Change in Walking Parameters of Paralympic Athletes Diagnosed with Cerebral Palsy Using WALKBOT Training System at Recovery Stage of Rehabilitation

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

INTRODUCTION: The publication is devoted to studying the rehabilitative effect of the Walkbot innovative training system on restoring the walking function in Paralympic athletes diagnosed with cerebral palsy (CP). The novelty of the developed Walkbot robot-assisted training system (TS) and insufficient experience of its use in rehabilitation practice require investigations on contingents of patients with musculoskeletal disorders in CP to develop protocols and programs of the rehabilitation use of the Walkbot TS.

AIM: Study of effectiveness of rehabilitation use of the Walkbot robotic TS to restore the walking function in Paralympic athletes with spastic cerebral palsy.

MATERIALS AND METHODS: The study was conducted at the Medical Rehabilitation Center ‘Sergievskie Mineral Waters’ in 2023. Forty Paralympic athletes (all men) aged 30-35 years were examined. The experimental group (EG) and control group (CG) included 20 Paralympic athletes each with standardization of the groups by the main parameters. The classes were conducted for 60 minutes according to the rehabilitation program. In the experimental group, besides exercise therapy (ET), the participants also exercised on the robotic Walkbot TS to restore the walking function, namely, they used Go world game with the known tasks symbolizing counties of the world, Go palace game that permits to take a walk around the palace, when patients move to the right or left as they choose; Go undersea game occurring against the background of a fairy sea world where they must go through the route controlling the direction of movement. The Paralympians of the control group used the standard rehabilitation program including ET with no training and gaming technologies.

RESULTS: The obtained results showed a pronounced improvement in the parameters of motor actions in Paralympians of the EG, while in the CG, positive rehabilitation changes were 2–3 times less expressed. At the initial and final rehabilitation stages, an increase of the tolerated duration of classes was recorded: by 5 times in the EG and 3 times in the CG, post-rehabilitation increase in the EG was 23.4% compared to that in CG. After training on the Walkbot TS, the volume of the performed load increased 5.9 times in the EG and 2.1 times in the CG. The increase in the EG made 64.5% compared to the CG, which indicated an increase in speed-strength qualities and endurance of para-athletes. At the end of rehabilitation, the amount of steps on the Walkbot TS in the EG increased 5.9 times (in the CG — 2.9 times), increase in the EG made 48.3% compared to the CG.

CONCLUSION: The experiment established a complex multisided positive effect of training sessions on the Walkbot TS in the EG versus the effect of only exercise therapy in the CG. The obtained data suggest that training on the Walkbot TS confer a significant restorative and normalizing effect on the neurophysiological mechanisms of functioning of the central parts of the motor cortex.

About the authors

Viktor V. Gorelik

Togliatti State University

Author for correspondence.
Email: lecgoy@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8767-5200
SPIN-code: 2870-9398

Cand. Sci. (Biol.), Associate Professor

Russian Federation, Tolyatti

Svetlana N. Filippova

Russian State Social University

Email: svetjar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3626-6372
SPIN-code: 1808-2875

Dr. Sci. (Biol.), Professor

Russian Federation, Moscow

Oleg S. Smentyna

Medical Rehabilitation Center ‘Sergievskie Mineral Waters’

Email: markt@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-1808-7842
SPIN-code: 8976-1601
Russian Federation, Sernovodsk

Liliana S. Revchuk

Medical Rehabilitation Center ‘Sergievskie Mineral Waters’

Email: revchuk@sernovodsksmv.ru
ORCID iD: 0000-0003-2836-0158
SPIN-code: 8812-9606

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Sernovodsk

Yana V. Davydova

Medical Rehabilitation Center ‘Sergievskie Mineral Waters’

Email: lp2022@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2317-6706
SPIN-code: 3202-0203
Russian Federation, Sernovodsk

References

  1. Abutalimov ASh. The influence of bio-controlled mechanotherapy on dynamometric parameters of the knee joint muscle apparatus of highly qualified athletes. Resort Medicine. 2023;(3):15–9. (In Russ). doi: 10.51871/2304-0343_2023_3_15
  2. Ignatova TS, Ikoeva GA, Kolbin VE, et al. Effectiveness evaluation of translingual neurostimulation in motor rehabilitation in children with spastic diplegia. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstruc-tive Surgery. 2019;7(2):17–24. (In Russ). doi: 10.17816/PTORS7217-24
  3. Ikoeva GA, Kivoenko OI, Polozenko OD. Use of robot-driven mechanotherapy in children with the cerebral palsy after complex ortopedical and surgical treatment. Pediatric Neurosurgery and Neurology. 2012;(4):32–6. (In Russ).
  4. Achkasov EE, Mashkovskiy EV, Bezuglov EN, et al. Medical-biological aspects of recovery in professional and amateur sports. Medical News of North Caucasus. 2018;13(1.1):126–32. (In Russ). doi: 10.14300/mnnc.2018.13035
  5. Bashkin VM. Correction of training loading with burdening on the basis of the functional condition of the nervously-muscular device of sportsmen. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta Ministerstva Vnutrennikh Del Rossii. 2009;(2):180–4. (In Russ).
  6. Belokopytova SV. Robotizirovannaya mekhanoterapiya v neyro-reabilitatsii dlya vosstanovleniya funktsii khod’by. In: Meditsina i zdravookhraneniye: materialy III Mezhdunarodnoy nauchnoy konfe-rentsii; Kazan’, 20–23 May 2015. Kazan’: Buk; 2015. P. 97–8. (In Russ).
  7. Ikoeva GA, Nikityuk IE, Kivoenko OI, et al. 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. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2016;4(4):47–55. (In Russ). doi: 10.17816/PTORS4447-55
  8. Kuznetsov AN. Robotizirovannyye tekhnologii vosstanovleniya funktsii khod’by v neyroreabilitatsii. Moscow: RAES; 2010. (In Russ).
  9. Vitenko YuE, Medvedeva EN, Levenkov AE. Use of physical exercises in suspension systems for recovery of highly qualified athletes with myofascial disorders. Uchenye Zapiski Universiteta imeni P.F. Lesgafta. 2021;(7):45–9. (In Russ). doi: 10.34835/issn.2308-1961.2021.7.p45-49
  10. Fedorov SS. Vyyavleniye metodov vosstanovleniya sportsmenov posle travm oporno-dvigatel’nogo apparata. In: Gulyayev GYu, editor. Sovremennoye obrazovaniye: aktual’nyye voprosy, dostizheniya i innovatsii: sbornik statey XII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii; Penza, 20 December 2017. Penza: Nauka i Prosveshcheniye; 2017. P. 144–6. (In Russ).
  11. Costill DL. The 1985 C. H. McCloy Research Lecture Practical Problems in Exercise Physiology Research. Res Q Exer Sport. 1985; 56(4):378–84. doi: 10.1080/02701367.1985.10605344
  12. Gorelik VV, Filippova SN, Belyaev VS, et al. Efficiency of image visualization simulator technology for physical rehabilitation of children with cerebral palsy through play. Vestnik RGMU. 2019;(4):42–9. (In Russ). doi: 10.24075/vrgmu.2019.051
  13. Yoo JW, Lee DR, Cha YJ, et al. Augmented effects of EMG biofeedback interfaced with virtual reality on neuro-muscular control and movement coordination during reaching in children with cerebral palsy. NeuroRehabilitation. 2017;40(2):175–85. doi: 10.3233/nre-161402
  14. Bjornson K, Zhou C, Fatone S, et al. The Effect of Ankle Foot Orthoses on Community Based Walking in Cerebral Palsy: A Clinical Pilot Study. Pediatr Phys Ther. 2016;28(2):179–86. doi: 10.1097/pep.0000000000000242
  15. Hilderley AJ, Fehlings D, Lee GW, et al. Comparison of a robotic-assisted gait training program with a functional gait training program for children with cerebral palsy: design and methods of a two-arm randomized controlled crossover trial. Springerplus. 2016;5(1):1886. doi: 10.1186/s40064-016-3535-0
  16. Van Kammen K, Boonstra A, Reinders–Messelink H, et al. Combined effects of body weight support and walking speed on gait-related muscle activity: a comparison of Lokomat exoskeleton walking and conventional treadmill walking. PLoS One. 2014;9(9): e107323. doi: 10.1371/journal.pone.0107323
  17. Fox EL, Bowers RW, Foss ML. The physiological basis for exercise and sport. 5th ed. Philadelphia: Saunders; 1993.
  18. Hasan Z, Enoka RM, Stuart DG. The interface between biomechanics and neurophysiology in the study of movement: Some recent approaches. Exer Sport Sci Rev. 1985;13:169–234.
  19. Roy RR, Baldwin KM, Edgerton VR. The plasticity of skeletal muscle: Effects of neuromuscular activity. Exer Sport Sci Rev. 1991;19:269–312.
  20. Sale DG. Influence of exercise and training on motor unit activation. Exer Sport Sci Rev. 1987;15:95–151.
  21. Fedoseev AV, Alpatov AV, Chekushin AA, et al. Remote monitoring of rehabilitation for travmatological and orthopedic patients. Nauka Molodykh (Eruditio Juvenium). 2020;8(2):296–302. (In Russ). doi: 10.23888/HMJ202082296-302
  22. Sheyko GE, Belova AN. Predictors of the Effectiveness of Medical Rehabilitation of Patients with Cerebral Palsy. I. P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2022;30(1):75–86. (In Russ). doi: 10.17816/PAVLOVJ71608

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The Walkbot robot-assisted system for restoration of walking function (general view).

Download (64KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Duration of class of Paralympic athletes on the Walkbot training system in the experimental and control groups at the beginning and end of the experiment. Notes: CG — control group, EG — experimental group.

Download (55KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distance covered by Paralympic athletesof the experimental and control groups on the Walkbot training system at the beginning and end of the experiment. Notes: CG — control group, EG — experimental group.

Download (55KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Step count of Paralympic athletes in the experimental and control groups performed on the Walkbot training system at the beginning and end of the experiment. Notes: CG — control group, EG — experimental group.

Download (87KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector


 


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».