Modern hardware technologies with biofeedback (HandTutor) for normalizing muscle strength and tone in post-ischemic stroke patients

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The high prevalence of acute cerebrovascular accidents, frequently accompanied by persistent upper limb dysfunction, leads to prolonged disability. Addressing this significant medical and social problem requires the development of novel neurorehabilitation algorithms.

AIM: To assess the effects of using hardware-based biofeedback (BFB) in combination with functional programmed electrical and magnetic stimulation on muscle tone in patients recovering from ischemic stroke.

MATERIALS AND METHODS: The study included 117 patients (mean age 61.2 ± 3.4 years) diagnosed with ischemic stroke within 3 days to 12 months prior to enrollment, verified as post-stroke condition according to ICD-10. The cohort comprised 68 men (58.1%) and 49 women (41.9%), who were randomized into four groups based on combinations of methods applied alongside a unified non-pharmacological therapy: Group 1 (Control—Functional Electrical Stimulation) included 28 patients who underwent fine motor skill restoration activities combined with functional programmed electrical stimulation; Group 2 (Control—Magnetic Stimulation) included 30 patients who underwent fine motor skill restoration activities combined with magnetic stimulation; Group 3 (BFB + Functional Electrical Stimulation) comprised 32 patients who received rehabilitation using HandTutor biofeedback technologies combined with functional programmed electrical stimulation; and Group 4 (BFB + Magnetic Stimulation) comprised 27 patients who underwent rehabilitation using HandTutor biofeedback technologies combined with magnetic stimulation.

RESULTS: Rehabilitation measures contributed to improved muscle strength and normalized muscle tone in all groups. However, incorporating biofeedback-based HandTutor into the rehabilitation program resulted in statistically significant enhancements compared with the control groups. Muscle strength increased by 17.7–22.3% after the rehabilitation course (22.7–31.6% after 12 months), while muscle tone decreased by 21.3–48.4% (21.3–57.3% after 12 months) as assessed using the spasticity scale.

CONCLUSION: Integrating biofeedback methods with functional programmed electrical and magnetic stimulation into rehabilitation programs for patients with upper limb fine motor impairments after ischemic stroke significantly improves muscle strength and normalizes muscle tone.

About the authors

Irina V. Sidyakina

Medsi Group of Companies; Federal Medical Center named after A.I. Burnazyan of the Federal Medical and Biological Agency of Russia

Email: sidneuro@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0998-9252

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Ksenia V. Lupanovа

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Author for correspondence.
Email: kabobel.ksenia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3128-4264

Graduate Student

Russian Federation, Moscow

Elizaveta S. Koneva

Medsi Group of Companies; Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: elizaveta.coneva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9859-194X

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Piradov MA, Maksimova MYu, Tanashyan MM. Stroke: a step-by-step guide. Moscow: GEOTAR-Media, 2020. 288 p. (In Russ.) EDN: KEYYSC doi: 10.33029/9704-5782-5-STR2-2020-1-288
  2. Polunina NV, Kostenko EV, Polunin VS. The medical social efficiency of rehabilitation of patients having cerebral stroke in ambulatory conditions. Problems of social hygiene, healthcare and the history of medicine. 2017;6(25):353-356. doi: 10.18821/0869-866X-2016-25-6-353-356 EDN: YRPFIG
  3. Aretinsky VB, Telegina EV, Isupov AB, Fedorov AA. Verifying the efficiency of complex rehabilitation in patients with hand dysfunction after the ischemic stroke. Spa medicine. 2017;4:88-91. EDN: XQYGKD
  4. Baklushina EA, Yastrebtseva IP. The application of electrical myostimulation for the purpose of neuro-rehabilitation. Physiotherapy, balneology and rehabilitation. 2016;1(15):49-54. doi: 10.18821/1681-3456-2016-15-1-49-54 EDN: VKWREZ
  5. Gusarova SA, Styazhkina EM, Gurkina MV, et al. The new technologies of kinesiotherapy for the rehabilitation of the patients suffering from the post-stroke locomotor disorders. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. 2016;93(2):4-8. doi: 10.17116/kurort201624-8 EDN: VTILFP
  6. Zhuravel TV, Prokopyeva MS. The possibilities of combining physical therapy with the AMADEO rehabilitation complex in patients with impaired fine motor skills of the hand. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. 2020;97(6-2):41-42. (In Russ.) EDN: NZNRZN
  7. Zaitseva EV, Isakova EV. The effectiveness of multimodal stimulation in the rehabilitation of a patient after ischemic stroke. Clinical gerontology. 2019;25(3-4):64-69. doi: 10.26347/1607-2499201903-04064-069 EDN: NYPQMK
  8. Koneva ES, Shapovalenko TV, Lyadov KV, et al. The effectiveness of the inclusion of spatially oriented motor therapy in comprehensive rehabilitation programs for patients with spastic hemiparesis after stroke. Physiotherapist. 2020;(2):14-19. doi: 10.33920/med-14-2004-02 EDN: MOSBDB
  9. Korchazhkina NB, Kotenko KV, Mikhailova AA. Peculiarities of the influence of various methods of medical rehabilitation on the intensity of pain syndrome and quality of life in patients after acute cerebrovascular accident in the late recovery period. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. 2022;99(3-2):107. (In Russ.) EDN: OZYMUW
  10. Lupanova KV, Sidyakina IV, Mikhailova AA, Korchazhkina NB. The effectiveness of comprehensive rehabilitation of patients with fine motor impairment after ischemic stroke. Physiotherapy, balneology and rehabilitation. 2023;22(5):379-387. doi: 10.17816/rjpbr628824 EDN: EYRBNM
  11. Lupanova KV, Snopkov PS, Mikhailova AA, Sidyakina IV. Methods to restore fine motor skills in stroke patients. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. 2022;99(6-2):56-64. doi: 10.17116/kurort20229906256 EDN: LNBXHI
  12. Mikhailova AA, Korchazhkina NB, Kotenko KV. The experience of using walking stereotype training in the complex rehabilitation of patients with acute cerebrovascular accident in the late recovery period. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. 2022;99(3-2):140-141. (In Russ.) EDN: PQDYDT
  13. Mikhailova AA, Korchazhkina NB, Koneva ES, et al. Possibilities of physiotherapy methods for improving the microcirculation of the affected limb in patients with spasticity after acute cerebral circulation during the late recovery period. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. 2022;99(6-2):19-25. doi: 10.17116/kurort20229906219 EDN: ZHEZTU
  14. Mikhailova AA, Korchazhkina NB, Kotenko KV, Koneva ES. Experience in the use of robotic biomechanical medical rehabilitation techniques in patients after acute cerebrovascular accident. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. 2021;98(3-2):127-128. (In Russ.) EDN: OOEAJW
  15. Novikova LB, Akopyan AP, Sharapova KM. Factors affecting the effectiveness of rehabilitation in patients in the acute period of cerebral stroke. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical culture. 2020;97(2):5-11. doi: 10.17116/kurort2020970215 EDN: UJAAVH
  16. Prokazova PR, Piradov MA, Ryabinkina YuV, et al. Robotic mechanotherapy using the Motomed letto2 simulator in the complex early rehabilitation of stroke patients in the intensive care unit and intensive care unit. Annals of Clinical and Experimental Neurology. 2013;7(2):11-15. (In Russ.) EDN: QBRSZH
  17. Sergeeva OB. Results of the use of complex therapy methods in the framework of optimizing the medical rehabilitation of patients after ischemic stroke. Natural and technical sciences. 2019;137(11):198-201. EDN: MYJMBA
  18. Sergeeva OB. Theoretical substantiation of the use of complex therapy methods in the framework of optimizing the medical rehabilitation of patients after ischemic stroke. Natural and technical sciences. 2019;137(11):202-204. EDN: LWDPMA
  19. Sidyakina IV, Lupanova KV, Korchazhkina NB, et al. Study of the efficacy of comprehensive rehabilitation of fine motor skills in patients after ischemic stroke, using hardware technology with biofeedback. Physiotherapist. 2022;(4):21-28. doi: 10.33920/med-14-2208-03 EDN: LKTFEM
  20. Sidyakina IV, Voronova MV, Ivanov VV, et al. Questions of neurorehabilitation. Innovative technologies of neurorehabilitation. Physiotherapist. 2020;(4):61-65. doi: 10.33920/med-14-2008-07 EDN: IFKPUL
  21. Khizhnikova AE, Klochkov AS, Kotov-Smolensky AM, et al. Motor learning of the post-stroke patients presenting with upper limb paresis on the mechanotherapeutic system. Issues of balneology, physiotherapy and therapeutic physical education. 2018;95(1):20-25. doi: 10.17116/kurort201895120-25 EDN: YVAWZX
  22. Bornheim S, Croisier JL, Maquet P, Kaux JF. Transcranial direct current stimulation associated with physical-therapy in acute stroke patients – a randomized, triple blind, sham-controlled study. Brain Stimul. 2020;13:329–336. doi: 10.1016/j.brs.2019.10.019
  23. Brien ATO, Bertolucci F, Torrealba-Acosta G, et al. Non-invasive brain stimulation for fine motor improvement after stroke: A meta-analysis. Eur J Neurol. 2018;25:1017–1026. doi: 10.1111/ene.13643
  24. Chien WT, Chong YY, Tse MK, et al. Robot-assisted therapy for upper-limb rehabilitation in subacute stroke patients: A systematic review and meta-analysis. Brain Behav. 2020;10:e01742. doi: 10.1002/brb3.1742
  25. Huang J, Ji JR, Liang C, et al. Effects of physical therapy-based rehabilitation on recovery of upper limb motor function after stroke in adults: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Ann Palliat Med. 2022;11:521–531. doi: 10.21037/apm-21-3710 EDN: UIIUSE
  26. Zhang M, Wang Q, Jiang Y, et al. Optimization of Early Mobilization Program for Patients with Acute Ischemic Stroke: An Orthogonal Design. Front Neurol. 2021;12:645811. doi: 10.3389/fneur.2021.645811 EDN: PMDETY

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».