Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Принципы и опыт применения роботизированных реабилитационных технологий у пациентов после инсульта

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-2-223-233

Полный текст:

Аннотация

Обзор литературы посвящен изучению последних достижений в области нейрореабилитации с использованием роботизированных технологий. Цель – изучить опыт применения, клиническую эффективность и влияние на молекулярные механизмы нейропластичности роботизированных реабилитационных технологий у пациентов с острыми нарушениями мозгового кровообращения. Осуществлялся поиск по ключевым словам в базах данных Web of Science, Core Collection, Scopus, Pubmed по зарубежным журналам.
Роботизированная нейрореабилитация занимает определенное место в комплексной реабилитации больных с моторным дефицитом после острых нарушений мозгового кровообращения. Особенно важными в использовании реабилитационных методов, имплементирующих передовые достижения робототехники и информационных технологий, являются междисциплинарный пациент-ориентированный подход и преемственность на всех этапах лечебно-восстановительного лечения больных после инсульта. Реабилитация с применением высокотехнологичных компьютеризированных реабилитационных комплексов, работающих в режиме биологической обратной связи, является одним из перспективных направлений и требует дальнейшего проведения нейрофизиологических и лабораторных исследований для создания научно обоснованных методических подходов, что позволит добиться ощутимого экономического эффекта от повышения качества нейрореабилитации, уменьшения времени на ее проведение и будет иметь огромную социальную значимость.

Об авторах

Е. С. Королева
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Королева Екатерина Сергеевна, канд. мед. наук, доцент, кафедра неврологии и нейрохирургии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


В. М. Алифирова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Алифирова Валентина Михайловна, д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой неврологии и нейрохирургии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


А. В. Латыпова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Латыпова Алина Викторовна, аспирант, кафедра неврологии и нейрохирургии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


С. В. Чебан
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Чебан София Владимировна, студентка 5-го курса, лечебный факультет

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


В. А. Отт
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Отт Валерия Алексеевна, студентка 5-го курса, лечебный факультет

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


К. С. Бразовский
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Бразовский Константин Станиславович, д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой медицинской и биологической кибернетики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


И. В. Толмачев
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Толмачев Иван Владиславович, канд. мед. наук, доцент, кафедра медицинской и биологической кибернетики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


Н. Г. Бразовская
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Бразовская Наталия Георгиевна, канд. мед. наук, доцент, кафедра медицинской и биологической кибернетики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


А. А. Сёмкина
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Сёмкина Анастасия Александровна, аспирант, кафедра неврологии и нейрохирургии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


Н. Г. Катаева
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Катаева Надежда Григорьевна, д-р мед. наук, профессор, кафедра неврологии и нейрохирургии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2


Список литературы

1. Béjot Y., Daubail B., Giroud M. Epidemiology of stroke and transient ischemic attacks: Current knowledge and perspectives. Rev. Neurol. (Paris). 2016; 172 (1): 59–68. DOI: 10.1016/j.neurol.2015.07.013.

2. Feigin V.L., Krishnamurthi R.V., Parmar P., Norrving B., Mensah G.A., Bennett D.A. et al. Update on the global burden of ischemic and hemorrhagic strokein 1990–2013: TheGBD 2013 Study. Neuroepidemiology. 2015; 45 (3):161–176. DOI: 10.1159/000441085.

3. Prabhakaran S. Big data trends in stroke epidemiology in the United States. Neurology. 2017; 89 (19): 1940. DOI: 10.1212/WNL.0000000000004636.

4. Olesen J., Gustavsson A., Svensson M., Wittchen H.-U., Jönsson B. et al. The economic cost of brain disorders in Europe. Eur. J. Neurol. 2012; 19 (1): 155–162. DOI:10.1111/j.1468-1331.2011.03590.x.

5. Turner-Stokes L., Sykes N., Silber E. Long-term neurological conditions: management at the interface between neurology, rehabilitation and palliative care. Clin. Med. 2008; 8 (2): 186–191. DOI: 10.7861/clinmedicine.8-2-186.

6. Wolbrecht E.T., Chan V., Reinkensmeyer D.J., Bobrow J.E. Optimizing compliant, model-based robotic assistance to promote neurorehabilitation. IEEE Trans. Neural. Syst. Rehabil. Eng. 2008; 16 (3): 286–297. DOI:10.1109/TNSRE.2008.918389.

7. Blank A.A., French J.A., Pehlivan A.U., O’Malley M.K. Current trends in robot-assisted upper-limb stroke rehabilitation: promoting patient engagement in therapy. Curr. Phys. Med. Rehabil. Rep. 2014; 2: 184–195. DOI: 10.1007/s40141-014-0056-z.

8. Rowe J.B., Chan V., Ingemanson M.L., Cramer S.C., Wolbrecht E.T., Reinkensmeyer D.J. Robotic assistance for training finger movement using a hebbian model: a randomized controlled trial. Neurorehabil. Neural. Repair. 2017; 31 (8): 769–780. DOI: 10.1177/1545968317721975.

9. Federici S., Meloni F., Bracalenti M., De Filippis M.L. The effectiveness of powered, active lower limb exoskeletons in neurorehabilitation: a systematic review. Neuro. Rehabilitation. 2015; 37 (3): 321–340. DOI: 10.3233/NRE-151265.

10. Dimyan M.A., Cohen L.G. Neuroplasticity in the context of motor rehabilitation after stroke. Nat. Rev. Neurol. 2011; 7 (2): 76–85. DOI: 10.1038/nrneurol.2010.200.

11. Germanotta M., Cruciani A., Pecchioli C., Loreti S., Spedicato A., Meotti M. et al. Reliability, validity and discriminant ability of the instrumental indices provided by a novel planar robotic device for upper limb rehabilitation. J. Neuro. Engineering Rehabil. 2018; 15 (1): 39. DOI: 10.1186/s12984-018-0385-8.

12. Langhorne P., Bernhardt J., Kwakkel G. Stroke rehabilitation. The Lancet. 2011; 377 (9778): 1693–1702. DOI: 10.1016/S0140-6736(11)60325-5.

13. Mazzoleni S., Duret C., Grosmaire A.G., Battini E. Combining upper limb robotic rehabilitation with other therapeutic approaches after stroke: current status, rationale, and challenges. BioMed Res. Int. 2017; 2017. DOI:10.1155/2017/8905637.

14. Colombo R., Sterpi I., Mazzone A., Delconte C., Pisano F. Robot-aided neurorehabilitation in sub-acute and chronic stroke: does spontaneous recovery have a limited impact on outcome? Neuro. Rehabilitation. 2013; 33 (4): 621–629. DOI: 10.3233/NRE-131002.

15. Di Pino G., Pellegrino G., Assenza G., Capone F., Ferreri F., Formica D. et al. Modulation of brain plasticity in stroke: a novel model for neurorehabilitation. Nat. Rev. Neurol. 2014; 10 (10): 597–608. DOI: 10.1038/nrneurol.2014.162.

16. Nahmani M., Turrigiano G.G. Adult cortical plasticity following injury: recapitulation of critical period mechanisms? Compens. Inj. Adult Brain Always Good. 2014; 283: 4–16. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2014.04.029.

17. Diaz Heijtz R., Forssberg H. Translational studies exploring neuroplasticity associated with motor skill learning and the regulatory role of the dopamine system. Dev. Med. Child Neurol. 2015; 57: 10–14. DOI: 10.1111/dmcn.12692.

18. Guadagnoli M.A., Lee T.D. Challenge point: a framework for conceptualizing the effects of various practice conditions in motor learning. J. Mot. Behav. 2004; 36 (2): 212–224. DOI: 10.3200/JMBR.36.2.212-224.

19. Murdoch K., Buckley J.D., McDonnell M.N. The effect of aerobic exercise on neuroplasticity within the motor cortex following stroke. PLoS One. 2016; 11 (3): e0152377. DOI: 10.1371/journal.pone.0152377.

20. McDonnell M.N., Koblar S., Ward N.S., Rothwell J.C., Hordacre B., Ridding M.C. An investigation of cortical neuroplasticity following stroke in adults: is there evidence for a critical window for rehabilitation? BMC Neurol. 2015; 15: 109. DOI: 10.1186/s12883-015-0356-7.

21. Tran D.A., Pajaro-Blazquez M., Daneault J.-F., Gallegos J.G., Pons J., Fregni F. et al. Combining dopaminergic facilitation with robot-assisted upper limb therapy in stroke survivors: a focused review. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2016; 95 (6): 459–474. DOI: 10.1097/PHM.0000000000000438.

22. Pinto C.B., Saleh Velez F.G., Lopes F., de Toledo Piza P.V., Dipietro L., Wang Q.M. et al. SSRI and motor recovery in stroke: reestablishment of inhibitory neural network tonus. Front. Neurosci. 2017; 11: 637. DOI: 10.3389/fnins.2017.00637.

23. Luft A.R., Buitrago M.M., Ringer T., Dichgans J., Schulz J.B. Motor skill learning depends on protein synthesis in motor cortex after training. J. Neuroscim. 2004; 24 (29): 6515–6520. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1034-04.2004.

24. Hosp J.A., Mann S., Wegenast-Braun B.M., Calhoun M.E., Luft A.R. Region and task-specific activation of arc in primary motor cortex of rats following motor skill learning. Neuroscience. 2013; 250: 557–564. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2013.06.060.

25. Hirano T. Regulation and interaction of multiple types of synaptic plasticity in a purkinje neuron and their contribution to motor learning. The Cerebellum. 2018. DOI: 10.1007/s12311-018-0963-0.

26. Rioult-Pedotti M.-S., Donoghue J.P., Dunaevsky A. Plasticity of the synaptic modification range. J. Neurophysiol. 2007; 98 (6): 3688–3695. DOI: 10.1152/jn.00164.2007.

27. Xu T., Yu X., Perlik A.J., Tobin W.F., Zweig .JA., Tennant K. et al. Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories. Nature. 2009; 462: 915–919. DOI: 10.1038/nature08389.

28. Arya K.N., Pandian S., Verma R., Garg R.K. Movement therapy induced neural reorganization and motor recovery in stroke: A review. J. Bodyw. Mov. Ther. 2011; 15 (4): 528–537. DOI: 10.1016/j.jbmt.2011.01.023.

29. Schaechter J.D. Motor rehabilitation and brain plasticity after hemiparetic stroke. Prog. Neurobiol. 2004; 73 (1): 61–72. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2004.04.001.

30. Gandolfi M., Formaggio E., Geroin C., Storti S.F., Boscolo Galazzo I., Bortolami M. et al. Quantification of upper limb motor recovery and EEG power changes after robot-assisted bilateral arm training in chronic stroke patients: a prospective pilot study. Neural. Plast. 2018; 2018. DOI: 10.1155/2018/8105480.

31. Nicolas-Alonso L.F., Gomez-Gil J. Brain computer interfaces, a review. Sensors. 2012; 12 (2): 1211–1279. DOI: 10.3390/s120201211.

32. Laffont I., Bakhti K., Coroian F., van Dokkum .L, Mottet D., Schweighofer N. et al. Innovative technologies applied to sensorimotor rehabilitation after stroke. Ann. Phys. Rehabil. Med. 2014; 57: 543–551. DOI: 10.1016/j.rehab.2014.08.007.

33. Doeringer J.A., Hogan N. Performance of above elbow body-powered prostheses in visually guided unconstrained motion tasks. IEEE Trans. Biomed. Eng. 1995;42 (6): 621–631. DOI: 10.1109/10.387202.

34. Burgar C.G., Lum P.S., Shor P.C., Van der Loos H.M. Development of robots for rehabilitation therapy: The palo alto VA/Stanford experience. J. Rehabil. Res. Dev. 2000; 37 (6): 663–674.

35. Lo A.C., Guarino P.D., Richards L.G., Haselkorn J.K., Wittenberg G.F., Federman D.G., et al. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. N. Engl. J. Med. 2010; 362 (19): 1772–1783. DOI:10.1056/NEJMoa0911341.

36. Sale P., Franceschini M., Mazzoleni S., Palma E., Agosti M., Posteraro F. Effects of upper limb robot-assisted therapy on motor recovery in subacute stroke patients. J. NeuroEngineering Rehabil. 2014; 11: 104. DOI:10.1186/1743-0003-11-104.

37. Taveggia G., Borboni A., Salvi L., Mulé C., Fogliaresi S., Villafaсe J.H. et al. Efficacy of robot-assisted rehabilitation for the functional recovery of the upper limb in post-stroke patients: a randomized controlled study. Eur.J. Phys. Rehabil. Med. 2016; 52 (6): 767–773.

38. Fukuda H., Morishita T., Ogata T., Saita K., Hyakutake K., Watanabe J. et al. Tailor-made rehabilitation approach using multiple types of hybrid assistive limb robots for acute stroke patients: A pilot study. Assist. Technol. 2016; 28 (1): 53–56. DOI: 10.1080/10400435.2015.1080768.

39. Caimmi M., Chiavenna A., Scano A., Gasperini G., Giovanzana C., Molinari Tosatti L. et al. Using robot fully assisted functional movements in upper-limb rehabilitation of chronic stroke patients: preliminary results. Eur. J. Phys. Rehabil. Med. 2017; 53 (3): 390–399. DOI: 10.23736/s1973-9087.16.04407-5.

40. Frolov A.A., Mokienko O., Lyukmanov R., Biryukova E., Kotov S., Turbina L. et al. Post-stroke rehabilitation training with a motor-imagery-based brain-computer interface (BCI)-controlled hand exoskeleton: a randomized controlled multicenter. Trial. Front Neurosci. 2017; 11: 400. DOI: 10.3389/fnins.2017.00400.

41. Susanto E.A., Tong R.K., Ockenfeld C., Ho N.S. Efficacy of robot-assisted fingers training in chronic stroke survivors: a pilot randomized-controlled trial. J. NeuroEngineering Rehabil. 2015; 12: 42. DOI: 10.1186/s12984-015-0033-5.

42. Rong W., Li W., Pang M., Hu J., Wei X., Yang B. et al. A neuromuscular electrical stimulation (NMES) and robot hybrid system for multi-joint coordinated upper limb rehabilitation after stroke. J. NeuroEngineering Rehabil. 2017; 14 (1): 34. DOI: 10.1186/s12984-017-0245-y.

43. Mehrholz J., Pohl M., Platz T., Kugler J., Elsner B. Electromechanical and robot-assisted arm training for improving activities of daily living, arm function, and arm muscle strength after stroke. Cochrane Database Syst. Rev. 2015: CD006876. DOI: 10.1002/14651858.cd006876.pub4.

44. Chen J., Lum P.S. Pilot testing of the spring operated wearable enhancer for arm rehabilitation (Spring wear). J. NeuroEngineering Rehabil. 2018; 15 (1): 13. DOI:10.1186/s12984-018-0352-4.

45. Uhlenbrock D., Hesse S., Sarkodie-Gyan T. Development of an advanced mechanized gait-trainer, controlling movement of the center of mass, for restoration of gait in non-ambulatory subjects. J. Biomed. Tech. 1999; 44 (7): 194–201.

46. Sašo J., Gery C., Thierry K., Hansruedi F., Manfred M. Robotic orthosis lokomat: a rehabilitation and research tool. Neuromodulation Technol. Neural. Interface. 2008; 6 (2): 108–115. DOI: 10.1046/j.1525-1403.2003.-03017.x.

47. Hidler J., Nichols D., Pelliccio M., Brady K., Campbell D.D., Kahn J.H. et al. Multicenter randomized clinical trial evaluating the effectiveness of the lokomat in subacute stroke. Neurorehabi.l Neural. Repair. 2008; 23: 5–13. DOI: 10.1177/1545968308326632.

48. Husemann B., Mьller F, Krewer C., Heller S., Koenig E. Effects of locomotion wraining with assistance of a robot-driven gait orthosis in hemiparetic patients after stroke. Stroke. 2007; 38 (2): 349–354. DOI: 10.1161/01.STR.0000254607.48765.cb.

49. Mayr A., Kofler M., Quirbach E., Matzak H., Frцhlich K., Saltuari L. Prospective, blinded, randomized crossover study of gait rehabilitation in stroke patients using the lokomat gait orthosis. Neurorehabil. Neural. Repair. 2007; 21: 307–314. DOI: 10.1177/1545968307300697.


Для цитирования:


Королева Е.С., Алифирова В.М., Латыпова А.В., Чебан С.В., Отт В.А., Бразовский К.С., Толмачев И.В., Бразовская Н.Г., Сёмкина А.А., Катаева Н.Г. Принципы и опыт применения роботизированных реабилитационных технологий у пациентов после инсульта. Бюллетень сибирской медицины. 2019;18(2):223-233. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-2-223-233

For citation:


Koroleva E.S., Alifirova V.M., Latypova A.V., Cheban S.V., Ott V.A., Brazovskiy K.S., Tolmachev I.V., Brazovskaya N.G., Semkina A.A., Kataeva N.G. Principles and global experience of applying robotic rehabilitation technologies in patients after stroke. Bulletin of Siberian Medicine. 2019;18(2):223-233. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2019-2-223-233

Просмотров: 47


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)