Biofeedback training for the analysis of gait stereotypes in patients with gonarthrosis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The justification of the treatment techniques for patients with gonarthrosis requires the use of modern methods for assessing walking stereotypes.

AIM: This study aimed to evaluate the biomechanical and podometric gait parameters of patients with gonarthrosis using the C-Mill multifunctional complex with biofeedback.

MATERIALS AND METHODS: The study included 55 patients who were divided into the following groups: main group (n=35) of patients who had gait disturbances, diagnosed with stage III–IV primary gonarthrosis with varus deformation of the limb axis according to ICD-10, and underwent total knee replacement and control group (n=20) of patients diagnosed with stage I primary gonarthrosis. The average age of patients was 58.7 years in the main group and 47.5 years in the control group.

RESULTS: In the main group, the decrease in average walking speed was accompanied by decreases in stride length and step frequency (р <0.05). In the stance phase, which is characterized by the contact of the foot of the affected and contralateral lower extremities with the platform surface, the durations of the double stance phase of both extremities in the main group were longer than those in the control group (p <0.05), indicating gait asymmetry and redistribution of excess load on the contralateral lower extremity, which is clinically manifested by lameness. In the main group, gait was characterized by a decrease in voluntary speed, step frequency, and gait pattern changes in various planes, confirming severe clinical and functional disorders in the lower limbs.

CONCLUSION: The study of the walking stereotype in patients using the C-Mill multifunctional complex with biofeedback can be used to substantiate treatment techniques, followed by drawing up an individual medical rehabilitation plan to restore lower limb functions in the postoperative period, fully monitor treatment dynamics, prevent falls, and improve the quality of life of patients.

About the authors

Nikolay S. Nikolaev

Federal Center for Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty; Chuvash State University

Author for correspondence.
Email: nikolaevns@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1560-470X
SPIN-code: 8723-9840

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Cheboksary; Cheboksary

Roza V. Petrova

Federal Center for Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty; Chuvash State University

Email: rpetrova@orthoscheb.com
ORCID iD: 0000-0002-9596-4309
SPIN-code: 1555-1352
Russian Federation, Cheboksary; Cheboksary

Elena V. Viktorova

Federal Center for Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: elenaviktorova79@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-2793-8925
Russian Federation, Cheboksary

Elena V. Preobrazhenskaya

Federal Center for Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: alenka_22@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-3556-145X
SPIN-code: 1525-3912
Russian Federation, Cheboksary

References

  1. Nikolaev NS, Petrova RV. Physical rehabilitation of patients after endoprosthesis of large joints of lower limbs. Cheboksary: Chuvash Book Publishing House; 2020. 192 p. (In Russ).
  2. Gonarthrosis. Clinical recommendations (approved by the Ministry of Health of Russia 03.09.2021). Association of traumatologists and orthopaedists of Russia, Association of rheumatologists of Russia; 2021. (In Russ).
  3. Portyannikova OO, Tsvinger SM, Govorin AV, Romanova EN. Analysis of the prevalence and risk factors of osteoarthritis in a population. Modern rheumatology journal. 2019;13(2):105-111. EDN: QJHMIG doi: 10.14412/1996-7012-2019-2-105-111
  4. Block JA, Cherny D. Management of knee osteoarthritis: What internists need to know. Rheum Dis Clin North Am. 2022;48(2): 549-567. doi: 10.1016/j.rdc.2022.02.011
  5. Schuster E, Routson RL, Hinchcliff M, et al. A novel walking cane with haptic biofeedback reduces knee adduction moment in the osteoarthritic knee. J Biomech. 2021;114:110150. doi: 10.1016/j.jbiomech.2020.110150
  6. Altukhova AV, Kaurkin SN, Skvortsov DV, et al. Long-term functional symptoms after total knee arthroplasty. J Clin Pract. 2021;12(1):16-24. EDN: MVBXDG doi: 10.17816/clinpract60043
  7. Baybulatova LF, Zakirova DR, Mamedov KhI, Khuzina GR. Gait disorders in the elderly: diagnosis and complex rehabilitation. Bulletin modern clinical medicine. 2016;9(6):115-119. EDN: XAYZUR doi: 10.20969/VSKM.2016.9(6).115-119
  8. Skvortsov DV. Clinical analysis of movements. Analysis of gait. Ivanovo: Stimul; 1996. 344 p. (In Russ).
  9. Kosov IS, Merkulov VN, Imyarov ShD, Mikhaylova SA. Clinical analysis of gait and assessment of surgical treatment outcomes in children with neurogenic feet deformity. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2014;21(3):45-51. EDN: QWZNIE doi: 10.17816/vto20140345-51
  10. Dron AYu, Kasumov KM. Cure medical physical culture application efficiency for injuries and damages of skiers-racers musculoskeletal device. Bulletin Surgut State Pedagogical University. 2015;(1):172-180.
  11. Khaptagaev TB, Konev SM, Koneva ES, Strukov RN. Restoration of the stereotype of walking using a biofeedback-videoreconstruction in the early postoperative period with patients after total knee replacement. Resort medicine. 2022;(3):114-120. EDN: MWFQPU doi: 10.51871/2304-0343_2022_3_114
  12. Rieger MM, Papegaaij S, Steenbrink F, et al. Perturbation-based gait training to improve daily life gait stability in older adults at risk of falling: Protocol for the REACT randomized controlled trial. BMC Geriatr. 2020;20(1):167. EDN: VJTOEX doi: 10.1186/s12877-020-01566-z
  13. Kuijpers R, Smulders E, Groen BE, et al. Walking adaptability improves after treadmill training in children with Developmental Coordination Disorder: A proof-of-concept study. Gait Posture. 2022;92:258-263. EDN: CPQBMS doi: 10.1016/j.gaitpost.2021.11.038
  14. Van Ooijen MW, Roerdink M, Trekop M, et al. The efficacy of treadmill training with and without projected visual context for improving walking ability and reducing fall incidence and fear of falling in older adults with fall-related hip fracture: A randomized controlled trial. BMC Geriatr. 2016;16(1):215. EDN: HWRHGX doi: 10.1186/s12877-016-0388-x
  15. Kosinskaya NS, Rokhlin DG. Working classification and general characterisation of lesions of the osteoarticular apparatus. Leningrad: Meditsina; 1961. 169 р. (In Russ).
  16. Kellgren JH, Jeffrey M, Ball J. Atlas of standard radiographs. Vol. 2. Oxford: Blackwell Scientific; 1963.
  17. Schmitt J, Lange T, Günther KP, et al. Indication criteria for total knee arthroplasty in patients with osteoarthritis--a multi-perspective consensus study. Z Orthop Unfall. 2017;155(5):539-548. doi: 10.1055/s-0043-115120
  18. Kornilov NN, Kulyaba TA. Arthroplasty of the knee joint. Saint Petersburg: Russian Research Institute of Traumatology and Orthopaedics named after R.R. Vreden; 2012. 227 p. (In Russ).
  19. Goh SL, Persson MS, Stocks J, et al. Relative efficacy of different exercises for pain, function, performance and quality of life in knee and hip osteoarthritis: Systematic review and network meta-analysis. Sports Med. 2019;49(5):743-761. EDN: EUTSYZ doi: 10.1007/s40279-019-01082-0
  20. Petrova RV, Nikolaev NS, Tsykunov MB. Rehabilitation approaches for knee arthroplasty. Bulletin Rehabilitation Medicine. 2022;21(2): 61-69. EDN: NZTRAW doi: 10.38025/2078-1962-2022-21-2-61-69
  21. Skvortsov DV, Koroleva SV. Changes in gait parameters during rehabilitation after total knee arthroplasty. Rheumatology Science Practice. 2019;57(6):704-707. EDN: WZFFHC doi: 10.14412/1995-4484-2019-704-707
  22. Fien S, Henwood T, Climstein M, et al. Gait speed characteristics and their spatiotemporal determinants in nursing home residents: A cross-sectional study. J Geriatr Phys Ther. 2019;42(3):E148-E154. doi: 10.1519/JPT.0000000000000160
  23. Eddo OO, Lindsey BW, Caswell SV, et al. Unintended changes in contralateral limb as a result of acute gait modification. J Appl Biomech. 2020;36(1):13-19. doi: 10.1123/jab.2019-0031

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Measurement of the spatial characteristics of the patient's walking parameters: a — histogram of the patient of the control group; b ― histogram of the patient of the main group; с ― walking of the patient of the main group according to the labels.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Vertical component of the support reaction during walking: а ― control group (red curve, cycle of the left; blue curve, cycle of the right lower limb); b ― main group (red curve, cycle of the contralateral, blue curve, cycle of the affected limb).

Download (722KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Displacement of the centre of pressure in patients of the control (а) and main (b) groups.

Download (673KB)
Indexing metadata

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».