Новая технология регуляции ходьбы у детей с детским церебральным параличом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Известно, что нейронные сети спинного мозга человека могут продуцировать шагательный паттерн и контролировать позу при нарушении супраспинальных влияний. В реабилитации детей со спастической диплегией вследствие детского церебрального паралича использована новая технология на основе чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ). Во время ходьбы проводили непрерывную и ритмическую ЧЭССМ. Непрерывную ЧЭССМ проводили на уровне С5-С6 и Т11-Т12 позвонков. Ритмическую стимуляцию дорсальных корешков спинного мозга, проводили на уровне позвонков Т12 и L2 для активации моторных пулов флексорных/экстензорных мышц ног в фазу переноса и опоры, соответственно. В исследовании участвовало 14 детей со спастической диплегией, возраст 13 ± 2 лет. Пациенты, участники исследования, могли самостоятельно стоять и ходить с помощью трости/ходунков или с помощью взрослого. Все пациенты получали стандартную терапию и локомоторные тренировки (20 мин в день, 10 дней). Во время локомоторных тренировок у пациентов одной группы применяли технологию на основе ЧЭССМ, у пациентов другой группы ЧЭССМ не применяли. У всех пациентов перед курсом определяли влияние ЧЭССМ на параметры ходьбы по ровной поверхности (острый эффект). До и после курса всех пациентов обследовали с помощью клинических шкал и тестов, анализировали кинематические характеристики ходьбы. Острый эффект стимуляции проявляется в сокращении длительности фазы опоры, в увеличении объема движений в коленном суставе. После курса в основной группе увеличились баллы по шкале оценки изменений моторных функций (GMFM-88), уменьшилась спастичность, увеличилось пройденное расстояние в тесте 6-минутной ходьбы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Р. Мошонкина

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. Д. Шаманцева

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. С. Ананьев

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Ляховецкий

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Савенкова

Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения “Городская больница № 40 Курортного района”

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Т. С. Игнатова

Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения “Городская больница № 40 Курортного района”

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. П. Герасименко

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: moshonkina@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Vitrikas K., Dalton H., Breish D. Cerebral palsy: an overview // Am. Fam. Physician. 2020. V. 101. № 4. P. 213.
  2. Papageorgiou E., Simon-Martinez C., Molenaers G. et al. Are spasticity, weakness, selectivity, and passive range of motion related to gait deviations in children with spastic cerebral palsy? A statistical parametric mapping study // PLoS One. 2019. V. 14. № 10. P. e0223363.
  3. Zhou J., Butler E.E., Rose J. Neurologic correlates of gait abnormalities in cerebral palsy: implications for treatment // Front. Hum. Neurosci. 2017. V. 11. P. 103.
  4. Gerasimenko Y., Roy R.R., Edgerton V.R. Epidural stimulation: comparison of the spinal circuits that generate and control locomotion in rats, cats and humans // Exp. Neurol. 2008. V. 209. № 2. P. 417.
  5. Gerasimenko Y., Gorodnichev R., Moshonkina T. et al. Transcutaneous electrical spinal cord stimulation in humans // Ann. Phys. Rehabil. Med. 2015. V. 58. № 4. P. 225.
  6. Городничев Р.М., Пивоварова Е.А., Пухов А. Чрезкожная электрическая стимуляция спинного мозга: неинвазивный способ активации генераторов шагательных движений у человека // Физиология человека. 2012. Т. 38. № 2. С. 46.
  7. Singh G., Lucas K., Keller A. et al. Transcutaneous spinal stimulation from adults to children: a review // Top Spinal Cord Inj. Rehabil. 2023. V. 29. № 1. P. 16.
  8. Hastings S., Zhong H., Feinstein R. et al. A pilot study combining noninvasive spinal neuromodulation and activity-based neurorehabilitation therapy in children with cerebral palsy // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 5660.
  9. Solopova I.A., Sukhotina I.A., Zhvansky D.S. et al. Effects of spinal cord stimulation on motor functions in children with cerebral palsy // Neurosci. Lett. 2017. V. 639. P. 192.
  10. Гришин А.А., Боброва Е.В., Решетникова В.В. и др. Система детектирования фаз шагательного цикла и стимуляции спинного мозга как инструмент управления локомоцией человека // Медицинская техника. 2020. Т. 54. № 5(323). С. 10.
  11. Городничев Р.М., Пухов А.М., Моисеев С.А. и др. Регуляция фаз шагательного цикла при неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 1. С. 73.
  12. Мошонкина Т.Р., Жарова Е.Н., Ананьев С.С. и др. Новая технология восстановления локомоции у пациентов после инсульта // Доклады РАН. Науки о жизни. 2023. Т. 508. № 1. С. 14.
  13. Скворцов Д.В., Богачева И.Н., Щербакова Н.А. и др. Эффекты однократной неинвазивной стимуляции спинного мозга у пациентов с постинсультными двигательными нарушениями // Физиология человека. 2023. Т. 49. № 4. С. 70.
  14. Nelson K.B., Lynch J.K. Stroke in newborn infants // Lancet Neurol. 2004. V. 3. № 3. P. 150.
  15. Aisen M.L., Kerkovich D., Mast J. et al. Cerebral palsy: clinical care and neurological rehabilitation // Lancet Neurol. 2011. V. 10. № 9. P. 844.
  16. Amirthalingam J., Paidi G., Alshowaikh K. et al. Virtual reality intervention to help improve motor function in patients undergoing rehabilitation for cerebral palsy, Parkinson’s disease, or stroke: a systematic review of randomized controlled trials // Cureus. 2021. V. 13. № 7. P. e16763.
  17. Piscitelli D., Ferrarello F., Ugolini A. et al. Measurement properties of the gross motor function classification system, gross motor function classification system‐expanded & revised, manual ability classification system, and communication function classification system in cerebral palsy: a systematic review with meta‐analysis // Dev. Med. Child Neurol. 2021. V. 63. № 11. P. 1251.
  18. Harvey A.R. The gross motor function measure (GMFM) // J. Physiother. 2017. V. 63. № 3. P. 187.
  19. Bohannon R.W., Smith M.B. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity // Phys. Ther. 1987. V. 67. № 2. P. 206.
  20. Graham H.K., Harvey A., Rodda J. et al. The functional mobility scale (FMS) // J. Pediatr. Orthop. 2004. V. 24. № 5. P. 514.
  21. Maher C.A., Williams M.T., Olds T.S. The six-minute walk test for children with cerebral palsy // Int. J. Rehabil. Res. 2008. V. 31. № 2. P. 185.
  22. Verschuren O., Zwinkels M., Ketelaar M. et al. Reproducibility and validity of the 10-meter shuttle ride test in wheelchair-using children and adolescents with cerebral palsy // Phys. Ther. 2013. V. 93. № 7. P. 967.
  23. Stang A., Poole C., Kuss O. The ongoing tyranny of statistical significance testing in biomedical research // Eur. J. Epidemiol. 2010. V. 25. № 4. P. 225.
  24. Gad P., Hastings H., Zhong H. et al. Transcutaneous spinal neuromodulation reorganizes neural networks in patients with cerebral palsy // Neurotherapeutics. 2021. V. 18. № 3. P. 1953.
  25. Alton F., Baldey L., Caplan S., Morrissey M.C. A kinematic comparison of overground and treadmill walking // Clin. Biomech. 1998. V. 13. № 6. P. 434.
  26. Semaan M.B., Wallard L., Ruiz V. et al. Is treadmill walking biomechanically comparable to overground walking? A systematic review // Gait Posture. 2022. V. 92. P. 249.
  27. Moshonkina T., Grishin A., Bogacheva I. et al. Novel non-invasive strategy for spinal neuromodulation to control human locomotion // Front. Hum. Neurosci. 2021. V. 14. P. 622533.
  28. Trevarrow M.P., Baker S.E., Wilson T.W., Kurz M.J. Microstructural changes in the spinal cord of adults with cerebral palsy // Dev. Med. Child Neurol. 2021. V. 63. № 8. P. 998.
  29. Noble J. Musculoskeletal and spinal cord imaging / Thesis abstract. King’s College London. London, 2014. 219 p.
  30. Sachdeva R., Girshin K., Shirkhani Y. et al. Combining spinal neuromodulation and activity based neurorehabilitation therapy improves sensorimotor function in cerebral palsy // Front. Rehabil. Sci. 2023. V. 4. P. 1216281.
  31. Wells G., Beaton D., Shea B. et al. Minimal clinically important differences: review of methods // J. Rheumatol. 2001. V. 28. № 2. P. 406.
  32. Storm F.A., Petrarca M., Beretta E. et al. Minimum clinically important difference of gross motor function and gait endurance in children with motor impairment: a comparison of distribution-based approaches // BioMed Res. Int. 2020. V. 2020. P. 2794036.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Протокол исследования и анализ результатов. А – схема организации исследований; тестирования проводили в начале и в конце каждого этапа; перерыв между этапами 4-5 месяцев. Б – схема расположения катодов и режимов ЧЭССМ; C5-C6, T11, L1, L3 – позвонки; черные кружки – катоды в области проекции спинальных локомоторных сетей, непрерывная стимуляция; штрихованные кружки – катоды над корешками СМ, стимуляция, зависящая от фаз шага; на схемах фаз шага толстые и тонкие линии – правая и левая нога, соответственно, сплошные линии – фаза, во время которой стимуляция осуществляется через катод, рядом с которым расположена схема. В – пример координации суставов ног (взаимные гониограммы) в тесте ходьбы на 10 м до и после стимуляционного курса.

Скачать (152KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние ЧЭССМ на ходьбу по ровной поверхности (острый эффект). Относительные изменения параметров ходьбы. А – длительность фаз шага и цикла шага, Б – диапазон движений основных суставов ног, В – площади взаимных гониограмм суставов ног, Г – интегральная электрическая активность мышц за один шагательный цикл. Показаны медиана (горизонтальная линия в “ящике”), 25-ый и 75-ый перцентили (нижняя и верхняя границы “ящиков”), минимальное и максимальное значение выборки (размах “усов”) и точки выбросов. н. у. – начальные условия, 100%. TA – m. tibialis anterior. GM – m. musculus gastrocnemius. n = 12. #, ## – p < 0.05, p < 0.01 относительно 100%.

Скачать (139KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение скорости ходьбы во время процедур на протяжении реабилитационного курса. А – ходьба по беговой дорожке, Б – ходьба по полу. Для каждого участника определен коэффициент наклона линейной аппроксимации изменения скорости в зависимости от номера сессии. n = 12 и n = 14 в выборках +ЧЭССМ и –ЧЭССМ соответственно. # – p < 0.05 относительно 0 м/с. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменения параметров ходьбы в локомоторных тестах после реабилитационного курса с применением ЧЭССМ и без использования ЧЭССМ. А – изменение пройденного расстояния в тесте 6-минутной ходьбы. Б, В, Г, Д – изменение скорости, периода шага, площади взаимных гониограмм бедренного и коленного суставов, площади взаимных гониограмм коленного и голеностопного суставов в тесте спокойной ходьбы на 10 м соответственно. н. у. – начальные условия, 100%. n = 12 и n = 14 в выборках +ЧЭССМ и –ЧЭССМ соответственно. # – p < 0.05 относительно 100%. * – p < 0.05 между сравниваемыми условиями. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (129KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Значимые изменения оценок по клиническим шкалам после реабилитационного курса. А – суммарная оценка по шкале GMFM-88. Б, В, Г – разделы “лежание и перевороты”, “сидение”, “ползанье и “ходьба” на четвереньках” шкалы GMFM-88. Д – изменения спастичности мышц нижних конечностей по шкале Ашворта, n = 12 и n = 14 в выборках +ЧЭССМ и –ЧЭССМ, соответственно. # – p < 0.05 относительно нуля. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (135KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025