Современные здоровьесберегающие технологии №01 2017

Аннотация: в статье рассмотрены характерные повреждения и неврологические заболевания верхней части спины, перспективы применения роботизированного реаби­литационного костюма-экзоскелета Harmony для физической реабилитации пациентов с травмами и неврологичес­кими заболеваниями верхней части спины.

Ключевые слова: позвоночник, повреждения, неврологические заболевания, физическая реабилитация, роботизированные средства.

Постановка проблемы. В современной жизни общества, в спорте наблюдается увеличение количества различных повреждений и неврологических заболеваний позвоночника [4], а его заболевания занимают первое место по распространен­ности среди населения земного шара [7]. Современный спорт предъявляет высокие требо­вания к спортсменам. Система подготовки в различных видах спорта достаточно сложна, с различными факторами, влияющими на спортивное мастерство. Увеличение физичес­ких нагрузок на производстве, интенсивности и длительности тренировок повышает вероят­ность возникновения повреждений и неврологических заболеваний верхней части спины (ВЧС), приводит к дисбалансу мышц-разгибателей позвоночника (ПЗ), потере трудоспо­соб­­ности трудящихся и спортсменов [3, 8, 11, 13].

Анализ последних публикаций по исследуемой проблеме. В процессе трудовой деятельности человека, а также тренировок и соревнований спортсменов ПЗ испытывает значительные статодинамические нагрузки из-за чего возникают патологи­ческие изменения, которые часто компенсируются и не определяются. Нарушение функционального состояния ПЗ возникает ввиду несоответствия динамических и стати­ческих нагрузок, запаса прочности его локомоторной системы [3, 7, 11, 13, 18]. Основное число повреждений опорно-двигательного аппарата (ОДА) спортсменов связаны с выполнением элементов с высоким уровнем развития гибкости - 87,0%, координации движений, элементов риска - 13,0%. Обследование спортсменок в худо­жест­венной гимнастике определило следующие повреждения ОДА: ПЗ-67,2%, суставы: тазобед­ренные - 12,6%, голеностоп­ные - 9,2%, коленные - 9,1%, плечевые - 1,9% [13]. 

В технологиях физической реабилитации пациентов с травмами и неврологичес­кими заболеваниями ВЧС, в основном ПЗ, применяют физические упраж­не­ния [2, 6, 11], техничес­кие комплексы и системы: тракционные   [5, 9], тренажеры David [8, 14], нестабильные сферы-тренажеры [10] и тренажеры с неустойчивой опорой [12], системы Huber [15, 16], пневматические тренажеры [17], систему Lokomat [18], вибротренажеры [19], тренажеры Tergumed [20, 21] и др. Несмотря на приме­нение программ, направленных на реабили­тацию повреж­де­ний и неврологических заболева­ний верхней части спины [2, 4, 7], еще не в полной мере используют достижения науки и техники, в том числе роботизи­рованную механоте­рапию, представляющую собой новый реабилитационный метод [1, 23].

На основании приведенного, применение роботизи­рованной механотерапии в виде роботизированного костюма-экзоскелета Harmony для обеспечения повышения эффективности реабилитации пациентов с травмами и неврологи­чес­кими заболева­ни­ями ВЧС является актуальной и важной научной проблемой, решение которой сохранит здоровье, а спортсменам еще и спортивное долголетие.

Актуальность исследования. Работа выполнена по плану НИР «Разработка технологий обеспечением психофизической реабилитации и оздоровления человека  (№ государственной регистрации 0111U003539) кафедры биобезопасности и здоровья человека Национального технического университета Украины «Киевский политехни­ческий институт имени Игоря Сикорского».

Цель исследования – анализ перспектив использования роботизированного костюма-экзоскелета Harmony в обеспечении реабилитационных технологий для пациентов с травмами и неврологическими заболеваниями верхней части спины.

Задачи исследования:

1. Проанализировать особенности характерных повреждений и неврологических заболеваний ВЧС у пациентов.

2. Рассмотреть существующие методы и средства физической реабилитации при повреждениях и неврологических заболеваниях ВЧС у пациентов.

3. Рассмотреть перспективы и возможность обеспечения процедур физической реаби­ли­тации при поврежде­ниях и неврологических заболеваниях верхней части спины (позвоночника) при использо­вании роботизированного реабилитационного костюма-экзоскелета Harmony.

4. Дополнить существующие методы и средства физической реабилитации при повреждениях и неврологических заболеваниях ВЧС для создания новой реабилита­цион­ной программы, использующей роботизированный реабилитационный костюм-экзоскелет Harmony.

Организация и методы исследования. Использован анализ специальной научно-методической литературы и информационных источников Интернет, собствен­ного практического опыта, методы теоретического исследования.

Результаты исследования. Боль в ВЧС наиболее часто связана с проблемами шейного или грудного отделов ПЗ. Хотя она встречается не так часто, но если возникает – человек ощущает сильный дискомфорт. Самыми распростра­нен­ными причинами боли в ВЧС является патология шейного и грудного отделов ПЗ, мышечное перенапряжение. Боль в ВЧС может вызывать остеохондроз шейного и грудного отделов ПЗ и его осложнения: спондилез, спондилоартроз, межпозвонковая грыжа (МПГ), дегенерация межпоз­вон­кового диска (МПД).

Необходимо отметить, что грудной отдел ПЗ значительно отличается от шейного и поясничного отделов, которые обеспечивают подвижность шеи и поясницы. Грудной отдел должен быть крепким и стабильным, позволяя человеку стоять прямо и оберегая жизненно важные органы грудной клетки. Поскольку этот отдел стабилен и малоподвижен, он малотравматичен. Поскольку ВЧС стабильна и малоподвижна, в ней редко возникают проблемы с ПЗ. Причины боли в верхней части позвоночника. Боль в грудном отделе может возникнуть в результате травмы или внезапного повреждения, со временем из-за неправильной осанки или излишней нагрузки. В последние годы боль в ВЧС - частая жалоба людей, которые значительную часть времени проводят за компьютером. Часто боль в ВЧС сочетается с болью в шее и/или плече.

Мышечное перенапряжение. Плечевой пояс крепится к лопатке и к задней части грудной клетки с помощью крупных, склонных к напряжению мышц, что может стать причиной боли и создавать проблемы при занятиях спортом. Часто мышечное раздражение и боль в ВЧС возникает из-за травмы, связанной с малой мышечной силой или излишней нагрузкой на мышцу (например, при повторя­ю­щихся движениях). Растяжение мышц, спортивные травмы, автомобильные аварии и др. могут привести к появлению боли в ВЧС в результате мышечного раздражения.

Такой тип боли в ВЧС лучше всего поддается следующим методам: лечебные физи­ческие упражнения, физиотерапия, лечебный массаж, акупунктура (иглоукалы­ва­ние). Поскольку боль, в этом случае, связана с состоянием мышц, большинство реаби­ли­тационных программ содержит большое число силовых упражнений и упражнений на вытяжение. Если при этом у пациента имеется наиболее болезненная область, причиной боли в ВЧС может быть активная триггерная точка. Эти точки обычно локализуются в скелетной мышце и в этом случае, лечение может включать такие методы: лечебный массаж, акупунктура, инъекции местного обезболивающего в мышцу. Остеохондроз шейного и грудного отделов ПЗ. Наиболее часто боль в ВЧС вызывают проблемы шейного отдела ПЗ. Обычно боль сочетается с другими симпто­мами шейного остеохондроза: боль в шее, головные боли и головокру­жения, проблемы с артериальным давлением, боль в плече, руке и пальцах рук, возможно и онемение. При проведении МРТ часто обнаруживаются протрузии и реже грыжи шейного отдела ПЗ, признаки спондилеза и спондилоартроза, сужения позвоночного канала.

Грудной отдел малоподвижен и стабилен, в нем редки такие проблемы как МПГ, стеноз позвоночного канала, дегенерация МПД или нестабиль­ность позвоночно-двигательного сегмента (ПДС) например, из-за спондилолистеза. По медицинским данным около 1% МПГ возникает в грудном отделе ПЗ. Превалирующее их большин­ство развивается в шейном и пояснич­ном отделе - ввиду их подвижности, но при наличии у пациента сколиоза, кифоза, болезни Шейермана Мау вероятность развития МПГ или протрузии резко возрастает. Следует отметить, что при работе за компьюте­ром глубина поражения шейного и грудного отделов ПЗ значительно увеличивается. При лечении МПГ и дегенерации МПД используются: лечебная гимнастика; лечебные массажи; акупунктура, гирудо­терапия; ненасильственное вытяжение ПЗ (позволяет частично восстановить питание и высоту МПД, снять воспаление прилегающих тканей, уменьшить размер МПГ за счет частичного восстановления диска).

Время от времени при МПГ или дегенерации МПД применяют хирургическое вмешательство. Показание к операции - выраженный и стойкий болевой синдром, не отвечающий на консерватив­ное лечение в течение, как минимум, 6 месяцев, нарастание неврологической симпто­матики. Иногда сильный ушиб или травма ПЗ могут привести к перелому грудного позвонка. Если это происходит, необходима срочная консуль­тация, проведение диагностических тестов (рентгенографии или МРТ) для определения степени повреж­де­ния и разработки плана лечения.

Дисфункция суставов. Ребра прикрепляются к позвонкам в грудном отделе ПЗ с помощью двух суставов, присоединяющихся к ПЗ с обеих сторон. Дисфункция этих суставов может привести к боли в ВЧС. Лечение при дисфункции суставов обычно включают физиотерапию и специальные упражнения, позволяющие разработать сустав и уменьшить дискомфорт. Стойкое улучшение состоя­ния требует выполнения домашней программы упражнений на вытяжение ПЗ и плеч, укрепление их мышц.

Шейный отдел ПЗ состоит из 7 шейных позвонков, с поперечными отростками, через отверстия которых проходят артерии, снабжающие кровью жизненно важные органы. Если в нем происходят нарушения, то эти органы плохо снабжа­ются кровью, а проявлениями такого состояния являются: головокружение, сильная головная боль, нарушение координации движений и речи. Эти симптомы указывают на вертебро­ба­зилярную недостаточность [25]. Шейный отдел ПЗ предрасположен к различ­ным травмам, главными причинами являются: слабый мышечный корсет шеи, маленькие размеры позвонков, низкая прочность позвонков. Повредить верхнюю часть ПЗ можно при ударе, сгибании и разги­ба­нии или повороте шеи. Симптомы ушиба: боль при малейшем движении, потеря чувствитель­ности, нарушение двигательной активности, появляется дисфункция органов таза.

Если спинной мозг поврежден, то возможно частичное  или полное нарушение проводимости мозга, которая может быть полностью потеряна при разрыве спинного мозга или при спинальном шоке. В первом случае восстановить проводимость практи­чески невозможно, во втором - восстанавливается через некоторое время. Поврежде­ние верхних позвонков сопровождается такими признаками: паралич всех конечнос­тей, нарушение дыхания, головокружение, затрудненная речь, медленное сердцебие­ние, потеря чувстви­тельности к боли и температуре, невозможность глотания.

Перелом шейных позвонков (обычно называют переломом шеи), представляет собой разрушение любого из 7 шейных позвонков. Характерные причины - дорожные аварии, падения и дайвинг в мелкой воде. Ненормальное движение шейных позвонков или куски кости способны вызвать повреждение спинного мозга, приводя к потере чувствительности, полному или частичному параличу, смерти. Травмы сгибания-вращения. Общие травмы, связанные с механизмом сгибания с параллельным вращением (выкрутом), включают в себя односторонний вывих фасетов (суставных отростков) и поворотную атлантоаксиальную дислокацию.

Перелом - наиболее частый результат после несчастных случаев и, как правило, случается в нижних шейных отделах. Травма является стабильной при сгибании, но крайне нестабильной в расширении. Разновидности переломов: вертикальное осевое сдавливание - общие травмы, связанные с вертикальным механизмом сжатия, включают перелом Джеффер­сона, полный перелом, перелом атланта и столбовой перелом. Комплексные травмы связаны с рядом сложных механизмов, включающих перелом одонтоида, поперечного отростка С2 (боковое сгибание), атланто-затылочное смещение (сгибание или расширение с компонентом сдвига) и перелом затылочного мыщелка (вертикальное сжатие с боковым изгибом).

Опасные ситуации провоцирующие перелом шейного отдела ПЗ: авто­мобильные аварии и падения составляют соответственно 50% и 20% травм. На возможность перелома оказывают влияние сила удара в момент столкновения, время срабатывания подушки безопасности и возраст водителей. На спортивные виды деятельности приходится 15% всех случаев. Остальные травмы относятся к межлич­нос­т­ному насилию и травмам ныряльщика. Виды спорта, имеющие самый высокий уровень травм шейного отдела ПЗ: дайвинг, конный спорт, футбол, гимнастика, катание на лыжах, дельтапла­неризм. Проникающие травмы редко вызывают переломы шейного отдела, но могут привести к значительным неврологическим расстройствам.

Односторонний вывих суставных отростков возникает, когда сгибание, наряду с вращением, заставляет сустав верхнего позвонка пройти выше и вперед относительно суставной грани нижнего, нарушая анатомию межпозвон­ковых отверс­тий. При этом, хотя задняя связка нарушается, позвонки можно вправить на место, что делает эту разновидность патологии стабильной. Такие травмы редко ассоциируются с неврологическим дефицитом.

Поворотная атлантоаксиальная дислокация представлена специфическим типом одностороннего смещения фасета. Поскольку атлантоаксиаль­ный сустав позво­ляет проводить сгибание, разгибание, вращение и боковой изгиб, рентгенологи­ческая асимметрия возникает при наклоне головы в боковое положение или повороте, травму считают нестабильной из-за ее анатомического расположения.

Травматический спондилолистез С2 в настоящее время широко распространен при лобовом столкновении транспортных средств. Эта травма часто влечет за собой двусторонние переломы ножек эпистрофея из-за перерастяжения. Хотя такая разно­вид­ность перелома считается нестабильной, она редко вызывает травму спинного мозга поскольку диаметр передне-позвоночного канала широкий на этом уровне.

Некоторые клинические признаки шейной травмы ПЗ: спинальный и нейро­ген­ный шок, вялость, арефлексия, парадоксальная брадикардия, сухая теплая перифе­ри­ческая кожа, гипотония, вегетативные расстройства, кишечная непроходимость, задержка мочи, пойкилотермия (невозможность поддержать постоян­ную температуру тела). Пациенты в сознании, чаще всего испытывают сильные болевые ощущения в области перелома, усиливающиеся при попытках движения.

Возможные причины. Шейно-плечевой (корешковый) синдром – явление, при котором нервные корешки задеваются за МПД. Это не самостоятельная болезнь, а болевой синдром, указывающий на дегенеративные изменения в верхней части ПЗ. Для защиты от хлыстовых травм (например, ременная) в случае резкого растяжения и сокращения ПЗ, нервные корешки растут наружу из него, они имеют нервные сплете­ния, охватывающие всю верхнюю конечность, обра­зу­ющие переплетения, выходя сквозь узкие межпозвонковые отверстия [24]. 

Данное место особенно восприимчиво к возникновению проблем и болей в спине в местах перегрузки ПЗ. Места сплетений подвержены болям при смещении МПД и как следствие - боль присутствует в спине, возникают неприятные ощущения в конечностях, где они проходят (в верхние конечности). Причиной корешкового синдрома может быть МПГ, проникаю­щая в заднюю сторону самой слабой части фиброзного кольца и идет в начале корня нерва, который при этом раздражается, является видом миелопатии (повреждения спинного мозга).

Боль в шее, отдающая в затылок. Полные симптомы - острая боль, напомина­ю­щая приступ на протяжении нескольких дней; длительная боль в задней части головы, расходящаяся на верхние и нижние шейные позвонки; слабость и головокружение; выраженные симптомы мигрени; бессонница [24]. Эти симптомы связаны с образом жизни и физической активностью человека, поэтому часто они не длительны и незаметно проходят. Иногда боль в шее появляется у людей при растяжении мышц во время домашней физической работы (вешание штор, резкое поднятие и перенос мебели и т.п.). Симптомы усугубляются при длительных прыжках, смене мягкой поверхности обуви на твердую, дополнительных микротравмах. Реже боль в шее – это сигнал более серьезных патологий (например, дегенеративное вырождение шейного отдела), при этом имеют место: нарушение подвижности шеи, МПГ, поражение межпозвоночного пространства, дегенеративные изменения МПД. Чаще всего деструк­тив­ные изменения происходят на уровне 5-7 шейных позвонков.

Боль в области шеи (сильнее с одной стороны), мешающая движениям. Полные симптомы – локальная, хроническая односторонняя боль, усиливающаяся после физической активности или нагрузки шейного отдела (неправильное положение при работе), при этом человек удерживает голову в одном принудительном положении, чтобы избежать боли или напряжения. Иногда наблюдается слабость или расстройство ощущения конечностей, подвижность шейного отдела всегда ограничена, боли прояв­ля­ются периодически, или единственным симптомом является внезапное затруднение в повороте головы. Как правило, это проявления дегенеративных изменений МПД в шейном отделе, возникающие из-за многих факторов, в том числе дегенеративного процесса, связанного со старением. Тело определенным образом защищает себя от принятия положения, в котором раздражаются болевые рецепторы или нервные волокна. Это вызывает напряжение мышц и структур ПЗ и необязательно неприятные ощущения проявляются с «больной» стороны шеи. Причиной проблем с подвижностью может быть и приобретенная кривошея.

Боль в лопатке и плече. Боль в плече – это симптом, который может быть вызван десятком разных причин. Боли иногда вызываются дегенератив­ными измене­ниями ПЗ, проявляется при подагре, воспалении суставов (артрит), инфаркте миокарда и диабете. Боль в ВЧС связана с неправильно сформи­ро­ван­ной осанкой (иногда наблю­дается одновременная боль в спине и ногах), вызывающей слабость мышц, деформа­цию суставов и напряжение в связках, что может быть причиной болевых ощущений в ВЧС, которые могут быть после чрезмерной физической нагрузки на мышцы на следую­щий день.

Но у болей в ВЧС могут быть серьезные причины - разрывы МПД, остеопороз, травмы различной тяжести. При остеопорозе истончаются кости и они становятся очень хрупкими, а костная ткань может стать настолько ломкой, что позвонки могут повредиться от собственного веса. Разрыв МПД случается редко, при этом ВЧС болит сильно. Частыми травмами являются повреждения при ДТП, вызванные ремнями безопасности, помимо травм шеи, происходят растяжения мышц, расположенных в верхней части околопозвоночной области. Чаще всего, когда болит ВЧС, болевые ощущения локализуются в лопаточной области и/или трапециевидной мышце [24].

Неврологические расстройства при дискалгиях и дорсопатиях.   Дорсалгии (боли в спине) – неврологические болевые синдромы и симптомы при спондилогенных заболеваниях; дорсопатии – вазомоторные, вегетативные, мышечно-тонические и нейротрофические расстройства при спондилогенных заболеваниях. По данным ВОЗ, широкое их развитие достигло масштабов неинфекционной эпидемии. До 90% населения Земли испытывают боль в спине до 80% из них – люди трудоспо­соб­ного возраста. Так, экономические потери в Великобритании из-за нетрудоспособности пациентов с болями в спине, оцениваются в 6 млрд. фунтов стерлингов в год [26].

Факторы риска включают некорректируемые (стеноз позвоночного канала в грудном или шейном отделах; аномалии развития ПЗ; травмы) и корректируемые (постоянная тяжелая физическая работа, неадекватные физические нагрузки на все группы мышц, без учета индивидуальных особенностей ОДА; занятия спортивными упражнениями, танцами; частые психофизиологические перегрузки).

Некоторые клинические расстройства при дискалгиях и дорсопатиях ВЧС:

- торакалгия, цервикалгия – резкие местные боли в грудном или шейном отделах, начинаются внезапно, типа «прострела», «нарываю­щего», иногда пульсирую­щего характера; торакалгия при постураль­ном кифозе – боли в грудном или шейном отделах, исчезают в положении лежа на животе при разгибании ПЗ; торакалгия, цервикалгия при идиопатических сколиозах, нервно-мышеч­ном сколиозе (ДЦП, полио­ми­елит, атаксия Фридрейха, нейрофиброматоз) – локальные боли в грудном или шейном отделах на вершине или ниже дуги сколиоза, иногда с вегеталгическим оттенком, с отдачей в руку;

- торакалгия, цервикалгия при спондилоартрозе («фасет» – синдром) – боли диффузного характера в грудном или шейном отделах с парестезиями, дизестезиями, часто с «хрустом», щелчками, треском в ПЗ, нарастают постепенно при синдроме межпозвонкового сустава; торакалгия, цервикалгия (синдром супраскапал­гии) – боли в нижнешейном, верхнегрудном отделах и в акромиально-ключичном сочленении, часто с иррадиацией в грудную, височную или затылочную области; торакалгия, цервикалгия при мышечно-фасциальном синдроме – локальная боль в грудном или шейном отделах при тоническом напряжении, связанная с рефлек­тор­ным защитным мышечным напря­же­нием межостистых и межпоперечных мышц;

- цервикалгия при привычном атлантоаксиальном подвывихе – резкая приступо­образная боль в шее при вращении и наклонах головы с иррадиацией и парестезиями в затылочно-теменную область; при одностороннем привычном атлантоаксиальном подвывихе возникает вынужденное положение головы с защитным напряжением окружающих ПДС мышц – кривошея; цервикалгия при ретролистезе или разгиба­тель­ном подвывихе по Ковачу – резкая боль в шейном отделе со жгучим вегеталгическим оттенком, отдающая в затылок, усиливающаяся в состоянии покоя и в ночное время;

- цервикалгия (цервикальная нестабильность, синдром Лермитта) – боли в шее, при боковом наклоне и разгибании головы, с иррадиацией в руки, усиливаю­щиеся при легком постукивании по шее в проекции зоны очага поражения; торакалгия, цервикалгия при спондилолистезе (нестабильность ПДС) – локальные боли в грудном или шейном отделах, отдающие в руку; торакалгия при остеопорозе – локальные боли тянущего характера, иногда жгучего, сочетающиеся с вегетососудистой дистонией;

- цервикалгия при плечелопаточном периартрозе – наиболее часто встречающа­яся при нейротрофических синдромах шейного отдела ПЗ, патология – боли в шее с иррадиацией по задней поверхности плеча с мышечно-тоническими и дистро­фи­чес­кими изменениями в тканях вокруг плечевого сустава, вызывающие напряжения мышц
и резкое ограничение подвижности в суставе.

Дифференциально диагностические тесты:  функциональный тест на утомляе­мость: при отведении рук на 50–60° на пораженной стороне рука раньше устает и медленно падает - «проба ротаторной манжеты плеча»; при плечелопаточном периарт­розе - симптом Леклерка: прежде чем отвести руку, больной вначале припод­нимает плечо вверх; тест Эргазина: при пассивном разгибании или супинации руки, согнутой в локтевом суставе под углом 90°, возникают боли вследствие натяжения сухожилий длинной головки двуглавой мышцы плеча, находящейся в межбугорковой бороздке; симптом Довборна: при отведении руки более, чем на 60°, появляется резкая боль в плечевом суставе вследствие компрессии субакромиальной сумки, связки ротаторной манжеты плеча  и сухожилия надостной мышцы большим бугорком плеча и
акромионом. Возможно преодоление резкой боли при продолжении движения, когда большой бугорок плечевой кости и измененные ткани уходят под акромион.

Грудной остеохондроз возникает из-за нарушения метаболических процессов и повышенной нагрузки на МПД, нарушает нормаль­ную структуру МПД. При болезни ядро высыхает и теряет амортизирующее свойство, а фиброзное кольцо истончается и трескается, корешки спинномозговых нервов ущемляются и воспаляются, возникает боль, разрушающая МПД, суставы и связки позвоночника.

Симптомы: остеохондроз грудной клетки протекает наименее выражено по сравнению с другими видами остеохондроза. Различают следующие его признаки: боль в груди, усиливающаяся ночью, при длительном пребывании в одной позе, охлаждении, поворотах, наклонах в сторону, большой физической нагрузке; боль между лопатками, при поднятии правой или левой руки, наклонах; усиление боли при глубоком вдохе и выдохе; болезненные ощущения между ребрами во время ходьбы; ощущение, как будто грудь и спину сдавили обручем.

Боль при обострении болезни может длиться несколько недель. Выделяют допол­нительные симптомы грудного остеохондроза: онемение некоторых участков кожи, ощущение «мурашек»; зуд, жжение, ощущение холода в ногах; ломкость ногтей; боли в области глотки и пищевода; расстройства работы желудочно-кишечного тракта.

Для грудного остеохондроза характерны 2 симптома - дорсаго и дорсалгия. Дорсаго - резкая острая боль в груди, «грудной прострел», она возникает после монотонной работы в одинаковой позе. Во время приступа такой боли трудно дышать, боль усиливается при вращении ВЧС. Дорсалгия - несильная боль в области поражен­ных МПД, начинается постепенно, длится 2-3 недели. Боль усиливается при глубоком дыхании и наклонах, пациенту может не хватать воздуха, она усиливается ночью и проходит после непродолжительной ходьбы.

Грудной остеохондроз чаще всего возникает у людей, работающих за компьюте­ром, постоянно находятся за рулем, получали травмы ПЗ, обладают слабыми мышцами спины, имеют сколиоз, другие нарушения осанки. Он встречается реже шейного поскольку он наименее подвижен и наиболее защищен благодаря ребрам и мышечному корсету. В этом отделе больше дисков, чем в шейном. Без своевременного правильного лечения грудной остеохондроз может вызвать следующие болезни: протрузию и грыжу; компрессию спинного мозга; проблемы с сердцем, кишечником, печенью, почками и поджелу­доч­ной железой; нарушения в 12-перстной кишке, перистальтику кишечника, дискинезию желчного пузыря; межребер­ную невралгию - сдавливание или раздражение межре­бер­ных нервов.

Распространенным заболеванием периферической нервной системы, приводя­щим к появлению болей в шее, является шейный радикулит. В его основе лежит пораже­ние и ущемление корешков спинномозговых нервов шейного отдела [27]. Самой частой его причиной являются дистрофические заболевания ПЗ (остеохондроз и спонди­лоартроз). Причиной также может быть воспаление мышц и связок, вблизи нерва и давящих на его корешок. Он может возникнуть и в результате травмы, переохлаждения, интоксикации, как осложнение инфекционного заболевания. Иногда болезнь является следстви­ем грыжи МПД шейного отдела. Грудной радикулит встречается редко и проявляется болями в межреберных промежутках, усиливающи­мися при движениях (наклоне и повороте туловища, глубо­ком вдохе); боль может сопровождаться ощущением онемения, покалывания и жжения по ходу межреберий.

Особенности поражения локтевого нерва [27]. Нарушение сгибания основных фаланг всех пальцев и концевых фаланг 4-5-го пальца, затруднение приведения пальцев, атрофия межкостных мышц. Резко выражен болевой синдром. Отмечается снижение или исчезновение чувствительности внутренней поверхности предплечья, локтевой половины кисти, 1, 5-го пальцев ладонной поверхности и 2, 5-го пальцев на тыльной поверхности. Наблюдаются местные вегетативные и трофические расстрой­ства в виде цианоза, повышенной потливости, истончения кожи.

Особенности поражения срединного нерва. Затруднение или невозможность противопоставления большого пальца, сгибания руки в кулак, ограничение сгибания кисти и пальцев в межфаланговых суставах, отведения большого пальца. Грубо выражена атрофия мышц большого пальца. Боли часто сильные, интенсивные. Чувстви­тельность нарушена на наружной поверхности ладони и на пальцах в области 1-2-3-го и половины 4-го и на тыльной поверхности концевых фаланг 1-2-3-го пальцев. Характерны местные вазомоторные и трофические расстройства: бледность, цианоз, истончение кожи, повышенная потливость или сухость.

Особенности поражения лучевого нерва. Слабость разгибателей предплечья, кисти, пальцев с атрофией трехглавой мышцы плеча, мышц, разгибающих кисть и пальцы. Наблюдается снижение или потеря чувствительности на наружной поверх­ности предплечья и тыльной поверхности 1-2-3-го пальцев и кисти. Кисть отвисает, пальцы полусогнуты. Рефлекс с трехглавой мышцы отсутствует, кисть отечна.

Особенности поражения плечевого сплетения. Плечевое сплетение поражается чаще, чем все остальные. Причины: инфекции, интоксикации, травмы, сдавливание нерва патологическими процессами в шейной области. Отмечаются диффузные боли с расстройствами чувстви­тель­ности по всей руке, атрофией мышц руки, плечевого пояса, особенно грубые в дистальных отделах, выпадение или резкое снижение рефлексов. Трофические изменения: отек кисти и предплечья, истончение кожи, изменение цвета кожи, нарушение потоотделения, изменение кожной температуры, пульса.

Характерна резкая болезненность в области над- и подключичных, надлопа­точных точек, боли по ходу нервных стволов на руке, резкая болезненность в области сплетения при отведении вытянутой руки. При поражении верхних стволов сплетения наблюдается расстройство чувствительности на наружной поверхности плеча и пред­плечья, атрофия и слабость дельтовидной, двуглавой мышц. При поражении нижних стволов сплетения наблюдается расстройство чувствительности по внутренней поверх­ности плеча, предплечья, паралич и атрофия дистальных отделов руки.

Возможность обеспечения физической реаби­ли­тации при поврежде­ниях и невроло­ги­ческих заболеваниях ВЧС с помощью роботизированного реабилита­цион­ного костюма-экзоскелета Harmony поясняется тем, что до этих пор реабили­та­цион­ные экзоскелеты были однорукие и не обеспечивали большую помощь пациен­там, которые должны восстановить координацию движений для проведения ежеднев­ных задач. Ученые США разработали опытный образец двурукого, роботизированного костюма-экзоскелета Harmony, использующего данные механической обратной связи и датчик, для обеспе­чения мероприятий терапии пациентам с повреждениями и неврологическими заболеваниями ПЗ. Его цель - предоставление полной терапии ВЧС с высокой степенью естественных движений.

Особенности костюма-экзоскелета Harmony. Он работает со всей ВЧС при подключении к пациенту в 3-х местах. Экзоскелет имеет 14 осей движения и плече­вой сустав, который помогает с природными, координированными движениями, такими как плечелопаточный ритм, являющимся важным вращательным движением плеч и спины, что важно для долгосрочной совместной стабильности. Экзоскелет имеет настраиваемый интерфейс давления и силы, поэтому человек чувствует его невесомым при ношении. Harmony имеет набор датчиков для записи данных с частотой 2 кГц., которые записываются и используются программным обеспечением (ПО) Harmony, мгновенно изменяются, когда роботизированный костюм-экзоскелет взаимодей­ству­ет с пациентом. Кроме того, ПО позволяет специалистам обеспечивать точную терапию, отсле­живать данные о терапии. В ходе реабилитации Harmony может использовать свои высокие уровни силы и крутящий момент, чтобы исправить движения пациента, обеспечивая физические упражнения, которые постепенно увеличиваются и показы­вают прогресс (рис.1).

Он был специально разработан для того, чтобы предложить индивидуальное лечение (реабилитацию) для оптимальной эффективности. Опытный образец костюм-экзоскелета Harmony может не только приспособиться к размеру пациента, он может быть запрограммирован быть мягким и основываться на потребностях личности. Разработчики уверены, что роботизированный реабилита­ционный костюм-экзоскелет Harmony поможет пациентам сократить время восстановления.

Методы и средства, планируемые к совместному использованию с роботизи­рованным костюмом-экзоскелетом Harmony для обеспечения повышения эффектив­ности физической реабилитации пациентов с поврежджениями и неврологи­ческими заболеваниями ВЧС:

- специальные физические упражнения лечебной гимнастики для создания мышечного корсета ВЧС человека, снижающего механические нагрузки при дневной активности и спортивной деятельности. Специальные упражнения - изометрическое и изотоническое сокращение мышц, идеомоторные упражнения;

- гимнастические упражнения на тренажерах с неустойчивой опорой (фитбол, Bosu), улучшающие координацию движений, укрепляющие глубокие мышечно-связные структуры ВЧС, обеспечивая восстановительный эффект [10, 12];

- обучение контролю за состоянием ВЧС, выполняя специальные упражнения с контролем дыхания, программа направлена на декомпрессию межпозвон­ковых структур, увеличение подвижности ВЧС и объема движений в суставах верхних конечностей;

- массаж (классический ручной, сегментарный, точечный и др.);

- гидрокинезотерапия объединяет упражнения в воде, подводный массаж, игры в воде, плавание, обладает хорошим восстановительным свойством;

- занятия на вибротренажерах ViaGym, импользующие вибрацию, которая имитирует движения человека при ходьбе, большинство групп мышц ВЧС напрягаются и расслабляются с частотой 15-30 Гц [19]. После занятий в мышцах не образуется молочная кислота, в последующие дни отсутствуют болевые ощущения, увеличивается изометрическая и изотоническая сила мышц верхних конечностей, улучшается гибкость ВЧС, подвижность и координация; 

- роботизированная механотерапия в виде  роботизированного реабилитацион­ного костюма-экзоскелета Harmony обеспечивает высокое качество тренировок ВЧС человека за счет увеличения продолжительности занятий, высокой точности циклических многократно повторяющихся движений, стабильной равномер­ной программы занятий [22, 24], восстанавливает ослабленные, затрудненные движения ВЧС, хорошо сочетается с ЛГ, массажем. Цикличность работы мышц ВЧС совершенствует произвольную регуляцию их сокращения и расслабления, меняет мышечную силу в восстановлении при повреждениях и неврологических заболеваниях верхней части ПЗ, а там, где требуется длительное многократное повторение однотипных движений в ВЧС - она является обязательной составляющей.

Выводы.

1. Проведен анализ характерных повреждений и неврологических заболеваний ВЧС у пациентов.

2. Рассмотрены существующие методы и средства физической реабилитации при повреждениях и неврологических заболеваниях ВЧС у пациентов.

3. Рассмотрены перспективы и возможности обеспечения физической реаби­ли­тации при поврежде­ниях и неврологических заболеваниях ВЧС (позвоночника) при использо­вании роботизированного реабилитационного костюма-экзоскелета Harmony.

4. Дополнены существующие основные методы и средства физической реабили­тации при повреждениях и неврологических заболеваниях ВЧС для создания новой реабилита­цион­ной программы, использующей роботизированный реабилитационный костюм-экзоскелет Harmony.

Перспективы дальнейших исследований. Планируется с учетом полученных результатов создать программу реабилитации пациентов с поврежде­ниями и невроло­ги­ческими заболеваниями ВЧС при использо­вании традиционных средств и роботизи­рованного костюма-экзоскелета Harmony.

Summary

PROSPECTS OF APPLICATION EXOSKELETON ROBOTIC SUIT-HARMONY FOR PHYSICAL REHABILITATION OF PATIENTS WITH INJURIES AND NEUROLOGICAL DISEASES OF THE UPPER BACK

Y.A. Popadiukha

National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv

Abstract. In the article the characteristic lesions and neurological diseases of the upper back, the prospects for rehabilitation robotised-exoskeleton suit Harmony for the physical rehabilitation of patients with neurological diseases and injuries of the upper back.

Keywords: spine injuries, neurological disorders, physical rehabilitation, robotic means.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Попадюха Юрий Андреевич – доктор технических наук, профессор кафедры биобезопасности и здоровья человека, Национальный технический университет Украины «КПИ имени Игоря Сикорского», г. Киев. E-mail: Popadyxa@ukr.net.

Popadiukha Uriy Andreevich – doctor of technical Sciences, National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv. E-mail: Popadyxa@ukr.net