Эффект терапии с применением симуляции езды на тренажере иппотерапии на осанку и связанные мышцы по МРТ у детей с нервно-мышечным сколиозом: слепой метод исследования
Целью настоящего исследования было выявление клинических или радиологических показателей пациента с прогрессирующим нервно-мышечным сколиозом до и после терапии с применением симуляции верховой езды на роботизированном коне FORTIS 102 (r-HBRT).
Состав эксперимента: клинический, лабораторный и радиологический анализ единичного случая.
Пациент: Ребенок 11 лет с диагностированным правым грудопоясничным нервно-мышечным сколиозом, вторичным к церебральному параличу.
Методика: Ребенок в течение 5 недель проходит курс r-HBRT по 60 минут в день 5 раз в неделю. Осанка оценивалась методом Кобба. В режиме реального времени проводилась магнитно-резонансная томография (МРТ) для определения изменений в площади поперечного сечения (CSA) двусторонней торакальной (Т2) и поясничной (L2) околопозвоночной мышц, вызванных r-HBRT терапией. Клинические испытания, включая стандартное Gross Motor Function Measure (Измерение моторных функций — GMFM) и тестирование работы мышц (ММТ) с помощью Ручного устройства для тестирования мышц Лафайета, проводились для сравнения терапевтических изменений в двигательной активности и мышечной силе. Была также использована поверхностная ЭМГ для изучения вызванных терапией изменений амплитуды мышечной активности для двусторонних околопозвоночных мышц Е2 и L2, а также прямых мышц живота.
Результаты: Показатели мышечной активности и силы после терапии увеличились. Радиографический угол Кобба, данные МРТ и ЭМГ показали заметное выравнивание осанки, мышечных волокон CSA и их симметрии.
Заключение: Это первое исследование, доказавшее терапевтическую эффективность от инновационной формы r-HBRT и влияние терапии на двигательные функции и связанные структурные и двигательные улучшения. Таким образом, эта методика может быть составной частью терапии нервно-мышечного сколиоза.
1. Введение
Нейромышечный сколиоз — это частый диагноз, характеризующийся прогрессивной осевой деформацией позвоночника, затрагивающий около 20–60% детей с церебральным параличом (ЦП). Этот сколиоз часто сопровождается слабостью и асимметрией мышц, а смещение влияет на работу двигательной и сердечно-легочной системы. Использовались традиционные методы вмешательства, включая обычную физическую терапию, ортезы и хирургическое вмешательство, однако исследования не дали достаточно убедительных доказательств их эффективности в лечении сколиоза. В последнее время терапия с применением реальной верховой езды (HBRT) начала получать признание в лечении нервно-мышечных нарушений у детей с ДЦП. HBRT — это форма физической терапии с использованием прогулок на лошадях, активирующая соматосенсорную, проприоцептивную и вестибулярную системы за счет повторяющихся ритмичных движений, тем самым улучшая способность удерживать вертикальное положение, двигательную функцию, осанку и мышечную силу. Хотя и имеются доказательства эффективности HBRT, у этого метода есть недостатки в ограниченной доступности, а также проблемы с ценой и безопасностью. Чтобы преодолеть эти недостатки, была разработана программа r-HBRT, которая имитирует реальное движение лошади и предназначена для более сильного стимулирования улучшения осанки и равновесия, двигательных функций, силы, размера и симметрии мышц. Таким образом, конкретная цель данного исследования состояла в том, чтобы изучить влияние HBRT на осанку, размер мышц, связанную мышечную силу и двигательные функции у ребенка с нервно-мышечным сколиозом, вторичным по отношению к спастическому ЦП. Влияние терапии на осанку, структуру мышц и двигательные функции определялись с помощью количественной радиографии, МРТ и ЭМГ.
1.1. Описание клинического случая
Ребенок — 11-летний мальчик, который был рожден через кесарево сечение на 36-й неделе беременности. У него был зафиксирован аномальный тонус икроножных мышц, приводящий к стоянию на носках в возрасте 3,5 месяцев. Через 28 месяцев был первично диагностирован церебральный паралич, после чего имели место частые падения, снижение уровня равновесия и прогрессивный правый грудопоясничный сколиоз (угол Кобба = 32.4о) (рис. 1, А). После этого пациент проходил физическую терапию 2 раза в неделю. У него не было видимых судорог, но применялись лекарства для чрезмерного мышечного тонуса (Баклофен).
1.2. Измерения
Терапия проводилась специалистом, не знавшим об эксперименте и выходных результатах. Первичная и пост-проверка включала стандартные тесты моторной функции, тесты мышечной активности с помощью ЭМГ, радиографии и МРТ для измерения осанки и толщины мышцы. Пост-проверка проводилась спустя 5 недель терапии. Также был проведен опрос матери ребенка о его качестве жизни (т. е. его степени взаимодействия или играм по возрасту) и действиях, связанных со страхом после терапии.
1.2.1. Клинические тесты
Было проведено стандартное измерение двигательных функций (GMFM) и ручное тестирование мышц (ММТ) с помощью ручного тестера Лафайета. Силы сгибания и разгибания корпуса измеряли при помощи динамометра в течение 3 секунд, с одновременным проведением поверхностной ЭМГ.
1.2.2. Тест ЭМГ
Поверхностная ЭМГ использовалась для изучения вызванных терапией изменений на амплитуду мышечной активности (мкВ) для двусторонней торакальной (Т2) и поясничного (L2) околопозвоночных мышц (PS) и прямой мышца живота (RA) на 80% от максимального добровольного изометрического сокращения (MVIC). Были использованных одноразовые поверхностные электроды Ag/AgCl. Стабилизатор давления БОС использовался для того, чтобы ребенок поддерживал целевые 80% MVIC. Данные ЭМГ снимались на частоте 1000 Гц с полосовой фильтрацией от 10 Гц до 500 Гц. Полученные данные ЭМГ были затем выпрямлены и нормированы по амплитуде.
1.2.3. Измерения радиографии и МРТ
Осанка определялась по методу Кобба, который точно измеряет степень сколиоза на заднепередней (ПА) рентгенограмме (рис. 1). Аномальная кривизна определяется на основе кривой выпуклости. Толщина мышц и симметрия грудных и поясничных околопозвоночных мышц определялись с помощью МРТ 1,5 тесла.
1.3. Вмешательство
В ходе терапии использовался особый подход к r-HBRT, основанный на особенностях нарушения ребенка и указаниях терапевта, в результате чего опытный терапевт использовал процедуру HBRT, которая включала меры предосторожности, противопоказания, а также полный план проведения терапии, описанный ранее. Были разработаны упражнения, позволяющие облегчить удержание вертикального положения, регулировку равновесия, растяжение укороченных отводящих мышц бедра и укрепление пояснично-тазовой мускулатуры. Во-первых, терапевт показал ребенку процесс верховой езды до начала HBRT. Специфические для нарушения упражнения сначала отрабатывались в сидячем положении, для чего ребенок был зафиксирован жгутом, а его ноги были размещены на педалях. Как описано в рекомендациях изготовителя (FORTIS-102, Daewon Fortis, Ha Nam, Kyungi, Корея), уровень движения робо-лошади выставляется на уровень 0 (статический) для отведения плеч, круговых движений руками, и движения обеими руками вперед-вверх-вниз, которые отрабатывались на медленной скорости или в режиме комфортной ходьбы (уровни 1–50), сохраняя при этом вертикальное сидячее положение. Те же упражнения проводились, пока ребенок лежал на боку с зафиксированными ногами, после того, как предыдущие моторные навыки были успешно освоены. Находясь в сидячем положении, ребенок брал объект (например, баскетбольный мяч или кольцо) и кидал его в корзину, начиная от центра, заканчивая боковыми, пересекая среднюю линию. Ребенок может взаимодействовать с терапевтом или родителями, совершая упражнения и двигаясь по иерархии двигательных задач во всех направлениях. Процедура r-HBRT проводилась по 60 минут в день по 5 дней в неделю в течение 5 недель.
Таблица 1. Двигательная функция, сила, осанка и толщина мышц
GMFM: Измерение моторных функций; MVIC: максимальное добровольное изометрическое сгибание; PS: околопозвоночные мышцы; RA: прямая мышца живота; CSA: площадь поперечного сечения в грудных (уровень T2) и поясничных (L2) околопозвоночных мышцах.
Рис. 1. Углы Кобба в тестах до и после терапии.
2. Результаты
Описательная статистика оценки мышечной активности, мышечной силы, осанки, размера мышц и симметрии мышц, а также данные амплитуды ЭМГ до и после терапии представлены в таблицах 1 и 2. После курса терапии r-HBRT, двигательные функции ребенка, связанные со стоячим и сидячим равновесием, с точки зрения показателя GMFM, улучшились. Мышечная сила (кг) прямых мышц живота и околопозвоночных мышц выросла на 50% и 60% соответственно. Осанка выровнялась на 17% (таблица 1 и рис. 1). Площадь поперечного сечения и мышечная симметрия грудных и поясничных околопозвоночных мышц по данным МРТ увеличилась на 8,3% — 41,7% (таблица 1 и рис. 2). Аналогичным образом, амплитуда мышечной активности по данным ЭМГ увеличилась на 33% — 66% (таблица 2). Качество жизни ребенка, радость и уверенность в себе также выросла после терапии.
3. Обсуждение
Это первый отчет, доказывающий эффективность r-HBRT на лечение нарушений мышечной активности, мышечной слабости, искривления осанки и уменьшения размеров мышц и их асимметрии. Важнее всего то, что улучшилась сила мышц корпуса, которая имеет решающее значение для поддержания равновесия и осанки. Это улучшение характеризуется увеличением размера мышц и симметрии в осанке, что подтверждается данным МРТ и рентгенографией. Симметрия не была отражена в моделях мышечной активности ЭМГ, хотя амплитуда увеличилась на 33,0% — 66,0%. Эти функциональные и морфологические улучшения связаны с увеличением способности участвовать в соответствующих возрасту играх с удовольствием, а также с уменьшением страха и уровня избегания.
Таблица 2. Мышечная активность (амплитуда, мкВ) по данным ЭМГ
MVIC: максимальное добровольное изометрическое сгибание; ES: спинная разгибающая мышца.
Рис. 2. Поперечные сечения (CSA) до и после терапии по данным МРТ.
Так как это первый отчет о применении r-HBRT при церебральном параличе, затруднительно сравнить полученные данные с предыдущими результатами. Данные GMFM показали улучшение равновесия в положении сидя и стоя после терапии, и это согласуется с предыдущим исследованием, которое показало, что дети с ЦП увеличили свои показатели GMFM реального катания на лошадях 1–2 раза в неделю в течение 12 недель. Это говорит о том, что развивающаяся проприоцептивная и вестибулярная сенсорная обратная связь облегчает поддержание вертикальной осанки и коркового равновесия, способствуя равновесию и ходьбе.
Данные МРТ и мышечной силы показали, что у прошедшего терапию r-HBRT ребенка увеличились толщина и симметрия мышц, а также мышечная сила, так как r-HBRT стимулирует совместное сжатие пояснично-тазовой мускулатуры. Одной из возможных физиологических причин такой эффективности может быть одновременная работа пояснично-тазовой системы опорно-двигательного аппарата при движении на тренажере для иппотерапии.
Тренажер Fortis 102 позволяет задавать различные параметры и режимы (уровни 1–100), скорость и направление, что позволяет последовательно развивать осанку и равновесие, так как лошадь колеблется по синусоидальному закону, что напоминает человеческие движения. Ребенок, возможно, научился реорганизовывать свои стратегии регулировки, необходимые для поддержания вертикального баланса, так как его центр тяжести во время терапии постоянно смещается во всех направлениях, заставляя напрягать околопозвоночные мышцы, чтобы восстановить равновесие в ответ на собственные и внешние возмущения.
4. Заключение
Данное инновационное исследование показало, что тренировки не являются безопасным, приятным, мотивирующим, и обеспечивающим мульти-сенсорную стимуляцию методом терапии, который мотивирует ребенка развивать и приобретать вновь свои моторные навыки и тем самым улучшать размер и симметрию мышц. Более того, наши результаты свидетельствуют о том, что r-HBRT способствует желанию детей продолжать терапии без скуки, что не может быть обеспечено традиционной терапией. Этот факт позволяет предположить, что r-HBRT может быть использовано как дополнение традиционной терапии. В настоящее время требуется провести контролируемые исследования с более крупными размерами выборки, чтобы сравнить терапевтический эффект иппотерапии и r-HBRT и укрепить обобщимость наших выводов.
