Uraz rdzenia kręgowego – rehabilitacja z użyciem systemów robotycznych

U pacjentów z urazem rdzenia kręgowego, u których w rehabilitacji zastosowano innowacyjne roboty: egzoszkielet i lokomat, następuje przyspieszenie postępu w terapii ruchowej. To wnioski z ponad trzyletnich badań naukowych, prowadzonych z pacjentami Instytutu Badawczego Innowacyjnych Metod Rehabilitacji Osób po Urazach Rdzenia Kręgowego “Uzdrowiska Kamień Pomorski” SA. Prof. dr hab. n. med. Beata Tarnacka, kierownik Kliniki Rehabilitacji Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, która kierowała zespołem specjalistów w procesie badawczym, przedstawia tematykę terapii chodu przy pomocy robotów rehabilitacyjnych oraz ich wpływ na neuroplastyczność.

Autor: Beata Tarnacka
Warszawski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski, Klinika Rehabilitacji, Warszawa
Narodowy Instytut Geriatrii, Reumatologii i Rehabilitacji, Klinika Rehabilitacji, Warszawa

Uszkodzenie rdzenia kręgowego – przyczyny

Każdego roku na świecie około 250 do 500 tysięcy osób doznaje uszkodzenia rdzenia kręgowego (URK). Przyczyną URK jest uszkodzenie struktur nerwowych rdzenia kręgowego w tym również stożka. Uszkodzenie rdzenia często związane jest ze złamaniem kręgu czy też zwichnięciem kręgów w wyniku uderzeń mechanicznych, uszkodzeni naczyń, ucisku mechanicznego, przecięcia etc. W wyniku kaskady procesów związanych z uciskiem, niedokrwieniem dochodzi do uszkodzenia mitochondriów, aktywacji enzymów proteolitycznych, rozpadu białek cytoszkieletu oraz wytwarzania wolnych rodników, co dalej stanowi czynnik uszkadzający rdzeń kręgowy, często doprowadzając w czasie do powstania jamy pourazowej.

Najczęstszymi przyczynami URK są wypadki drogowe i upadki z wysokości. Stosunek mężczyzn do kobiet w przypadku pacjentów po URK wynosi 4:1. Na całym świecie wzrasta liczba chorych z URK oraz chorych z nieurazowymi uszkodzeniami rdzenia kręgowego, wzrasta też liczba pacjentów wymagających stałej lub sztucznej wentylacji po uszkodzeniach w odcinku szyjnym [1].

W ostatnim czasie rośnie też średnia wieku pacjentów doznających URK z powodu wzrostu odsetka występowania urazów u osób starszych. Współczynnik umieralności w pierwszej fazie po URK jest bezpośrednio związany z dostępnością i jakością podstawowej opieki oraz rehabilitacji. Oczekiwana długość życia zależy od stopnia integracji z powikłaniami, takimi jak odleżyny lub problemy urologiczne, ale pacjenci po URK narażeni są również wcześniej na wystąpienie schorzeń układu krążenia wynikających z zespołu metabolicznego. Częściej występują u nich osteoporoza, zaburzenia natury psychologicznej, zaburzenia jelitowe, moczowe, mięśniowo-szkieletowe, oddechowe, ból neuropatyczny, zmiany skórne oraz wiele innych problemów wynikających z unieruchomienia.

Podział i rehabilitacja urazów rdzenia kręgowego

Urazy rdzenia wg skali Skala ASIA (American Spinal Injuries Association) dzielimy na niecałkowite i całkowite, skala ta też ma na celu określenie poziomu uszkodzenia u chorego, co ma ważne implikacje terapeutyczne. O pierwszej z nich decyduje częściowe zachowanie czynności ruchowej i czuciowej oraz obniżony sygnał elektromiograficzny (EMG) poniżej poziomu uszkodzenia, natomiast o drugiej — całkowita utrata czynności czuciowo-ruchowej i brak sygnału EMG poniżej poziomu uszkodzenia [1, 2]. Dlatego jednym z największych wyzwań w neurorehabilitacji jest przywrócenie niezależności funkcjonalnej, poprawa jakości życia oraz odzyskanie umiejętności planowania i wykonywania ruchu, głównie chodu. Trening funkcjonalny w zakresie lokomocji jest zatem jednym z celów rehabilitacji pacjentów po urazie rdzenia kręgowego.

Niestety trening z wykorzystaniem ciężaru ciała (BWS – body weight suport) na bieżni w połączeniu z pomocą manualną prowadzi często do wyczerpania fizycznego terapeuty. W związku z gwałtownym rozwojem technologicznym, ideą usprawniania rehabilitacji, opracowano urządzenia robotyczne uwzględniające możliwość generowania powtarzalnych i postępujących ruchów w zależności od niepełnosprawności ruchowej.

Roboty wykorzystywane do terapii chodu pozwalają na zmniejszenia zmęczenia fizycznego terapeuty, są łatwe w użyciu, można je wykorzystać też w ramach rehabilitacji i opieki domowej, stwarzają możliwość rehabilitacji nastawionej na konkretny cel, wzorce chodu zbliżone do naturalnych, zwiększają również motywację chorego. Utrzymana zostaje indywidualizacja terapii, zorientowanie na cele pacjenta oraz zwiększenie jego zdolności funkcjonalnych; terapia robotyczna prowadzi zatem do wzrostu efektywności rehabilitacji oraz może przyśpieszyć osiąganie kolejnych etapów usprawniania. Korzyści z robotycznej rehabilitacji zależą od zdolności każdego pacjenta do dostosowania się do zmian prędkości i obciążenia generowanych przez urządzenie, poprawy i wzmocnienia funkcji motorycznych w terapii, szczególnie u pacjentów z zaawansowaną niepełnosprawnością we wczesnej rehabilitacji.

Urządzenia do rehabilitacji wielostawowej są bardziej skuteczne niż urządzenia do rehabilitacji jednostawowej, ponieważ wymagają pracy większej liczby mięśni, co może przynieść zwiększone efekty w rehabilitacji [3]. Urządzenia te dzielimy w dużym skrócie na stacjonarne roboty (np. Lokomat) oraz urządzenia typu overground walking systems czyli egzoszkielety oraz aktywne egzoszkielety, inaczej ubieralne urządzenia umożliwiające chód w tym urządzeniu.

Terapia robotami w rehabilitacji chodu

W związku z tym w ostatnim czasie opublikowano wiele prac badających efekty terapeutyczne tych urządzeń u chorych po URK [4-10]. Coraz więcej jest danych w literaturze, że trening chodu wspomagany robotami (RAGT) u pacjentów z SCI poprawia funkcję chodu, układu sercowo-oddechowego, moczowego, mięśniowo-szkieletowego, somatosensorycznego, poprzez wpływ na neuroplastyczność [11-13]. Należy bowiem podkreślić, że długotrwałe unieruchomienie, w przypadku poruszania się pacjenta jedynie na wózku inwalidzkim, powoduje brak impulsacji prioprioceptywnej lub jest ona zbyt mała, co doprowadza do negatywnych zmian w rdzeniu pod postacią zmian wstecznych w rdzeniu kręgowym, ale dotyka również korę ruchową i czuciową. W literaturze pojawiły się dane, że długotrwałe unieruchomienia u chorych z niecałkowitym URK doprowadza do powstania zmian, jak u chorych z całkowitym URK [1]. Dlatego warto zaznaczyć, że zjawiska „negatywnej” plastyczności związane z zaburzoną funkcją układów neuronalnych występują u osób, z ciężkim uszkodzeniem rdzenia, ale również u osób, które nie są poddawane treningowi funkcjonalnemu. Uważa się, że zjawisko to ma podłoże związane z przewagą procesów hamowania w obrębie obwodów rdzeniowych przy braku odpowiedniej stymulacji prioprioceptywnej [1].

Sposobami, które mogłyby działać prewencyjnie w tego typu zjawiskach może być intensywny trening chodu z technikami stymulacyjnymi u tych chorych. Metaanaliza z 2017 r., która porównywała rehabilitację chodu u chorych z niecałkowitym URK przy pomocy RAGT w stosunku do konwencjonalnego treningu chodu wykazała, że u chorych, zwłaszcza we wczesnym okresie czyli do pół roku po urazie, terapia robotami wykazuje znaczącą poprawę w zakresie dystansu i funkcji chodu, a w grupie po roku od urazu — szybkości i utrzymania balansu ciała [4]. Dlatego jeżeli celem rehabilitacji ma być poprawa funkcji chodu, to ważnym aspektem jest czas od urazu — najbardziej spektakularne rezultaty uzyskuje się u chorych z urazem, który miał miejsce w ciągu roku od momentu rozpoczęcia terapii, najlepiej do roku po urazie rdzenia, a najlepszymi kandydatami są osoby z niecałkowitym urazem wg klasyfikacji w skali ASIA typ C czyli chory z dużym niedowładem kończyn.

Terapia robotami w rehabilitacji chodu jest prowadzona w wielu krajach często jako terapia dodana do konwencjonalnej, co może dawać lepsze rezultaty niż sama konwencjonalna terapia przede wszystkim u chorych z niecałkowitym URK [5]. Wydłuża się bowiem proces rehabilitacji chorego.

Terapia robotyczna chodu znajduje również zastosowanie w prewencji chorób układu krążenia, kostnego, mięśniowo-szkieletowego, dlatego może mieć zastosowanie w prewencji otyłości, cukrzycy, osteoporozy, zawałów serca, czy udarów u tych chorych. Ten rodzaj terapii może mieć więc zastosowanie w fazie przewlekłej choroby.

Jak się zakwalifikować do terapii robotycznej?

Coraz więcej ośrodków rehabilitacyjnych w Polsce posiada tego typu urządzenia. Jednak bardzo ważnym aspektem jest doświadczenie w rehabilitacji z pacjentami z urazem rdzenia kręgowego i poprawna kwalifikacja chorego. Terapia ta bowiem niesie za sobą szereg niebezpieczeństw dla chorego, zatem nie jest to terapia dla każdego chorego po URK.

W Uzdrowisku Kamień Pomorski przy kwalifikacji do tej terapii bierze się pod uwagę:

• czy pacjent ma dobrą stabilizację tułowia w czasie siedzenia,
• czy potrafi się sam przesiąść z łóżka na wózek;
• do terapii egzoszkieletem pacjent musi mieć wystarczająco dobrą funkcję kończyn górnych, by mógł poruszać się przy pomocy balkonika lub kul łokciowych. Jest to zatem pacjent po URK najlepiej z poziomu piersiowego, ewentualnie z poziomu C7 (terapii mogą być też poddani pacjenci z poziomu C4, ale z niecałkowitym urazem);
• pacjent musi być przystosowany do pozycji stojącej (możliwość 30 minutowej pionizacji);
• z pacjentem musi być zachowany pełny kontakt słowno-logiczny.

Przeciwskazaniami do tej terapii są:

• zaburzenia ortopedyczne uniemożliwiające stawanie-stanie,
• odleżyny,
• zmiany skórne, które może pogłębić egzoszkielet czy inny system stacjonarny;
• bardzo nasilona spastyczność w skali Ashworth 4-5,
• przykurcze w stawach,
• choroby płuc i układu krążenia zaburzające wydolność chorego,
• kolostomia,
• duża otyłość
• bardzo wysoki lub niski wzrost.

Piśmiennictwo.

1. Beata Tarnacka, Justyna Frasuńska. Urazy rdzenia kręgowego-powikłania i postępowanie rehabilitacyjne. Instytut Psychiatrii i Rehabilitacji 2021.
2. Dietz V. Physiological consequences of CNS damage. Dietz V, Ward N. Oxford text-book of neurorehabilitation. Oxford University Press 2015; Chapter 8: 60-75.
3. Tefertiller C, Pharo B, Evans N, Winchester P. Efficacy of rehabilitation robotics for walking training in neurological disorders: a review. J Rehabil Res Dev 2011;48:387-416.
4. Ki Yeun Nam, Hyun Jung Kim, Bum Sun Kwon, Jin-Woo Park, Ho Jun Lee,  Aeri Yoo. Robot-assisted gait training (Lokomat) improves walking function and activity in peo-ple with spinal cord injury: a systematic review. J Neuroeng Rehabil 2017; 14: 24.
5. Ji Cheol Shi J, Ji Yong Kim, Han Kyul Park, Na Young Kim. Effect of Robotic-Assisted Gait Training in Patients With Incomplete Spinal Cord Injury. Ann Rehabil Med 2014; 38: 719–725.
6. Kozlowski A, Bryce T, Dijkers M.Time and Effort Required by Persons with Spinal Cord Injury to Learn to Use a Powered Exoskeleton for Assisted Walking. Top Spinal Cord Injury 2015;21:110-12
7. Wirz M, Zemon DH, Rupp R, Scheel A, Colombo G, Dietz V i wsp. Effectiveness of au-tomated locomotor training in patients with chronic incomplete spinal cord injury: a multicenter trial. Arch Phys Med Rehabil 2005; 86:672-680.
8. Loudie D, Eng J, Lam T,. Gait speed using powered robotic exoskeletons after spinal cord injury: a systematic review and correlational study. J NeuroEng  Reh 2015;21:82-92.
9. Stampacchia G, Rustici A, Bigazzi S, Gerini A, Tombini T, Mazzoleni S. Walking with a powered robotic exoskeleton: Subjective experience, spasticity and pain in spinal cord injured persons. NeuroRehabilitation 2016 Jun 27;39:277-283.
10. Miller L, Zimmermann A, Herbert W. Clinical effectiveness and safety of powered exo-skeleton-assisted walking in patients with spinal cord injury: systematic review with meta-analysis.Med Devices 2016 Mar 22;9:455-466
11. Szczesny-Kaiser M, Höffken O, Aach M, Cruciger O, Grasmücke D, Meindl R i wsp, HAL® exoskeleton training improves walking parameters and normalizes cortical ex-citability in primary somatosensory cortex in spinal cord injury patients. J Neuroeng Rehabil 2015;12:68-74.
12. Humanes-Valera D, Aguilat J, Foffani G. Reorganization of the intact somatosensory cortex immediately after spinal cord injury. PLoS One 2013;8:e649-655
13. Henderson L, Gustin M, Macey P, Wrigley P, Siddall P. Functional reorganization of the brain in humans following spinal cord injury:evidence for underlying changes in corti-cal anatomy. J Neurosci 2011;31:2630-2637.