Использование анализа походки для персонализации реабилитационных программ для пациентов с инсультом

Понимание анализа походки при реабилитации инсульта

Анализ походки стал краеугольным камнем современной реабилитации после инсульта, предлагая врачам беспрецедентное понимание того, как пациенты ходят и двигаются. Этот сложный инструмент оценки выходит далеко за рамки простого наблюдения, используя передовые технологии для сбора подробных данных о каждом аспекте характера ходьбы человека. Для выживших после инсульта, которые часто испытывают значительные проблемы с мобильностью, анализ походки обеспечивает основу для создания действительно персонализированных программ реабилитации, которые устраняют их уникальные дефициты и максимизируют потенциал восстановления.

Восстановление походки является основной целью в программе реабилитации для людей с инсультом, а зачастую и главной целью человека. Способность ходить самостоятельно представляет собой не только физическую мобильность, но и психологическое благополучие, социальное участие и общее качество жизни. Хотя большинство людей с инсультом восстанавливают способность ходить, многие не достигают выносливости, скорости или безопасности амбуляции, необходимых для самостоятельного и безопасного выполнения своей повседневной деятельности. Этот разрыв между базовой способностью ходить и функциональной независимостью подчеркивает критическую важность сложных стратегий оценки и вмешательства.

По своей сути, анализ походки включает в себя систематическую оценку того, как человек ходит. Современные системы анализа походки собирают исчерпывающие данные о нескольких параметрах, включая длину шага, скорость ходьбы, каденцию, баланс, углы суставов и модели движения. Используя специализированное оборудование, начиная от систем захвата движения до носимых датчиков, клиницисты могут выявлять тонкие отклонения и конкретные области, требующие улучшения, которые могут быть не очевидны только через визуальное наблюдение.

Пациенты после инсульта часто демонстрируют измененные модели походки с отклонениями в пространственно-временных характеристиках, включая снижение скорости ходьбы, более короткие шаги, увеличение расхода энергии и асимметрию с неравномерной длиной шага, временем стойки и временем качения между пораженными и незатронутыми сторонами, ухудшая мобильность и качество жизни. Эти сложные аномалии требуют одинаково сложных методов оценки, чтобы полностью понять и эффективно устранить их.

Наука, стоящая за технологией анализа походки

Системы захвата движения

Традиционные трехмерные системы захвата движения представляют собой золотой стандарт в анализе походки. Эти системы обычно используют несколько камер, расположенных вокруг дорожки, чтобы отслеживать отражающие маркеры, размещенные на конкретных анатомических ориентирах на теле пациента. По мере того, как пациент ходит, камеры захватывают трехмерное положение каждого маркера, позволяя сложному программному обеспечению реконструировать полный шаблон движения с замечательной точностью.

Все участники прошли 10-метровые тесты ходьбы, в ходе которых данные были синхронно получены с использованием 3D-системы захвата движения (Qualisys) и двойных силовых пластин (Kistler). Этот тип комплексного сбора данных позволяет клиницистам анализировать не только то, где движется тело, но и то, как распределяются силы во время ходьбы, обеспечивая понимание баланса, распределения веса и компенсаторных стратегий, которые могут использовать пациенты.

Носимые сенсорные технологии

В то время как лабораторные системы захвата движения обеспечивают исключительную детализацию, они ограничены стоимостью, требованиями к пространству и необходимостью специализированных объектов. С развитием технологий, современные небольшие, легкие инерциальные измерительные устройства (IMU) быстро революционизируют оценку походки и могут быть включены в обычную клиническую практику. Эти портативные устройства могут быть присоединены к различным сегментам тела для измерения ускорения, вращения и ориентации во время ходьбы.

Носимые датчики предлагают несколько различных преимуществ для реабилитации после инсульта. Они позволяют осуществлять постоянный мониторинг в реальных условиях, а не только в контролируемых лабораторных условиях. Пациенты могут носить эти устройства во время своей повседневной деятельности, предоставляя клиницистам данные о том, как они фактически ходят в своей домашней и общественной среде, а не только о том, как они работают в клинических условиях. Эта экологическая обоснованность особенно важна для выживших после инсульта, чья производительность может значительно варьироваться между контролируемыми и реальными условиями.

Системы анализа походки для нейрореабилитации, включая носимые датчики (WS) и неносимые датчики (NWS), оценивают походку и равновесие у неврологических пациентов, помогая раннему вмешательству и персонализированной терапии. Интеграция этих технологий в клиническую практику представляет собой значительное продвижение в способности предоставлять действительно персонализированные реабилитационные вмешательства.

Роботизированный анализ походки

Захватывающее развитие технологии анализа походки предполагает интеграцию возможностей оценки непосредственно в роботов-реабилитаторов. Роботы походки обладают потенциалом для анализа характеристик походки во время тренировки походки с помощью установленных датчиков в дополнение к роботизированной помощи движений человека. Недавно разработанный робот походки «Welwalk WW-2000 (WW-2000)» оснащен системой анализа походки для анализа аномальных моделей походки во время тренировки походки с помощью робота.

Система вычислила параметры аномальных паттернов походки, характерных для лиц с гемипаретическим инсультом, используя интегрированную информацию о двухмерных и 3D координатах положения сустава и наклоне нижней конечности, обнаруженных каждым датчиком. Эта двойная функциональность, обеспечивающая как терапевтическую помощь, так и одновременную оценку, представляет собой мощный подход к персонализированной реабилитации, позволяющий в режиме реального времени корректировать результаты лечения пациента.

Общие нарушения походки у пациентов с инсультом

Понимание специфических аномалий походки, которые обычно возникают после инсульта, имеет важное значение для интерпретации данных анализа походки и разработки эффективных вмешательств. Инсульт обычно приводит к гемипарезу - слабости на одной стороне тела - что создает характерные асимметрии и компенсаторные модели движения.

Спатиотемпоральные аномалии

Спатиотемпоральные параметры описывают временные и пространственные характеристики ходьбы. Выжившие после инсульта обычно демонстрируют пониженную скорость ходьбы, что является одним из наиболее функционально значимых нарушений. Анализ походки измеряет пространственно-временные свойства, такие как скорость ходьбы, длина шага, ширина шага, фазы поддержки и каденция. Каждый из этих параметров предоставляет важную информацию о различных аспектах функции походки.

Длина полосы — расстояние, охватываемое одним полным циклом походки, — обычно уменьшается после инсульта, особенно на пораженной стороне. Эта асимметрия длины шага отражает сложность продвижения тела вперед с более слабой ногой и принятия веса на ней во время положения. Ширина шага может быть увеличена в качестве компенсаторной стратегии для улучшения стабильности, хотя это происходит за счет эффективности. Каденция или количество шагов в минуту может быть уменьшено, поскольку пациенты занимают больше времени для завершения каждого шага, отражая трудности с балансом и координацией.

Кинематические отклонения

Кинематический анализ рассматривает углы и движения суставов во время ходьбы. Выжившие после инсульта часто демонстрируют несколько характерных кинематических аномалий. Хип-ход — поднятие таза на пораженной стороне во время фазы качения — является общей компенсацией за трудности с очисткой стопы от земли. Обрезание, когда нога качается наружу по дуге, а не вперед, служит аналогичной компенсаторной цели.

Циклограмма, впервые введенная Д.У. Гривом в 1968 году, представляет собой параметрическую кривую, которая иллюстрирует связь между углами двух суставов во время цикла походки. Она предлагает геометрические характеристики, такие как площадь и периметр, которые могут помочь в анализе и количественной оценке особенностей походки. Этот тип анализа может выявить тонкие проблемы координации между суставами, которые могут быть не очевидны при рассмотрении отдельных углов сустава в изоляции.

На лодыжке многие выжившие после инсульта демонстрируют падение стопы — неспособность адекватно дрессировать лодыжку во время фазы качения — приводит к контакту пальцами ног или плоскостопием, а не к нормальному пяточному удару. На колене может произойти гиперэкстенсия во время фазы стойки или неадекватное сгибание во время качания. Эти аномалии не только влияют на эффективность ходьбы, но также увеличивают риск падения и расход энергии.

Дефицит баланса и пострального контроля

Нарушения походки влияют на подвижность и качество жизни у пациентов с посттравматической гемиплегией. Нарушения равновесия особенно проблематичны, так как они не только ограничивают способность к ходьбе, но и значительно увеличивают риск падения. Анализ походки может количественно оценить баланс с помощью различных мер, включая центр смещения давления, качание ствола и способность поддерживать стабильность во время смен веса.

Асимметрия в весе является отличительной чертой послеударной походки. Пациенты обычно проводят меньше времени в положении одной конечности на пораженной стороне и могут смещать свой центр массы в сторону незатронутой стороны. Эта асимметрия может быть точно определена с помощью анализа силовых пластин, обеспечивая объективные цели для реабилитационных вмешательств.

Преимущества персонализированных реабилитационных программ

Истинная ценность анализа походки заключается не в самих данных, а в том, как эти данные информируют о разработке персонализированных реабилитационных программ. «нормальная» походка — это сложная деятельность и для успешной реабилитации инсульта необходимы квалифицированные персонализированные терапевтические вмешательства. Каждый выживший после инсульта представляет собой уникальную совокупность нарушений, функциональных ограничений и личных целей. Подход к реабилитации, подходящий для всех, не может адекватно решить эту неоднородность.

Целевой дизайн вмешательства

Данные анализа походки позволяют клиницистам выявить специфические нарушения, способствующие трудностям ходьбы каждого пациента. Например, если анализ показывает, что у пациента есть адекватная сила, но плохая координация между движениями бедра и колена, вмешательства могут сосредоточиться на координационной подготовке, а не на усилении упражнений. Если основной проблемой является асимметричная тренировка с весом, тренировка баланса с биологической обратной связью в реальном времени о распределении веса может быть наиболее полезной.

Пациенты различаются по степени тяжести и характеру своих нарушений зрения, вестибулярного и соматосенсорного характера, а также по исходным паттернам походки и степени зрительной зависимости. Профилирование этих характеристик может помочь клиницистам решить, будет ли пациент более склонен к обучению, ориентированному на окуломотор, многосенсорному обучению на основе сдвига веса или индивидуальной комбинации обоих. Будущая работа, включающая формальные оценки сенсорного веса и визуальной зависимости, может облегчить такую стратификацию пациента и направлять разработку персонализированных, основанных на механизме стратегий визуальной реабилитации для восстановления походки после инсульта.

Улучшенные результаты восстановления

Персонализированные программы реабилитации, основанные на анализе походки, могут привести к превосходным результатам по сравнению с общими подходами. Реагируя на конкретные дефициты, выявленные посредством объективной оценки, терапия становится более эффективной. Пациенты тратят свое ограниченное время терапии на вмешательства, которые непосредственно нацелены на их индивидуальные нарушения, а не на соблюдение стандартизированного протокола, который может не учитывать их наиболее существенные ограничения.

Эффективные стратегии реабилитации имеют решающее значение для улучшения восстановления походки у пациентов с инсультом, с акцентом на долгосрочные функциональные улучшения. В этом исследовании изучалось влияние сочетания упражнений по балансу с терапией AFO на характеристики походки у пациентов с хроническим гемиплегичным инсультом. Способность сочетать различные методы вмешательства на основе результатов индивидуальной оценки представляет собой ключевое преимущество персонализированных подходов.

Снижение риска падения

Падения являются общей проблемой для людей, живущих в общинах с инсультом. Анализ походки может выявить конкретные факторы, способствующие риску падения, такие как уменьшение длины шага, увеличение вариабельности ширины шага или асимметричная переносимость веса. Затем вмешательства могут быть разработаны для конкретного устранения этих факторов риска, потенциально снижая частоту падения и связанные с этим травмы, госпитализации и потерю независимости.

Оценка баланса, интегрированная с анализом походки, предоставляет особенно ценную информацию для предотвращения падения.Понимая, как контроль баланса изменяется на разных этапах цикла походки и в разных условиях, клиницисты могут разрабатывать учебные программы, которые бросают вызов балансу в постепенно более требовательных контекстах, создавая навыки, необходимые для безопасной амбулации сообщества.

Улучшение качества жизни

Конечная цель реабилитации походки заключается не только в улучшении скорости ходьбы или расстояния, но и в улучшении общего качества жизни. Персонализированные программы, которые успешно устраняют индивидуальные ограничения, позволяют выжившим после инсульта более полно участвовать в ценных мероприятиях, поддерживать социальные связи и жить более независимо. Психологические преимущества восстановления способности ходить и независимости не могут быть переоценены - ходьба представляет собой автономию, достоинство и возвращение к нормальному состоянию после изменяющего жизнь события инсульта.

После инсульта восстановление походки часто является основной целью для наших пациентов. Это символ их независимости и возвращения к нормальной жизни. Используя анализ походки для создания действительно персонализированных вмешательств, клиницисты могут помочь большему количеству пациентов достичь этой значимой цели.

Ключевые компоненты комплексной программы анализа походки

Внедрение анализа походки при реабилитации инсульта требует тщательного внимания к нескольким компонентам, от первоначального сбора данных до интерпретации и проектирования вмешательства.Каждый этап этого процесса способствует достижению конечной цели создания эффективных, персонализированных программ реабилитации.

Методы сбора данных

Основой любой программы анализа походки является качественный сбор данных. Существует множество методов, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Выбор метода зависит от имеющихся ресурсов, клинической обстановки и конкретных целей оценки.

Системы захвата движения: Лабораторный трехмерный захват движения предоставляет наиболее полные и точные данные. Эти системы могут отслеживать несколько сегментов тела одновременно, захватывая подробную информацию о углах соединения, скоростях сегмента и кинематике всего тела. Однако для их работы и интерпретации им требуется значительное пространство, дорогостоящее оборудование и технический опыт.

Носимые датчики: Инерциальные измерительные приборы (ИМУ) и другие носимые датчики предлагают более доступную альтернативу. Эти устройства могут использоваться в различных условиях, включая амбулаторные клиники и даже дома пациентов. Хотя они могут не обеспечивать такой же уровень детализации, как лабораторные системы, они предлагают отличную портативность и способность оценивать походку в реальных условиях. Носимые датчики движения и цифровые биомаркеры в реабилитации после инсульта представляют собой все более важный инструмент в клинической практике.

Инструментированные дорожки: Чувствительные к давлению дорожки предоставляют подробную информацию о моделях контакта ног, сроках и распределении давления. Эти системы относительно просты в использовании и могут быстро захватывать важные пространственно-временные параметры. Они хорошо работают для рутинных клинических оценок и могут отслеживать изменения с течением времени с минимальными требованиями к установке.

Видеоанализ: Даже простая видеозапись при систематическом анализе может предоставить ценную качественную информацию о моделях походки.В то время как менее точный, чем инструментальные методы, видеоанализ доступен практически для любой клиники и может документировать видимые нарушения походки для планирования лечения и мониторинга прогресса.

Интерпретация и анализ данных

Сбор данных — это только первый шаг; реальная ценность возникает благодаря квалифицированной интерпретации. Инструмент оценки походки и вмешательства (G.A.I.T.) в настоящее время используется в клинической практике для оценки уровня восстановления походки; однако G.A.I.T. сильно зависит от подготовки врачей и клинического суждения. Это подчеркивает как важность клинического опыта в интерпретации, так и потенциальную ценность более объективного, технологичного анализа.

Эффективная интерпретация данных требует понимания нормальных моделей походки, общих отклонений после инсульта и функциональных последствий конкретных аномалий. Клиницисты должны быть в состоянии различать первичные нарушения (прямые результаты неврологического повреждения) и компенсаторные стратегии (адаптации, разработанные пациентом для работы вокруг их нарушений). Это различие имеет решающее значение, поскольку вмешательства должны, как правило, ориентироваться на первичные нарушения, учитывая, как изменения могут повлиять на компенсаторные стратегии.

Передовые методы анализа, включая алгоритмы машинного обучения, все чаще применяются к данным походки. Эти подходы могут выявлять тонкие закономерности, которые могут быть не очевидны для наблюдателей-людей и могут помочь предсказать результаты или классифицировать пациентов в группы, которые могут извлечь выгоду из аналогичных вмешательств. Однако клиническое суждение остается важным для контекстуализации этих результатов в уникальных обстоятельствах и целях каждого пациента.

Индивидуальное развитие вмешательства

Конечная цель анализа походки - информирование о дизайне вмешательства.На основании выявленных нарушений и функциональных ограничений клиницисты могут выбирать из широкого спектра терапевтических подходов и комбинировать их таким образом, чтобы удовлетворить конкретные потребности каждого пациента.

Торговая подготовка: Целенаправленная реабилитация (ТОТ) является функциональным, целенаправленным подходом к реабилитации, который способствует восстановлению двигательной активности после инсульта с помощью повторяющейся, специфической для конкретной задачи практики; однако, его общее влияние на походку и баланс у выживших после инсульта остается неясным. Это систематическое исследование, основанное на обзоре и метаанализе, направлено на оценку влияния ТОТ на походку и баланс у пациентов с инсультом. Исследования показали, что ТОТ значительно улучшил скорость походки и производительность 6МВт, а также результаты баланса, измеренные с помощью BBS и теста TUG.

Высокоинтенсивные тренировки на походке: Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что тренировки на походке, проводимые с высокой сердечно-сосудистой интенсивностью с акцентом на практику шагов, улучшают функцию походки после инсульта и превосходят стандартные тренировки на походке с более низкой интенсивностью. Высокоинтенсивные тренировки на походке (HIGT) появились в качестве перспективного вмешательства для улучшения результатов ходьбы после инсульта. Этот проект улучшения качества направлен на увеличение интенсивности тренировок на походке для пациентов после инсульта в стационарной реабилитации и оценку влияния HIGT на функциональную мобильность и результаты разрядки.

Подходы к лечению походки включали технологически интегрированные домашние программы (34%), устройства для домашнего использования (19%), индивидуальную домашнюю реабилитацию (15%), программы самоконтроля или коучинг на основе (13%), домашнюю реабилитацию, проводимую обученными неклиницистами (11%), и варианты обучения для конкретных задач (8%). Это разнообразие подходов позволяет клиницистам сопоставлять вмешательства с предпочтениями пациентов, доступными ресурсами и конкретными профилями нарушений.

Ассистивные устройства и ортопеды:] Для некоторых пациентов анализ походки может показать, что вспомогательные устройства или ортопедические вмешательства могут значительно улучшить функцию. AFO улучшают амбуляцию и функциональную производительность. Анализ походки может помочь определить, какие пациенты, скорее всего, получат пользу от этих устройств и может направлять выбор и настройку конкретных устройств для удовлетворения индивидуальных потребностей.

Мониторинг прогресса и корректировка программы

Анализ походки должен быть не разовой оценкой, а непрерывным процессом на протяжении всей реабилитации. Регулярная переоценка позволяет клиницистам объективно документировать прогресс, выявлять области, где улучшение достигло своего апогея, и соответствующим образом корректировать вмешательства. Этот итеративный подход гарантирует, что терапия остается оптимально сложной и продолжает решать наиболее значительные текущие ограничения пациента.

Объективные данные, полученные в результате повторного анализа походки, также могут служить важным мотивационным целям. Увидев конкретные доказательства улучшения — даже когда изменения слишком тонкие, чтобы воспринимать их субъективно — можно побудить пациентов продолжать терапию, требующую сложных методов. И наоборот, если ожидаемый прогресс не происходит, объективные данные могут своевременно корректировать подход к лечению, а не продолжать неэффективные вмешательства.

Доказательно обоснованные подходы к интервенции

В области реабилитации после инсульта наблюдается значительный рост доказательных вмешательств для обучения походке. Понимание исследований, поддерживающих различные подходы, помогает клиницистам принимать обоснованные решения о том, какие вмешательства включать в персонализированные программы на основе результатов анализа походки.

Интенсивность и повторение в тренировке на походке

Одним из наиболее последовательных результатов в исследованиях реабилитации после инсульта является важность интенсивности тренировок и повторения. HIGT - это задачи с изменяющимся контекстом, выполняемые при умеренной и высокой аэробной интенсивности с дополнительным акцентом на повышенное повторение. Этот подход бросает вызов как сердечно-сосудистой системе, так и нервно-мышечной системе, способствуя как улучшению физической формы, так и моторному обучению.

Предыдущие исследования показали, что количество практики во время средней физиотерапевтической сессии в различных реабилитационных условиях было всего 357 шагов и всего 288 повторений. Эта относительно низкая доза практики может быть недостаточной для стимулирования значимых нейропластических изменений. Напротив, подходы с высокой интенсивностью направлены на гораздо более высокий уровень шагов и большую сердечно-сосудистую проблему.

В настоящее время ВИГТ является рекомендованным методом лечения для лиц с хроническим инсультом, которые имеют цель улучшить их локомоцию, но для эффективности ВИГТ при подостром инсульте необходимы дополнительные исследования. Это подчеркивает как перспективность этого подхода, так и постоянную необходимость исследований для уточнения его применения в различных группах пациентов и этапах восстановления.

Роботизированная тренировка на походке

Хотя традиционные реабилитационные упражнения исторически доказали свою эффективность в помощи выжившим после инсульта, недавно появилась тенденция, подчеркивающая развитие и интеграцию инновационных терапевтических подходов, которые используют современные технологии. Роботизированная тренировка походки представляет собой одно из таких инноваций, используя экзоскелеты с питанием или другие роботизированные устройства для помощи и руководства движениями ног пациентов во время ходьбы.

В анализе подгрупп объединенная группа обучения продемонстрировала значительные улучшения в индексе Бартела, шкале качества жизни, тесте ходьбы на 6 минут и тесте подъема по лестнице по сравнению с двумя другими группами. Это говорит о том, что сочетание роботизированной помощи с обычным обучением может предложить преимущества по сравнению с любым подходом.

Однако роботизированные системы также имеют ограничения. Эти устройства обычно требуют специализированного обучения и наблюдения со стороны медицинских работников, что затрудняет их самостоятельное использование пережившими инсульт в своих домах. Кроме того, пространство и настройка, необходимые для этих устройств, могут быть неосуществимы в типичных домашних условиях, что еще больше препятствует их применению вне клинических условий. Эти практические соображения должны быть взвешены при принятии решения о включении роботизированного обучения в персонализированную программу реабилитации.

Тренировка на беговой дорожке

Тренировки беговой дорожки, с поддержкой веса тела или без нее, широко изучались в реабилитации после инсульта. Для реабилитации походки доступны различные методы, включая тренировку беговой дорожки с поддержкой веса тела или без нее, роботизированную терапию, виртуальную реальность, тренинги на курсах круговой тренировки и программы самореабилитации. Эти методы должны применяться в определенные сроки во время после инсульта реабилитации, в соответствии с функциональным статусом пациента.

Было установлено, что обучение беговой дорожке с помощью походки улучшает прогулочную дистанцию среди выживших после инсульта. Однако как обучение беговой дорожке, так и обучение ходьбе на земле, по-видимому, приводят к сопоставимым результатам для скорости ходьбы и баланса. Следовательно, назначение обучения беговой дорожке с помощью походки у выживших после инсульта может не предложить существенного улучшения скорости ходьбы и баланса по сравнению с обучением ходьбе на земле.

Это говорит о том, что тренировка беговой дорожки может быть наиболее ценной для улучшения выносливости, а не скорости или баланса. Анализ походки может помочь определить, какие пациенты могут извлечь наибольшую пользу из тренировок беговой дорожки, например, те, чьим основным ограничением является выносливость, а не координация или баланс.

Обучение балансу и сенсорной интеграции

Для улучшения ходьбы, восстановления подвижности и предотвращения падений необходимы тренировки по балансу и ортотической походке, разработаны различные методы, включая упражнения по балансу, упражнения по поднятию тяжестей и использование ортопедических приспособлений, для облегчения переподготовки походки и улучшения стабильности постуральной системы.

Восстановление после инсульта зависит от мультисенсорной интеграции, но обучение устойчивости зрения и взгляда редко подчеркивается. Мы проверили, улучшают ли 12-недельные визуальные окуломоторные тренировки (VOT) или программы визуально-проприоцептивной интеграции (VPI) походку после хронического инсульта. Это исследование подчеркивает важность решения сенсорных систем в реабилитации походки, а не только двигательных нарушений.

Затем парадигмы сенсорного перевеса обучают пациентов корректировать зависимость от различных модальностей, позволяя более эффективно использовать вестибулярные и проприоцептивные сигналы при ухудшении визуальной информации, тем самым улучшая баланс и контроль походки, особенно в непредсказуемых условиях. Этот тип обучения может быть особенно ценным для пациентов, чей анализ походки показывает большую зависимость от визуального ввода для контроля баланса.

Двойная задача и когнитивное обучение

Ходьба в реальных условиях требует больше, чем просто двигательный контроль - это также требует внимания, исполнительной функции и способности управлять несколькими задачами одновременно. Участники группы по обучению с двойной задачей шли назад, вбок и вперед, держа 100 г мешочка с песком. Кроме того, они выполняли такие задачи, как подбор пластиковых чашек перед ногами. Контрольная группа получала обычную физиотерапию, охватывающую растяжку, укрепляющие упражнения и тренировку походки. Оценки после лечения выявили значительное улучшение в 10-метровой ходьбе, каденции, длине шага, шаге и времени цикла в группе по обучению с двойной задачей.

Обучение с двойной задачей готовит пациентов к когнитивным потребностям реальной ходьбы, где они должны ориентироваться в препятствиях, реагировать на изменения окружающей среды и часто разговаривать или выполнять другие когнитивные задачи во время ходьбы. Анализ походки, проведенный в условиях двойной задачи, может выявить, как когнитивная нагрузка влияет на производительность ходьбы, помогая клиницистам определить пациентов, которые выиграют от этого типа обучения.

Виртуальная реальность и геймификация

Обучение походке на основе виртуальной реальности значительно улучшает конкретные результаты баланса. Реабилитация на основе виртуальной реальности (VR) обеспечивает обогащенный многосенсорный ввод, обратную связь в реальном времени и изменчивость задач, которые облегчают моторное обучение и пластичность нейронов, тем самым повышая функциональную мобильность и восстановление баланса у выживших после инсульта.

Системы виртуальной реальности могут создавать привлекательные игровые среды, которые мотивируют пациентов практиковаться более интенсивно и в течение более длительного времени. Они также могут обеспечить точный контроль над сложностью задачи, постепенно увеличивая проблемы по мере улучшения пациентов. Обратная связь в реальном времени, присущая многим системам VR, хорошо согласуется с принципами моторного обучения, потенциально ускоряя приобретение навыков.

Внедрение анализа походки в клиническую практику

Хотя преимущества анализа походки для персонализации реабилитации после инсульта очевидны, реализация этих программ в клинической практике требует тщательного планирования и рассмотрения практических факторов.

Выбор подходящей технологии

Выбор технологии анализа походки должен основываться на нескольких факторах: доступный бюджет, ограниченность пространства, технический опыт персонала, характеристики популяции пациентов и конкретные клинические цели.Для многих клиник, начиная с более доступных технологий, таких как инструментальные дорожки или носимые датчики, может быть более практичным, чем инвестирование в дорогие системы захвата движения.

Важно помнить, что даже относительно простые методы оценки, при их систематическом применении и умелом толковании, могут предоставить ценную информацию для персонализации реабилитации.Целью является не обязательно наличие самой сложной технологии, а скорее наличие методов оценки, которые предоставляют действенную информацию для планирования лечения.

Подготовка клинических кадров

Эффективное использование анализа походки требует, чтобы клинический персонал понимал как технические аспекты сбора данных, так и клиническую интерпретацию результатов. Программы обучения должны охватывать эксплуатацию оборудования, обеспечение качества данных, интерпретацию общих параметров походки и перевод результатов в планы вмешательства.

Постоянное образование также важно по мере появления новых технологий и исследований, которые дают новое понимание реабилитации походки. Создание культуры непрерывного обучения помогает обеспечить, чтобы программы анализа походки оставались актуальными и основанными на фактических данных.

Интеграция оценки с лечением

Анализ походки следует рассматривать не как отдельную от лечения, а как неотъемлемую часть терапевтического процесса. Первоначальная оценка информирует о планировании лечения, но постоянная оценка во время сеансов лечения дает обратную связь о том, работают ли вмешательства и когда необходимы корректировки.

Некоторые технологии, в частности носимые датчики и системы биологической обратной связи, могут выполнять двойную роль как инструмента оценки, так и инструмента вмешательства. Например, обратная связь в реальном времени о распределении веса может как оценивать асимметрию, так и обеспечивать стимул для обучения для улучшения симметрии.

Home-Based и Telerehabilitation Applications

Исследования проводились в 22 странах и включали 3008 взрослых с хроническим или подострым инсультом. Домашняя реабилитация использовалась в качестве самостоятельного лечения в 61% исследований и в паре с или сразу после другого реабилитационного вмешательства в 39% исследований. Такое широкое использование домашней реабилитации отражает как ее практические преимущества, так и растущие доказательства ее эффективности.

Носимые датчики особенно хорошо подходят для домашних программ тренировки походки. Все участники показали улучшения скорости походки, измеряемой шагами в минуту, со средним увеличением 9,8% во время программы реабилитации. Эти устройства могут контролировать активность пациентов, обеспечивать обратную связь во время домашних упражнений и передавать данные клиницистам для дистанционного мониторинга.

По меньшей мере 60% исследований в каждой категории сообщили о статистически значимых или клинически значимых воздействиях на конкретные результаты походки. Текущие данные, связанные с лечением походки, являются неоднородными и показывают распространенность технологий и инноваций для дома. Значительное число предварительных исследований предполагают новые методы лечения, требующие надежных, более крупных исследований для определения наиболее полезных методов лечения и контекстов.

Сроки проведения мероприятий на этапах восстановления

Оптимальный подход к реабилитации походки варьируется в зависимости от стадии восстановления после инсульта. Анализ походки может помочь определить, какие вмешательства наиболее подходят в разные моменты времени после инсульта.

Острая фаза

В острой фазе сразу после инсульта у пациентов могут наблюдаться тяжелые нарушения и ограниченная способность участвовать в интенсивной тренировке походки. Однако ранняя оценка может установить базовую функцию и выявить конкретные нарушения, которые необходимо будет устранить. Ранняя мобилизация, даже если просто сидеть или стоять, важна для предотвращения осложнений и начала процесса восстановления.

Анализ походки на этом этапе может быть ограничен простыми наблюдательными оценками или базовыми мерами, такими как способность сидеть без поддержки или стоять с помощью. Эти ранние оценки помогают установить реалистичные цели и начать планирование последующих этапов реабилитации.

Подострая фаза

На основании литературы первые три месяца после инсульта часто называют золотым периодом реабилитации. В это решающее время активное участие в разнообразных лечебных упражнениях может значительно уменьшить физические нарушения, вызванные инсультом. Этот период повышенной нейропластичности представляет собой критическое окно для интенсивной реабилитации.

В подострую фазу становится возможным более комплексный анализ походки, когда пациенты восстанавливают некоторые способности к ходьбе. Это идеальное время для выявления конкретных нарушений походки и осуществления интенсивных персонализированных вмешательств для их устранения. Сочетание повышенной нейропластичности и улучшенной функциональной способности делает этот период оптимальным для тренировки походки.

Поскольку включенные пациенты находились на разных стадиях восстановления после инсульта, различия в сроках и интенсивности вмешательства (например, количество сеансов, общее время лечения) могли способствовать различиям в результатах. Это подчеркивает важность адаптации интенсивности и типа вмешательства к стадии восстановления и функциональному статусу отдельного пациента.

Хроническая фаза

Даже в хронической фазе, обычно определяемой как более шести месяцев после инсульта, дальнейшее улучшение возможно с помощью соответствующих вмешательств. Тридцать процентов выживших после инсульта неспособны самостоятельно ходить. Тренировки на походке физиотерапевтами в основном доступны только в после инсульта острой фазе в течение короткого периода. Это подчеркивает значительный разрыв в реабилитационных услугах, поскольку многие пациенты могли бы извлечь выгоду из продолжения обучения походке в хронической фазе.

Хронический инсульт приводит к нарушению функции нижних конечностей и эффективности походки. После внутрибольничной реабилитации большинство людей не имеют постоянной тренировки походки из-за ограниченного числа физиотерапевтов. Это делает домашние программы и технологические вмешательства особенно ценными для выживших после хронического инсульта.

Анализ походки в хронической фазе может выявить постоянные нарушения, которые могут реагировать на целевые вмешательства. Он также может помочь определить, достигли ли пациенты истинного плато или могут ли различные подходы к вмешательству привести к дальнейшим улучшениям.

Измерение результатов и постановка целей

Эффективная персонализированная реабилитация требует четких, измеримых целей и систематической оценки результатов. Анализ походки обеспечивает объективные меры, которые могут использоваться как для постановки целей, так и для оценки того, достигнуты ли цели.

Общие показатели результатов при выпадении

Несколько стандартизированных показателей исхода обычно используются в реабилитации при инсульте:

Вторичные результаты для выполнения походки были 6-минутный тест ходьбы (6 МВт), 10-метровый тест ходьбы (10 МВт) и Timed Up and Go (TUG).

  • 10-метровый тест ходьбы (10MWT): 10 MWT был разработан для измерения скорости ходьбы или походки. Этот простой тест обеспечивает надежную меру скорости ходьбы, которая тесно связана с функциональной независимостью и способностью к амбуляции сообщества.
  • 6-минутный тест ходьбы (6MWT): 6 MWT был использован для определения и мониторинга изменений в походке при выносливости при ходьбе и сердечно-сосудистой функции для прогнозирования амбуляции в сообществе у выживших после инсульта. Он измеряет расстояние, на которое можно ходить в самостоятельно выбранном темпе на плоской твердой поверхности за 6 минут. Этот тест фиксирует выносливость, которая имеет решающее значение для реальной ходьбы.
  • Timed Up and Go (TUG): Этот тест оценивает время, необходимое для того, чтобы встать со стула, пройти три метра, повернуть, вернуться назад и сесть. Он оценивает множество компонентов функциональной мобильности, включая передачу, ходьбу и поворот.
  • Шкала баланса Берга (BBS): BBS показал умеренный эффект, в то время как TUG показал значительное сокращение времени завершения в 10 исследованиях с участием 642 участников. BBS оценивает статический и динамический баланс посредством 14 различных задач.

Постановка значимых целей

Установление целей в соответствии с конкретными целями реабилитации человека может улучшить результаты. Когнитивная функция тесно связана с успешной реабилитацией. Внимание является ключевым фактором реабилитации у людей с инсультом, поскольку более низкие показатели внимания связаны с более негативным воздействием инвалидности от инсульта на повседневное функционирование.

Данные анализа походки помогают обеспечить реалистичность и надлежащие трудности. Например, если базовая скорость походки составляет 0,4 м/с, может быть целесообразна цель достижения 0,6 м/с в течение 8 недель, тогда как ожидание достижения нормальной скорости ходьбы (приблизительно 1,2 м/с) вероятно было бы нереалистичным.

Цели также должны быть функционально значимыми. Вместо того, чтобы фокусироваться исключительно на мерах уровня ухудшения (например, на совместных углах), цели должны относиться к деятельности, которая имеет значение для пациента - поход к почтовому ящику, не отставание от внуков или возвращение к работе. Анализ походки помогает определить, какие нарушения наиболее ограничивают эти ценные виды деятельности, позволяя терапии нацеливаться на наиболее функционально релевантные дефициты.

Минимальные клинически важные различия

Понимание минимальных клинически важных различий (MCID) — наименьшего изменения, которое пациенты воспринимают как полезное, — помогает в интерпретации того, имеют ли значение улучшения, обнаруженные с помощью анализа походки. Например, исследования показывают, что увеличение скорости походки примерно на 0,16 м/с представляет собой значимое изменение для выживших после инсульта. Аналогично, улучшения около 50 метров на 6MWT обычно считаются клинически значимыми.

Эти критерии помогают врачам и пациентам понять, представляют ли наблюдаемые изменения реальные функциональные улучшения или просто изменчивость измерений. Они также обеспечивают целевые показатели для постановки целей и помогают определить, когда вмешательства должны быть изменены или прекращены.

Проблемы и будущие направления

Хотя анализ походки предлагает огромный потенциал для персонализации реабилитации после инсульта, в переводе этого потенциала в широкую клиническую практику остаются некоторые проблемы.

Стоимость и доступность

Сложные системы анализа походки остаются дорогостоящими, ограничивая их доступность в первую очередь специализированными реабилитационными центрами и научно-исследовательскими учреждениями. Это создает неравенство в доступе, при этом многие выжившие после инсульта не могут воспользоваться персонализированной реабилитацией на основе объективного анализа походки.

Однако снижение стоимости сенсорных технологий и расширение возможностей систем на базе смартфонов могут помочь демократизировать доступ к анализу походки. Продолжаются исследования для проверки более простых и доступных методов оценки, которые могут использоваться в общественных клиниках и домашних условиях.

Стандартизация и поддержка клинических решений

Разработка инструментов поддержки клинических решений, которые помогают клиницистам переводить результаты анализа походки в конкретные рекомендации по вмешательству, может сделать эти технологии более доступными для клиницистов без специализированной подготовки в области биомеханики.

Подходы искусственного интеллекта и машинного обучения дают надежду на разработку таких систем поддержки принятия решений. Анализируя большие наборы данных результатов анализа походки в сочетании с результатами вмешательства, эти системы потенциально могут рекомендовать персонализированные подходы к лечению на основе конкретной модели походки пациента.

Интеграция с другими доменами оценки

На походку влияют несколько систем организма — мышечно-скелетная, неврологическая, сердечно-сосудистая, сенсорная и когнитивная. Всесторонняя персонализированная реабилитация должна интегрировать анализ походки с оценкой этих других областей. Будущие разработки могут увидеть лучшую интеграцию анализа походки с оценками силы, ощущения, познания и сердечно-сосудистой пригодности для создания действительно целостных программ реабилитации.

Реальная валидация

Большинство анализов походки происходит в контролируемых лабораторных или клинических условиях, но конечная цель состоит в том, чтобы улучшить ходьбу в реальных условиях. Она опирается исключительно на кинематические данные, которые могут быть получены в повседневной жизни с использованием практически осуществимых методов, таких как носимые датчики или 2D-видео без необходимости посещения больницы. Расширение использования носимых датчиков для мониторинга походки в реальном мире может предоставить ценную информацию о том, как пациенты фактически ходят в своей повседневной жизни, а не только о том, как они работают в клинических условиях.

Нейропластичность и механизмы восстановления

Этот многогранный подход к обучению походке может способствовать нейронной пластичности, побуждая мозг адаптироваться и реорганизовываться в ответ на конкретные требования каждого вмешательства. Содействие нейронной пластичности имеет решающее значение для выживших после инсульта, поскольку оно повышает способность мозга формировать новые связи, компенсировать поврежденные области и поддерживать функциональное восстановление. Поэтому включение этих инновационных методов лечения представляет собой многообещающую стратегию оптимизации результатов реабилитации и улучшения общих функциональных способностей у выживших.

Будущие исследования должны продолжить изучение того, как различные типы тренировки походки влияют на нейропластичность и реорганизацию мозга. Сочетание анализа походки с нейровизуализацией может дать представление о нейронных механизмах, лежащих в основе восстановления походки, и помочь определить, какие пациенты, скорее всего, выиграют от конкретных вмешательств.

Тематическое исследование: применение персонализированного анализа походки

Чтобы проиллюстрировать, как анализ походки информирует о персонализированной реабилитации, рассмотрим гипотетическое исследование:

Мистер Джонсон - 62-летний мужчина, который через три месяца после инсульта повредил правое полушарие, в результате чего получил левый гемипарез. Он может ходить на короткие расстояния с четверной тростью, но сообщает о трудностях с равновесием и усталостью. Комплексный анализ походки показывает:

  • Скорость движения: 0,45 м/с (значительно ниже нормы)
  • Отмеченная асимметрия в длине шага (левый шаг 30 см, правый шаг 45 см)
  • Уменьшение времени в одноместной позиции на левой (затрагиваемой) стороне
  • Снижение спячки лодыжки во время фазы качения слева
  • Увеличение бокового качания ствола
  • 6-минутная прогулка: 150 метров

На основании этих выводов, его персонализированная программа реабилитации включает в себя:

  1. Обучение балансу в зависимости от задачи , ориентированное на одноместную позицию на пораженной стороне, с прогрессивными проблемами по мере улучшения баланса
  2. Укрепление спинномозговой ткани голеностопного сустава и упражнения на растяжку в сочетании с рассмотрением ортоза голеностопного сустава для улучшения клиренса стопы
  3. Обучение с биологической обратной связью в реальном времени о распределении веса для решения асимметрии в длине шага и времени положения
  4. Прогрессивная тренировка на выносливость с использованием интервальных подходов для постепенного увеличения расстояния ходьбы без чрезмерной усталости
  5. Упражнения по стабилизации уплотнения для уменьшения бокового раскачивания и повышения общей эффективности походки

Цели устанавливаются совместно с Джонсоном:

  • Увеличить скорость походки до 0,6 м/с в течение 8 недель
  • Уменьшить асимметрию длины шага до разности менее 10 см
  • Увеличить расстояние до 6 минут пешком до 250 метров
  • Переход от квадроцикла к одноточечному тросу для домашнего усвоения
  • Прогулка до углового магазина (примерно 200 метров) самостоятельно

Анализ походки повторяется каждые 3-4 недели для мониторинга прогресса и корректировки программы по мере необходимости.После 8 недель переоценка показывает значительные улучшения по большинству параметров, а программа модифицируется для устранения оставшихся дефицитов и работы над новыми, более сложными целями.

Этот случай иллюстрирует, как анализ походки предоставляет конкретную, объективную информацию, которая направляет каждый аспект планирования реабилитации - от определения того, какие нарушения нацеливаются, до выбора соответствующих вмешательств, постановки реалистичных целей, мониторинга прогресса с течением времени.

Заключение

Анализ походки представляет собой мощный инструмент для персонализации реабилитационных программ для пациентов с инсультом. Предоставляя объективную, подробную информацию о моделях ходьбы и конкретных нарушениях, он позволяет клиницистам выходить за рамки универсальных подходов и создавать действительно индивидуальные вмешательства, которые решают уникальную совокупность дефицитов и целей каждого пациента.

Доказательства, подтверждающие различные подходы к обучению походке, продолжают расти, при этом исследования демонстрируют преимущества высокоинтенсивных тренировок, ориентированных на задачи подходов, технологических вмешательств и мультисенсорных методов обучения.Ключ к максимизации результатов лежит не в выявлении единого «лучшего» подхода, а в использовании анализа походки для определения того, какая комбинация вмешательств наиболее подходит для каждого отдельного пациента на каждом этапе их выздоровления.

По мере развития технологий анализ походки становится все более доступным и практичным для рутинного клинического использования. Носимые датчики, системы на основе смартфонов и интегрированные роботизированные устройства позволяют оценивать походку не только в специализированных лабораториях, но и в клиниках, домах и общественных местах. Эти разработки обещают демократизировать доступ к персонализированной реабилитации, потенциально улучшая результаты для миллионов выживших после инсульта во всем мире.

В будущем необходимы дальнейшие исследования, чтобы уточнить наше понимание того, как различные вмешательства влияют на восстановление походки, разработать лучшие инструменты поддержки клинических решений и проверить реальные применения технологии анализа походки. Интеграция с оценками других областей - когнитивной, сенсорной, сердечно-сосудистой - позволит еще более комплексную персонализацию реабилитационных программ.

Для клиницистов, работающих с пережившими инсульт, сообщение ясное: систематический анализ походки, даже используя относительно простые методы, может предоставить ценную информацию для персонализации реабилитации.Выявляя конкретные нарушения, устанавливая соответствующие цели, выбирая целевые вмешательства и объективно контролируя прогресс, клиницисты могут помочь большему количеству пациентов достичь своей цели самостоятельной ходьбы и полноценного участия в своих сообществах.

Для выживших после инсульта и их семей понимание роли анализа походки в реабилитации может помочь в пропаганде всесторонней оценки и основанных на фактических данных вмешательств. Вопросы, которые следует задать реабилитационным работникам, могут включать: Какие конкретные нарушения походки были выявлены? Как программа лечения решит эти конкретные проблемы? Как будет измеряться прогресс? Какие реалистичные цели и сроки?

В конечном счете, цель использования анализа походки для персонализации реабилитации заключается в том, чтобы помочь каждому пережившему инсульт достичь своего максимального потенциала для функции ходьбы, независимости и качества жизни. Хотя технология и конкретные вмешательства будут продолжать развиваться, эта фундаментальная цель остается постоянной. Путем сочетания объективной оценки с доказательными вмешательствами и ориентированной на пациента постановкой целей, персонализированная реабилитация походки дает надежду на улучшение результатов и улучшение жизни для выживших после инсульта.

Для получения дополнительной информации о реабилитации после инсульта и тренировке походки посетите Американскую ассоциацию по инсульту или Национальный институт неврологических расстройств и инсульта . Дополнительные ресурсы по физической терапии и реабилитации можно найти через Американскую ассоциацию физической терапии .