развитию инфекций мочевыводящих путей". [11]

Ученые считают, что вовлечение пациентов в физическую активность и поддержание вертикальной позы может играть роль в улучшении моторики кишечника. Исследование 2019 года проверило управление кишечником после тренировки в экзоскелете и сообщило об улучшении до 80%. [12]

3. Улучшение мышечной силы и спастичности:

Использование экзоскелетов в физиотерапевтическом лечении может помочь пациентам улучшить мышечную силу. В исследовании 2021 года, изучавшем влияние экзоскелетов на физиотерапию, было отмечено, что использование экзоскелетов улучшает силу хвата, силу квадрицепсов и двигательную функцию нижних конечностей. [8] Это также было отмечено в исследовании 2019 года, в котором сообщалось, что экзоскелеты улучшили мышечную силу после проведения Мануального теста на мышечную силу: "Общее количество баллов с обеих сторон было следующим: P3 UEMS увеличился с 30 до 37, а LEMS - с 23 до 25; P11 UEMS увеличился с 33 до 37, а LEMS - с 27 до 30, где максимальный балл для UEMS и LEMS составляет 50". [13]

Другое исследование, проведенное на пациентах, перенесших инсульт, показало, что использование экзоскелетов в терапии улучшило силу передней большеберцовой мышцы и двигательную функцию нижних конечностей пациентов. [14]

4. Улучшение настроения пациентов:

Хотя это и не является существенным преимуществом, использование экзоскелетов в терапии может помочь улучшить настроение Вашего пациента. Исследование 2021 года, в котором изучалось влияние экзоскелетов на пациентов с травмами спинного мозга, показало улучшение настроения у одного из пациентов на этапе реабилитации. В нем также сообщается о снижении усталости и улучшении качества жизни. [8] Поскольку роботизированные экзоскелеты - это "новая" технология в реабилитации, они могут быть интересными для пациентов и мотивировать их больше заниматься. Некоторые терапевты также отмечают, что экзоскелеты дают пациентам дополнительные психологические преимущества. Например, пациенты отмечали психологический эффект от общения с другими людьми "глаза в глаза", а также повышенную вовлеченность в повседневную деятельность. [11]

5. Независимость пациента:

Экзоскелеты могут помочь пациентам обрести некоторую независимость в повседневной деятельности, например, в передвижении и ходьбе. До изобретения медицинских экзоскелетов пациентам приходилось полагаться на своих терапевтов, чтобы передвигаться и заниматься спортом. Однако теперь это уже не так. Теперь они могут заниматься спортом и передвигаться самостоятельно, что дает им чувство независимости. Физический терапевт Кайл Макинтош говорит: "Экзоскелет позволяет пациентам делать реальные шаги, что не только более реалистично, но и гораздо менее обременительно". Макинтош также говорит: "Каждый шаг в этом устройстве отличается от других, поэтому пациенты учатся на своих ошибках в режиме реального времени. Пациентам очень нравится пользоваться этим устройством; оно дает им надежду". [6]

Заключение

Реабилитационные технологии прошли долгий путь: от костылей до ходунков и инвалидных кресел, а теперь еще и роботизированных экзоскелетов. Реабилитация с помощью роботов многообещающа как для пациентов, так и для физиотерапевтов. Несколько исследований показали потенциальную пользу упражнений в отдельно стоящем экзоскелете для пациентов с повреждениями спинного мозга. Если Вы - физиотерапевт, это следующий сдвиг в развитии медицинских технологий, который поможет Вам предложить пациентам терапевтические решения нового уровня.

Компания Ekso Bionics уже более десяти лет находится на переднем крае создания самых качественных медицинских экзоскелетов. Наш экзоскелет EksoNR был одним из первых медицинских экзоскелетов для реабилитации, одобренных Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США, и он по-прежнему является экзоскелетом, который выбирают многие клиники, занимающиеся реабилитацией подвижности. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими показаниями к применению, чтобы определить соответствие требованиям. [15]

Источник: Почему физиотерапевты должны использовать экзоскелеты для реабилитации при повреждении спинного мозга - Ekso Bionics (18.10.2022)