r-n-jРоссийский неврологический журналRussian neurological journal2658-79472686-7192МИА10.30629/2658-7947-2021-26-1-23-33r-n-j-149Research ArticleИССЛЕДОВАНИЯ И КЛИНИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯCLINICAL RESEARCHES AND CASE REPORTSПерсонализированная реабилитационная оценка локомоторных функций при болезни Паркинсона с использованием трехмерного видеоанализа движенийPersonalized rehabilitation assessment of locomotor functions in Parkinson disease using three-dimensional video analysis of motionshttps://orcid.org/0000-0002-4778-2586ПрокопенкоС. В.ProkopenkoS. V.

660022, Красноярск;

660037, Красноярск

660022, Krasnoyarsk;

660037, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0002-9412-1529МожейкоЕ. Ю.MozheikoE. Yu.

660022, Красноярск;

660037, Красноярск

660022, Krasnoyarsk;

660037, Krasnoyarsk

el_mozheiko@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1454-1807АброськинаМ. В.AbroskinaM. V.

660022, Красноярск;

660037, Красноярск

660022, Krasnoyarsk;

660037, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0003-2194-8557ОндарВ. С.OndarV. S.

660022, Красноярск;

660037, Красноярск

660022, Krasnoyarsk;

660037, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0002-9890-9874ИсмаиловаС. Б.IsmailovaS. B.

660022, Красноярск;

660037, Красноярск

660022, Krasnoyarsk;

660037, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0001-9916-6235СубочеваС. А.SubochevaS. A.

660022, Красноярск

660022, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0001-9458-1608ХомченковаА. А.KhomchenkovaA. A.

660022, Красноярск

660022, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0002-1565-1020ГуревичВ. А.GurevichV. A.

660022, Красноярск

660022, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0001-7407-8837ЗубрицкаяЕ. М.ZubritskayaE. M.

660022, Красноярск

660022, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0003-2282-7407МалковА. Б.MalkovA. B.

660037, Красноярск

660037, Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0003-1909-7829КондратьевС. Н.KondratyevS. N.

660037, Красноярск

660037, Krasnoyarsk

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России; ФГБУ «Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства России»РоссияKrasnoyarsk State Medical University named after Voino-Yasenetsky V.F.; FSBI FSRCC FMBA RussiaRussian FederationФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РоссииРоссияKrasnoyarsk State Medical University named after Voino-Yasenetsky V.F.Russian FederationФГБУ «Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства России»РоссияFSBI FSRCC FMBA RussiaRussian Federation2021260320212612333Copyright © Прокопенко С.В., Можейко Е.Ю., Аброськина М.В., Ондар В.С., Исмаилова С.Б., Субочева С.А., Хомченкова А.А., Гуревич В.А., Зубрицкая Е.М., Малков А.Б., Кондратьев С.Н., 20212021Прокопенко С.В., Можейко Е.Ю., Аброськина М.В., Ондар В.С., Исмаилова С.Б., Субочева С.А., Хомченкова А.А., Гуревич В.А., Зубрицкая Е.М., Малков А.Б., Кондратьев С.Н.Prokopenko S.V., Mozheiko E.Y., Abroskina M.V., Ondar V.S., Ismailova S.B., Subocheva S.A., Khomchenkova A.A., Gurevich V.A., Zubritskaya E.M., Malkov A.B., Kondratyev S.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.r-n-j.com/jour/article/view/149

Болезнь Паркинсона (БП) является одним из распространенных нейродегенеративных заболеваний, основным клиническим проявлением которого являются расстройства движений. С учетом медленно прогрессирующего течения заболевания и сложного симптомокомплекса, формирующего впоследствии характерный двигательный паттерн, изучение инновационных объективных методов диагностики и реабилитации двигательных нарушений при БП является актуальным и востребованным. В данной статье приведен пример персонализированной реабилитационной оценки биомеханических проявлений функции ходьбы пациентки с уточненным диагнозом БП 3,5 стадии по Хен и Яру, имеющей постуральные нарушения и нарушения ходьбы, методом трехмерного видеоанализа движений (ВАД) на программно-аппаратном комплексе Vicon Motion Capture Systems. Метод ВАД применялся после прохождения курса реабилитации, основанного на активизации отрыва стопы от поверхности опоры («заднего толчка»). На основании проведенного обследования были выявлены изменения темпо-ритмовых параметров ходьбы пациента с БП в сравнении со здоровым человеком: ускорение темпа ходьбы при укорочении длины одиночного и двойного шага, уменьшение времени двойной опоры, ускорение момента отрыва ноги и снижение скорости ходьбы. При анализе угловых характеристик шага также было выявлено снижение амплитуды сгибания-разгибания в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах с наибольшим проявлением на стороне с клинически более выраженным паркинсонизмом, недостаточное сгибание колена и разгибание бедра, избыточное дорсальное сгибание стопы при недостаточном плантарном сгибании. Выявление последних особенностей локомоции в конкретном случае позволяет сформировать план целенаправленной персонализированной реабилитационной программы для данной пациентки. Таким образом, метод трехмерного видеоанализа движений является ценным диагностическим инструментом, позволяющим объективно оценить имеющиеся нарушения локомоции и выявить мишени реабилитационного воздействия.

Parkinson disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases. Its main clinical manifestation is movement disorders. The study of innovative objective methods for the diagnosis and rehabilitation of movement disorders in PD is relevant and in demand taking into account the slowly progressive course of the disease and the complex set of symptoms that subsequently forms a characteristic movement pattern. This article provides an example of a personalized rehabilitation assessment of biomechanical manifestations of the gait function of a patient with exacted diagnosis, stage 3.5 PD according to Hoehn and Yahr, by means of the method of three-dimensional motion video analysis using the Vicon Motion Capture Systems soft-hardware complex. The patient has postural and gait disorders. This method was applied after a rehabilitation course based on the activation of lifting the foot from the support surface (“back push”). Changes in the tempo and rhythm parameters of gait in a patient with PD in comparison to a healthy person were revealed: acceleration of walking pace with shortening of the length of single and double step, a decrease in the time of limb advancement, acceleration of the moment of heel rise and a decrease in walking pace. Analysis of the locomotion also revealed a decrease in the amplitude of flexion-extension in the coxofemoral joint, knee joint and tibio-tarsic on the side with more pronounced Parkinsonism. Insufficient knee flexion and hip extension, excessive dorsal flexion of the foot with insufficient plantar flexion were noted. Revealing the last features of locomotion in a particular case allows one to make a plan for a targeted personalized rehabilitation program for a given patient. Thus, the method of three-dimensional video analysis is a valuable diagnostic tool that makes it possible to objectively assess the existing violations of locomotion and identify the targets of rehabilitation.

видеоанализ движенийболезнь Паркинсонаходьбапостуральные нарушенияреабилитацияvideo analysis of motionParkinson diseasegaitpostural disordersrehabilitationИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, Краевого фонда науки и АО «Научно-производственного предприятия «Радиосвязь» в рамках научного проекта № 20-415-242902.The research was carried out with the financial support of the RFBR, the Government of the Krasnoyarsk Territory, the Regional Science Foundation and JSC “Research and Production Enterprise “Radiosvyaz” in the framework of scientific project No. 20-415-242902ReferencesЛевин О.С., Федорова Н.В. Болезнь Паркинсона. 3-е изд. М.: МЕДпресс-информ; 2006:352.Levin O.S., Fedorova N.V. Parkinson’s disease. 3-e izd. M.: MEDpress-inform; 2006:352. (In Russian)Doherty K.M., van de Warrenburg B.P., Peralta M.C., Silveira-Moriyama L., Azulay J.P., Gershanik O.S., Bloem B.R. Postural deformities in Parkinson’s disease. The Lancet Neurology. 2011;10(6):538–49. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(11)70067-9Doherty K.M., van de Warrenburg B.P., Peralta M.C., Silveira-Moriyama L., Azulay J.P., Gershanik O.S., Bloem B.R. Postural deformities in Parkinson’s disease. The Lancet Neurology. 2011;10(6):538–49. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(11)70067-9Watanabe K., Hirano T., Katsumi K., Ohashi M., Shoji H., Hasegawa K., Yamazaki A., Ishikawa A., Koike R., Endo N., Nishizawa M., Shimohata T. Characteristics of spinopelvic alignment in Parkinson’s disease: comparison with adult spinal deformity. Journal of Orthopedic Science. 2017;22(1):16–21. https://doi.org/10.1016/j.jos.2016.09.013Watanabe K., Hirano T., Katsumi K., Ohashi M., Shoji H., Hasegawa K., Yamazaki A., Ishikawa A., Koike R., Endo N., Nishizawa M., Shimohata T. Characteristics of spinopelvic alignment in Parkinson’s disease: comparison with adult spinal deformity. Journal of Orthopedic Science. 2017;22(1):16–21. https://doi.org/10.1016/j.jos.2016.09.013Ailon T., Smith J.S., Shaffrey C.I., Lenke L.G., Brodke D., Harrop J.S., Fehlings M., Ames C.P. Degenerative spinal deformity. Neurosurgery. 2015;77(4):S75–91. https://doi.org/10.1227/NEU.0000000000000938Ailon T., Smith J.S., Shaffrey C.I., Lenke L.G., Brodke D., Harrop J.S., Fehlings M., Ames C.P. Degenerative spinal deformity. Neurosurgery. 2015;77(4):S75–91. https://doi.org/10.1227/NEU.0000000000000938Бородулина И.В., Арестов С.О., Гуща А.О. Особенности дегенеративного поражения позвоночника у пациентов с постуральными нарушениями на фоне болезни Паркинсона. Нервные болезни. 2019;2:40–45. https://doi.org/10.24411/2226-0757-2019-12103Borodulina I.V., Arestov S.O., Gushcha A.O. Features of degenerative lesions of the spine in patients with postural disorders associated with Parkinson’s disease. Nervnye bolezni. 2019; 2:40–45. (In Russian) https://doi.org/10.24411/2226-0757-2019-12103Djaldetti R., Mosberg-Galili R., Sroka H., Merims D., Melamed E. Camptocormia (bent spine) in patients with Parkinson’s disease — characterization and possible pathogenesis of an unusual phenomenon. Movement. Disorders. 1999;14(3):443–7. https://doi.org/10.1002/1531-8257(199905)14:3<443::aidmds1009>3.0.co;2-gDjaldetti R., Mosberg-Galili R., Sroka H., Merims D., Melamed E. Camptocormia (bent spine) in patients with Parkinson’s disease — characterization and possible pathogenesis of an unusual phenomenon. Movement. Disorders. 1999;14(3):443–7. https://doi.org/10.1002/1531-8257(199905)14:3<443::aidmds1009>3.0.co;2-gVialle R., Levassor N., Rillardon L., Templier A., Skalli W., Guigui P. Radiographic analysis of the sagittal alignment and balance of the spine in asymptomatic subjects. The Journal of Bone and Joint Surgery. American volume. 2005;87(2):260–7. https://doi.org/10.2106/JBJS.D.02043Vialle R., Levassor N., Rillardon L., Templier A., Skalli W., Guigui P. Radiographic analysis of the sagittal alignment and balance of the spine in asymptomatic subjects. The Journal of Bone and Joint Surgery. American volume. 2005;87(2):260–7. https://doi.org/10.2106/JBJS.D.02043Azher S.N., Jankovic J. Camptocormia: pathogenesis, classification, and response to therapy. Neurology. 2005; 65(3):355–9. https://doi.org/10.1212/01.wnl.0000171857.09079.9fAzher S.N., Jankovic J. Camptocormia: pathogenesis, classification, and response to therapy. Neurology. 2005; 65(3):355–9. https://doi.org/10.1212/01.wnl.0000171857.09079.9fЛевин О.С., Артемьев Д.В., Бриль Е.В., Кулуа Т.К. Болезнь Паркинсона: современные подходы к диагностике и лечению. М.: Практическая медицина; 2017; т. 1.Levin O.S., Artem’ev D.V., Bril’ E.V., Kulua T.K. Parkinson’s disease: modern approaches to diagnosis and treatment. M.: Prakticheskaya meditsina; 2017; t. 1. (In Russian)Гурский И.С., Лихачев С.А., Ващилин В.В., Буняк А.Г. Нарушения произвольного постурального контроля при болезни Паркинсона и возможности их реабилитации по данным видеоанализа движений. Уральский медицинский журнал. 2018;11:27–31. https://doi.org/10.25694/URMJ.2018.11.16Gurskiy I.S., Likhachev S.A., Vashchilin V.V., Bunyak A.G. Violations of voluntary postural control in Parkinson’s disease and the possibility of their rehabilitation according to video analysis of movements. Ural’skiy meditsinskiy zhurnal. 2018;11:27–31. (In Russian)] https://doi.org/10.25694/URMJ.2018.11.16Wu G., Van Der Helm F.C.T., Veeger H.E.J., Makhsous M., Van Roy P., Anglin C., Nagels J., Karduna A.R., McQuade K., Wang X., Werner F.W., Buchholz B. (ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion — Part II: Shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics. 2005;38(5):981–992. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.05.042Wu G., Van Der Helm F.C.T., Veeger H.E.J., Makhsous M., Van Roy P., Anglin C., Nagels J., Karduna A.R., McQuade K., Wang X., Werner F.W., Buchholz B. (ISB recommendation on definitions of joint coordinate systems of various joints for the reporting of human joint motion — Part II: Shoulder, elbow, wrist and hand. Journal of Biomechanics. 2005;38(5):981–992. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.05.042Harris G.F., Smith P.A. (editors). Human motion analysis: current applications and future directions. New York: IEEE Press; 1996;37. https://doi.org/10.1002/047134608X.W6606.pub2Harris G.F., Smith P.A. (editors). Human motion analysis: current applications and future directions. New York: IEEE Press; 1996;37. https://doi.org/10.1002/047134608X.W6606.pub2Isard M., Blake A. Visual tracking by stochastic propagation of conditional density. In: Proceeding of the 4th European Conference on Computer Vision. New York. 1996:343–356.Isard M., Blake A. Visual tracking by stochastic propagation of conditional density. In: Proceeding of the 4th European Conference on Computer Vision. New York. 1996:343–356.Bregler C., Malik J. Tracking people with twists and exponential maps. Proceedings 1998 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 1998. https://doi.org/10.1109/CVPR.1998.698581Bregler C., Malik J. Tracking people with twists and exponential maps. Proceedings 1998 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 1998. https://doi.org/10.1109/CVPR.1998.698581Ma Y., Soatto S., Košecká J., Sastry S. An invitation to 3D vision. Interdisciplinary Applied Mathematics. New York: Springer; 2004. https://www.springer.com/gp/book/9780387008936Ma Y., Soatto S., Košecká J., Sastry S. An invitation to 3D vision. Interdisciplinary Applied Mathematics. New York: Springer; 2004. https://www.springer.com/gp/book/9780387008936Cappozzo A., Cappello A., Croce U.D., Pensalfini F. Surfacemarker cluster design criteria for 3-D bone movement reconstruction. IEEE transactions on bio-medical engineering. 1997;44(12):1165–1174. https://doi.org/10.1109/10.649988Cappozzo A., Cappello A., Croce U.D., Pensalfini F. Surfacemarker cluster design criteria for 3-D bone movement reconstruction. IEEE transactions on bio-medical engineering. 1997;44(12):1165–1174. https://doi.org/10.1109/10.649988Mündermann L., Corazza S., Andriacchi T. The evolution of methods for the capture of human movement leading to markerless motion capture for biomechanical applications. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2006;3:6. https://doi.org/10.1186/1743-0003-3-6Mündermann L., Corazza S., Andriacchi T. The evolution of methods for the capture of human movement leading to markerless motion capture for biomechanical applications. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2006;3:6. https://doi.org/10.1186/1743-0003-3-6Lanshammar H., Persson T., Medved V. Comparison between a marker-based and a marker-free method to estimate centre of rotation using video image analysis. In: Second World Congress of Biomechanics. Amsterdam; 1994.Lanshammar H., Persson T., Medved V. Comparison between a marker-based and a marker-free method to estimate centre of rotation using video image analysis. In: Second World Congress of Biomechanics. Amsterdam; 1994.Борзиков В.В., Рукина Н.Н., Воробьева О.В., Кузнецов А.Н., Белова А.Н. Видеоанализ движений человека в клинической практике. Современные технологии в медицине. 2015;7(4):201. https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.26Borzikov V.V., Rukina N.N., Vorob’eva O.V., Kuznetsov A.N., Belova A.N. Video analysis of movements of the person in the clinical practice. Sovremenniyi technologii v meditsine. 2015;7(4):201. (In Russian) https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.26Moeslund T.B., Granum E. A survey of computer vision based human motion capture. Computer Vision and Image Understanding. 2001;81(3):231–268. https://doi.org/10.1006/cviu.2000.0897Moeslund T.B., Granum E. A survey of computer vision based human motion capture. Computer Vision and Image Understanding. 2001;81(3):231–268. https://doi.org/10.1006/cviu.2000.0897Wang l., Hu W., Tan T. Recent developments in human motion analysis. Pattern Recognition. 2003;36(3):585–601. https://doi.org/10.1016/S0031-3203(02)00100-0Wang l., Hu W., Tan T. Recent developments in human motion analysis. Pattern Recognition. 2003;36(3):585–601. https://doi.org/10.1016/S0031-3203(02)00100-0Скворцов Д.В. Методика исследования кинематики движений и современные стандарты. Видеоанализ. Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2012;12:4–10.Skvorcov D.V. Technique to study the kinematics of movements and modern standards. Video analysis. Lechebnaja fizkul’tura i sportivnaja medicina. 2012;12:4–10. (In Russian)Herda L., Fua P., Plänkers R., Boulic R., Thalmann D. Using skeleton-based tracking to increase the reliability of optical motion capture. Human Movement Science. 2001;20(3):313–341.Herda L., Fua P., Plänkers R., Boulic R., Thalmann D. Using skeleton-based tracking to increase the reliability of optical motion capture. Human Movement Science. 2001;20(3):313–341.Royo Sánchez A.C., Aguilar Martín J.J., Santolaria Mazo J. Development of a new calibration procedure and its experimental validation applied to a human motion capture system. Journal of Biomechanical Engineering. 2014;136(12):124–502. http://dx.doi.org/10.1016/s0167-9457(01)00050-1Royo Sánchez A.C., Aguilar Martín J.J., Santolaria Mazo J. Development of a new calibration procedure and its experimental validation applied to a human motion capture system. Journal of Biomechanical Engineering. 2014;136(12):124–502. http://dx.doi.org/10.1016/s0167-9457(01)00050-1Лихачев С.А., Лукашевич В.А., Хроменков А.В. Метод видеоанализа ходьбы как способ объективизации поражения базальных ганглиев при болезни Паркинсона. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(12):44–47.Lihachev S.A., Lukashevich V.A., Hromenkov A.V. Method of video analysis of walking as a way of objectifying lesions of the basal ganglia in Parkinson’s disease. Zhurnal nevrologii i psihiatrii im. S.S. Korsakova. 2011;111(12):44–47. (In Russian)Лихачев С.А., Лукашевич В.А. Видеоанализ шагового движения: феноменология визуальной оценки. Международный неврологический журнал. 2012;2:178–182.Lihachev S.A., Lukashevich V.A. Step motion video analysis: phenomenology of visual assessment. Mezhdunarodnyj nevrologicheskij zhurnal. 2012;2:178–182. (In Russian)Грачева Е.В., Милюхина И.В., Лебедев П.В., Цикунов С.Г. Биомеханические маркеры прогрессирования нарушений ходьбы при болезни Паркинсона. Российский неврологический журнал. 2019;4:16–22.Gracheva E.V., Miljuhina I.V., Lebedev P.V., Cikunov S.G. Biomechanical markers of gait impairment progression in Parkinson's desease. Russian neurological journal. 2019;(4):16–22. (In Russian)Левин О.С., Юнищенко Н.А. Нарушение ходьбы и постуральной устойчивости при болезни Паркинсона: клинико-кинематический анализ. Современные технологии диагностики и реабилитации в неврологии и ортопедии, под редакцией Д.В. Скворцова. М.: Медика; 2005:130–137.Levin O.S., Yunishchenko N.A. Gait and postural stability disorder in Parkinson’s disease: clinical and kinematic analysis. Modern technologies of diagnostics and rehabilitation in neurology and orthopedics, edited by D.V. Skvortsova. M.: Medika; 2005:130–137Левин О.С., Юнищенко Н.А. Сравнительный анализ нарушений ходьбы у пациентов с дисциркуляторной энцефалопатией и болезнью Паркинсона. Тезисы участников Международного конгресса «Восстановительная медицина и реабилитация-2005». М.: 2005:83–84.Levin O.S., Yunishchenko N.A. Comparative analysis of gait disorders in patients with discirculatory encephalopathy and Parkinson’s disease. Theses of the participants of the International Congress «Restorative Medicine and Rehabilitation-2005». M.: 2005:83–84Амосова Н.А., Смоленцева И.Г. Методы реабилитации при болезни Паркинсона. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2014;114(6):80–86.Amosova N.A., Smolenceva I.G. Rehabilitation methods for Parkinson’s disease. Zhurnal nevrologii i psihiatrii im. S.S. Korsakova. Specvypuski. 2014;114(6):80–86. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.