Кінетика і кінематика порушення ходи після інсульту: огляд науково-практичних підходів

Размещено на http://allbest.ru

Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка

Кінетика і кінематика порушення ходи після інсульту: огляд науково-практичних підходів

Масний Олег Олегович ст. викладач

кафедри фізичної терапії, ерготерапії та здоров'я

Анотація

Інсульт є однією з основних причин тривалої непрацездатності у всьому світі, що призводить до значних порушень рухових функцій, зокрема, порушення ходи. Відновлення ходи є важливим аспектом постінсультної реабілітації, оскільки вона суттєво впливає на здатність пацієнтів до самостійного життя та загальну якість життя.

Стаття присвячена огляду сучасних науково-практичних підходів до вивчення кінетики та кінематики порушення ходи після інсульту, аналізу ефективності різних реабілітаційних методик та визначенню перспективних напрямів подальших досліджень. У статті представлено комплексний огляд сучасних науково-практичних підходів до вивчення кінетики та кінематики постінсультних порушень ходи, аналізу ефективності різних методів реабілітації та визначення перспективних напрямів подальших досліджень.

До основних біомеханічних порушень постінсультної ходи належать асиметрія кроків, зниження швидкості ходи, порушення рівноваги та координації. Ефективні методи фізичної терапії, такі як дзеркальна терапія, поєднання транскраніальної стимуляції постійним струмом (tDCS) та тренування на основі віртуальної реальності (VR), реабілітація ходи за допомогою роботів (RAGT) та сучасна фізична терапія значно покращують функціональний стан пацієнтів.

Дзеркальна терапія, яка використовує дзеркало для створення ілюзії руху в ураженій кінцівці, показала високу ефективність у покращенні рухової функції, рівноваги та ходи у пацієнтів на підгострій та хронічній стадіях інсульту. Поєднання тренувань на біговій доріжці з використанням tDCS і віртуальної реальності спрямоване на покращення ходи за рахунок покращення фази стояння і значно покращило швидкість ходи, функціональний стан і координацію рухів.

Реабілітація ходи за допомогою роботів використовує роботизовані системи для забезпечення контрольованого і повторюваного тренування ходи, що значно покращує функціональні можливості і рівновагу у постінсультних пацієнтів. Сучасні програми фізичної терапії, що включають дзеркальну гімнастику, кінезіотерапію, постізометричну релаксацію, мікро- стимуляцію та ідеомоторні вправи, сприяють відновленню балансу, координації, швидкості ходи, м'язової сили та когнітивних здібностей, а також знижують рівень депресії та тривожності. Незважаючи на значний прогрес у розумінні кінетики та кінематики постінсультних порушень ходи, залишається багато невирішених питань. Необхідні подальші дослідження для визначення оптимальних протоколів реабілітації, оцінки довгострокової ефективності різних методів та інтеграції передових технологій у клінічну практику.

Перспективними напрямками досліджень є розробка індивідуалізованих програм реабілітації з використанням біомеханічних моделей та штучного інтелекту для прогнозування результатів лікування. У статті підкреслено, що комплексний підхід до реабілітації ходи, що поєднує традиційні методи фізичної терапії та інноваційні технології, є критично важливим для відновлення рухових функцій та покращення якості життя пацієнтів. Впровадження цих методів у клінічну практику покращить результати реабілітації та сприятиме поверненню пацієнтів до активного життя. Майбутні дослідження мають бути спрямовані на вдосконалення персоналізованих стратегій реабілітації та використання технологічних досягнень для оптимізації постінсультного відновлення. Перспективними напрямами подальших досліджень є розробка індивідуалізованих програм реабілітації з використанням біомеханічних моделей та штучного інтелекту для прогнозування результатів лікування.

Ключові слова: кінетика, кінематика, порушення ходи, інсульт, науково-практичні підходи, огляд.

Abstract

Kinetics and kinematics of gait disorder after stroke: review of scientific and practical approaches

Masnyi Oleh Olehovych senior lecturer of the department of physical therapy, occupational therapy and health, Ivan Franko State Pedagogical University of Drohobych

Stroke is one of the leading causes of long-term disability worldwide, resulting in significant motor function impairments, particularly gait disturbances. Gait recovery is a crucial aspect of post-stroke rehabilitation as it dramatically influences patients' ability to live independently and overall quality of life. This article provides a comprehensive review of current scientific and practical approaches to studying the kinetics and kinematics of post-stroke gait disturbances, analyzing the effectiveness of various rehabilitation methods, and identifying promising directions for future research. The central biomechanical impairments of post-stroke gait include asymmetry of steps, reduced gait speed, balance disorders, and coordination deficits. Effective physical therapy methods, such as mirror therapy, the combination of transcranial direct current stimulation (tDCS) and virtual reality (VR)-based training, robot-assisted gait rehabilitation (RAGT), and modern physical therapy significantly improve the functional state of patients. Mirror therapy, which utilizes a mirror to create the illusion of movement in the affected limb, has shown high efficacy in improving motor function, balance, and gait in patients during the subacute and chronic stages of stroke. The combination of tDCS and VR-assisted treadmill training targets gait improvement through enhanced stance phase practice and has significantly improved gait speed, functional status, and movement coordination. Robot-assisted gait rehabilitation employs robotic systems to provide controlled and repetitive gait training, significantly enhancing functional abilities and balance in post-stroke patients. Modern physical therapy programs incorporating mirror gymnastics, kinesiotherapy, post-isometric relaxation, microstimulation, and ideomotor exercises contribute to restoring balance, coordination, gait speed, muscle strength, and cognitive abilities and reducing depression and anxiety levels. Despite substantial progress in understanding the kinetics and kinematics of post-stroke gait disturbances, many unresolved issues remain. Further research is needed to determine optimal rehabilitation protocols, assess the long-term efficacy of various methods, and integrate advanced technologies into clinical practice. Promising research directions include developing individualized rehabilitation programs using biomechanical models and artificial intelligence for treatment outcome prediction. The article emphasizes that a comprehensive approach to gait rehabilitation, combining traditional physical therapy methods and innovative technologies, is critical to restoring motor functions and improving patients' quality of life. Implementing these methods in clinical practice will enhance rehabilitation outcomes and facilitate patients' return to active living. Future research should focus on refining personalized rehabilitation strategies and leveraging technological advancements to optimize post-stroke recovery.

Keywords: kinetics, kinematics, gait disorder, stroke, scientific and practical approaches, review.

Вступ

Постановка проблеми. Інсульт є однією з основних причин тривалої непрацездатності у світі, спричиняючи важкі порушення рухових функцій, зокрема ходи. Відновлення ходи - вирішальний аспект реабілітації пацієнтів, які перенесли інсульт, оскільки суттєво впливає на їх здатність до самостійного життя та якість життя в цілому. Однак комплексний характер порушень ходи після інсульту ускладнює розробку ефективної стратегії реабілітації. У зв'язку з цим виникає необхідність системного огляду сучасних наукових підходів до вивчення кінетики та кінематики порушень ходи після інсульту.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Останні дослідження в галузі кінетики та кінематики порушення ходи після інсульту фокусуються на різних аспектах цієї проблеми, включаючи біомеханічні параметри, вплив реабілітаційних втручань та технологічні інновації. Наприклад, останні публікації показують, що порушення в симетрії ходи, зниження швидкості та змінення ритму кроків є основними характеристиками ходи після інсульту [9]. Водночас, використання роботизованих систем та віртуальної реальності демонструє позитивний вплив на відновлення функції ходи [7, 14].

Загалом у дослідженнях проблематики порушення ходи після інсульту можна виокремити такі основні напрями:

1. Біомеханічний аналіз ходи. Для прикладу, одне із найновіших досліджень (V. Santucci, та ін., 2023) показало, що біологічний зворотний зв'язок щодо положення кінцівок і пропульсивної сили може значно покращити біомеханічні параметри ходи у пацієнтів після інсульту [12].

2. Роботизована реабілітація. Зокрема, дослідження J.R.E. Neo та ін. (2023) демонструє успішне застосування роботизованої реабілітації ходи у пацієнта з інсультом та сліпотою, підкреслюючи покращення балансу, витривалості та якості життя завдяки поєднанню роботизованих систем та традиційної терапії [8].

3. Віртуальна реальність (VR). Проведений M.-J. Kim та F. Kaneko (2023) огляд літератури показує, що реабілітація ходи з використанням VR ефективна для покращення моторного навчання, балансу та ходи у пацієнтів після інсульту [2].

4. Традиційна фізична терапія. Для прикладу, стаття C. Guo та ін. (2023) розглядає вплив традиційної китайської медицини та терапії фізичними вправами, такими як «Тай Чі» та «Бадуандзінь», на відновлення після інсульту, підкреслюючи їхню ефективність у покращенні моторних функцій, балансу та координації [1].

Усі зазначені вище напрями досліджень також підкреслюють важливість індивідуалізованого підходу до реабілітації, де програми розробляються на основі конкретних потреб пацієнтів, використовуються біомеханічні моделі та інші технології для оптимізації результатів.

Метою статті є надання комплексного огляду сучасних науково- практичних підходів до вивчення кінетики та кінематики порушення ходи після інсульту, аналіз ефективності різних реабілітаційних методик та визначення перспективних напрямів подальших досліджень у цій галузі.

Методи дослідження. В основу дослідження покладено використання комплексу загальнонаукових теоретичних методів: аналіз, синтез, систематизацію, узагальнення.

Виклад основного матеріалу

Основні біомеханічні порушення ходи після інсульту включають асиметрію кроків, знижену швидкість ходи, порушення рівноваги та координації. Згідно з дослідженнями, пацієнти часто демонструють асиметричний розподіл навантаження на ноги, що може призводити до подальших ортопедичних проблем [5]. Аналіз кінематичних параметрів ходи, таких як тривалість кроку та кут згинання в суглобах, дозволяє виявити специфічні порушення і розробити індивідуальні програми реабілітації.

Одним із найчастіших біомеханічних порушень у пацієнтів після інсульту є асиметрія кроків. Воно проявляється у різниці довжини кроків та часу їх виконання між здоровою та ураженою кінцівками. Зазвичай уражена нога робить коротший крок і потребує більше часу для переміщення, що призводить до порушення ритму ходьби. Ця асиметрія часто є результатом м'язової слабкості, спастичності та порушення координації. Дослідження показують, що асиметрія кроків пов'язана з підвищеним ризиком падінь та зниженням функціональної незалежності [5].

Пацієнти після інсульту також зазвичай ходять повільніше порівняно зі здоровими людьми. Зниження швидкості ходи може бути пов'язане з кількома факторами, такими як м'язова слабкість, порушення координації, страх падіння та втома. Швидкість ходи є важливим показником функціонального стану пацієнта та його здатності до самостійного життя. Дослідження показують, що відновлення швидкості ходи є ключовим аспектом успішної реабілітації та покращення якості життя [9].

Рівновага є критично важливим компонентом ходи, що забезпечує стійкість та запобігає падінням. Пацієнти після інсульту часто мають порушення рівноваги, що може бути результатом порушення функцій центральної нервової системи, слабкості м'язів та сенсорних дефіцитів. Порушення рівноваги призводить до нестабільності під час ходи, що збільшує ризик падінь та травм. Відновлення рівноваги є важливою складовою реабілітації, оскільки сприяє покращенню функціональної мобільності [7].

Координація рухів є ще одним важливим аспектом ходи, який часто порушується після інсульту. Пацієнти можуть мати труднощі з синхронізацією рухів верхніх та нижніх кінцівок, що впливає на ефективність та плавність ходи. Порушення координації можуть бути пов'язані з ушкодженням мозку, що впливає на моторні шляхи та інтеграцію сенсорної інформації. Тренування координації рухів є важливим елементом реабілітації, що сприяє покращенню функціональних можливостей пацієнта [4]. руховий кінематика інсульт реабілітація

Динамічна стабільність під час ходи є здатністю підтримувати рівновагу в русі, що забезпечує безпечну та ефективну ходьбу. Пацієнти після інсульту часто мають порушення динамічної стабільності, що проявляється у труднощах з підтриманням рівноваги під час зміни напрямку руху або при зустрічі з перешкодами, ще може призвести до нестабільності та падінь. Відновлення динамічної стабільності є важливим аспектом реабілітації, що включає тренування сенсорно-моторних функцій та м'язової сили [14].

Порушення ходи після інсульту значно впливають на якість життя пацієнтів. Вони обмежують їхню здатність до самостійного пересування, знижують рівень фізичної активності та соціальної взаємодії, а також можуть

призводити до психологічних проблем, таких як депресія та тривожність. Комплексний підхід до реабілітації, що включає фізичну терапію, роботизовані системи, віртуальну реальність та інші методи, сприяє покращенню функціональних можливостей та якості життя пацієнтів [6].

Реабілітаційні втручання, спрямовані на відновлення ходи після інсульту, включають фізичну терапію, використання ортезів, роботизованих систем, а також інноваційні підходи, такі як віртуальна реальність та електростимуляція. Зокрема, дослідження демонструють, що поєднання традиційної фізичної терапії з використанням роботизованих екзоскелетів сприяє покращенню функції ходи [6]. Крім того, застосування віртуальної реальності дозволяє покращити мотивацію пацієнтів та забезпечує зворотний зв'язок у реальному часі, що є критично важливим для відновлення рухових функцій [4].

Найбільш прогресивні сучасні методики фізичної терапії спрямовані на відновлення функцій ходи після інсульту описані нами у табл. 1.

Таблиця 1.

Сучасні методики фізичної терапії спрямовані на покращення функцій ходи після інсульту

Складено на основі аналізу літературних джерел [3, 10, 11, 13]

Проблеми з ходою після інсульту є багатогранними та вимагають цілісного підходу до терапії. Раннє втручання, індивідуальні вправи та коригування навколишнього середовища мають вирішальне значення для відновлення навичок самостійної ходи. Сучасні підходи наголошують на необхідності індивідуальних планів терапії, постійної оцінки та інтеграції підтримки з боку медичних працівників, родини та ресурсів громади для оптимізації процесу одужання та покращення якості життя тих, хто переніс інсульт.

Незважаючи на значний прогрес у вивченні кінетики та кінематики порушення ходи після інсульту, залишається багато невирішених питань. Зокрема, необхідні додаткові дослідження для визначення оптимальних протоколів реабілітації, оцінки довгострокової ефективності різних методик та впровадження новітніх технологій у клінічну практику. Перспективними напрямами досліджень є розробка індивідуалізованих програм реабілітації з використанням біомеханічних моделей та штучного інтелекту для прогнозування результатів лікування.

Висновки

Порушення ходи після інсульту характеризуються асиметрією кроків, зниженням швидкості ходи, порушенням рівноваги та координації рухів. Ці порушення значно впливають на якість життя пацієнтів, обмежуючи їх здатність до самостійного пересування та збільшуючи ризик падінь і травм.

Відновлення ходи після інсульту є важливим і складним завданням, яке вимагає комплексного підходу та використання різноманітних методик фізичної терапії. Аналіз сучасних науково-практичних підходів дозволяє визначити найбільш ефективні методи, що сприяють покращенню функціонального стану пацієнтів після інсульту.

Найбільш ефективними сучасними методиками фізичної терапії спрямованими на покращення функцій ходи після інсульту є Mirror Therapy (MT), комбінація транскраніальної стимуляції постійним струмом (tDCS) та тренування на основі віртуальної реальності (VR), роботизована реабілітація ходи (RAGT), а також сучасні комплексні програми фізичної терапії.

Комплексний підхід до реабілітації ходи після інсульту, що включає традиційні методи фізичної терапії та інноваційні технології, такі як роботизовані системи та віртуальна реальність, є ключовим для успішного відновлення функцій та покращення якості життя пацієнтів. Впровадження цих методик у клінічну практику сприятиме досягненню кращих результатів у відновленні рухової функції та поверненню пацієнтів до активного життя.

Перспективи подальших розвідок. Проведене дослідження не розкриває всіх аспектів досліджуваної проблеми. Один із напрямів подальших досліджень вбачається у розробці індивідуалізованих програм реабілітації з використанням біомеханічних моделей та штучного інтелекту для прогнозування результатів лікування.

Література

1. Guo, C. et al. (2023). Effect and Mechanism of Traditional Chinese Medicine Exercise Therapy on Stroke Recovery. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine. https://doi.org/10.1155/2023/5507186

2. Kim, M.-J., & Kaneko, F. (2023). Virtual reality-based gait rehabilitation intervention for stroke individuals: a scoping review. Journal of Exercise Rehabilitation, 19(2). https://doi.org/10.12965/jer.2346114.057

3. Kundi, M. K., & Spence, N. (2023). Efficacy of mirror therapy on lower limb motor recovery, balance and gait in subacute and chronic stroke: A systematic review. Physiotherapy Research International. https://doi.org/10.1002/pri.1997

4. Laver, K. E. et al. (2017). Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database of Systematic Reviews, 11, CD008349. https://doi.org/10.1002/14651858.CD008349.pub4

5. Marques, N. R. et al. (2018). Is it possible to predict falls in older adults using gait kinematics? Clinical Biomechanics, 59, 15-18.https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2018.08.006

6. Molteni, F. et al. (2017). Wearable robotic exoskeleton for overground gait training in sub-acute and chronic hemiparetic stroke patients: preliminary results. European journal of physical and rehabilitation medicine, 53(5), 676-684. https://doi.org/10.23736/S1973-9087.17.04591-9

7. Muangngoen, M., & Saipan, P. (2019). The Effectiveness of Robotic Assisted Gait Training (Exoskeleton Devices: Lokomat) in Stroke Patients: A Systematic Review. Journal of The Department of Medical Services, 44(1), 57-62. Retrieved from https://he02.tci- thaijo.org/index.php/JDMS/article/view/246965

8. Neo J.R.E. et al. (2023). Novel use of robot-assisted gait rehabilitation in a patient with stroke and blindness. BMJ Case Reports. https://doi.org/10.1136/bcr-2023-255457

9. Patterson, K. K. et al. (2008). Gait asymmetry in community-ambulating stroke survivors. Archives of physical medicine and rehabilitation, 89(2), 304-310. https://doi.org/10.1016/ j.apmr.2007.08.142

10. Ripka, A. O., Khudetskyy, I., Antonova-Rafi, Yu., & Kurilo, S. M. (2023). Using the Latest Means in Physical Therapy of Patients with Ischemic Stroke. Ukrainskij zhurnal medicini, biologii ta sportu, 8(1), 222-227. https://doi.org/10.26693/jmbs08.01.222

11. Salameh, A. et al. (2022). Stance Phase Gait Training Post Stroke Using Simultaneous Transcranial Direct Current Stimulation and Motor Learning-Based Virtual Reality-Assisted Therapy: Protocol Development and Initial Testing. Brain Sciences, 12(6), 701. https://doi.org/10.3390/ brainsci12060701

12. Santucci, V. et al. (2023). Immediate improvements in post-stroke gait biomechanics are induced with both real-time limb position and propulsive force biofeedback. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, 37. https://doi.org/10.1186/s12984-023-01154-3

13. Warutkar, V. B., Dadgal, R., & Mangulkar, U. R. (2022). Use of Robotics in Gait Rehabilitation Following Stroke: A Review. Cureus, 14(11), e31075. https://doi.org/10.7759/ cureus.31075

14. Yea-Ru Yang et al. (2008). Virtual reality-based training improves community ambulation in individuals with stroke: A randomized controlled trial. Gait & Posture, 28(2), 201-206. https://doi.org/10.1016Zj.gaitpost.2007.11.007.

References

1. Guo, C. et al. (2023). Effect and Mechanism of Traditional Chinese Medicine Exercise Therapy on Stroke Recovery. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine. https://doi.org/10.1155/2023/5507186

2. Kim, M.-J., & Kaneko, F. (2023). Virtual reality-based gait rehabilitation intervention for stroke individuals: a scoping review. Journal of Exercise Rehabilitation, 19(2). https://doi.org/10.12965/jer.2346114.057

3. Kundi, M. K., & Spence, N. (2023). Efficacy of mirror therapy on lower limb motor recovery, balance and gait in subacute and chronic stroke: A systematic review. Physiotherapy Research International. https://doi.org/10.1002/pri.1997

4. Laver, K. E. et al. (2017). Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database of Systematic Reviews, 11, CD008349. https://doi.org/10.1002/14651858.CD008349.pub4

5. Marques, N. R. et al. (2018). Is it possible to predict falls in older adults using gait kinematics? Clinical Biomechanics, 59, 15-18.https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2018.08.006

6. Molteni, F. et al. (2017). Wearable robotic exoskeleton for overground gait training in sub-acute and chronic hemiparetic stroke patients: preliminary results. European journal of physical and rehabilitation medicine, 53(5), 676-684. https://doi.org/10.23736/S1973-9087.17.04591-9

7. Muangngoen, M., & Saipan, P. (2019). The Effectiveness of Robotic Assisted Gait Training (Exoskeleton Devices: Lokomat) in Stroke Patients: A Systematic Review. Journal of The Department of Medical Services, 44(1), 57-62. Retrieved from https://he02.tci-thaijo.org/ index.php/JDMS/article/view/246965

8. Neo J.R.E. et al. (2023). Novel use of robot-assisted gait rehabilitation in a patient with stroke and blindness. BMJ Case Reports. https://doi.org/10.1136/bcr-2023-255457

9. Patterson, K. K. et al. (2008). Gait asymmetry in community-ambulating stroke survivors. Archives of physical medicine and rehabilitation, 89(2), 304-310. https://doi.org/10.1016/ j.apmr.2007.08.142

10. Ripka, A. O., Khudetskyy, I., Antonova-Rafi, Yu., & Kurilo, S. M. (2023). Using the Latest Means in Physical Therapy of Patients with Ischemic Stroke. Ukrainskij zhurnal medicini, biologii ta sportu, 8(1), 222-227. https://doi.org/10.26693/jmbs08.01.222

11. Salameh, A. et al. (2022). Stance Phase Gait Training Post Stroke Using Simultaneous Transcranial Direct Current Stimulation and Motor Learning-Based Virtual Reality-Assisted Therapy: Protocol Development and Initial Testing. Brain Sciences, 12(6), 701. https://doi.org/ 10.3390/brainsci12060701

12. Santucci, V. et al. (2023). Immediate improvements in post-stroke gait biomechanics are induced with both real-time limb position and propulsive force biofeedback. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, 37. https://doi.org/10.1186/s12984-023-01154-3

13. Warutkar, V. B., Dadgal, R., & Mangulkar, U. R. (2022). Use of Robotics in Gait Rehabilitation Following Stroke: A Review. Cureus, 14(11), e31075. https://doi.org/10.7759/ cureus.31075

14. Yea-Ru Yang et al. (2008). Virtual reality-based training improves community ambulation in individuals with stroke: A randomized controlled trial. Gait & Posture, 28(2), 201-206. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2007.11.007.

Размещено на Allbest.ru