Способ использования виртуальной цифровой модели ходьбы пациента для дифференцированного построения индивидуальной программы физической реабилитации в раннем восстановительном периоде ишемического инсульта в зависимости от бассейна поражения

Изобретение относится к области медицины, а именно неврологии, кинезиологии, нейрофизиологии, медицинской реабилитации, функциональной диагностике, и может быть использовано в амбулаторных условиях, реабилитационных центрах при диагностике, дифференциальной диагностике, способах исследования нарушений двигательных функций при остром нарушении мозгового кровообращения (ОНМК), выборе методов реабилитации и контроле ее эффективности у пациентов с проявлениями и последствиями инсультов. Для построения индивидуальной программы физической реабилитации (ИПФР), включающей подбор физических упражнений, учитывают конкретные кинематические параметры ходьбы, определяемые в зависимости от бассейна ишемического инсульта (ИИ) по виртуальной цифровой модели ходьбы пациента (ВЦМХ), полученной при проведении 3D-видеоанализа движений с помощью цифровой оптико-электронной системы высокого разрешения SMART-D, оснащенной камерами с матрицами высокого разрешения с частотой сканирования движений до 100 Гц в секунду, последующей анимацией и графическим построением виртуальной модели движения. В качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики ВЦМХ при ИИ в вертебробазилярной системе (ВБС) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции: наклон вперёд таза в сагиттальной плоскости во время фазы опоры и переноса, с соответствующим смещением центра масс, с величиной угла смещения таза кпереди – более 10° от среднего нормативного показателя 7°, при отсутствии отклонений таза от нормативных показателей во фронтальной плоскости; на паретичной и здоровой стороне - усиление сгибания в тазобедренном суставе (ТБС) в фазу переноса при недостаточности разгибания в фазу опоры, более чем на 10° по сравнению с верхней границей нормативного показателя, приведенного в таблице 1 в описании, и недостаточность подошвенного сгибания паретичной и здоровой стороны в период опоры-переноса. В качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики ВЦМХ при ИИ в бассейне средней мозговой артерии (СМА) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции: смещение таза во фронтальной плоскости с поднятием таза на стороне пареза более чем на 1,5° по сравнению с нормативным показателем в фазу переноса с соответствующим реципрокным опусканием таза на здоровой стороне, при отсутствии патологического смещения центра масс в сагиттальной плоскости; избыточная внутренняя ротация в тазобедренном суставе в горизонтальной плоскости с обеих сторон в течение всего цикла шага по сравнению с нормативным показателем, с нарушением функций сгибания и разгибания, с преимущественно выраженным нарушением функций мышц-разгибателей бедра на стороне пареза, и недостаточность подошвенного сгибания на паретичной и здоровой стороне в период опоры-переноса. Способ обеспечивает сокращение сроков физической реабилитации за счет повышения ее индивидуализации и качественных характеристик, целевой направленности на устранение неврологического дефицита, зависящего от бассейна поражения, целевой тренинг обеспечивает более полное и качественное восстановление двигательных функций. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области медицины, неврологии, кинезиологии, нейрофизиологии, методам, применяемым в медицинской реабилитации, функциональной диагностике, и может быть использовано в амбулаторных условиях, реабилитационных центрах при диагностике, дифференциальной диагностике, способах исследования нарушений двигательных функций при ОНМК, при выборе методов реабилитации и контроле ее эффективности у пациентов с проявлениями и последствиями инсультов.

Инсульт – основная причина инвалидности при цереброваскулярной патологии. Более 80% пациентов после перенесенного острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) имеют инвалидизацию различной степени выраженности. Улучшение функции ходьбы после перенесенного инсульта является одной из важнейших целей реабилитационной терапии.

Ходьба представляет собой хорошо автоматизированную циклическую локомоцию. В области исследования походки сформирован набор первичных характеристик параметров и методов их регистрации: временных характеристик, кинематических характеристик, реакций опоры. Временные характеристики делятся на собственно общие параметры (время цикла шага, время опоры и переноса каждой ноги, время опоры на обе ноги и одну ногу) и специальные (момент и время опоры на различные отделы стопы). Основу метода исследования кинематических характеристик составляет регистрация движений в крупных суставах нижней конечности в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях – сагиттальной, фронтальной и горизонтальной (Витензон А.С. Исследование биомеханических и нейрофизиологических закономерностей нормальной и патологической ходьбы человека. Москва, 1983; Скворцов Д.В. Биомеханические методы реабилитации патологии походки и баланса тела. Москва, 2008).

Основная функциональная единица ходьбы – цикл шага. Функционально правая и левая нога практически идентичны, имеется лишь незначительная физиологическая асимметрия. К основным характеристикам цикла шага относятся пространственно-временные, кинематические и кинетические показатели (S.J. Olney, C. Richards. Hemiparetic gait following stroke: part I: characteristics, Gait Posture 4 (2) (1996) 136–148; Д.В. Скворцов. Клинический анализ движений. Анализ походки. “Стимул”.1996). Измерения ​вариабельности параметров шага используются при оценке сенсомоторной функции (Grabiner PC, Biswas ST, Grabiner MD. Age-related changes in spatial and temporal gait variables. Arch Phys Med Rehabil 2001; 82: 31–35. doi:10.1053/apmr.2001.18219; Herman T, Giladi N, Gurevich T, Hausdorff JM. Gait instability and fractal dynamics of older adults with a “cautious” gait: why do certain older adults walk fearfully? Gait Posture 2005; 21: 178–185. doi: 10.1016/j.gaitpost.2004.01.014).

«Золотым стандартом» исследований локомоций человека является биомеханический анализ видеоизображений движений (Wonsetler E.C., Bowden M.G. A systematic review of mechanisms of gait speed change poststroke. Part 2: Exercise capacity, muscle activation, kinetics, and kinematics. Top Stroke Rehabil 2017; 24(5): 394–403. doi:10.1080/10749357.2017.1282413; Andriacchi T.P., Alexander E.J. Studies of human locomotion: past, present and future. Journal of Biomechanics 2000; 33(10): 1217–1224. DOI:org/10.1016/S0021-9290(00)00061-0; T.B. Moeslund, E. Granum. A survey of computer vision based human motion capture. Computer Vision and Image Understanding 2001; 81: 231–268. doi:10.1006/cviu.2000.0897).

Ранее видеоанализ использовался преимущественно в спорте высоких достижений для улучшения результатов и оценки тонких, высокоспециализированных движений. Сейчас уделяется пристальное внимание изучению особенностей пространственно-временных, кинематических и кинетических параметров цикла шага в медицинской реабилитации, их связи с патологическим процессом и возможностями восстановительного лечения (Jin Seok Seo, Hee Seung Yang, Suk Jung, Chang Soon Kang, Sunghun Jang, Dae Hyun Kim. Effect of reducing assistance during robotassisted gait training on step length asymmetry in patients with hemiplegic stroke. Medicine (Baltimore) 2018; 97(33):e11792. doi: 10.1097/MD.0000000000011792; Steven H. Collins, Arthur D. Kuo. Two Independent Contributions to Step Variability during. Over-Ground Human Walking. PLoS One. 2013; 28;8(8):e73597. doi: 10.1371/journal.pone.0073597; Hiba Souissi, Raphael Zorya, Julien Boudarhamb, Didier Pradonb, Nicolas Roche and Pauline Gerusa. Muscle force strategies for poststroke hemiparetic patients during gait. Тopics in stroke rehabilitation. Top Stroke Rehabil; 2018 Oct 24:1-8. doi: 10.1080/10749357.2018.1536023; Ying Xinga, Si-Dong Yangb, Fang Dongc, Man-Man Wanga, Ya-Shuo Fenga, Feng Zhang. The beneficial role of early exercise training following stroke and possible mechanism. Life Science 2018; 1; 198:32-37. doi: 10.1016/j.lfs.2018.02.018).

Интерес к данному методу оценки двигательного паттерна проявляют ведущие научно-исследовательские центры за рубежом и в России. В ряде научных публикаций содержатся данные об изменениях двигательного акта при ишемическом инсульте (ИИ), полученные с помощью видеоанализа (C. Beyaert, R. Vasa, G.E. Frykberg. Gait post-stroke: Pathophysiology and rehabilitation strategies. Clinical Neurophysiology 2015; 45(4-5):335-55. doi: 10.1016/j.neucli.2015.09.005; Jin Seok Seo, Hee Seung Yang, Suk Jung, Chang Soon Kang, Sunghun Jang, Dae Hyun Kim. Effect of reducing assistance during robotassisted gait training on step length asymmetry in patients with hemiplegic stroke. Medicine (Baltimore) 2018; 97(33):e11792. doi: 10.1097/MD.0000000000011792).

Предлагаемый нами способ явился результатом многолетних исследований особенностей изменения движения в зависимости от того или иного бассейна инсульта, что не исследовалось ранее.

Хотя с возрастом развиваются субклинические структурные и функциональные изменения нервно-мышечной системы, однако, параметры ходьбы (абсолютная продолжительность цикла шага, частота, база шага, период опоры и период переноса, кинематические кривые) не претерпевают существенных перемен. Только скорость и длина шага статистически достоверно снижены в возрастных группах 67-86 лет. Проведенные ранее исследования не демонстрируют достоверных отличий амплитуд движений суставов у пожилых здоровых людей.

При нарушении же функции нижних конечностей в результате болезни, травмы происходит расщепление локомоторного процесса, обеспечивающего в норме одновременное выполнение основных функций: передвижения и сохранения равновесия (постуральный контроль). Походка лиц, перенесших инсульт, приобретает своеобразный рисунок, характеризуется уменьшением скорости, нарушением кинетических и кинематических профилей, патологической асимметрией, увеличением энергозатратности двигательного акта (C. Maria Kim, Eng J.J. Magnitude and pattern of 3D kinematic and kinetic gait profiles in persons with stroke: Relationship to walking speed. Gait Posture 2004; 20(2): 140-146. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2003.07.002; Stanhope VA, Knarr BA, Reisman DS, Higginson JS. Frontal plane compensatory strategies associated with self-selected walking speed in individuals post-stroke. HHS Author Manuscripts 2014; 29(5): 518–522. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2014.03.013; Tyrell CM, Roos MA, Rudolph KS, Reisman DS. Influence of Systematic Increases in Treadmill Walking Speed on Gait Kinematics After Stroke. Physical Therapy. 2011; 91(3): 392–403. doi: 10.2522/ptj.20090425).

Асимметричность параметров шага во многом зависит от развившихся различий пространственно-временных и кинематических характеристик между пораженной и здоровой стороной, мышечной силы и опороустойчивости паретичной конечности (Patterson KK, Parafianowicz I, Danells CJ, Closson V, Verrier MC, Staines WR, Black SE, McIlroy WE. Gait asymmetry in community-ambulating stroke survivors. Arch Phys Med Rehabil 2008; 89:304–10. doi: 10.1016/j.apmr.2007.08.142).

Эти нарушения негативно сказываются на функции ходьбы и приводят к тому, что люди после ОНМК ведут более пассивный образ жизни, чем сопоставимые по возрасту здоровые лица: более 80% времени тратится на сидячий образ жизни, следствием чего становится дальнейшее снижение кардиореспираторных резервов и общей выносливости, качество их реабилитации страдает (Lynch EA, Jones TM, Simpson DB, Fini NA, Kuys S, Borschmann K, Kramer S, Johnson L, Callisaya ML, Mahendran N, Janssen H, English C2. Activity monitors for increasing physical activity in adult stroke survivors. Cochrane Systematic Review. Stroke 2018; 21: STROKEAHA118023088. doi: 10.1161/STROKEAHA.118.023088).

Таким образом, перед медиками-исследователями и практиками стоит задача выявления таких специфических параметров, характеристик ходьбы при той или иной локализации инсульта, которые можно было бы учитывать для значимого ускорения и повышения качества физической реабилитации.

При исследованиях двигательных паттернов у пациентов с различной локализацией ишемических инсультов в разное время и разными исследователями изучались различные параметры движения, в частности ходьбы, среди которых медики пытались найти специфичные для той или иной локализации очага инсульта, но не бассейна инсульта.

Известен способ частичной оценки нарушений паттерна ходьбы при помощи биологической обратной связи, в том числе, с помощью системы «Локомат», у пациентов после инсульта, путем изучения влияния системы на клинические параметры ходьбы (скорость, длина шага, мобильность при передвижении) (Клочков А.С. Роботизированные системы в восстановлении навыка ходьбы у пациентов, перенесших инсульт, автореф. дисс…к.м.н., М., 2012, с.26). Так, характерным проявлением нарушения ходьбы у постинсультных пациентов являются патологические локомоторные синергии, определяемые как отсутствие возможности совершать изолированные произвольные движения в отдельном суставе вследствие того, что движения в других суставах, сопутствующие этому движению, перестают быть произвольно контролируемыми. С течением процесса восстановления двигательные синергии, изначально выборочные либо рефлекторные, приобретают тесную связь со спастичностью и содружественными реакциями (Knutsson E. et al., 1980; Mizrahi E.M. et al, 1979).

Показано, что патологический паттерн по доступным оцениваемым параметрам для «Lokomat» не изменяется. Оценка особенностей двигательного стереотипа ходьбы в данном известном способе представляет собой объективный анализ кинематики ходьбы человека с помощью оптико-электронной системы регистрации локомоций (Доценко В.И., Воронов А.В. и др., 2005). Получаемые с помощью этого анализа данные дают возможность определять биомеханические особенности движений человека, а также, что особенно важно, исследовать кинематику движений суставов, позволяющую объективно оценить изменения углов движения в суставах при ходьбе. В известном способе оценивали клинико-биомеханические характеристики ходьбы у больных с постинсультными гемипарезами, выявляя у них патологические локомоторные паттерны. Установлено, что у большинства больных с постинсультными гемипарезами наблюдается циркумдукция паретичной ноги в период переноса конечности. Степень выраженности циркумдукции может определить подтип патологического локомоторного паттерна. При этом особенность этих подтипов определяется не только клиническими особенностями и степенью выраженности циркумдукции, но также внутри- и межсуставными взаимодействиями, как в сагиттальной, так и фронтальной плоскостях в суставах паретичной ноги при ходьбе. При этом для видеоанализа движений использовали оптико-электронный аппаратно-программный комплекс «Видеоанализ движений», производства научно-медицинской фирмы «Статокин». С помощью программного обеспечения для паретичной конечности вычислялись такие временные параметры ходьбы, как время периода опоры и переноса в цикле шага, а также кинематические характеристики – амплитуда движений (А), диапазон угловой скорости (УС) в тазобедренном суставе (ТБС) в сагиттальной и фронтальной плоскостях и в коленном суставе (КС) в сагиттальной плоскости. Для изучения внутрисуставных и межсуставных угловых синкинезий в сагиттальной и фронтальной плоскостях были введены конкретные коэффициенты синкинезий (К). Обследование биомеханических характеристик ходьбы с использованием видеоанализа проводилось до и после курса реабилитации на беговой дорожке, движущейся со скоростью 0,5 км/ч. В результате клинико-биомеханического анализа было показано, что у больных с постинсультными гемипарезами имеет место достоверное нарушение временных и кинематических параметров ходьбы по сравнению с нормой.

Однако данный способ не обеспечивает определение четких критериев для выбора дифференцированной ИПФР постинсультного пациента, причем в зависимости от бассейна ишемического поражения (СМА или вертебробазилярная система, ВБС).

Известно также (Борзиков В.В. и др. Видеоанализ движений человека в клинической практике (обзор)// СТМ ∫ 2015, т.7, №4, с. 201-210) использование для видеоанализа движений современных систем, позволяющих получать трехмерные изображения локомоций и совмещать данные видеоанализа с анализом сигналов, полученных с других измерительных устройств, таких как силовая платформа, миограф, стабилографическая платформа. Метод видеоанализа (видеозахвата) движений основан на технологии компьютерного анализа видеоизображений движений обследуемого, при этом видеозахват осуществляется бесконтактно, без использования кабельной связи регистрирующего устройства с объектом исследования. Существует два типа систем видеозахвата — маркерные (с использованием маркеров, или датчиков, которые прикрепляются к телу обследуемого), и безмаркерные, основанные на технологиях компьютерного зрения и распознавания образов. Маркеры бывают активными (передают информацию о своем состоянии, обеспечивают простоту и точность обработки информации, но зачастую имеют большой размер и поэтому могут затруднять само движение объекта) и пассивными (маркеры-отражатели). Безмаркерные технологии видеоанализа основаны на анализе взаимного расположения неоднородных частей изображений объекта на последовательных кадрах и требуют более сложных вычислений. Наиболее широко распространены технологии видеозахвата с использованием пассивных маркеров. К телу обследуемого прикрепляют световозвращающие датчики, сигналы от которых регистрируются видеокамерами; данные передаются в компьютер, где на основании конкретной компьютерной модели проводится обработка информации: движения реального объекта анимируются, и формируется отчет, позволяющий проанализировать наглядно представленные угловые и линейные кинематические характеристики изучаемых движений. Получение объективной и полезной информации зависит от количества видеокамер, конструкции, числа и расположения маркеров, построения отвечающей задачам исследования модели и выбора программного пакета аналитической обработки данных.

Применяемые при биомеханической видеосъемке пассивные маркеры обычно имеют шаровидную форму, малые размеры (диаметр около 10–15 мм) и малую массу, их покрывают световозвращающим (т.е. направленно отражающим свет) материалом. Направленная подсветка маркеров осуществляется инфракрасными светодиодами, расположенными вокруг объективов камер (применение инфракрасного диапазона позволяет проводить исследование при видимом свете); свет отражается от маркеров и возвращается в объектив камеры с последующим определением координат маркеров в пространстве.

Для регистрации положения исследуемого сегмента тела в пространстве необходимо, чтобы одновременно работало несколько камер. Они должны располагаться под разными углами так, чтобы объект исследования все время находился в пределах их видимости. Существуют двумерные (анализируют перемещение объекта на плоскости) и трехмерные, более востребованные системы захвата движений. Для получения трехмерных изображений минимальное число камер должно быть не менее восьми; большее число камер повышает точность исследования, но делает его более трудозатратным и дорогостоящим. Все камеры в системах видеозахвата синхронизированы, их управление осуществляется с помощью локальной компьютерной сети. Частота видеосъемки обычно составляет 100 Гц (100 кадров в секунду), т.е. распознавание маркеров обновляется 100 раз в секунду, что в несколько раз превосходит частотный спектр угловых перемещений при наземных локомоциях. Для того, чтобы каждая пара камер образовывала бинокулярное поле видения необходимых размеров, площадь помещения, где проводят видеоанализ, должна составлять 100-150 м2. Взаиморасположение камер и система координат зоны исследования определяют с помощью процедуры калибровки (для этого используют эталонный маркированный объект с известными геометрическими характеристиками и положением в пространстве).

Число маркеров, устанавливаемых на сегменты тела, зависит от задачи исследования: в пределах видимости как минимум двух камер всегда должно быть не менее трех маркеров (так как плоскость определяется в пространстве тремя точками). В реальных условиях для учета изменения положения сегмента тела во время движения и перекрытия зон перемещения различных сегментов обычно используют значительно большее число маркеров. Как правило, современные системы видеозахвата предоставляют уже готовые кластеры маркеров в виде пластинок с размещенными на них четырьмя маркерами для длинных сегментов конечностей, «шапочки» с маркерами для головы и т.д.

Распознавание формы и положения сегментов тела на основании получаемой от датчиков информации является наиболее сложным этапом видеоанализа. В современных системах видеоанализа обычно реализована возможность построения любых двух- и трехмерных многозвенных моделей исследования, позволяющих отображать интересующие исследователя сегменты локомоторного аппарата.

Для «привязки» индивидуальных размеров регистрируемых сегментов тела к компьютерной модели перед началом исследования проводят калибровку обследуемого. Для этого на нем размещают калибровочные маркеры, которые необходимы для определения физических размеров исследуемых сегментов, как, например, предусмотрено программой Simi Motion (Германия). Калибровочные маркеры устанавливают на костные выступы тела обследуемого таким образом, чтобы обозначить границы сегментов конечностей или туловища; точная локализация этих маркеров определяется используемой компьютерной моделью и принятыми стандартами.

Программные средства современных систем видеоанализа обеспечивают предоставление первичных кинематических данных в соответствии со стандартами Международного общества биомехаников (International Society of Biomechanics). Эти стандарты были разработаны Комитетом по стандартизации и терминологии этого общества для того, чтобы первичные данные всех биомеханических исследований кинематики человека, предоставляемые разными исследователями, были сопоставимы между собой.

Стандарты биомеханического отчета о кинематике суставов основаны на использовании системы координат суставов, которая была предложена еще в 1983 г. E.S. Grood и W.Y. Suntay для коленного сустава. Стандарты регламентируют терминологию, костные ориентиры для определения границ сегментов тела, виды движений и их систему координат (оси). Такие стандарты разработаны для движений стопы, голени, бедра, таза, позвоночника, кисти, предплечья, плеча (Wu G. et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion — part II: shoulder, elbow, wrist and hand. J Biomech 2005; 38(5): 981–992, http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.05.042; Wu G. et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate system of various joints for the reporting of human joint motion — part I: ankle, hip, and spine. J Biomech 2002; 35(4):543–548). Например, для описания движений стопы в голеностопном суставе анатомическими ориентирами являются верхушка медиальной лодыжки, верхушка латеральной лодыжки, наиболее медиально расположенная точка внутреннего мыщелка большеберцовой кости, наиболее латерально расположенная точка наружного мыщелка большеберцовой кости, бугристость большеберцовой кости, середина расстояния между верхушками медиальной и латеральной лодыжек, середина расстояния между крайними точками внутреннего и наружного мыщелков большеберцовой кости.

С учетом указанных костных ориентиров даются определения стандартных анатомических плоскостей движения в голеностопном суставе (фронтальная, сагиттальная, поперечная, торсионная), нейтрального положения в голеностопном суставе, системы координат (осей) движений в нем.

В клинической практике видеоанализ движений человека используют с целью диагностики локомоторных нарушений и мониторирования динамики восстановления двигательных функций в процессе лечения (Simon R.S. Quantification of human motion: gait analysis benefits and limitations to its application to clinical problems. J Biomech 2004; 37(12): 1869–1880, http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.02.047). Он позволяет изучать кинематику (пространственную организацию, или геометрию, движений и их изменения во времени без учета действующих сил). Комбинированное применение видеоанализа, тензодинамометрических платформ, электромиографии позволяет исследовать кинетику (силовые и энергетические характеристики) движений, уровень активности различных мышечных групп, межмышечные взаимодействия и синергии двигательных актов.

Наиболее существенное влияние на качество принимаемых решений видеоанализ оказывает в восстановительной медицине (оптимизация режимов кинезотерапии, оценка результатов реабилитации пациентов с ДЦП, последствиями инсульта, ЧМТ), в травматологии и ортопедии (при принятии решения об оперативном вмешательстве, при апробации ортопедического оборудования), при подборе протезов и средств опоры.

В зависимости от решаемых задач с помощью видеоанализа изучают ходьбу пациента, движения отдельных сегментов верхних или нижних конечностей. Наиболее частым типом локомоций, который изучается с помощью видеосистем, является именно ходьба. Полный цикл ходьбы (период двойного шага) слагается для каждой ноги из фазы опоры и фазы переноса конечности и ограничен периодом времени от начала контакта стопы с опорой до начала следующего контакта этой же стопы с опорой. При проведении биомеханической видеосъемки пациент ходит по размеченной локомоторной дорожке, вдоль и снаружи которой расположены видеокамеры. Объект съемки все время должен находиться в бинокулярном поле, т.е. быть виден одновременно минимум двумя соседними камерами. Охватываемая видеокамерой область локомоторной дорожки носит название активной зоны. Длина активной зоны определяется длиной двойного шага: в активную зону должны попасть как минимум один двойной шаг и еще около 50% его длины с каждой стороны.

Характер и темп исследуемой ходьбы (обычная, с опорой, с вспомогательными приспособлениями, в привычном или в ином темпе) определяются задачами исследования. Например, при анализе ходьбы в произвольном темпе обследуемого просят идти по дорожке с привычной скоростью в комфортном темпе; дойдя до конца дорожки, испытуемый поворачивается на 180° и идет к другому концу дорожки. При кинематическом анализе ходьбы определяют перемещение общего центра масс тела и угловые перемещения в суставах нижних конечностей с расчетом линейных и угловых скоростей и ускорений, с определением формы и площади фазовых траекторий в суставах (Whittle M.W. et al. Defining normal ranges for gait parameter. In: Gait Anal Med Photogramm. Vol. 1–3. Oxford, Headington; 1987; p. 46–47).

Часто одновременно регистрируют биоэлектрическую активность мышц, участвующих в ходьбе, и силовую реакцию опоры, что позволяет изучать межмышечные взаимодействия и синергии двигательного акта. Используют различные протоколы и биомеханические модели видеоанализа кинематики и кинетики туловища, таза и нижних конечностей во время ходьбы, при этом получаемые на их основе данные, как показало сравнительное исследование, хорошо коррелируют между собой и поэтому пригодны для сопоставления (Gorton G.E., Hebert D.A., Gannotti M.E. Assessment of the kinematic variability among 12 motion analysis laboratories. Gait and Posture 29(3): 398–402, http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2008.10.060; Ferrari A. et al. Quantitative comparison of five current protocols in gait analysis. Gait Posture 2008; 28(2): 207–216, http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2007.11.009).

У больных, перенесших мозговой инсульт, видеоанализ походки дает возможность выявить патологические паттерны ходьбы и определить направления реабилитации, дополняя традиционные методы биомеханического обследования пациентов (Stokic D.S. et al. Agreement between temporospatial gait parameters of an electronic walkway and a motion capture system in healthy and chronic stroke populations. Am J Phys Med Rehabil 2009; 88(6):437–444, http://dx.doi.org/10.1097/PHM.0b013e3181a5b1ec).

Известно проведение трехмерного анализа кинематических кривых при разных скоростях ходьбы у 20 пациентов с гемипарезом, развившимся вследствие инсульта (Kim C.M., Eng J.J. Magnitude and pattern of 3D kinematic and kinetic gait profiles in persons with stroke: relationship to walking speed. Gait Posture 2004; 20(2): 140–146, http://dx.doi.org/10.1016/j.gaitpost.2003.07.002). Показано, что даже при незначительных двигательных нарушениях, когда больному удается поддерживать скорость ходьбы, сопоставимую со скоростью ходьбы здоровых лиц, паттерн ходьбы значительно меняется. Описано несколько типичных паттернов патологической походки, при этом наиболее выраженные изменения регистрировались во фронтальной и сагиттальной плоскостях, в первую очередь проявляясь гиперфункцией приводящих мышц бедра, недостаточным сгибанием в коленном и ТБС и снижением угла тыльного сгибания стопы.

Степень нарушений коррелировала со скоростью ходьбы. Авторы убедительно доказывают, что детальный анализ трехмерных кинематических и кинетических профилей походки дает возможность целенаправленно стимулировать те или иные мышцы и добиваться более высокого уровня реабилитации больных, перенесших мозговой инсульт (см. выше: Kim C.M., Eng J.J., 2004).

В целом, видеоанализ движений дает возможность получать важную для клинициста объективную информацию, позволяющую уточнять характер нарушений моторики при различных заболеваниях опорно-двигательного аппарата и нервной системы и контролировать процессы восстановления с большей точностью и с меньшими затратами времени.

Однако в упомянутых известных методиках отсутствует указание критериев, которые можно было бы использовать при исследовании и оценке нарушений двигательного паттерна ходьбы у постинсультных пациентов, чтобы составить ИПФР в зависимости от наличия этих нарушений с учетом определенной локализации инсульта (бассейн СМА или ВБС).

Известно проведение видеоанализа движений постинсультных пациентов (Воронов А.В. и др. Диагностические и прогностические возможности компьютерного видеоанализа движений в нейрореабилитации, http://expodata.ru/~expopress/2005/mr/pmr05tez_voronov.php) с помощью упомянутого выше компьютерного комплекса «Видеоанализ движений» («Статокин»), функционирующего с использованием видеооборудования различных форматов: VHS, S-VHS, DIGITAL VIDEO. Регистрация кинематических параметров движений в зависимости от используемого аппаратно-программного обеспечения возможна с различной частотой: 25-50 Гц (PAL) и 30-60 Гц (NTSC). В минимальной конфигурации можно использовать всего лишь одну видеокамеру со стандартным вводом видеоизображений в компьютер. Аппаратная и программная части комплекса позволяют воссоздавать и анализировать кинематические параметры шага и других движений в так называемой «плоской», двумерной модели, что, естественно, вносит определённые ограничения в проведение биомеханических исследований. Результаты такого исследования сравнивались с результатами исследований движений на компьютерном комплексе Qualisys Medical (Швеция), воссоздающем объёмную модель движения. В работе этого комплекса используются программные пакеты Qualisys Track Manager (Швеция) и Visual3D (C-Motion Inc., США).

При наличии ряда ограничений, связанных с отсутствием объёмной модели движения пациента, отечественный аппаратно-программный комплекс «Видеоанализ движений», тем не менее, позволял исследователю получать все классические показатели угловой и линейной кинематики человека, его фазовых траекторий и угловых синкинезий, а также осуществлял математическое моделирование оптимальных режимов нейромоторного «перевоспитания» пациента. Это моделирование достигалось в данном известном способе путём определения травмобезопасных режимов локомоций и другой двигательной деятельности путем минимизации межсуставных сил, с учетом полученных результатов видеоанализа движений. В данном способе это показано на примере пациентов с ДЦП, у которых на фоне лечения прослеживалось постепенное приведение к нормативным показателям значений суставных углов, их соотношений в различные фазы шага. Указанная нормализация динамических характеристик локомоции наблюдалась раньше, чем закреплялся лечебный эффект лечения в своем максимальном выражении. По мнению авторов данного исследования, это позволяет надеяться на последующее определение критериев прогноза эффективности того или иного лечения в самом начале его использования.

Однако данная известная публикация также не раскрывает выбор критериев, которые можно было бы использовать для построения ИПФР пациента после ишемического инсульта (ИИ) с учетом его локализации (бассейна СМА или ВБС).

Известен также способ количественной оценки эффектов реабилитации больных после инсульта с поражением нижних конечностей (CN 106821388 A, 13.06.2017, авторы: GE FEIYANG et al., заявитель: UNIV. SHANGHAI), относящийся к технологии захвата движения и ее применению при оценке реабилитации функции конечностей, а именно к скорости шага, частоте шага, разности шагов влево и вправо, как на пораженной, так и на здоровой стороне. Оценку восстановления функции нижних конечностей проводят по величине боковой опоры по сравнению с контрлатеральным качанием пораженной стороны. Для этого производят системный захват движения, используя систему отображения, сочетая использование информационных технологий и медицины для анализа параметров походки человека через всю систему захвата движения тела. Этапы оценки заключаются в следующем:

-через систему захвата движения всего тела интеллектуальная компьютерная система собирает и обрабатывает данные о положении и о вращении человеческого скелета в режиме реального времени;

-принимая здоровую сторону пациента в качестве объекта сравнения, измеряют темп, частоту шага, разницу левого и правого шага, в качестве критериев количественной оценки степени реабилитации нижних конечностей как на текущий момент, так и на протяжении всего периода реабилитации рассчитывают «значение поддержки пораженной стороны» и «значение качания здоровой стороны».

Ходьба является целенаправленным действием, которое инициируется индивидуумом произвольно и контролируется корой больших полушарий мозга. Основная функциональная единица ходьбы – цикл шага. Среднее время цикла шага при естественной ходьбе приближается к одной секунде. Цикл шага для каждой конечности состоит из двух периодов: периода опоры и периода переноса. Продолжительность периода опоры составляет от 58 до 61% цикла шага, а периода переноса – от 42 до 39%. В соответствии с наличием правой и левой конечности различают правый и левый цикл шага. Походка у лиц, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК), по сравнению с походкой здоровых людей характеризуется уменьшением произвольной скорости, изменением кинематических и кинетических профилей походки (диапазон углов движения в суставах, пиковый момент, пиковая мощность) и рисунка движения в различных плоскостях.

Метод видеоанализа позволяет уточнить характер нарушений моторики, предоставляет возможности для целенаправленной реабилитации, а также контроля процесса восстановления.

Физическая реабилитация признана стратегией первой линии для уменьшения нарушений сенсомоторной функции и двигательного дефицита при ишемическом инсульте (ИИ), стимулирования мозговой реорганизации и уменьшения очага поражения. По данным AHA/ASA Guidelines for Adult Stroke Rehabilitation and Recovery от 2016 г. методы физической реабилитации имеют различную степень доказательной базы от уровня 1А до II B.

Ранее, как зарубежными исследователями, (Elizabeth C. Wonsetler et al. A systematic review of mechanisms of gait speed change post-stroke. Part 2: Exercise capacity, muscle activation, kinetics, and kinematics// Top Stroke Rehabil. 2017 July; 24(5): 394–403. doi:10.1080/10749357.2017.1282413), так и отечественными, в частности, в работах соавторов данного изобретения, было показано (Беляева И.А., М.Ю. Мартынов, Я.Г. Пехова, А.А. Вершинин, А.П. Рачин, М.А. Еремушкин, Е.И. Гусев. Связь двигательного стереотипа и локализации очага в раннем восстановительном периоде легкого ишемического инсульта// Журнал неврологии и психиатрии, 2019, т.119, No.3, с.53-61), что паттерны ходьбы имеют большое значение для оценки функционального состояния пациента в восстановительном периоде после инсульта. При этом наши исследования явились приоритетными в установлении четких корреляционных связей нарушений тех или иных конкретных характеристик индивидуального паттерна ходьбы пациента и локализации его инсульта в бассейне внутренней сонной артерии (чаще – непосредственно в бассейне средней мозговой артерии, СМА) или в бассейне вертебробазилярной системы (ВБС).

Прототипом предлагаемого способа использования виртуальной цифровой модели ходьбы пациента для дифференцированного построения индивидуальной программы физической реабилитации (ИПФР) пациента в зависимости от бассейна поражения при ишемическом инсульте (ИИ) в раннем восстановительном периоде можно считать способ, раскрытый в предыдущей публикации соавторов изобретения (Беляева И.А., М.Ю. Мартынов, Я.Г. Пехова, А.А. Вершинин, А.П. Рачин, М.А. Еремушкин, Е.И. Гусев. Связь двигательного стереотипа и локализации очага в раннем восстановительном периоде легкого ишемического инсульта// Журнал неврологии и психиатрии, 2019, т.119, No.3, с.53-61). В нем показано исследование в раннем восстановительном периоде ИИ отличий в нарушениях двигательного стереотипа в зависимости от бассейна, в котором произошел инсульт: СМА (средней мозговой артерии) или ВБС (вертебрально-базилярной системы), а также даны общие рекомендации в отношении того, что программу реабилитации таких пациентов следует подбирать в зависимости от конкретных нарушений ходьбы, устанавливаемых при той или иной локализации ИИ с помощью системы видеоанализа движений.

В данном известном способе с помощью биомеханического анализа видеоизображений движений (видеоанализа движений) уточняли характер нарушений моторики, исследуя множество различных характеристик ходьбы:

а) пространственно-временные параметры цикла шага (длина, база, скорость, частота шага, угол разворота стопы, процентное соотношение периода опоры и переноса),

б) кинематику (пространственную организацию движений в суставах),

в) кинетические параметры,

г) уровень активности различных мышечных групп и межмышечные взаимодействия при движении при помощи динамической электромиографии.

Видеоанализ движений проводился в специализированной лаборатории, оснащённой высокоточной цифровой оптико-электронной системой высокого разрешения SMART-D для анализа всех типов движения. Исследование проводилось дважды на 2-14 дни после поступления в стационар. На обследуемого, согласно протоколу Davis, прикреплялись 22 светоотражающих датчика размером до 20 мм, сигналы от которых регистрировались 10 основными цифровыми камерами, а также 3мя видеокамерами для дополнительной видеосъемки. Камеры имеют матрицы высокой чувствительности и частоту сканирования 100 Гц, что во много раз превосходит частотный спектр угловых перемещений при обычных движениях. Все камеры были синхронизированы, их управление осуществлялось с помощью локальной компьютерной сети с передачей данных в компьютер и последующей обработкой информации. При видеосъёмке пациенту предлагалось ходить по размеченной локомоторной дорожке привычной походкой в комфортном темпе, совершая 3-5 последовательных циклов. Движения анимировались, и создавался отчет, позволяющий наглядно проанализировать представленные кинематические характеристики движений. В результате исследования создавался «индивидуальный рисунок» (паттерн) движения, т.е. его виртуальная модель.

При сравнительном анализе пространственно-временных параметров цикла шага и бассейна ИИ установлено, что независимо от бассейна ИИ достоверно уменьшались длина и скорость шага, в результате чего, цикл шага увеличивался. Однако, при инсульте в бассейне СМА, несмотря на наличие пареза от легкого до умеренного, изменения данных параметров были менее выражены, чем при инсульте в ВБС без силовых парезов. При оценке длины шага в зависимости от бассейна ИИ установлены достоверные различия для паретичной конечности: у больных с локализацией очага в ВБС шаг был достоверно короче, чем у больных с локализацией в СМА (t=2,46, p=0,036). Длина шага здоровой конечностью также различалась между группами: t=1,93, p=0,085 – тенденция к достоверным различиям.

Исследовался также такой важный параметр цикла шага, как ширина (база) шага, определяющая устойчивость при ходьбе. Типичная реакция при инсульте – увеличение базы шага – указывает на нарушение равновесия. Ширина шага при обоих вариантах локализации инсульта (ВБС и СМА) достоверно увеличивалась по сравнению с нормой (t>3,72, p<0,003). При локализации инсульта в бассейне ВБС отмечалось более выраженное увеличение ширины шага, чем при локализации в СМА. Сравнительный анализ движения показал, что база шага связана не только со снижением мышечной силы, но и со снижением функции постурального контроля и моторики.

Постуральный контроль определяется как способность стабилизации центра массы тела над поверхностью опоры при динамическом движении, как предугадывание места приложения центра тяжести (центровка) и сохранения корректным соотношения сегментов тела для равновесия.

Постуральная моторика – двигательная работа, гарантирующая поддержку выравнивания центра масс при статических и динамических условиях в определенных пределах, с целью сохранения корректных пропорций тела и равновесия.

При анализе показателей времени, составляющих цикл шага, отмечалось достоверное увеличение как абсолютного, так и относительного времени периода опоры паретичной конечности в сек и % (t>2,19, p<0,048) и удлинение цикла шага по сравнению с нормой (t>2,19, p<0,048), что является следствием снижения скорости и/или частоты шага. Важно отметить, что цикл шага в несколько большей степени увеличивался на здоровой стороне, чем на паретичной. При анализе фазовых показателей, составляющих цикл шага, у пациентов с легкой степенью двигательных расстройств выраженных отклонений от нормы обнаружено не было.

Проводился сравнительный анализ кинематических параметров цикла шага в зависимости от бассейна ИИ. В течение цикла шага таз в норме совершает движения во фронтальной плоскости амплитудой около 4°. При анализе данных у пациентов с ОНМК в бассейне СМА таз на стороне пареза был поднят выше здоровой стороны в среднем на 1,5°. Выраженного смещения таза кпереди в сагиттальной плоскости не отмечалось.

Напротив, у пациентов с ИИ в бассейне ВБС выявляли выраженное смещение таза кпереди (угол отклонения от нормы более 10°), что предполагает и смещение центра массы. Установка таза кпереди вероятнее всего обусловлена укорочением мышц-сгибателей бедра (напрягатель широкой фасции бедра) и удлинением (недостаточностью) мышц разгибателей ТБС (большая и средняя ягодичные мышцы), функцией которых является стабилизация таза в сагиттальной плоскости. На гипофункцию разгибателей ТБС также указывает чрезмерное сгибание ТБС при недостаточном разгибании в сагиттальной плоскости. Более выраженный наклон таза кпереди также связан со смещением центра массы. У лиц с ИИ в системе СМА такой зависимости не отмечено.

Таким образом, в прототипе представлено описательное исследование целого ряда упомянутых параметров движения пациентов в зависимости от бассейна ишемического ОНМК, но без выделения конкретных исчерпывающих критериев для определения конкретной – индивидуальной программы физической реабилитации (ИПФР) для пациента с поражением в бассейне СМА или ВБС.

Анализ полученных результатов показал, что у пациентов с ИИ, даже при незначительной степени выраженности пареза, когда удается поддерживать скорость ходьбы, близкую к варианту нормы, паттерн ходьбы значительно изменен. Отмечены отклонения как пространственно-временных параметров, так и кинематических. Нарушается подвижность в суставах (в первую очередь страдает сгибание/разгибание в ТБС и коленном суставе), смещается центр массы тела, увеличивается база шага, изменяется поза нижней конечности при движении в результате нарушения функции мышц и постуральной моторики. При более выраженных парезах страдают все пространственно-временные параметры, нарушается структура цикла шага, нарастает патологическая асимметрия движения.

Для дальнейших исследований нами была поставлена задача определения критериальных параметров нарушений ходьбы, которые позволяли бы составлять ИПФР из целевых упражнений, направленных на устранение непосредственно выявляемых нарушений, имеющих ключевую роль в развитии патологического двигательного стереотипа, в отличие от целого ряда других нарушений, представляющих собой лишь следствие данных первичных нарушений. Это позволило бы сократить сроки реабилитации за счет повышения ее индивидуализации, целевой направленности на устранение первоначальных, ключевых двигательных нарушений, зависящих от бассейна поражения.

Так, клинические и экспериментальные исследования убедительно доказывают, что активный физический тренинг является основным средством реабилитации, превосходит по эффективности широко распространенные методы (массаж, физио-, рефлексо-, фитотерапия и др.) при восстановлении двигательного паттерна. Отдельно выделяется роль целенаправленных тренировок на определенные группы мышц и моторные нарушения, преимущественно страдающие при том или ином виде пареза. Задача целевого тренинга – максимально улучшать функции, нарушенные в связи с инсультом, с целью восстановления конкретных двигательных навыков. Недифференцированная кинезиотерапия уступает по эффективности результатов целевому тренингу.

В настоящее время все больше внимания уделяется дифференциации между истинными (очаговое поражение вещества мозга) нарушениями двигательных функций и компенсаторными, приспособительными реакциями организма к уже имеющемуся дефициту, различию процессов истинного восстановления и адаптации в реабилитации после инсульта (C. Beyaert, R. Vasa, G.E. Frykberg. Gait post-stroke: Pathophysiology and rehabilitation strategies. Clinical Neurophysiology 2015; 45(4-5):335-55. doi: 10.1016/j.neucli.2015.09.005; Van Criekinge T, Saeys W, Hallemans A, Velghe S, Viskens PJ, Vereeck L, De Hertogh W, Truijen S. Trunk biomechanics during hemiplegic gait after stroke: A systematic review. Gait Posture 2017; 54:133-143. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2017.03.004).

В то же время, на настоящий момент еще нет понимания критериев выбора оптимальной модели физического тренинга для восстановления двигательного стереотипа. Стандартные реабилитационные программы пациентов, перенесших ИИ, направлены на работу с паретичной конечностью. До недавнего времени функция здоровой стороны использовалась в качестве контрольной точки. Также отсутствовала дифференциация лечебных занятий в зависимости от бассейна ОНМК.

Важной деталью, позволяющей выбрать эффективную индивидуальную модель тренировок (ИПФР) после перенесенного ИИ, является знание особенностей кинематических параметров двигательного паттерна при ОНМК в СМА или ВБС. Истинные нарушения двигательных функций необходимо распознавать и восстанавливать при помощи специальной программы упражнений; вторичные же, компенсаторные нарушения могут не требовать конкретных реабилитационных вмешательств и решаются уже путем устранения лишь основных двигательных нарушений.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в сокращении сроков реабилитации за счет повышения индивидуализации физической реабилитации, ее целевой направленности на устранение конкретных ключевых неврологических нарушений, зависящих от бассейна поражения – СМА или ВБС, при этом компенсаторные нарушения не требуют специальной реабилитации, восстановления, поскольку нивелируются в последующем за счет восстановления ключевых движений, такой целевой тренинг обеспечивает более полное и качественное восстановление двигательных функций.

Для этого нами предложен способ использования виртуальной цифровой модели ходьбы пациента в дифференцированном построении индивидуальной программы физической реабилитации (ИПФР) в раннем восстановительном периоде ишемического инсульта (ИИ) в зависимости от бассейна поражения.

Для построения ИПФР, включающей подбор физических упражнений, учитывают конкретные кинематические параметры ходьбы, определяемые в зависимости от бассейна ИИ по виртуальной цифровой модели ходьбы пациента, полученной при проведении 3D видеоанализа движений с помощью цифровой оптико-электронной системы высокого разрешения SMART-D, оснащенной камерами с матрицами высокого разрешения с частотой сканирования движений до 100 Гц в секунду, последующей анимацией и графическим построением виртуальной модели движения.

При этом в качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в вертебробазилярной системе (ВБС) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

- наклон вперёд таза в сагиттальной плоскости во время фазы опоры и переноса, с соответствующим смещением центра масс, с величиной угла смещения таза кпереди – более 10° от среднего нормативного показателя 7°, при отсутствии отклонений таза от нормативных показателей во фронтальной плоскости,

- на паретичной и здоровой стороне – усиление сгибания в тазобедренном суставе (ТБС) в фазу переноса при недостаточности разгибания в фазу опоры, более чем на 10° по сравнению с верхней границей нормативного показателя, приведенного в таблице 1 в описании,

- недостаточность подошвенного сгибания паретичной и здоровой стороны в период опоры-переноса.

В качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в бассейне средней мозговой артерии (СМА) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

-смещение таза во фронтальной плоскости с поднятием таза на стороне пареза более чем на 1,5° по сравнению с нормативным показателем (таблица 1, норма – диапазон от -4 до 4°) в фазу переноса с соответствующим реципрокным опусканием таза на здоровой стороне, при отсутствии патологического смещения центра масс в сагиттальной плоскости,

- избыточная внутренняя ротация в ТБС в горизонтальной плоскости с обеих сторон в течение всего цикла шага по сравнению с нормативным показателем, с нарушением функций сгибания и разгибания, с преимущественно выраженным нарушением функций мышц-разгибателей бедра на стороне пареза. Ротация определяется в положении больного на спине, с вытянутыми ногами. Надколенники обращены кверху. Подошвы стоп находятся под углом 90° к голени. Угломер приставляется к середине стопы, бранши сомкнуты, идут ко второму пальцу, винт угломера на середине пятки. Возможно определение ротационных движений при согнутой конечности в тазобедренном и коленном суставах под углом 90°, бранши угломера расположены по оси голени. При ротации внутрь или кнаружи вся нога поворачивается внутрь или кнаружи, при этом одна бранша следует за движением стопы, другая остается на месте. В норме (нормативные показатели) ротация кнаружи на 60°, внутрь 45° (зависит от эластичности и тренированности связочного аппарата). При определении по Марксу ротация наружная/внутренняя 50°/0°/50°;

- недостаточность подошвенного сгибания на паретичной и здоровой стороне в период опоры-переноса.

Ниже приведены клинические данные (пример), подтверждающие возможность осуществления предлагаемого способа и достижения его технического результата.

В раннем восстановительном периоде ИИ было обследовано 30 пациентов. Клинический диагноз и локализация ишемического очага подтверждена результатами нейровизуализации – МРТ/КТ головного мозга. Ишемический очаг у 50% пациентов локализовался в бассейне СМА (средняя мозговая артерия, СМА), и у 50% – ВБС. Мужчин было 13, женщин – 17. В группе пациентов, перенесших инсульт в ВБС, количество женщин было выше (66,7% и 33,3% соответственно); в группе с инсультом в СМА женщины и мужчины составили примерно одинаковое количество (53,3% и 46,7% соответственно). Средний возраст в группе СМА составил 61,7±7,2, в группе ВБА – 59,5±5,3 лет. Обследованные пациенты сопоставимы по индексу массы тела, наличию сахарного диабета и проценту курения. Среди сосудистых факторов риска в обеих группах пациентов, в основном, отмечались следующие: атеросклероз брахиоцефальных сосудов различной степени выраженности, плохо контролируемая артериальная гипертензия, курение, дислипидемия. При этом в исследуемых группах отсутствовали: сердечная недостаточность III степени и выше, нестабильная стенокардия, пороки сердца.

В исследование включались пациенты без выраженных двигательных нарушений со снижением мышечной силы до 3-4,5 баллов. Критерием включения пациентов в исследование было отсутствие заболеваний опорно-двигательного аппарата и эндопротезирования суставов.

При поступлении на второй этап реабилитации (3-4 неделя после перенесенного ИИ, ранний восстановительный период) всем пациентам проведено клинико-неврологическое обследование, которое показало сопоставимость клинического течения заболевания.

Всем пациентам проведен клинический осмотр с использованием валидизированных оценочных международных шкал. Независимость в сфере повседневной жизни, мобильность и способность пациента к самообслуживанию определялись с помощью шкалы функциональной независимости в повседневной жизни (Functional Independence Measure – FIM). Степень выраженности пареза и проявления спастичности оценивалась при помощи 6-балльной шкалы оценки выраженности пареза и модифицированной шкалы спастичности Ашфорта (Modified Ashworth Scale for Grading Spasticity, modifided Bohannon and Smith), соответственно. Оценка функции кисти, мелкой моторики, ловкости пальцев проводилась при тестировании с колышками и девятью отверстиями (NINE-HOLE PEG TEST – NHPT). Оценка мобильности пациента определялась с помощью теста «Встань и иди» (Тime up and go test – TUG). Функция баланса исследовалась при помощи теста баланса Берга (Berg Balance Scale – BBS) и 20-балльной шкалы головокружения. Для оценки эмоционального статуса и когнитивных функций использовали краткую шкалу оценки психического статуса (Mini-Mental State Examination – MMSE), опросник депрессии Бека (Beck Depression Inventory – BDI), шкалу тревоги Спилбергера (State-Trait Anxiety Inventory – STAI). Пациенты, включенные в исследование, не имели грубых парезов, выраженных проявлений спастичности и когнитивных нарушений.

Всем пациентам, включенным в исследование, проведено обследование при помощи видеоанализа движения на 3-4 неделе после острого периода ИИ для уточнения особенностей изменений кинематических параметров двигательного паттерна при невыраженных парезах в зависимости от бассейна поражения.

Видеоанализ движений проводился в специализированной лаборатории SMART (Германия), оснащённой высокоточной цифровой оптико-электронной системой высокого разрешения SMART-D для анализа всех типов движения, как и в способе-прототипе.

Средняя продолжительность исследования составляет 60 мин, из которых работа с пациентом – 20-30 мин и 30 мин формирование протокола заключения. При анализе ходьбы используют валидизированный международный протокол Davis. Согласно протоколу, используют 22 светоотражающих датчика размером до 20 мм, сигналы от которых регистрируются камерами. Камеры имеют частоту сканирования 100 Гц, что во много раз превосходит частотный спектр угловых перемещений при обычных движениях. Камеры синхронизированы, управление осуществляется при помощи локальной компьютерной сети с передачей данных в компьютер с последующей обработкой информации.

В систему также включены силовые платформы на пьезоэлектрических датчиках. Платформы мультикомпонентные и регистрируют силовые кинетические параметры ходьбы в трех направлениях x, y и z (поперечная, продольная и вертикальная реакции опоры), проекцию центра тяжести (Px, Py) и момент силы (Mz).

Во время исследования пациенту предлагалось ходить по размеченной дорожке привычной походкой, босиком в комфортном темпе, совершая 5 последовательных циклов движений. Движение анимировалось, и создавался отчет, позволяющий проанализировать наглядно представленные кинематические характеристики движений. В результате исследования создавался «индивидуальный рисунок» движения – виртуальная цифровая модель ходьбы. Обработка информации осуществлялась при помощи программного инструмента Smart-Clinic.

Статистический анализ проводился с помощью программ Microsoft Excel для Windows ХР и IBM SPSS Statistics, version 23, 2015. В исследовании использовались методы описательной и сравнительной статистики. Для оценки количественных параметров проводилось вычисление среднего арифметического значения и стандартного отклонения (М±SD). При анализе использовался непараметрический критерий Манна-Уитни для несвязанных (несопряженных) совокупностей, как наиболее мощный для выборок менее 30 наблюдений. Статистически значимыми считались различия при вероятности ошибки (р) менее 0,05.

С помощью трехмерного видеоанализа функции движения и опоры формировалась индивидуальная программа локомоторного реконструирования, задавались целевые показатели для реабилитационных стратегий, направленные на восстановление эффективного функционирования пациента.

В нашем исследовании пациенты обеих групп (с инсультами в бассейнах СМА и ВБС) клинически не различались по степени выраженности центрального пареза в ноге, имели незначительные, но достоверные различия степени пареза в руке. Расположение очагов при инсультах в системе СМА и ВБС было характерным по локализации для каждого из бассейнов. При этом по данным МРТ не выявлено особенностей локализации очагов поражения, влияющих на выраженность пареза ноги.

Вместе с тем изучение структуры ходьбы при центральном парезе у данных пациентов методом видеоанализа показало достоверные отличия кинематических параметров двигательного паттерна бассейнов СМА и ВБС.

Нормальные и патологические (в зависимости от бассейна поражения) значения амплитуд движений таза (пояса нижних конечностей) и суставов нижних конечностей при передвижении представлены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры кинематических характеристик таза (пояса нижней конечности) и нижней конечности в зависимости от бассейна (М±SD).

Показатель	Бассейн СМА (n=15)	Норма градусы	Бассейн ВБС (n=15)	p-value (между группами) на стороне пареза
Здоровая сторона (градусы)	Паретичная сторона (градусы)	Здоровая сторона (градусы)	Паретичная сторона (градусы)
Косой наклон таза (фронтальная плоскость)	-4,6±1,5*	4,6±1,5*	От -4 до 4	-2,4±1,9	2,4±1,9	< 0,003**
Прямой наклон таза (сагиттальная плоскость)	8,1±3,3	8,1±3,3	7±5	16,4±3,8*	16,4±3,8*	< 0,001**
Сгибание бедра	36,7±6,5*	36,5±7,5*	30 ± 10	45,4±7,2*	43,9±8,4*	0,02**
Разгибание бедра	-5±8*	-3,5±8,1*	-10 ± 5	5,3±7,0*	6,6±9,2*	0,002**
Сгибание колена	59,5±7,4	60±8,5	60 ± 5	64,6±8,4	61,6±11,3	0,49
Разгибание колена	6±7,5*	9,1±5,6*	2 ± 8	13,2±11,7*	13,7±11,6*	0,27
Тыльное сгибание стопы	16,8±5,1*	17,8±4,9	15 ± 5	20,2±3,5*	18,8±3,4*	0,29
Подошвенное сгибание стопы	-4±6,4*	-4,5±5,2*	-15 ± 3	-0,9±7,9*	-2,3±6,9*	0,20

Примечание: * - отличия от нормы достоверны при p<0,05;

** - отличия между группами достоверны при p<0,05.

В норме движения таза во фронтальной плоскости характеризуются отклонениями, не превышающими 4° (таблица 1). Стабилизация таза достигается сочетанным функционированием мышц-стабилизаторов позвоночника: поперечная мышца живота, мышца, выпрямляющая позвоночник, подвздошно-поясничная мышца; ягодичные мышцы и мышцы бедра. Мышца-напрягатель широкой фасции бедра, совместно со средней и малой ягодичной мышцами, вносит основной вклад в поддержку горизонтального положения таза (стабилизация во фронтальной плоскости), а большая ягодичная мышца – в стабилизацию таза в сагиттальной плоскости.

Цикл шага для каждой конечности состоит из двух основных периодов: опоры и переноса. При этом углы движения в суставах имеют прямую связь с пространственно-временными показателями цикла шага (длина, частота, скорость шага). В середине фазы переноса ТБС, коленный и голеностопный суставы находятся в положении максимального сгибания.

Проведенный видеоанализ показал, что у всех пациентов после ИИ рисунок ходьбы во всех трех плоскостях отклоняется от нормальных показателей. Происходит изменение как кинематических, так и пространственно-временных характеристик. Пространственно-временные параметры цикла шага достоверно отличались от нормы в сторону уменьшения для длины и скорости шага, в результате чего цикл шага удлинялся (время опоры и время переноса паретичной и одновременно здоровой конечности); отмечено значимое увеличение базы шага. При этом статистически значимых различий между здоровой и паретичной стороной обнаружено не было.

Однако исследование также показало, что по сравнению с нормой меняются такие кинематические параметры, как: смещение таза в сагиттальной и фронтальной плоскости, углы отклонений ТБС, коленного и голеностопного суставов в зависимости от бассейна поражения. Причем наибольшее значение имеют изменения именно в ТБС и голеностопе. Данные нарушения снижают надежность походки, повышают риск падений и затрудняют постуральный контроль во время движения. При этом именно для упомянутых кинематических параметров двигательного акта нами были установлены значимые отличия в зависимости от бассейна ишемического инсульта.

При оценке движений таза после ИИ в ВБС отмечалось его выраженное смещение вперёд в сагиттальной плоскости во время фазы опоры и переноса (движения). Во фронтальной плоскости отклонений в движении таза от нормативных показателей не установлено (таблица 1). Наклон таза вперёд в сагиттальной плоскости связан со смещением центра масс вперед, что в разы уменьшает надежность и безопасность ходьбы, повышает риск падений при ходьбе, увеличивает энерготраты при выравнивании постурального тонуса и сохранения баланса тела. Наклон таза обусловлен компенсаторными механизмами поддержания позы.

Одной из важнейших функций мышц-разгибателей ТБС, в частности большой ягодичной мышцы, является стабилизация таза в сагиттальной плоскости. Смещение таза вперед указывает на гипофункцию большой и средней ягодичных мышц (таблица 1, рисунок 1, I.А). При невозможности произвести полное разгибание в ТБС включается один из механизмов компенсации за счет противоположного ТБС. Здоровая конечность «копирует» рисунок движения паретичной, то есть на здоровой стороне также происходит усиление сгибания в ТБС при недостаточном разгибании – механизм компенсации нарушений. Если, несмотря на данный компенсаторный механизм, достичь оптимальной вертикализации тела не удается, смещается центр массы, что мы и видим у этой группы пациентов – происходит наклон таза вперед. От наклона таза в данной плоскости зависит расположение центра масс, а, следовательно, безопасность и надежность движения. В связи с этим, величина смещения таза кпереди, вследствие нарушения функций перечисленных конкретных мышц, в данном случае была выбрана как один из важнейших признаков, на который должна быть направлена целевая физическая реабилитация.

При анализе движений в ТБС после инсульта в бассейне ВБС отмечены изменения кинематики движений в сагиттальной плоскости и отсутствие изменений во фронтальной. В сагиттальной плоскости регистрировалось избыточное сгибание ТБС в период переноса и недостаточное разгибание в фазу опоры как на паретичной, так и на здоровой стороне (таблица 1, рисунок 1, II.А). Даже при легких парезах выявлялось увеличение сгибания, что рассматривается как приспособительная реакция, необходимая для увеличения длины шага. Недостаточное разгибание могло быть также обусловлено спастическим тонусом мышц-сгибателей (напрягатель широкой фасции бедра, прямая мышца бедра) и/или недостаточностью мышц-разгибателей (большая ягодичная мышца, задняя группа мышц бедра).

При выраженности пареза не более 4 баллов кинематические параметры движения коленного сустава укладывались в рамки референтных значений (таблица 1). При более выраженных парезах (менее или равно 3 балла) отмечалось усиление сгибания в коленном суставе при его недостаточном разгибании (таблица 1, рисунок 1, III.А). Однако в данном случае изменения в коленном суставе расценивались больше как производные от патологических изменений в двух других крупных суставах – ТБС и голеностопном, в последующем эти изменения в работе коленного сустава нивелировались при осуществлении реабилитационных мероприятий, направленных на два эти основные сустава.

В голеностопном суставе отмечалась недостаточность подошвенного сгибания с 2-х сторон в период опоры-переноса (таблица 1, рисунок 1, IV.А).

Таким образом, выявлялась гиперфункция мышц-сгибателей при недостаточности функции мышц-разгибателей ТБС и коленного суставов (нарушение функциональных взаимоотношений мышц-агонистов и антагонистов), смещение таза кпереди в сагиттальной плоскости (таблица 2), что объясняет повышение риска падений у данной группы пациентов даже при невыраженных силовых парезах.

Таблица 2

Особенности кинематических характеристик двигательного паттерна у лиц в раннем восстановительном периоде ИИ в зависимости от бассейна поражения

Исследуемый параметр	ВБС	СМА
Смещение таза сагиттальная плоскость	Значительное смещение таза кпереди в сагиттальной плоскости (угол отклонения более 10°), p<0,001*	Нет выраженного смещения таза кпереди (угол отклонения не более 5-10°), p=0,36
Смещение таза фронтальная плоскость	Движения таза во фронтальной плоскости не нарушены, p=0,7	Выраженный тазовый наклон во фронтальной плоскости (сторона таза на уровне пареза приподнята), p<0,001*
ТБС сгибание/разгибание	Усиленное сгибание в ТБС (p<0,001*) при недостаточном разгибании с 2-х сторон (угол отклонения более 10°), p<0,001*	Менее выраженное разгибание в ТБС, преимущественно выраженное на стороне пареза (p<0,001*) при нормальном сгибании с 2-х сторон. Увеличение внутренней ротации бедра, преимущественно на стороне пареза.
Коленный сустав сгибание/разгибание	Нормальное, либо усиленное сгибание в коленном суставе (p<0,14) при недостаточном разгибании с 2-х сторон, p<0,001*	Нормальное сгибание в коленном суставе с 2-х сторон (p=1 на стороне пареза, p=0,65 на здоровой стороне), при менее выраженном разгибании на стороне пареза, p<0,001*
Голеностопный сустав сгибание/разгибание	Недостаточность подошвенного сгибания с 2-х сторон, p<0,001*	Недостаточность подошвенного сгибания с 2-х сторон, p<0,001*

Примечание: * - отличия от нормы достоверны при p<0,05

Особенностью движений таза при локализации очагов в бассейне СМА был наклон таза во фронтальной плоскости (смещение вверх-вниз, косой наклон), в то время как в сагиттальной плоскости движения таза укладывались в рамки нормативных значений. Наклон таза во фронтальной плоскости характеризовался тем, что таз приподнимался на паретичной стороне в фазу переноса и не полностью опускался в фазу опоры, показатели достоверно отличались от нормы (Таблица 1, Рисунок 1, I.B). При этом на здоровой стороне происходило реципрокное опускание таза.

При анализе движений в сагиттальной плоскости отмечалась преимущественная недостаточность разгибания в ТБС. Нарушение разгибания выявлялось на поражённой и здоровой стороне, но более выражено было на стороне пареза. Сгибание в ТБС на паретичной и здоровой стороне достоверно отличалось от нормы, но нарушения были достоверно менее выраженные, чем при ОНМК в ВБС (Таблица 1, Рисунок 1, II.B).

При анализе движений ТБС в горизонтальной плоскости в отличие от бассейна поражения в ВБС при поражении в бассейне СМА выявлялось избыточное внутреннее вращение (ротация) с обеих сторон с увеличением амплитуды движений и недифференцируемыми максимумами (то есть рисунок движения отклонялся от нормальной картины, отсутствовали пиковые отклонения в ТБС при внутренней ротации бедра). Ротация была более выражена на стороне пареза в течение всего цикла шага. Это может объясняться слабостью мышц, участвующих в наружной ротации бедра: большой ягодичной мышцы, грушевидной и других коротких мышц, вращающих бедро кнаружи (верхняя и нижняя близнецовые, внутренняя запирательная, квадратная мышца бедра), или повышением тонуса внутренней группы мышц бедра.

При анализе движений коленного сустава в сагиттальной плоскости наиболее общей тенденцией являлось недостаточное разгибание с двух сторон, но более выраженное на стороне пареза (Таблица 2, Рисунок 1, III.B). Недостаточность разгибания в коленном суставе могла быть обусловлена гипофункцией передней группы мышц бедра, т.е. была связана с уже имеющимися нарушениями в ТБС. При сгибании коленного сустава достоверных отличий с нормой не обнаружено (таблица 1).

При локализации очага в бассейне СМА, так же, как и при локализации в ВБС, выявлена недостаточность подошвенного сгибания с 2-х сторон (Таблица 1, рисунок 1, IV.B), что влияет на значимый клинический показатель – скорость ходьбы и связано с инвалидизацией пациента. Достоверных отличий между группами пациентов с инсультом в СМА и ВБС при этом не получено. Однако данный сустав, как играющий большую роль в функции опоры, является одним из ключевых для целей реабилитации.

Развивающаяся после инсульта патологическая асимметричность параметров движения во многом зависит от различий кинематических характеристик между пораженной и здоровой стороной; мышечной силы и опороустойчивости паретичной конечности. В проведённом нами исследовании у пациентов обеих групп в патологический двигательный акт вовлекалась и здоровая сторона. Вовлечение здоровой стороны свидетельствовало о недостаточности опорной функции паретичной ноги. Вследствие мышечной слабости паретичной ноги уменьшался период времени ее опоры, что в свою очередь приводило к уменьшению периода переноса на здоровой стороне, а, следовательно, и длины шага здоровой стороны.

Таким образом, именно нарушения кинематических параметров движения крупных суставов в определенных плоскостях на паретичной стороне, смещение центра масс в сагиттальной или фронтальной плоскости в зависимости от локализации очага инсульта в соответствующем бассейне приводят к изменениям, которые вовлекают в патологический процесс и здоровую конечность. Поэтому направленное устранение нарушенных функций на паретичной стороне через тренинг определенных групп мышц, участвующих в движении основных крупных суставов нижней конечности, реципрокно приводит к улучшению функции и здоровой стороны, сокращая время реабилитации и улучшая качество двигательного паттерна.

Проведенный сравнительный видеоанализ ходьбы пациентов в раннем восстановительном периоде ИИ в бассейнах СМА и ВБС позволил выявить особенности и различия нарушений кинематики двигательного стереотипа, которые важны при выборе реабилитационных упражнений с фокусом на целевых мышечных группах целевых суставов (таблица 1, таблица 2). При этом установленными с помощью анализа корреляционных связей значимыми показателями из них были признаны следующие:

1. В качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в вертебробазилярной системе (ВБС) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

- наклон вперёд таза в сагиттальной плоскости во время фазы опоры и переноса, с соответствующим смещением центра масс, с величиной угла смещения таза кпереди – более 10° от среднего нормативного показателя 7°, при отсутствии отклонений таза от нормативных показателей во фронтальной плоскости,

- на паретичной и здоровой стороне – усиление сгибания в тазобедренном суставе (ТБС) в фазу переноса при недостаточности разгибания в фазу опоры, более чем на 10° по сравнению с верхней границей нормативного показателя, приведенного в таблице 1 в описании,

- недостаточность подошвенного сгибания паретичной и здоровой стороны в период опоры-переноса.

2. В качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в бассейне средней мозговой артерии (СМА) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

- смещение таза во фронтальной плоскости с поднятием таза на стороне пареза более чем на 1,5° по сравнению с нормативным показателем в фазу переноса с соответствующим реципрокным опусканием таза на здоровой стороне, при отсутствии патологического смещения центра масс в сагиттальной плоскости,

- избыточная внутренняя ротация в ТБС в горизонтальной плоскости с обеих сторон в течение всего цикла шага по сравнению с нормативным показателем, с нарушением функций сгибания и разгибания, с преимущественно выраженным нарушением функций мышц-разгибателей бедра на стороне пареза,

- недостаточность подошвенного сгибания на паретичной и здоровой стороне в период опоры-переноса.

В связи с этим для реабилитации пациентов с ИИ в бассейне ВБС и СМА прицельно использовали упражнения, направленные на устранение нарушений функций соответствующих мышц, отвечающих за движения в ТБС и голеностопном суставах.

Исследуемые группы с локализацией ИИ в бассейнах СМА и ВБС распределялись пополам (по 7-8 человек из двух групп по 15 человек каждая, всего – 30 человек), при этом одной части пациентов физическую реабилитацию проводили с учетом выявленных нарушений кинематических параметров ходьбы (согласно заявленному способу), а второй части – физическую реабилитацию недифференцированно, без учета локализации инсульта и конкретных, выявленных нами критериальных признаков, принципиально характеризующих модель ходьбы в зависимости от бассейна поражения в СМА или ВБС.

Помимо активных и пассивных физических упражнений, направленных на расслабление или стимуляцию тонуса конкретных, соответствующих мышц, согласно установленным при видеоанализе дифференцированных нарушений характеристикам кинематической цепи движений таза и нижних конечностей, в рамках физической реабилитации у всех пациентов проводились упражнения с использованием аппаратных методик, например, функциональной электромиостимуляции ослабленных мышц, тренинг ходьбы на сенсорной нейродорожке, стабилометрический тренинг для контроля центра масс. Использовались также упражнения для нижних конечностей и корпуса в рамках работы системы НИРВАНА (http://www.keleanz.ru/catalog/65/195/), программированные таким образом, чтобы задействовать соответствующие выявленным критериальным нарушениям мышцы. Однако при работе этой системы в данном случае недостатком являлось наличие достаточно выраженного зрительного контроля, в то время как для целей заявляемой реабилитации более важным является формирование именно осознанного обучающего двигательного акта для формирования рефлекторного проприоцептивного контроля. С этой целью использовали обычную активную и пассивную лечебную гимнастику, включающую упражнения на восстановление функций соответствующих групп мышц, выявленных при построении упомянутой виртуальной цифровой модели ходьбы.

Для данных целей, кроме того, возможны целенаправленные программы тренировки с использованием движений по контролю за положением центра массы тела, соответственно, в сагиттальной или во фронтальной плоскости (например, движения с наклонами туловища с добавочным грузом вперед-назад или в стороны и др., с тренировкой удержания достигнутого положения).

Клинический пример 1.

Пациент О., 58 лет, поступил с диагнозом: Ишемический инсульт в бассейне правой СМА, ранний восстановительный период, умеренный левосторонний гемипарез, нарушение функций конечностей и ходьбы. Фоновое заболевание: Гипертоническая болезнь III ст., риск 4. Неврологический статус: ЧМН - ц. парез VII n. слева. Объем активных движений ограничен в левых конечностях. Мышечная сила снижена в проксимальных отделах руки до 4 баллов, в дистальных – до 3 баллов; в н/к до 3 баллов проксимально, 3,5 баллов дистально. Мышечный тонус слегка повышен по спастическому типу слева. Походка гемипаретическая. Сухожильные рефлексы с в/к, н/к S>D. С-м Бабинского (+) слева. Гемигипестезия слева. В позе Ромберга неустойчивость, без сторонности; координаторные пробы: справа - выполняет удовлетворительно; слева - выполнение затруднено из-за пареза. Тазовые функции контролирует.

Оценка выраженности неврологического дефицита: Тест Индекс мобильности Ривермид: 10/15. Тест Ходьба с регистрацией времени и расстояния: пройденное расстояние: 215 м; затраченное время: 6 мин; скорость ходьбы: 0,6 м/с; Тест Индекс ходьбы Хаузера (Hauser Ambulation Index) - 3 балла; индекс Бартела - 85.

При исследовании когнитивного статуса, эмоционально-личностной сферы с применением нейропсихологического обследования выявлены: следующее: умеренная ситуативная и высокая личная тревожность; смешанный тип отношения к болезни (обсессивно-фобический). Снижение показателей по параметрам, определяющим качество жизни (шкала SF-36): 1) PF (физическое функционирование) - 0; 2) RP (влияние физического состояния на ролевое функционирование (работу, выполнение будничной деятельности) - 0; 3) ВР (интенсивность боли и ее влияние на способность заниматься повседневной деятельностью) - 21; 4) GH (общее состояние здоровья) - 40; 5) VT (жизнеспособность (подразумевает ощущение себя полным сил и энергии или, напротив, обессиленным) - 30; 6) SF (социальное функционирование) - 12; 7) RE (влияние эмоционального состояния на ролевое функционирование) - 0; 8) МН (самооценка психического здоровья, характеризует настроение (наличие депрессии, тревоги, общий показатель положительных эмоций) - 68; РН (общий показатель «Физический компонент здоровья») - 21; МН (общий показатель «Физический компонент здоровья») - 31,56. По шкале ВАШ пациент качество жизни оценивал в 1 балл.

Для подбора индивидуальной программы физической реабилитации проводился, в соответствии с предлагаемым способом, видеоанализ движений при ходьбе. Установлено наличие сочетания критериальных характеристик кинематической цепи движений таза и нижних конечностей при ходьбе для бассейна ишемического поражения СМА (смещение таза во фронтальной плоскости на 2,5° на паретичной стороне с реципрокным опусканием таза на здоровой стороне, избыточная внутренняя ротация таза с преимущественным нарушением функций разгибателей бедра, недостаточность подошвенного сгибания с обеих сторон).

Использовали целевой тренинг при помощи роботизированной механотерапии, в т.ч. занятия на сенсорной нейродорожке с БОС, занятия на стабилоплатформе с БОС, также занятия с инструктором ЛФК по целевым программам для улучшения функции мышц, участвующих в указанных двигательных нарушениях.

Для тренировки подошвенного сгибания стопы использовался аппаратный роботизированный механокомплекс с БОС «Contrex» в режиме тренировки подошвенного сгибания в голеностопном суставе с постепенным увеличением интенсивности нагрузки, продолжительностью сеанса от 10 до 20 мин.

Использовали также следующие упражнения (по К. Б. Петрову, Д. М. Иванчину, Новокузнецкий институт усовершенствования врачей, Федеральный научно-практический центр медико-социальной экспертизы и реабилитации инвалидов. г. Новокузнецк):

- Пациент смещает центр тяжести вперед, что способствует переразгибанию коленных суставов и активации преимущественно верхних отделов икроножных мышц (рефлекс прыжка).

- Больной сидит на стуле, закинув ногу на ногу «по-европейски». Тренируемая нога располагается сверху. Слегка разгибая ногу в коленном суставе, пациент пытается одновременно сделать подошвенное сгибание стопы.

- Пациент сидит на стуле, тренируемая нога опирается на пятку, коленный сустав слегка согнут (полусогнут). Разгибая ногу в колене через рычаг, образованный пяткой, пациент добивается пассивного подошвенного сгибания стопы. Для стимуляции подошвенной флексии методист усиливает сгибание пальцев своей рукой.

- Пациент стоит на коленях и отклоняет туловище вперед, стараясь удержать при этом равновесие. Методист поддерживает больного за нижнюю треть голеней. Стабилизация тела достигается в основном за счет ишиокруральных мышц, однако, при этом синергично напрягаются и икроножные мышцы.

- Пациент оказывает давление на подпружиненную педаль или толстый поролон передним отделом стопы.

-Пациент крутит педали велотренажера. Отягощение педалей постепенно увеличивается.

- Пациент стоит лицом к стене, упираясь в нее обеими ладонями и грудью. Одна нога выпрямлена и замкнута в коленном суставе, тренируемая нога согнута в колене и всей плоскостью стопы упирается в горизонтальную опору. Из этого положения пациент разгибает ногу в колене, пытаясь пассивно замкнуть ее, что способствует напряжению икроножной мышцы.

- Придерживаясь за опору, пациент приподнимается и опускается на носках стоп. Передний отдел стопы для увеличения экскурсий движения можно установить на возвышении. Обувь должна быть на толстой мягкой подошве.

Параллельно также проводились упражнения на восстановление функций верхних конечностей.

На 15-й день пребывания в стационаре пациент отмечал улучшение общего самочувствия, настроения; кроме того, расширился объем активных движений в паретичных конечностях, мышечная сила наросла в руке до 4 баллов; в проксимальном отделе ноги до 3,5 баллов, в дистальных отделах до 4 баллов; улучшились показатели шаговой ходьбы, наросли скорость и темп передвижения. Тест Индекс мобильности Ривермид 13/15. Тест Ходьба с регистрацией времени и расстояния: пройденное расстояние: 340 м; затраченное время: 6 мин. Скорость ходьбы: 0,74 м/с; Тест Индекс ходьбы Хаузера – 4 балла; индекс Бартела – 100; оценка качества жизни по шкале ВАШ – 5 баллов.

Кроме того, у пациента сгладились тревожно-фобические черты. Исследование качества жизни по тесту SF-36 выявило достоверное улучшение по показателям: «физическое функционирование» (40 б.), «общее состояние здоровья» (70 б.), «жизнеспособность» (65 б.), «социальное функционирование» (38 б.), «эмоциональная роль» (33 б.), «физический компонент здоровья» (31 б.), «психический компонент здоровья» (42 б.).

Уменьшилось время поиска чисел по таблицам Шульте; увеличилось количество приводимых пациентом ассоциаций (существительных) за 1 мин, улучшились показатели внимания и концептуализации по Монреальской шкале. Улучшились стабилографические показатели. По данным контрольного видеоанализа движений ходьбы критериальные характеристики кинематической цепи движений таза и нижних конечностей приближены к нормальным значениям.

Клинический пример 2.

Пациент Н., 56 лет, находился на реабилитации с диагнозом: Ишемический инсульт в вертебро-базилярном бассейне (ранний восстановительный период), атеротромботический патогенетический подтип. Умеренно выраженный атактический синдром.

При поступлении состояние удовлетворительное. АД 130/80 мм рт ст. ЧСС 76 ударов в минуту. ЧДД 17 в минуту. Тоны сердца приглушены, ритм правильный.

Неврологический статус: в сознании, контактен. Менингеальных знаков нет. ЧМН: глазные щели d>=s. Установочный горизонтальный нистагм в крайних отведениях глазных яблок. Фотореакции сохранены. Реакция на конвергенцию и аккомодацию снижена. Сглаженность левой носогубной складки. Бульбарных нарушений нет. Язык по средней линии. Объем активных и пассивных движений не ограничен. Тонус не изменен. Левосторонний гемипарез до 4 баллов. Периостальные и сухожильные рефлексы d<=s, средней живости. Патологических знаков нет. Координаторные пробы: ПНП – с мимопопаданием слева, ПКП – с атаксией слева. Дисдиадохокинез. В позе Ромберга не устойчив.

При проведении видеоанализа движений ходьбы пациента выявлены критериальные признаки ишемического поражения в бассейне ВБС (наклон таза вперед (смещение центра масс в сагиттальной плоскости при сохранении положения во фронтальной плоскости), нарушение сгибания-разгибания в ТБС при ходьбе, недостаточность подошвенного сгибания.

Пациенту проводились занятия на стабилометрической платформе в течение 5 мин, выполняли тренировочный тест «Мишень», 3 занятия. Затем время выполнения тренировочного теста «Мишень» увеличивалось на каждом занятии на 2 минуты, доведя до 20 минут.

После занятий на стабилометрической платформе пациент отдыхал в течение 10 минут. Затем после контроля состояния пациента начинали целевые упражнения на тренинг динамического баланса, упражнения на стабилизацию центра масс в сагиттальной плоскости.

Для тренировки подошвенного сгибания параллельно, после занятий на стабилометрической платформе и короткого перерыва, применялись методики, описанные в примере 1.

На фоне проведенного лечения отмечалась положительная динамика: уменьшилась выраженность головокружения, пациент стал более активен, возросла точность выполнения координационных проб и устойчивость при ходьбе. Также отмечена положительная динамика показателей по данным шкалы оценки баланса в положении стоя (R.Bohannon, 1989) с 0 баллов до 2 баллов; шкалы функциональной мобильности при ходьбе (Perry J. et al., 1995) с 0 до 2 баллов; шкалы оценки нарушений ходьбы (Столяровой Л.Г. и др., 1982) с 4 до 2 балла; тревоги и депрессии Спилбергера-Ханина с 43 до 34 балла. Критериальные показатели, определяемые посредством видеоанализа движений ходьбы, значимо улучшились.

При наблюдении через 3, 6 месяцев – состояние пациента оставалось стабильным. Ухудшений отмечено не было. Через 6 месяцев после повторного курса реабилитации – упомянутые критериальные показатели приближаются к нормативным.

Статистически значимо было показано, что среди пациентов соответствующих групп с той или иной локализацией инсульта (в бассейне СМА или ВБС) более быстрое восстановление паттерна ходьбы, уменьшение проявлений выраженности центрального пареза наблюдалось у пациентов, получавших целевую дифференцированную реабилитационную программу, построенную с учетом изменений кинематических параметров двигательного паттерна и функций определенных мышечных групп в зависимости от локализации бассейна ИИ, согласно нашему способу, в сравнении с пациентами, получавшими общепринятую стандартную программу реабилитации, составленную без взаимосвязи с бассейном локализации инсульта и выявленными нами критериальными показателями нарушений.

Сроки восстановления параметров ходьбы пациентов при использовании предлагаемого способа сокращались примерно на 30%, поскольку использовались направленные целевые упражнения, корригирующие определенные кинематические показатели, непосредственно влияющие на ключевые мышечные группы и стимулирующие заданные нейрональные связи, в то время как остальные нарушения нивелировались в кинематической цепи движения опосредованно и постепенно, уже вслед за ключевыми звеньями двигательного паттерна.

Кроме того, как показали повторные исследования с помощью валидных клинических тестов, перечисленных выше, ускорение сроков реабилитации и повышение ее эффективности имело значимое положительное влияние и на общее состояние пациентов (уменьшение общей утомляемости и повышение выносливости пациентов, снижение тревоги и депрессии по данным соответствующих шкал), поскольку приводило к более быстрой и наиболее полной социализации, восстанавливало жизненную активность, повышало удовлетворенность пациентов лечением.

Следовательно, целевой дифференцированный подход к реабилитации в зависимости от бассейна локализации ИИ позволяет повысить эффективность реабилитации, производительность и ускорить восстановительные процессы контроля движения после ИИ. При этом составление индивидуальных программ тренировок по восстановлению паттерна ходьбы в раннем восстановительном периоде ИИ необходимо проводить с учетом выявленных нами критериальных признаков, специфичных для бассейна инсульта, использовать при постановке реабилитационного диагноза по Международной классификации функционирования (МКФ, ICF), определения реабилитационного потенциала, а также для выбора индивидуально направленных целевых методик физической реабилитации восстановления двигательного паттерна в зависимости от бассейна ОНМК, улучшающих целевой контроль работы определенных групп мышц, нарушенный при инсульте в соответствующем сосудистом бассейне.

Способ использования виртуальной цифровой модели ходьбы пациента для дифференцированного построения индивидуальной программы физической реабилитации (ИПФР) в раннем восстановительном периоде ишемического инсульта (ИИ) в зависимости от бассейна поражения,

где для построения ИПФР, включающей подбор физических упражнений, учитывают конкретные кинематические параметры ходьбы, определяемые в зависимости от бассейна ИИ по виртуальной цифровой модели ходьбы пациента, полученной при проведении 3D-видеоанализа движений с помощью цифровой оптико-электронной системы высокого разрешения SMART-D, оснащенной камерами с матрицами высокого разрешения с частотой сканирования движений до 100 Гц в секунду, последующей анимацией и графическим построением виртуальной модели движения;

при этом в качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в вертебробазилярной системе (ВБС) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

- наклон вперёд таза в сагиттальной плоскости во время фазы опоры и переноса, с соответствующим смещением центра масс, с величиной угла смещения таза кпереди – более 10° от среднего нормативного показателя 7°, при отсутствии отклонений таза от нормативных показателей во фронтальной плоскости,

- на паретичной и здоровой стороне - усиление сгибания в тазобедренном суставе (ТБС) в фазу переноса при недостаточности разгибания в фазу опоры более чем на 10° по сравнению с верхней границей нормативного показателя, приведенного в таблице 1 в описании,

- недостаточность подошвенного сгибания паретичной и здоровой стороны в период опоры-переноса;

а в качестве кинематических параметров двигательного паттерна для характеристики виртуальной цифровой модели ходьбы пациента при ИИ в бассейне средней мозговой артерии (СМА) принимают наличие сочетания следующих признаков, требующих коррекции:

- смещение таза во фронтальной плоскости с поднятием таза на стороне пареза более чем на 1,5° по сравнению с нормативным показателем в фазу переноса с соответствующим реципрокным опусканием таза на здоровой стороне, при отсутствии патологического смещения центра масс в сагиттальной плоскости,

- избыточная внутренняя ротация в ТБС в горизонтальной плоскости с обеих сторон в течение всего цикла шага по сравнению с нормативным показателем, с нарушением функций сгибания и разгибания, с преимущественно выраженным нарушением функций мышц-разгибателей бедра на стороне пареза,

- недостаточность подошвенного сгибания на паретичной и здоровой стороне в период опоры-переноса.