Способ роботизированной механотерапии после реверсивного эндопротезирования плечевого сустава Российский патент 2023 года по МПК A61H1/00 A63B23/12 

Изобретение относится к медицине, восстановительному лечению в травматологии и ортопедии, медицинской реабилитации, санаторно-курортному лечению и может быть использовано у пациентов после реверсивного эндопротезирования (РЭП) плечевого сустава (ПС) при его патологии, в частности, травмах, в медицинских и санаторно-курортных учреждениях, оснащенных аппаратом для проведения координационных тренировок с биологической обратной связью (БОС) – Armeo Spring® (фирма Hokoma).

Частота реверсивной артропластики ПС растет с каждым годом. Показаниями являются клинически выраженный артроз, дефект артропатия, ревматоидный артрит, многофрагментарный перелом и переломовывих головки плечевой кости, онкопатология ПС, аваскулярный некроз, массивный разрыв вращательной манжеты и дисфункция ранее установленного протеза. Перечень показаний продолжает расширяться.

Конструкция реверсивного импланта оказывает достаточно выраженное влияние на биомеханику ПС после эндопротезирования, поскольку происходит смена полярности суставных поверхностей и смещение центра ротации в ПС. Понимание биомеханических особенностей ПС после реверсивного эндопротезирования позволяет снизить вероятность возникновения осложнений, увеличить эффективность адаптации мышечного аппарата к нагрузкам, стабилизировать ПС и определить оптимальный подход к восстановительному лечению пациентов после операции (Bullock G.S. et al. A Systematic Review of Proposed Rehabilitation Guidelines Following Anatomic and Reverse Shoulder Arthroplasty. // J. Orthop Sports Phys Ther. 2019, May; 49(5):337-346. doi: 10.2519/jospt.2019.8616. Epub 2019 Apr 25. PMID: 31021690).

Главными задачами медицинской реабилитации после РЭП ПС являются уменьшение отека и боли, профилактика послеоперационных осложнений, разработка объема движений и укрепление мышечного аппарата ПС. Однако до сих пор у специалистов отсутствует единый подход к реабилитации пациентов после РЭП ПС.

В последнее время все более широкое применение получает ранняя послеоперационная реабилитация (Enhanced Recovery after Surgery – ERAS) – протокол, подразумевающий применение междисциплинарных комплексных программ для улучшения результатов восстановительного лечения. Целью ERAS является обеспечение более быстрого и эффективного восстановления пациентов.

Согласно ряду протоколов реабилитации, важнейшими концепциями послеоперационного ведения пациентов с реверсивным эндопротезом являются:

-обезболивание и обеспечение заживления послеоперационных ран,

-профилактика послеоперационных осложнений (вывихи и перипротезные переломы),

-разработка объема пассивных движений,

-разработка объема активных движений,

-увеличение силы и выносливости мышц плечевого пояса, в особенности дельтовидной мышцы.

В клинической практике данные протоколы рассматриваются в качестве стандартных.

Реабилитацию после РЭП ПС можно разделить на ряд этапов. Первый (ранний послеоперационный) длится 3-6 недель после операции. В этот период основными целями являются уменьшение отека и боли, поддержание движений в лучезапястном и локтевом суставах, постепенное начало пассивных движений в ПС, профилактика атрофии и атонии мышц плечевого пояса и профилактика ранних послеоперационных осложнений. Одним из ранних послеоперационных осложнений после реверсивной артропластики является вывих протеза. Он возникает в среднем через 8 недель после РЭП. Факторами риска являются мужской пол, перелом проксимального отдела плечевой кости (как показание к РЭП), наличие в анамнезе предшествующих РЭП открытых операций на ПС, недостаточное натяжение мягких тканей (мышечная атония или гипотония) и гетеротопическая оссификация. Удаление подлопаточной мышцы приводит к нестабильности импланта. Отмечается необходимость тщательного наблюдения и профилактики послеоперационных вывихов ПС. Важно избегать положения ротации и разгибания в ПС (заводить руку за поясницу), которое может привести к вывиху.

На первом этапе обеспечивают покой прооперированного сустава и снятие болевого синдрома. Используют иммобилизацию ПС с помощью бандажей разных типов и конструкций. Существует три основных типа иммобилайзеров: бандаж-косынка, фиксирующий ортез и абдукционный ортез. Иммобилизацию продолжают до трех недель (или шести недель в случае, если эндопротезирование было ревизионным). Отказ от бандажа осуществляют постепенно. Руку фиксируют преимущественно во время сна и освобождают для выполнения пассивных упражнений, гигиенических процедур. На данный момент существуют разногласия относительно выбора конструкции и сроков проведения иммобилизации ПС.

При РЭП восстановление объема движений начинают с 1-й недели. На всех этапах разработку движений осуществляют в безболевом диапазоне. Одним из основных методов физической реабилитации для разработки объема пассивных движений в ПС является механотерапия. Причем примерно с 3-й недели пациенты начинают самостоятельно выполнять упражнения: маятниковые движения и скольжения по горизонтальной плоскости (стол, кушетка). Также на данном этапе обязательно выполнение изометрических (статических) упражнений на дельтовидную мышцу.

На 4-6-й неделе начинают разработку активных движений плечевого пояса и прогрессию пассивных движений в ПС (увеличение объема движений в градусах). Пациенты приступают к активной разработке окололопаточной мускулатуры. В качестве упражнений на ПС на данном этапе используют сгибания плеча в положении лежа на спине. Рекомендуют начинать разработку объема активных движений с пассивно-активных упражнений с использованием поддержки. Edwards P. и др. сравнивали эффективность отсроченной (стандартного протокола) и ранней реабилитации пациентов. Включение в программу пассивно-активных и изометрических упражнений со второй недели (а не с 4-6-й) приводит к улучшению активного сгибания в ПС к 3-му месяцу. Однако существенных различий в клинических результатах по сравнению с пациентами, проходившими отсроченный курс реабилитации, не обнаружено. Тем не менее, реабилитация после РЭП с ранней активизацией ПС является безопасной и имеет преимущества по сравнению с отсроченной программой, ускоряя процесс выздоровления.

На 2-м этапе реабилитации (в позднем послеоперационном периоде) пациенты прекращают использовать иммобилайзеры и продолжают разработку объема активных движений в ПС во всех плоскостях. Пациентам рекомендуют активно использовать прооперированную руку в быту. Также на данном этапе начинают постепенное увеличение объема внутренней ротации в ПС в плоскости лопатки. В стандартных протоколах данный этап начинают примерно с 6-7-й недели после операции.

В то же время, исследованиями Lee J., Edwards PK и др. установлено, что ранняя (24-48 ч после РЭП ПС) активизация пациентов и отказ от ношения ограничивающего бандажа является эффективной мерой для быстрого восстановления функции ПС и профилактики таких послеоперационных осложнений, как травматические перипротезные переломы костей в результате падений и вывихов эндопротеза. Отсутствие ортеза улучшает равновесие у пациентов, особенно у пожилых, а также повышает проприорецепцию прооперированного ПС. Данный подход соотносится с принципами, приведенными в протоколах ERAS, где одним из ключевых компонентов является ранняя активизация пациентов.

С 9-й недели и далее пациенты переходят на 3-й этап (тренировочный), на котором рекомендуют приступать к упражнениям на укрепление мышц с помощью дополнительного сопротивления (эластичные ленты-эспандеры, гантели, тренажеры, механотерапевтические комплексы). Особое внимание уделяют дельтовидной мышце. Данная мышца играет особую роль не только в обеспечении активных движений в плече, но и в стабилизации суставных компонентов в костной ткани и друг относительно друга. Несмотря на расхождение результатов исследований, не вызывает сомнений важность восстановления силы мышечного аппарата ПС после РЭП. Ряд исследований показал, что ограничение объема движений в ПС вызвано слабостью мышц. Brett P. Wiater и др. подчеркнули важность функции дельтовидной мышцы, сообщив, что пациенты с большим объемом этой мышцы и меньшей жировой инфильтрацией имели лучшие функциональные результаты и силу после РЭП. Особая биомеханика плечевого комплекса, связанная с существенным вкладом лопатки в объем движений ПС, подчеркивает важность восстановления силы окололопаточной мускулатуры и координации в данной мышечной группе.

Эффективность стандартной реабилитации после РЭП ПС была продемонстрирована в ряде более ранних зарубежных исследований, где сообщалось об увеличении объема движений в ПС после стандартного курса реабилитации:

-с использованием физиотерапии (S. Uschok et al. Reverse shoulder arthroplasty: the role of physical therapy on the clinical outcome in the mid-term to long-term follow-up. // Arch Orthop Trauma Surg. 2018 Oct; 138(10):1347-1352. doi: 10.1007/s00402-018-2977-y. Epub 2018 Jun 19);

-с использованием упражнений (V.C. Pereira et al. Clinical and Functional Results of Reverse Total Shoulder Arthroplasty and Postoperative Rehabilitation Protocol. // Cureus. 2022 Mar; 14(3): e23322. Published online 2022 Mar 19. doi: 10.7759/cureus.23322), с уменьшением болевого синдрома, хотя и с ухудшением показателей внутренней ротации, разгибания и приведения в ПС;

-с комплексным использованием физиотерапии и упражнений, что способствует снижению болевого синдрома (A.M. Romano et al. Reverse shoulder arthroplasty patient personalized rehabilitation protocol. Preliminary results according to prognostic groups. // Muscles Ligaments Tendons J. 2017 Apr-Jun; 7(2): 263–270. Published online 2017 Sep 18. doi: 10.11138/mltj/2017.7.2.263);

-с использованием ускоренного режима реабилитации без периода иммобилизации, что приводило к снижению болевого синдрома (J. Lee et al. Accelerated rehabilitation following reverse total shoulder arthroplasty. // J Shoulder Elbow Surg. 2021 Sep;30(9):e545-e557. doi: 10.1016/j.jse.2020.11.017. Epub 2021 Jan 5), увеличению силы мышц (P.K. Edwards et al. A randomised trial comparing two rehabilitation approaches following reverse total shoulder arthroplasty. // Shoulder Elbow. 2021 Oct;13(5):557-572. doi: 10.1177/1758573220937394. Epub 2020 Jul 9).

В то же время Uschok S. и др. не наблюдали существенного улучшения упомянутых показателей.

Также пациенты в данных известных исследованиях отмечали улучшение функции ПС после курса восстановительного лечения по данным опросников – DASH, Constant score, ASES, UCLA и др. При ревматоидном артрите и ревизионной артропластике показатели восстановления функций ПС (объем движений и показатель Constant score) были существенно ниже, чем при других заболеваниях.

Это свидетельствует о том, что курс восстановительного лечения должен подбираться более индивидуально.

Известно также использование в протоколах реабилитации после РЭП ПС криотерапии наряду с иммобилизацией и пассивными и активными упражнениями (изометрическими, с сопротивлением, затем изотоническими и др.) на определенных сроках после проведенной артропластики. При этом критериями эффективного прохождения реабилитации считают выработку пациентом способности поддерживать безболезненность ПС, демонстрируя его правильную механику (обычно 80-120 градусов подъема верхней конечности и 30 градусах внутренней ротации), способности выполнять легкие домашние и рабочие обязанности (REVERSE TOTAL SHOULDER REPLACEMENT REHAB. Reverse Total Shoulder Arthroplasty Protocol. [Электронный ресурс]: https://watsonorthopaedics.com/home/rehab-protocols/shoulder/reverse-total-shoulder-replacement-rehab/).

Известные протоколы реабилитации после РЭП ПС представлены зарубежными разработками: UVA SPORTS MEDICINE (https://med.virginia.edu/orthopaedic-surgery/orthopaedic-divisions/sports-medicine/protocols/), Massachusetts General Hospital Sports Medicine – Rehabilitation Protocol for Reverse Shoulder Arthroplasty (Leggin BG, Michener, LA, et al. The Penn Shoulder Score: reliability and validity. JOSPT. 36 (3): 138-151). Однако они стандартизированы, не имеют индивидуальной направленности и не предусматривают использование роботизированной механотерапии, которая могла бы обеспечить повышение индивидуализации и, соответственно, эффективности реабилитационного воздействия.

Согласно публикации (F.R. Preuss et al. Reverse Total Shoulder Arthroplasty for Treatment of Massive, Irreparable Rotator Cuff Tear. // Arthrosc Tech. 2022 Jun; 11(6): e1133–e1139. Published online 2022 Jun 21. doi: 10.1016/j.eats.2022.02.022), в процессе послеоперационной реабилитации пациенты носят мягкий отводящий слинг в течение 4 нед, чтобы восстановить функцию подлопаточной области. Проработку пассивного диапазона движений начинают немедленно, но ограничивают внешним вращением на 30°, без усиления внутреннего вращения, в течение 6 нед. Допускается пассивное и щадящее движение с активной поддержкой до 120° сгибания и 60° отведения. Назначают стандартный протокол послеоперационной реабилитации при РЭП ПС с переходом к упражнениям для раннего укрепления и полным укрепляющим упражнениям. Возвращение к полноценной деятельности при такой реабилитации ожидают через 5 месяцев после операции.

При медицинской реабилитации опорно-двигательного аппарата используют также CPM-терапию (Continuous Passive Motion) – продолжительную пассивную разработку суставов (М. Н. Гиниятуллин. Высокотехнологичная реабилитация пациентов с заболеваниями опорно-двигательного аппарата посредством СРМ-терапии. // Главный врач. 2019, №2 (66), с. 20). В ее основе лежат длительные пассивные движения в одном или нескольких суставах на роботизированном тренажере. Любая травма или хроническое заболевание сустава, хирургическое вмешательство приводят к ограничению объема его движений. В ответ на снижение подвижности в суставе и мягких тканях, окружающих его, происходят патологические процессы, еще более ограничивающие объем движений. В результате внешнего воздействия в тканях сустава начинается воспаление, появляется отек. Капсула сустава растягивается, заполняясь кровью или воспалительной жидкостью. Из жидкости, наполнившей сустав, в капсулу сустава оседают вещества (фибрин, медиаторы воспаления), которые снижают ее эластичность. На основе этих веществ начинает развиваться новая незрелая грануляционная ткань, которая замещается соединительнотканным рубцом (фиброзирование капсулы). В результате сустав становится тугоподвижным.

В СРМ-терапии для разработки пассивных движений в прооперированной верхней конечности используют такие известные аппараты, как «Ормед Flex»®, «Артромот». В процессе выполнения циклических фаз пассивного сгибания/разгибания в суставах пациента CPM-терапия приводит к уменьшению отека периартикулярных тканей, восстановлению и увеличению объема движений в пораженном суставе.

Известен ряд роботизированных реабилитационных комплексов – таких, как Diego (https://rosreab.ru/katalog/neyroreabilitatsiya/robotizirovannaya-terapiya-verkhnikh-konechnostey/diego/), Armeo®Power (Hokomа), которые используют на этапе реабилитации с активными движениями, однако, отсутствуют готовые разработанные реабилитационные программы и протоколы с использованием таких аппаратов именно после РЭП ПС.

Для работы большинства аппаратов характеристики занятий (скорость, амплитуда, продолжительность) подбирают строго индивидуально для каждого пациента в зависимости от основного заболевания. Благодаря этому достигают безболезненности и безопасности процедуры, необходимых для расслабления мышц, что настраивает пациента на продолжение реабилитации. Гибкая система настроек аппарата позволяет начинать занятия практически в день операции, значительно сокращая сроки реабилитации.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть рассмотрен известный способ реабилитации после РЭП ПС (М.Р. Макарова с соавт. Физическая реабилитация после реверсивного эндопротезирования плечевого сустава. // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры, 2022, т. 99, 5, выпуск 2, с. 39-40), в котором пациенты наблюдались в течение 1-2 лет после операции, регулярно получая лечебную гимнастику по индивидуально разработанному комплексу. При этом в раннем послеоперационном периоде всем пациентам проводили СРМ-терапию по основным осям движения в ПС до боли. На 2-м и 3-м этапах пациенты получали комплекс медицинской реабилитации, включая индивидуальные занятия лечебной гимнастикой, СРМ-терапию, массаж, электротерапию. Отмечался быстрый регресс болевого синдрома в покое. Подвижность ПС в сагиттальной и фронтальной плоскостях и сила мышц плеча, достаточная для выполнения минимальной бытовой нагрузки (сгибание 0/70°, отведение 0/70°, наружная ротация 0/30°, сила сгибателей 3-4 балла MRC), восстановились через 7-8 мес. Максимальная функциональная активность была достигнута через 1,5 года после операции, однако, боль при движении сохранялась в течение всего времени наблюдения. При субъективной оценке неспособности верхней конечности по опроснику DASH ответы варьировались в диапазоне «очень трудно – немного трудно». Авторы подчеркивают, что реабилитация после РЭП ПС является длительным процессом с обязательной индивидуальной коррекцией на всех этапах медицинской реабилитации для достижения максимально возможного функционального результата.

Предлагаемый нами способ, по сравнению с ближайшим аналогом, позволяет добиться большей индивидуализации и, соответственно, большей эффективности медицинской реабилитации после РЭП ПС у каждого пациента. Это стало возможным за счет использования в предлагаемой реабилитации аппарата Armeo Spring@ (Тренажер Armeo Spring: [Электронный ресурс]: https://cliniclancette.ru/services/rehabilitation/neuro/trenazher-armeo, дата обращения 04.04.2023; [Электронный ресурс]: https://knowledge.hocoma.com/wp-content/uploads/2019/03/AO_UserScript_EN_20190318.pdf, сохранено в вебархиве 28.09.2020 по адресу: https://web.archive.org/web/20200928003111/https://knowledge.hocoma.com/wp-content/uploads/2019/03/AO_UserScript_EN_20190318.pdf). Данный аппарат позволяет подстраивать выполняемые пациентом движения в процессе проведения реабилитационных игр в программе аппарата под конкретные двигательные возможности пациента, определяя границы возможностей при движениях (максимальные диапазоны каждого вида выполняемого движения), которые в процессе прохождения реабилитационного курса фактически обновляются в рамках БОС на каждом занятии.

Таким образом, техническим результатом предлагаемого способа является сокращение сроков реабилитации после РЭП ПС и индивидуализация занятий на роботизированном аппарате механотерапии с БОС за счет подгонки аппарата не только под размеры верхней конечности конкретного пациента, но и возможностей аппарата под максимально возможные диапазоны выполняемых движений конкретного пациента на каждом занятии, что в целом повышает эффективность реабилитации. Таким образом, у пациентов после РЭП ПС обеспечиваются наиболее индивидуально комфортные условия занятий, без болевых ощущений, без осложнений, за более короткий срок реабилитационного курса (8 дней) позволяя достигать значимых положительных результатов по объему движений, функции ПС в целом.

Для достижения данного технического результата нами предложен способ медицинской реабилитации после РЭП ПС, включающий использование роботизированной механотерапии.

В качестве роботизированной механотерапии проводят курс ежедневных занятий в течение 8 дней на аппарате для координационных тренировок с биологической обратной связью (БОС) – Armeo Spring.

Причем сам аппарат перед началом работы на каждом занятии закрепляют на трех уровнях прооперированной верхней конечности пациента, сидящего перед монитором аппарата: лучезапястного сустава, средней трети предплечья и средней трети плеча, учитывая при этом индивидуальные размеры верхней конечности.

Каждое занятие включает этап оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе и реабилитационный этап.

При этом на этапе оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе пациента программа аппарата осуществляет его адаптацию под физические возможности конкретного пациента путем учета максимального диапазона каждого оцениваемого движения, совершаемого пациентом, тем самым определяя границы возможностей последующего выполнения им двигательных заданий реабилитационного этапа занятия, для чего этап оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе осуществляют в процессе последовательной работы следующих программ аппарата:

1) A-ROM – с определением диапазона движений прооперированной верхней конечности в двухмерном пространстве интерфейса программы, для чего в процессе демонстрации на мониторе необходимых движений пациент повторяет их, самостоятельно осуществляя в качестве оцениваемых следующие движения:

сгибание и разгибание в плечевом суставе в сагиттальной плоскости тела,

отведение и приведение в плечевом суставе в аксиальной плоскости тела,

внутреннюю и наружную ротацию в плечевом суставе.

При этом в программе фиксируют достигаемый пациентом объем движений в градусах для прооперированного плечевого сустава в этих оцениваемых движениях, с выводом этих результатов на экран монитора, демонстрируя их пациенту в качестве БОС в процессе выполнения оцениваемых движений.

2) A-MOVE – с определением рабочей трехмерной области движений прооперированной верхней конечности, для чего в изображенной на экране монитора игровой комнате с пятью поверхностями – три стены, потолок и пол – пациент закрашивает все эти поверхности по очереди, совершая комбинированные движения верхней конечностью – в направлениях от себя, на себя, круговые; при этом в программе фиксируют объем заполнения цветом игровой комнаты для прооперированной верхней конечности с выводом этих результатов на экран монитора.

3) Игра «Рисование по контуру» с оценкой координационных способностей прооперированной верхней конечности пациента на произвольно выбираемом 2-м уровне сложности игры, для чего за заданное время пациент с помощью комбинированных движений верхней конечности обводит по контуру предъявляемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве. Программа начисляет баллы в зависимости от качества выполнения задания и оценивает результаты тем лучше, чем больше итоговое количество баллов за обведенные фигуры, выводя результаты для пациента на экран монитора в качестве БОС.

Далее пациент выполняет двигательные задания реабилитационного этапа каждого занятия курса роботизированной механотерапии, которые заключаются в проведении следующей последовательности игр из имеющихся в программе аппарата:

1. «Катящийся мяч» – игра в 3D пространстве на основе управления пациентом предъявляемым на мониторе изображением катящегося мяча, при этом пациент старается с помощью движений прооперированной верхней конечности сбить мячом как можно большее число геометрических тел, расположенных на виртуальном игровом поле, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

2. «Очистите океан» – игра в 2D пространстве, заключающаяся в выполнении пациентом задачи поймать с помощью движений прооперированной верхней конечности как можно большее число объектов, падающих в виртуальный океан, предъявляемый на мониторе, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

3. «Пираты» – игра в 2D пространстве, представляющая собой процесс сбивания пациентом с помощью движений прооперированной верхней конечности и сжимания рукоятки через предъявляемую на мониторе мишень как можно большего числа движущихся в случайных направлениях объектов, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

4. «Рисование по контуру» – игра в 2D пространстве, при которой пациент с помощью комбинированных движений прооперированной верхней конечности обводит по контуру предъявляемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве, стараясь сделать это как можно быстрее и совершить как можно меньше ошибок, проводят на 3-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

Способ осуществляют следующим образом.

Пациент садится в кресло аппарата на расстоянии 2-3-х метров перед подключенным монитором аппарата Armeo Spring. К исследуемой руке (сначала одной, например, здоровой, а затем – другой, для которой было проведено РЭП) пристегивают аппарат для проведения тренировок с БОС. Крепление осуществляют ремнями-липучками в районе лучезапястного сустава, средней трети предплечья и средней трети плеча, подгоняя крепление под размер руки конкретного пациента.

Осуществляют ручное подстраивание (адаптацию) модулей аппарата таким образом, чтобы плечевой шарнир аппарата располагался строго над ПС пациента на высоте 7 см от акромиона пациента (вертикальная ось поворота аппарата располагается примерно на ладонь выше акромиона пациента, в соответствии с инструкцией по эксплуатации) и на расстоянии 2 см от плеча пациента в поперечном направлении (примерно толщина 2-х пальцев). Локтевой шарнир должен располагаться под локтевым отростком локтевой кости пациента. Компенсация веса модуля плеча и предплечья устанавливается вручную в среднее положение. Мы обычно используем уровень средней компенсации.

Далее в программу аппарата вводят данные пациента: ФИО, дату рождения, пол, рост, вес, указание прооперированной руки, которой будут работать в программах аппарата – правой или левой. Также указывают такие параметры, как: длина модулей плеча и предплечья. Далее начинают тестирование, соответственно, сначала одной руки, затем – другой с помощью 2-х программ аппарата, последовательно, для каждой из верхних конечностей: A-ROM и A-MOVE (на этапе оценки физических границ движений – двигательных возможностей пациента на каждом занятии).

Программа A-ROM ( Influence of New Technologies on Post-Stroke Rehabilitation: A Comparison of Armeo Spring to the Kinect System. // Medicina 2019, 55(4), 98; https://doi.org/10.3390/medicina55040098. Электронный ресурс: https://www.mdpi.com/1648-9144/55/4/98) позволяет провести оценку физических границ движения руки пациента в двухмерном пространстве с определением диапазона движения для каждой степени свободы в разных плоскостях. Для этого пациенту необходимо самостоятельно осуществлять (повторять) рукой, закрепленной в приборе, следующие оцениваемые движения, которые программа демонстрирует на экране монитора:

сгибание и разгибание в ПС в сагиттальной плоскости тела,

отведение и приведение в ПС в аксиальной плоскости тела,

внутреннюю и наружную ротацию в ПС.

При этом в программе фиксируют достигаемый пациентом объем движений в градусах для прооперированного ПС в этих оцениваемых движениях, с выводом этих результатов на экран монитора, демонстрируя их пациенту в качестве БОС в процессе выполнения оцениваемых движений – так пациент наблюдает динамику в расширении объема своих движений.

Помимо перечисленных оцениваемых движений ПС программа исследует движения, производимые и в других суставах верхней конечности, в частности, сгибание и разгибание в локтевом суставе, сгибание и разгибание в лучезапястном суставе, ротацию в лучезапястном суставе.

Программа записывает достигаемый объем в градусах для всех выполненных рукой движений и выдает эти результаты в градусах на мониторе. Однако существенными для предлагаемого способа и, соответственно, оцениваемыми являются показатели движений только в ПС, и мы учитываем только их, без учета показателей движений в других суставах руки.

Демонстрация объективных результатов на экране монитора в режиме БОС позволяет сравнивать состояние функций пораженного и здорового ПС, а также, в дальнейшем, отслеживать динамику состояния функций ПС в процессе занятий, а также до и после проводимой реабилитации, например, для решения вопроса о необходимости повторения курса реабилитации.

Далее на занятии работают в программе A-MOVE, которая способна оценить диапазон движений руки пациента в 3D. Данная программа определяет общую рабочую область для двухмерных и трехмерных упражнений. Для этого программа демонстрирует на экране монитора изображение комнаты с пятью поверхностями – тремя стенами, полом и потолком. Задачей пациента является – закрасить все эти поверхности по очереди. Чтобы сделать это, пациенту необходимо выполнять различные сложные, комбинированные движения – вперед/назад (к себе/от себя), круговые и др. Результат зависит от аккуратности, полноты и времени выполнения задания и выдается в числовом значении (в программе он характеризуется показателем «Громкость», в см³).

Далее работу на занятии на данном этапе оценки проводят в игровой программе «Рисование по контуру». Цель работы данной программы – оценка сложных координационных способностей верхней конечности пациента. За заданное время (5 минут) пациенту предлагают обвести по контуру с помощью сложно-координированных движений руки ряд геометрических фигур в 2D пространстве – квадрата, ромба, ломаной линии и других. За каждую обведенную фигуру программа начисляет баллы (максимум 3), количество которых зависит от времени и качества выполнения задания. Так, за большее число правильно обведенных фигур программа начисляет больше баллов, а при выходе контура, рисуемого пациентом, за границы предъявляемой фигуры (например, контуров треугольника, квадрата, ломаной линии и др.) количество начисляемых баллов снижается. Окончательная оценка зависит от итогового количества баллов – чем больше баллов, тем лучший достигнут результат, он выводится на экран перед пациентом, также – в качестве БОС.

Параметры игры: длительность 5 минут, уровень сложности – произвольно мы выбираем в программе игры 2-й уровень сложности из 3-х возможных (третий – самый сложный). В играх данного аппарата сложность увеличивается либо за счет увеличения числа таких объектов, предъявляемых в единицу времени (например, в играх «Пираты», «Очистите океан»), либо за счет усложнения самих объектов игры (например, усложнение самих геометрических фигур в игре «Рисование по контуру».

Как отмечено, в процессе выполнения перечисленных тестирующих заданий программа фиксирует достигаемый пациентом объем движений в градусах для здорового и прооперированного ПС в выполняемых оцениваемых движениях, соответственно, с выводом этих результатов на экран монитора, демонстрируя их пациенту в качестве БОС, для оценки динамики, мониторинга состояния функции ПС.

В процессе этапа оценки физических границ движений в прооперированном ПС (двигательных возможностей ПС) пациента аппарат способен адаптироваться, подстраиваться под максимальный диапазон движений прооперированной верхней конечности пациента. Определение этого диапазона позволяет аппарату в последующем – на реабилитационном этапе с помощью работы программы выставлять для выполнения пациентом движения с учетом данного диапазона. Это обеспечивает отсутствие болевых ощущений и снижает риск развития осложнений, притом, что тренировка на аппарате в этом диапазоне движений является эффективной.

Весь осуществляемый курс комплексной медицинской реабилитации также включает проведение сеансов различных видов физиотерапии (с учетом конкретной патологии ПС), ЛФК, массажа. При этом реабилитационный этап каждого занятия курса роботизированной механотерапии в рамках комплексной медицинской реабилитации состоит из следующей последовательности игр, включающих сложно координированные движения верхней конечности. При этом игры для целей реабилитации после РЭП ПС вручную выбирают из набора нескольких игр, имеющихся в программе аппарата. Такой выбор был обусловлен спецификой тренировки необходимых движений именно после данной хирургической операции:

1. «Катящийся мяч» – игра на основе управления пациентом предъявляемым на мониторе изображением катящегося мяча, при этом пациент старается с помощью движений прооперированной верхней конечности сбить мячом как можно большее число геометрических тел, расположенных на виртуальном игровом поле, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

2. «Очистите океан» – игра, заключающаяся в выполнении пациентом задачи поймать с помощью движений прооперированной верхней конечности как можно большее число объектов, падающих в виртуальный океан, предъявляемый на мониторе, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

3. «Пираты» – игра, представляющая собой процесс сбивания пациентом с помощью движений прооперированной верхней конечности через предъявляемую на мониторе мишень как можно большего числа движущихся в случайных направлениях объектов, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

4. «Рисование по контуру» – игра, при которой пациент с помощью комбинированных движений прооперированной верхней конечности обводит по контуру предъявляемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве, стараясь сделать это как можно быстрее и совершить как можно меньше ошибок, проводят на 3-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

Уровни сложности игр задают в программе вручную.

Далее оценку и фиксацию полученных результатов двигательных возможностей прооперированной верхней конечности по окончанию курса реабилитации используют в качестве БОС с улучшением психологического состояния пациента и его мотивации на продолжение реабилитации. Так, психологическое состояние и мотивация улучшаются, когда пациент наблюдает улучшение результатов проходимой реабилитации, объективно видимое – фиксируемое программой и отображаемое на мониторе – расширение возможностей движений в прооперированном ПС.

Для подтверждения реализации указанного выше технического результата предлагаемого способа приводим ряд примеров его осуществления.

В исследовании принимали участие 60 пациентов:

-30 пациентов группы 1 (контрольной), которым проводили лишь описанные выше диагностические тестирования на аппарате Armeo Spring до и после реабилитации и сам базовый курс реабилитации, включавший физиотерапевтические воздействия, ЛФК и массаж (длительность базового курса – 2 недели);

-30 пациентов группы 2 (основной), которым на фоне 2-недельного базового курса реабилитации (физиотерапия, ЛФК, массаж) на занятиях роботизированной механотерапией проводили как диагностическое тестирование на Armeo Spring (этап оценки физических границ движений – двигательных возможностей), так и реабилитационный этап из последовательно применяемых игр, в течение 8-ми ежедневных занятий, который начинался с середины базового курса.

Группы были рандомизированы по возрасту, полу и видам патологии ПС, по поводу которых им было проведено РЭП ПС (артроз, омартроз, последствия перелома плечевой кости, вывих головки ПС). Срок, прошедший с даты операции, у всех пациентов составлял 1-1,5 года. Число пациентов с оперированной правой или левой верхней конечностью, соответственно, в группах не различалось: правой – 60% (18 человек в каждой группе), левой – 40% (12 человек в каждой группе).

Помимо тестирования двигательных функций ПС на аппарате Armeo Spring в соответствии с предлагаемой программой тестирования до и после проводимого курса воздействий, всем пациентам проводились также диагностические тесты на исследование функций верхних конечностей по известным опросникам DASH, Constant score, UCLA. По результатам данных опросников показатели восстановления функций ПС (объем движений в ПС и показатель Constant score) после проводимых курсов реабилитации значимо различались у пациентов 1 и 2 групп – улучшение показателей движений в ПС статистически достоверно (р<0,05) наблюдалось лишь у пациентов группы 2 (основной).

Клинический пример.

Пациентка К.В., 64 года. Рост 160 см, масса тела 66 кг. Диагноз: состояние после РЭП ПС по поводу посттравматического правостороннего артроза на фоне застарелого переломовывиха головки плечевой кости. Операция проведена в марте 2021 г. Поступила на курс реабилитации в сентябре 2022 г.

Получала физиотерапию (лазер, электрофорез), массаж, ЛФК и курс роботизированной механотерапии по предлагаемому способу в виде ежедневных занятий в течение 8 дней на аппарате для координационных тренировок с БОС – Armeo Spring.

Аппарат перед началом работы на каждом занятии закрепляли на трех уровнях прооперированной верхней конечности пациентки, сидящей перед монитором аппарата: лучезапястного сустава, средней трети предплечья и средней трети плеча, при этом учитывались индивидуальные размеры верхней конечности (крепления на липучках подгонялись под размеры модулей плеча и предплечья пациентки).

Далее на каждом занятии на этапе оценки физических границ движений в прооперированном ПС программа аппарата адаптировалась под физические возможности данной пациентки путем учета максимального диапазона каждого выполняемого ей движения, тем самым определяя границы возможностей выполнения ею последующих двигательных заданий реабилитационного этапа занятия. Они сохранялись в программе, и в процессе реабилитационного – игрового этапа занятия программа автоматически выставляла такие границы для выполнения движений, что они не превышали возможностей данной конкретной пациентки, в связи с чем в процессе проводимой двигательной тренировки болевой синдром отсутствовал.

При этом на каждом занятии этап оценки физических границ движений в прооперированном ПС осуществляли в процессе последовательной работы следующих программ аппарата:

1) A-ROM – с определением диапазона движений прооперированной верхней конечности в двухмерном пространстве интерфейса программы, для чего в процессе демонстрации программой на мониторе необходимых движений пациентка повторяла их, самостоятельно осуществляя следующие оцениваемые движения:

сгибание и разгибание в ПС в сагиттальной плоскости тела,

отведение и приведение в ПС в аксиальной плоскости тела,

внутреннюю и наружную ротацию в ПС.

При этом специалист в программе фиксировал достигаемый пациенткой объем движений в градусах для прооперированного ПС в этих оцениваемых движениях, с выводом этих результатов на экран монитора, демонстрируя их пациентке в качестве БОС в процессе выполнения этих движений, что способствовало повышению ее дальнейшей мотивации.

2) A-MOVE – с помощью этой программы определяли рабочую трехмерную область движений прооперированной верхней конечности, для чего в изображенной на экране монитора игровой комнате с пятью поверхностями – три стены, потолок и пол – пациентка закрашивала все эти поверхности по очереди, совершая комбинированные движения верхней конечностью – в направлениях от себя, на себя, круговые. При этом фиксировали в программе объем заполнения цветом игровой комнаты для прооперированной верхней конечности с выводом этих результатов на экран монитора в качестве БОС.

3) Проводилась игра «Рисование по контуру» с оценкой координационных способностей прооперированной верхней конечности пациентки на произвольно выбранном в программе игры 2-м уровне сложности. Для этого за заданное время (3 минуты) пациентка с помощью комбинированных движений верхней конечности обводила по контуру предлагаемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве. Программа начисляла баллы в зависимости от качества выполнения задания и оценивала результаты. Итоговое количество баллов от занятия к занятию по данной тестовой игре представлено ниже в таблице 1. Результаты демонстрировались для пациентки на экране монитора в качестве БОС.

Далее выполнение двигательных заданий реабилитационного этапа каждого занятия курса роботизированной механотерапии пациентка проводила в виде следующей последовательности игр из имеющихся в программе аппарата:

1. «Катящийся мяч» – на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

2. «Очистите океан» – на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

3. «Пираты» – на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

4. «Рисование по контуру» – на 3-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.

Ряд показателей функции движений в ПС по данным диагностики на аппаратах Armeo Spring и, дополнительно, CON-TREX до и после реабилитации приведены в таблице 1.

Таблица 1. Показатели функции плечевого сустава (по данным диагностики показателей на аппаратах Armeo Spring и CON-TREX).

Показатели/
сроки Здоровая левая рука Прооперированная правая рука до
реабил-ции после
реабил-ции 1 мес после реабил-ции Сгибание, градусы 180 115 130 140 Разгибание, градусы 65 45 50 55 Отведение, градусы 180 95 135 135 Приведение, крутящий момент (max), Нм 38,7 22,4 40,5 35,6 Отведение, крутящий момент (max), Нм -28,6 -13,1 -22,4 -29,8 Приведение, крутящий момент (max средний), Нм 38,2 21,2 37,5 20,6 Отведение, крутящий момент (max средний), Нм -27,5 -12,0 -21,3 -28,6 Приведение – мощность средняя,
Вт 6,0 3,1 7,0 4,3 Отведение – мощность средняя,
Вт 3,0 1,1 2,0 4,8 Приведение – работа средняя,
Дж 28,5 16,2 35,4 20,6 Отведение – работа средняя,
Дж 13,4 6,0 10,7 11,1 Наружная ротация,
градусы 10 15 25 30 Внутренняя ротация,
градусы 40 50 60 90 «Громкость» (объем заполнения краской поверхностей виртуальной комнаты),
см³ 84424,6 39799,1 133283,0 112834,0 Игра «Рисование по контуру», итоговые баллы 39,0 28,0 46,0 32,0

Из таблицы 1 следует, что оцениваемые двигательные функции прооперированного правого ПС пациентки после курса реабилитации, проведенного с включением в него сеансов роботизированной механотерапии, значительно улучшились, причем данный эффект практически сохранился, а для некоторых показателей даже улучшился отсроченно – через месяц после окончания реабилитации.

Уровни таких показателей оперированной руки, как «Громкость», «Отведение, крутящий момент (max)», «Отведение, крутящий момент (max средний)», «Отведение – мощность средняя», наружной и внутренней ротации по окончании курса реабилитации с роботизированной механотерапией стали даже лучше, чем у здоровой руки.

Также для контроля состояние пациентки оценивалось по известным, общепринятым шкалам (таблица 2).

Таблица 2. Показатели общепринятых шкал.

Показатели шкал/
сроки Проперированная правая рука до
реабил-ции после
реабил-ции 1 мес после реабил-ции NPRS, баллы 3,0 1,0 0,67 DASH,
% 87,07 30,17 19,8 Penn (боль),
ед. 13,0 23,0 25,0 UCLA,
ед. 20,0 29,0 26,0

Таким образом, как следует из таблицы 2, общепринятые шкалы оценки состояния прооперированного ПС пациентки также продемонстрировали его улучшение после прохождения курса реабилитации, с включением индивидуализированных занятий роботизированной механотерапией, и реабилитационный эффект в ряде аспектов сохранялся и даже улучшался и через месяц после окончания курса.

Изобретение относится к медицине, восстановительному лечению в травматологии и ортопедии, медицинской реабилитации, санаторно-курортному лечению и может быть использовано у пациентов после реверсивного эндопротезирования (РЭП) плечевого сустава (ПС) при его патологии, в частности травмах, в медицинских и санаторно-курортных учреждениях, оснащенных аппаратом для проведения координационных тренировок с биологической обратной связью (БОС) – Armeo Spring. Курс ежедневных занятий составляет 8 дней. Каждое занятие включает этап оценки физических границ движений в прооперированном ПС и реабилитационный этап. На этапе оценки физических границ движений в прооперированном ПС программа аппарата осуществляет его адаптацию под физические возможности конкретного пациента путем учета максимального диапазона каждого оцениваемого движения пациента с помощью программ A-ROM, A-MOVE и игры «Рисование по контуру», тем самым определяя границы возможностей последующего выполнения им двигательных заданий реабилитационного этапа занятия. Далее пациент выполняет двигательные задания реабилитационного этапа каждого занятия в виде последовательности 4-х игр из имеющихся в программе аппарата, как показано в формуле изобретения. Способ обеспечивает сокращение сроков реабилитации после РЭП ПС и индивидуализацию занятий на роботизированном аппарате механотерапии с БОС за счет оптимальной подгонки аппарата под размеры верхней конечности и максимально возможные диапазоны выполняемых движений конкретного пациента на каждом занятии, без болевых ощущений, осложнений, за более короткий срок реабилитационного курса (8 дней) позволяя достигать значимых положительных результатов по объему движений, функции ПС в целом. 1 пр., 2 табл.

Способ медицинской реабилитации после реверсивного эндопротезирования плечевого сустава, включающий использование роботизированной механотерапии,

отличающийся тем, что в качестве роботизированной механотерапии проводят курс ежедневных занятий в течение 8 дней на аппарате для координационных тренировок с биологической обратной связью (БОС) – Armeo Spring,

причем сам аппарат перед началом работы на каждом занятии закрепляют на трех уровнях прооперированной верхней конечности пациента, сидящего перед монитором аппарата: лучезапястного сустава, средней трети предплечья и средней трети плеча, учитывая при этом индивидуальные размеры верхней конечности,

каждое занятие включает этап оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе и реабилитационный этап,

при этом на этапе оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе пациента программа аппарата осуществляет его адаптацию под физические возможности конкретного пациента путем учета максимального диапазона каждого оцениваемого движения, совершаемого пациентом, тем самым определяя границы возможностей последующего выполнения им двигательных заданий реабилитационного этапа занятия, для чего этап оценки физических границ движений в прооперированном плечевом суставе осуществляют в процессе последовательной работы следующих программ аппарата:

1) A-ROM – с определением диапазона движений прооперированной верхней конечности в двухмерном пространстве интерфейса программы, для чего в процессе демонстрации на мониторе необходимых движений пациент повторяет их, самостоятельно осуществляя в качестве оцениваемых следующие движения:

сгибание и разгибание в плечевом суставе в сагиттальной плоскости тела,

отведение и приведение в плечевом суставе в аксиальной плоскости тела,

внутреннюю и наружную ротацию в плечевом суставе,

при этом в программе фиксируют достигаемый пациентом объем движений в градусах для прооперированного плечевого сустава в этих оцениваемых движениях, с выводом этих результатов на экран монитора, демонстрируя их пациенту в качестве БОС в процессе выполнения оцениваемых движений;

2) A-MOVE – с определением рабочей трехмерной области движений прооперированной верхней конечности, для чего в изображенной на экране монитора игровой комнате с пятью поверхностями – три стены, потолок и пол – пациент закрашивает все эти поверхности по очереди, совершая комбинированные движения верхней конечностью – в направлениях от себя, на себя, круговые; при этом в программе фиксируют объем заполнения цветом игровой комнаты для прооперированной верхней конечности с выводом этих результатов на экран монитора;

3) игра «Рисование по контуру» с оценкой координационных способностей прооперированной верхней конечности пациента на произвольно выбираемом 2-м уровне сложности игры, для чего за заданное время пациент с помощью комбинированных движений верхней конечности обводит по контуру предъявляемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве, программа начисляет баллы в зависимости от качества выполнения задания и оценивает результаты тем лучше, чем больше итоговое количество баллов за обведенные фигуры, выводя результаты для пациента на экран монитора в качестве БОС;

далее пациент выполняет двигательные задания реабилитационного этапа каждого занятия курса роботизированной механотерапии, которые заключаются в проведении следующей последовательности игр из имеющихся в программе аппарата:

1. «Катящийся мяч» – игра в 3D пространстве на основе управления пациентом предъявляемым на мониторе изображением катящегося мяча, при этом пациент старается с помощью движений прооперированной верхней конечности сбить мячом как можно большее число геометрических тел, расположенных на виртуальном игровом поле, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

2. «Очистите океан» – игра в 2D пространстве, заключающаяся в выполнении пациентом задачи поймать с помощью движений прооперированной верхней конечности как можно большее число объектов, падающих в виртуальный океан, предъявляемый на мониторе, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

3. «Пираты» – игра в 2D пространстве, представляющая собой процесс сбивания пациентом с помощью движений прооперированной верхней конечности и сжимания рукоятки через предъявляемую на мониторе мишень как можно большего числа движущихся в случайных направлениях объектов, проводят на 2-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты,

4. «Рисование по контуру» – игра в 2D пространстве, при которой пациент с помощью комбинированных движений прооперированной верхней конечности обводит по контуру предъявляемые программой на экране монитора геометрические фигуры в двухмерном пространстве, стараясь сделать это как можно быстрее и совершить как можно меньше ошибок, проводят на 3-м уровне сложности игры, длительность – 3 минуты.