Clinical, neurological, and neurophysiological evaluation of the efficiency of motor rehabilitation in children with cerebral palsy using robotic mechanotherapy and transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Rehabilitation of patients with cerebral palsy (CP) remains a very difficult task. Stable and growing movement restrictions in such patients cause a life-long need for treatment and rehabilitation. Neurorehabilitation of children with CP at various stages includes not only traditional physical rehabilitation methods, but also extensive use of robotic mechanotherapy techniques and new technologies in the field of neurophysiology. One of such technology is non-invasive percutaneous electrical stimulation of the spinal cord.

Aim of the study: To assess the effect of transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord to improve the motor function of children with spastic diplegia using the “Lokomat” robotic mechanotherapy system.

Materials and methods. A clinical rehabilitation study of 26 patients aged 6–12 years with CP was conducted. The treatment group included 11 patients who received one course of robotic mechanotherapy using the “Lokomat” system combined with transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord. The control group included 15 patients who received one course of robotic mechanotherapy only.

Results. A comparative analysis of the two groups based on the results of clinical examinations using specific scales (GMFCS, GMFM-88, Modified Ashworth Scale of Muscle Spasticity), locomotor tests (L-FORCE, L-ROM), and evaluations of muscle activity using electromyography showed that one course of rehabilitation resulted in improvement in motor function in all patients of both groups, but positive dynamics were more significant in the treatment group that underwent percutaneous electrical stimulation of the spinal cord.

Conclusion. Based on clinical data, changes in indicators of the locomotor tests L-FORCE and L-ROM, as well as assessment of changes in muscle activity, showed that motor rehabilitation of children with spastic diplegia using the “Lokomat” robotic mechanotherapy system combined with transcutaneous electrical spinal cord stimulation was more effective than robotic mechanotherapy only.

About the authors

Galina A. Ikoeva

North-Western State Medical University n.a. I.I. Mechnikov; The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics

Author for correspondence.
Email: ikoeva@inbox.ru
MD, PhD, assistant professor of the chair of pediatric neurology and neurosurgery Russian Federation

Igor E. Nikityuk

The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: femtotech@mail.ru
MD, PhD, leading research associate of the laboratory of physiological and biomechanical research Russian Federation

Olga I. Kivoenko

The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: rt-k@yandex.ru
MD, neurologist, head of the rehabilitation department Russian Federation

Tatyana R. Moshonkina

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Email: fake@eco-vector.ru
PhD, senior researcher Russian Federation

Irina A. Solopova

Institute for Information Transmission Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: fake@eco-vector.ru
PhD, leading researcher Russian Federation

Irina A. Sukhotina

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Email: fake@eco-vector.com
PhD, senior researcher Russian Federation

Sergei V. Vissarionov

The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics; North-Western State Medical University n.a. I.I. Mechnikov

Email: turner01@mail.ru
MD, PhD, professor, Deputy Director for Research and Academic Affairs, head of the department of spinal pathology and neurosurgery.The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics. Professor of the chair of pediatric traumatology and orthopedics. North-Western State Medical University n.a. I.I. Mechnikov Russian Federation

Valery V. Umnov

The Turner Scientific and Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: umnovvv@gmail.com
MD, PhD, professor, head of the department of infantile cerebral palsy Russian Federation

Yurii P. Gerasimenko

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Email: fake@eco-vector.com
PhD, professor, corresponding member of RAS, head of laboratory Russian Federation

References

  1. Бадалян Л.О., Журба Л.Т., Тимонина О.В. Детские церебральные параличи: ДЦП, ЛФK, неврология. — М.: Книга по Требованию, 2013. — 325 с. [Badalyan LO, Zhurba LT, Timonina OV. Detskie tserebral’nye paralichi: DTsP, LFK, nevrologiya. Moscow: Kniga po Trebovaniyu; 2013. 325 p. (In Russ.)]
  2. Умнов В.В. Нейрохирургические аспекты комплексного ортопедо-нейрохирургического лечения спастических параличей у детей // Вестник Российской военно-медицинской академии. — 2008. — № 1. — С. 87–91. [Umnov VV. Neurosurgical aspects of complex orthopedic and neurosurgical treatment of children with spastic paralysis. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2008;(1):87-91. (In Russ.)]
  3. Белова А.Н. Нейрореабилитация: руководство для врачей. — М.: Антидор, 2000. — 566 с. [Belova AN. Neyroreabilitatsiya: rukovodstvo dlya vrachey. Moscow: Antidor; 2000. 566 p. (In Russ.)]
  4. Вернер Д. Реабилитация детей-инвалидов. — М.: Филантроп, 1995. — 676 с. [Verner D. Reabilitatsiya detey-invalidov. Moscow: Filantrop; 1995. 676 p. (In Russ.)]
  5. Chung CY, Chen CL, Wong AM. Pharmacotherapy of spasticity in children with cerebral palsy. J Formos Med Assoc. 2011;110:215-222.
  6. Кожевникова В.Т. Современные технологии в комплексной физической реабилитации больных детским церебральным параличом. — М.: ПБОЮЛ «Т.М. Андреева», 2005. — 238 с. [Kozhevnikova VT. Sovremennye tekhnologii v kompleksnoy fizicheskoy reabilitatsii bol’nykh detskim tserebral’nym paralichom. Moscow: PBOYuL “T.M. Andreeva”; 2005. 238 p. (In Russ.)]
  7. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. — М.: Медицина, 2003. — 430 с. [Bogolyubov VM, Ponomarenko GN. Obshchaya fizioterapiya. Moscow: Meditsina; 2003. 430 p. (In Russ.)]
  8. Лильин Е.Т., Доскин В.А. Детская реабилитология. — М.: Литтера, 2011. — 380 с. [Lil’in ET, Doskin VA. Detskaya reabilitologiya. Moscow: Littera; 2011. 380 p. (In Russ.)]
  9. Черникова Л.А., Клочков А.С. Влияние тренировок на роботизированной системе Lokomat на мобильность при ходьбе у больных с постинсультными гемипарезами // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. — 2014. — Т. 91. — Вып. 3. — С. 13–17. [Chernikova LA, Klochkov AS. The influence of physical training with the use of a Lokomat robotic system on the walking ability of the patients presenting with post-stroke hemiparesis. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoy fizicheskoy kul’tury. 2014;91(3):13-17. (In Russ.)]
  10. Johnston TE, Watson KE, et al. Effects of a supported speed treadmill training exercise program on impairment and function for children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 2011;53(8):742-750.
  11. Smania N, Bonetti P, Gandolfi M, et al. Improved gait after repetitive locomotor training in children with cerebral palsy. Am J Phys Med Rehabil. 2011;90(2):137-149. doi: 10.1097/phm.0b013e318201741e.
  12. Икоева Г.А., Кивоенко О.И., Полозенко О.Д. Роботизированная механотерапия в реабилитации детей с церебральным параличом после комплексного ортопедо-хирургического лечения // Нейрохирургия и неврология детского возраста. — 2012. — №. 4. — С. 32–36. [Ikoeva GA, Kivoenko OI, Polozenko OD. Use of robot-drive mechanotherapy in children with the cerebral palsy after complex ortopedical and surgical treatment. Pediatric Neurosurgery and Neurology. 2012;(4):32-36. (In Russ.)]
  13. Gorodnichev RM, Pivovarova EA, Puhov A, et al. Transcutaneous electrical stimulation of the spinal cord: a noninvasive tool for the activation of stepping pattern generators in humans. Human Physiology. 2012;38(2):158-167. doi: 10.1134/S0362119712020065.
  14. Xu KS, He L, Li JL, Mai JN. Effects of transcutaneous electrical nerve stimulation on motor function in ambulant children with spastic cerebral palsy: a randomized trial. Zhonghua Er Ke Za Zhi. 2007;45(8):564.
  15. Икоева Г.А., Кивоенко О.И., Мошонкина Т.Р., и др. Сравнительный анализ эффективности двигательной реабилитации детей с церебральным параличом с использованием роботизированной механотерапии и чрескожной электрической стимуляции спинного мозга // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2016. — № 2 (часть 2). — С. 200–203. [Ikoeva GA, Kivoenko OI, Moshonkina TR. Comparative analysis of the efficiency of the motor rehabilitation in children with cerebral palsy using robotic mechanotherapy and transcutaneos electrical stimulation of the spinal cord. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij. 2016;2(2):200-203. (In Russ.)]
  16. Bohannon RW, Smith MB. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Phys Ther. 1987;67(2):206-207.
  17. Russell DJ, Rosenbaum PL, Cadman DT, et al. The gross motor function measure: a means to evaluate the effects of physical therapy. Dev Med Child Neurol. 1989;31(3):341-352. doi: 10.1111/j.1469-8749.1989.tb04003.x.
  18. Богачева И.Н., Мошонкина Т.Р., Боброва Е.В., и др. Эффект чрескожной электрической стимуляции спинного мозга и механотерапии в регуляции активности мышц ног // Вестник Тверского государственного университета. Сер. «Биология и экология». — 2015. — № 2. — С. 7–17. [Bogacheva IN, Moshonkina TR, Bobrova EV, et al. Effect of transcutaneous electrical spinal cord stimulation and mechanotherapy in the muscle activity regulation. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Biologiya i ekologiya. 2015;(2):7-17. (In Russ.)]
  19. Stackhouse SK, Binder-Macleod SA, Lee SCK. Voluntary muscle activation, contractile properties, and fatigability in children with and without cerebral palsy. Muscle and Nerve. 2005;31(5):594-601. doi: 10.1002/mus.20302.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2016 Ikoeva G.A., Nikityuk I.E., Kivoenko O.I., Moshonkina T.R., Solopova I.A., Sukhotina I.A., Vissarionov S.V., Umnov V.V., Gerasimenko Y.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».