Анализ кинетических сигналов при тренировке походки на Lokomat после травмы спинного мозга
Ученые из Китая с помощью Lokomat проанализировали характеристики ходьбы у 8 пациентов с полной травмой спинного мозга (класс A по шкале American Spinal Injury Association) и сравнили их с показателями у 12 здоровых людей. В исследовании был использован частотно-временной анализ и разница крутящего момента периода походки (TDGP) для оценки эффективности работы пациента во время тренировки.
Цели исследования
Из-за полной потери двигательных функций нижних конечностей пациенты с травмой спинного мозга могут использовать только пассивные режимы реабилитации. Это не позволяет им использовать, например, костюмы-экзоскелеты, но есть возможность тренироваться на Lokomat, где учиться ходить помогают роботизированные ортезы. Возможность снова почувствовать движение своих ног стимулирует их к более активному участию в тренировках, что приносит и психологическую, и физическую пользу. Поэтому для данного исследования были разработаны задания, в которых пациенты должны были активно прилагать усилия, работая в пассивном режиме на Lokomat.
Активные движения, выполняемые с помощью роботизированных ортезов, требуют большего количества показателей для оценки эффективности пациентов во время сеансов ходьбы и количественной оценки их прогресса. В этом исследовании ученые проанализировали данные о крутящем моменте и угле наклона тазобедренного и коленного суставов, собранные в режиме реального времени роботизированной системой.
Сравнивая и анализируя показатели крутящего момента и угла наклона тазобедренного и коленного суставов в пассивном режиме у пациентов с полной травмой спинного мозга и здоровых испытуемых, результаты позволяют по-новому оценить эффективность пациентов с полной травмой спинного мозга во время тренировки и проанализировать кинетические сигналы.
Исходные данные
В клиническом исследовании принимала участие экспериментальная группа (SCI) — пациенты с полной травмой спинного мозга (класс A по шкале American Spinal Injury Association):
- мужчины и женщины в возрасте от 18 до 60 лет
- с дисфункцией нижних конечностей
- продолжительность заболевания более 1 года
- уровень повреждения спинного мозга на уровне T9–T12
- травма была диагностирована с помощью компьютерной томографии или МРТ
- прошли первоначальное лечение или хирургическое вмешательство в клинических отделениях
- имеют стабильные жизненные показатели
В контрольную группу (CTRL) были включены здоровые участники — мужчины и женщины в возрасте от 18 до 60 лет.
Обе группы CTRL и SCI двигались в Lokomat с одинаковой скоростью 1,5 км/ч и с полной поддержкой. Сеанс включал 20 циклов активного движения (Active, A), за которыми следовали 20 циклов пассивного движения (Passive, P).
Ученые также собирали данные электроэнцефалографии (ЭЭГ) во время ходьбы, чтобы изучить взаимосвязь между сигналами мозга и новыми параметрическими показателями. Одновременный сбор данных электромиографии (ЭМГ) во время ходьбы с использованием соотношений угол–ЭМГ–сила может быть использован для оценки мышечной силы во время ходьбы. Анализ корреляции между ЭМГ и ЭЭГ в сочетании с данными о крутящем моменте может обеспечить всесторонний анализ нервной системы и двигательных возможностей.
Выводы
Сравнение данных о крутящем моменте, полученных в результате тренировки ходьбы с использованием роботизированного экзоскелета, у пациентов с полной травмой спинного мозга и у здоровых людей предоставляет новые доказательства функциональных улучшений при использовании Lokomat. Сравнение низкочастотных и высокочастотных результатов частотно-временного анализа и TDGP между группами CTRL и SCI показало более стабильные показатели крутящего момента, RTD и Ti. Были выявлены значительные различия в движениях как коленных, так и тазобедренных суставов, что говорит о потенциале этих методов в оценке прогресса реабилитации.
