Badania naukowe prowadzone pod kierunkiem Kierownika Katedry prof. dr hab. n. med. Ireneusza M. Kowalskiego dotyczą szeroko pojmowanej rehabilitacji medycznej, obejmującej swoim zakresem kompleksowe i zespołowe działanie na rzecz osób niepełnosprawnych. Prężnie rozwijający się zespół badawczy koncentruje swoją uwagę zwłaszcza na zagadnieniach szczegółowych w zakresie:
- nowoczesnych i tradycyjnych metodach leczenia i diagnostyki schorzeń narządów ruchu, a zwłaszcza skoliozy idiopatycznej,
- postępowaniu rehabilitacyjnym i leczeniu ortopedycznym deformacji kręgosłupa u dzieci i młodzieży,
- rehabilitacji seniorów,
-praktycznym i teoretycznym oraz doświadczalnym zastosowaniu elektrostymulacji LESS w leczeniu niskostopniowej skoliozy idiopatycznej,
- profilaktyce wad postawy,
- rehabilitacji neurologicznej, chirurgicznej i ortopedycznej.

Badaniami z zakresu Ortopedii i Traumatologii narządu ruchu kieruje dr hab. n. med. Janusz Płomiński, prof. UWM, kierownik Kliiniki Ortopedii, Traumatologii i Chirurgii Kręgosłupa. Prowadzone badania dotyczą:

1. Analizy przyczyn i powikłań obluzowań wszczepów metalowych u chorych leczonych z powodu złamań i zmian zwyrodnieniowych dużych stawów.
2. Oceny balansu strzałkowego u chorych leczonych z powodu zmian zwyrodnieniowych i złamań kręgosłupa.
3. Balansu strzałkowego u chorych ze zmianami zwyrodnieniowymi stawów biodrowych i kolanowych.
4. Zaburzeń seksualne u chorych leczonych z powodu złamań miednicy.
5. Analizy czynników ryzyka zakażeń pooperacyjnych u chorych po protezoplastyce dużych stawów.
6. Roli witaminy D3 w procesie obluzowań protez stawów kolanowych i biodrowych.

Prace badawcze 

I.            Wykonane zadania badawcze

1. Wprowadzenie nowej – skróconej metody LESS (boczna elektryczna powierzchniowa stymulacja) do leczenia skoliozy idiopatycznej u dzieci i młodzieży.
2. Wywołanie eksperymentalnej skoliozy u królików metodą LESS stosowaną
   w leczeniu skoliozy idiopatycznej dzieci i młodzieży oraz jej doświadczalna korekcja.
3. Opracowanie  modyfikacji kinezyterapii w leczeniu skoliozy idiopatycznej u dzieci
   i młodzieży.
4. Opracowanie schematu rehabilitacji w leczeniu kompresyjnych złamań kręgosłupa
   w wieku rozwojowym.
5. Opracowania zasad rehabilitacji szpitalnej w wieku rozwojowym.

II.            Aktualne zadania badawcze

1. Przygotowanie analizy przydatności nowoczesnych i tradycyjnych urządzeń pomiarowych w diagnostyce i ocenie skuteczności leczenia zachowawczego deformacji kręgosłupa.
2. Prace środowiskowe.
3. Prace elektrochemiczne i elektrotechniczne.
4. Porównanie przydatności zaawansowanych oraz tradycyjnych metod oceny postawy i funkcji układu ruchu.
5. Analiza przyczyn i powikłań obluzowań wszczepów metalowych u chorych leczonych z powodu złamań i zmian zwyrodnieniowych dużych stawów.
6. Ocena balansu strzałkowego u chorych leczonych z powodu zmian zwyrodnieniowych i złamań kręgosłupa.
7. Balans strzałkowy u chorych ze zmianami zwyrodnieniowymi stawów biodrowych i kolanowych.
8. Zaburzenia seksualne u chorych leczonych z powodu złamań miednicy.
9. Analiza czynników ryzyka zakażeń pooperacyjnych u chorych po protezoplastyce dużych stawów.
10. Rola witaminy D3 w procesie obluzowań protez stawów kolanowych i biodrowych.

Ad. I.

1. Wprowadzenie nowej – skróconej metody LESS (boczna elektryczna powierzchniowa stymulacja) do leczenia skoliozy idiopatycznej u dzieci i młodzieży

W dotychczasowych pracach badawczych analizujących działanie fizykoterapeutyczne LESS (Lateral Electrical Surface Stimulation) w zastosowaniu całonocnym przez
9 godzin/dobę w terapii skoliozy idiopatycznej (s.i.) u dzieci, stwierdzono występowanie objawów ubocznych w postaci stresu, zaburzeń snu, koncentracji i zachowania, a także miejscowych stanów zapalnych skóry pod elektrodami. W wyniku tych spostrzeżeń
i równoczesnego przeglądu piśmiennictwa, często poddającemu krytyce dotychczasową długotrwałą elektrostymulację LESS, zaniechano jej stosowanie a zaproponowano wersję skróconą do 2 godzin / dobę.

            W wyniku obserwacji klinicznych powstała praca analizująca wpływ nowej 2 godzinnej stymulacji LESS na statykę kręgosłupa we wczesnych okresach rozwoju s.i. Badania te wykazały brak występowania objawów ubocznych oraz 75,5 % efektywności tej metody w leczeniu s.i. u dzieci, zwłaszcza przy początkowym kącie skrzywienia kręgosłupa poniżej 20o według Cobba.

            Tematem sumarycznej analizy wpływu LESS jako metody wspomagającej w leczeniu zachowawczym niskostopniowej s.i. ocenionej po osiągnięciu dojrzałości kostnej młodzieży, są projekty badawcze KBN nr 4T 11E 009 25 w latach 2003 – 2006 a także MNiSzW nr N518 037 32/2715 w latach 2007 – 2009. Dowiedziono w nich, iż elektrostymulacja LESS jest efektywna w przedziale kątowym od 11º do 30º według Cobba w leczeniu zachowawczym s.i. i powinna być traktowana jako metoda uzupełniająca w kompleksowym leczeniu tego schorzenia. Zagadnienia te przedstawiono w artykułach naukowych:

1. Kowalski I.M., van Dam F., Zarzycki D., Rymarczyk A., Sebastianowicz P. 2004. Short - duration electrostimulation in the treatment of idiopathic scoliosis. Ortop. Traumatol. Rehab., 6(1): 82-89.
2. Kowalski I.M., Szarek J., Zarzycki D., Kiebzak W. 2007. Experimental and clinical premises for shortening the period of electrical stimulation in the treatment of idiopathic scoliosis. Ministerstwo Zdrawoochronienija Republiki Biełorus, Mediko-Socjalnaja Ekspertyza i Reabilitacija, Minsk, wypusk (9): 322-325.
3. Kowalski I.M., Zarzycki D., Szarek J., Kiebzak W. 2007. Application of electrical stimulation in rehabilitation. Ministerstwo Zdrawoochronienija Republiki Biełorus, Mediko-Socjalnaja Ekspertyza i Reabilitacija, Minsk, wypusk(9): 242-245.
4. Kowalski I.M., Paśniczek R., Kiebzak W., Szarek J., Gnat A. 2008. Badania charakterystyki elektrostymulacji LESS i jej wpływu na wielkość skrzywienia kręgosłupa w skoliozie idiopatycznej. Post. Rehab., 22(4): 35-39.
5. Kowalski I.M. 2009. Praktyczne zastosowanie elektrostymulacji LESS w leczeniu niskostopniowej skoliozy idiopatycznej. Rehab. Prakt., 4: 38-43.
6. Kowalski I.M., Torres M.A.T., Kiebzak W., Paśniczek R., Szarek J. 2009. The effect of lateral electrical surface stimulation (LESS) on spinal deformity in idiopathic scoliossis. J. Elementol., 14(2): 289 -297.
7. Kowalski I.M. 2009. Teoretyczne przesłanki elektrostymulacji LESS w leczeniu niskostopniowej skoliozy idiopatycznej. Rehab. Prakt., 3: 30-33.

Zastosowanie kliniczne elektrostymulacji LESS opisano w rozdziale podręcznika:

1. Kowalski I. M. 2012. Elektrostymulacja w skoliozach. Metoda LESS. W. Przewodnik metodyczny po wybranych zabiegach fizykalnych. (red.) Bauer A., Wiecheć M. Wyd. III, Wydaw. Markmed Rehabilitacja s.c. Wrocław: 105-106.

2. Wywołanie eksperymentalnej skoliozy u królików metodą LESS stosowaną w leczeniu skoliozy idiopatycznej dzieci i młodzieży oraz jej doświadczalna korekcja

W świetle sprzecznych informacji dostępnych w piśmiennictwie z lat siedemdziesiątych i połowy osiemdziesiątych XX wieku, mówiących o zasadności
i efektywności elektrostymulacji LESS a następnie negowania jej wpływu na zmianę statyki kręgosłupa w latach dziewięćdziesiątych, podjęto próbę wykonania własnego eksperymentu na modelu zwierzęcym. Do doświadczenia wybrano króliki rasy Nowozelandzkiej Białej, które poddano elektrostymulacji długoczasowej 9 godzin/dobę i krótkoczasowej 2 godziny/dobę. Stymulowano stronę lewą części piersiowej kręgosłupa zwierząt. Uzyskano eksperymentalną prawostronną, trwałą deformację kręgosłupa średnio 31o – 32o według Cobba, niezależnie od czasu codziennej ekspozycji na stymulację. Dowiedziono również, iż dotychczas stosowana 9 godzinna metoda LESS w leczeniu skoliozy idiopatycznej u dzieci,
w modelu zwierzęcym powoduje powstawanie zmian wstecznych w mięśniach przykręgosłupowych w postaci zaniku, zwyrodnienia a nawet ognisk martwicy włókien mięśniowych. Zagadnienia te przedstawiono w pracy:

1.    Kowalski I.M., Szarek J., Zarzycki D., Rymarczyk A. 2001. Experimental scoliosis in the course of unilateral surface electrostimulation of the paravertebral muscles in rabbits: effects according to stimulation period. Eur. Spine J., 10(6): 490-494.

            Tematy te zostały przedstawione w artykułach:

1. Kowalski I.M., Szarek J., Zarzycki D. 2002. Some disturbances in course
   of experimental short-timed electrostimulation. Chin. J. Clin. Rehab., 6(8): 1212-1213.
2. Kowalski I.M., Szarek J., Zarzycki D., Talar J. 2002. Disorders in course
   of experimental long-timed electrostimulation. Chin. J. Clin. Rehab., 6(10): 1526-1527.
3. Kowalski I.M., Szarek J., Zimnoch L., Zarzycki D., Ronikier A. 2002. Assessment of histoenzymatic responses of paraspinal muscles to an experimental short-timed electrostimulation. Eurorehab, 12(1): 44-50.
4. Szarek J., Kowalski I.M., van Dam F., Zarzycki D., Pawlicki R., Fabczak J. 2003. Pathomorphological pattern of paravertebral muscles of rabbits after long-term experimental electrostimulation. Pathol. Res. Pract., 199(9): 613-618.
5. Kowalski I.M., Szarek J., Babińska I., Lipińska J., Fabczak J. 2004. Pathomorfological characteristic of supraspinal muscles in rabbits after short - term electrostimulation. Pol. J. Vet. Sci., 7(3): 69-72.
6. Kowalski I.M., Szarek J., Babińska I., Wojtkiewicz J., Andrzejewska A., Lipińska J., Majewski M. 2005. Ultastructural features of supraspinal muscles in rabbits after long – term transcutaneus lateral electrical surface stimulation (LESS). Folia Histochem. Cytobiol., 43(4): 243-247.

 W latach 2007 – 2009 prowadzono grant naukowy MNiSzW nr N518 037 32/2715, w którym dowiedziono, iż elektrostymulacja LESS może doprowadzić do eksperymentalnej skoliozy
u królików a następnie do częściowej jej korekcji. Udowodniono, iż w czasie krótkoterminowej LESS dochodzi do zwiększenia liczby połączeń nerwowo-mięśniowych
w badaniach biochemicznych mięśni stabilizujących kręgosłup królika a pod wpływem LESS długoterminowego do zmniejszenia ich liczby. Tematykę eksperymentalną zaprezentowano na 23rd  European Congress of Pathology w Helsinkach, Finlandia w 2011 roku. Zagadnienia te opublikowano w artykułach naukowych:

1. Szarek J., Kowalski I.M., Wojtkiewicz J., Babińska I., Kiebzak W., Gęsek M., Szweda M. 2010. Effect of a short term lateral electrical surface stimulation of paravertebral muscles on body mass and morphology of the adrenal glands in rabbits. Bull. Vet. Inst. Pulawy, 54(4): 661-664.
2. Wojtkiewicz J., Kowalski I.M., Kmiec Z., Crayton R., Babinska I., Bladowski M., Szarek J., Kiebzak W., Majewski M., Barczewska M., Grzegorzewski W., Kloc W. 2012. The effect of lateral electrical surface stimulation (LESS) on motor end-plates in an animals model of experimental scoliosis. J. Physiol. Pharmacol., 63(3): 285-291.

3. Opracowanie modyfikacji kinezyterapii w leczeniu skoliozy idiopatycznej u dzieci i młodzieży

Rozpowszechniony jest pogląd, iż pierwotne przyczyny skoliozy idiopatycznej (s.i.) najprawdopodobniej zlokalizowane są w złączach nerwowo – mięśniowych, w uszkodzeniach łuku odruchowego lub ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Pojawiające się zmiany zanikowe i zwyrodnieniowe tkanki mięśniowej i łącznej, będące przyczynami przykurczów,
są zazwyczaj zmianami wtórnymi w stosunku do uszkodzeń struktur nerwowych i nerwowo – mięśniowych.

            Problematyka kinezyterapii w leczeniu zachowawczym s.i. u dzieci jest ciągle aktualna i otwarta. Dyskutowana jest jej efektywność w korekcji s.i. w ośrodkach ortopedycznych, zasadność jej symetrycznego lub asymetrycznego stosowania w ośrodkach rehabilitacyjnych a w wymiarze sporów z Narodowym Funduszem Zdrowia grupowego lub indywidualnego jej stosowania.

            Nasza koncepcja kinezyterapii oparta jest o indywidualizowany program ćwiczeń czucia prawidłowej postawy ciała z jednoczesnym rozciąganiem przykurczonych mięśni - tzw. stretching, poprzez zastosowanie elementów autokorekcji, koordynacji wzrokowo - ruchowej, ćwiczeń izometrycznych, stabilizujących  i wzmacniających mięśnie posturalne. Łączne ich zastosowanie tworzy zmodyfikowany program kinezyterapeutyczny oddziaływujący stymulująco na OUN.

            Zagadnienia leczenia zachowawczego s.i. opisano w podręczniku akademickim Kowalski I.M., Hurło  L.: Zaburzenia postawy ciała w wieku rozwojowym. UWM Olsztyn, wydanie 1 w 2001 roku, wydanie 2 w 2003 roku a także w podręcznikach zagranicznych:

1. Kowalski I.M., Topór M. 2007. Programmy reabilitacji pri defektach osanki, iskriwlienii pozwonocznika i deformacii taza w dietskom i podrostkowom wozrastie. Wydaw. Pioniersk, Kaliningrad: 1-76.
2. Kowalski I.M., Topór M. 2008. Rehabilitation programmes for children and adolescents with bad posture, vertebral column curvatures and pelvis deformities. Wydaw. Pioniersk, Kaliningrad: 1-72.

 oraz w rozdziałach podręczników:

1. Kowalski I.M. 2003. Wady postawy. W: Rehabilitacja medyczna. (red.) Kwolek A. Wydaw. Med. Urban & Partner, Wrocław, 238-255.
2. Kowalski I.M. 2004. Wady postawy i skrzywienia kręgosłupa. W: Medycyna rodzinna. (red.) Latkowski J.B., Lukas W. PZWL, Warszawa, 618-633.
3. Kowalski I.M. 2009. Wady postawy i skrzywienia kręgosłupa. W: Medycyna rodzinna. (red.) Latkowski J.B., Lukas W. PZWL, wyd. 2, Warszawa: 439-454.
4. Kowalski I.M. 2013. Wady postawy. W: Rehabilitacja medyczna. (red.) Kwolek A. Wydaw. Elsevier, Med. Urban & Partner, Wyd. II, Wrocław, 283-303.

Problemy leczenia zachowawczego s.i. były tematyką pracy w ramach projektu Unii Europejskiej: EU-Russia Cooperation Programme (Tacis) nr. 2007/132-594
w latach 2007 – 2009 pt. The establishment of international rehabilitation center for 7-14 year-old children with disability.

4. Opracowanie schematu rehabilitacji w leczeniu kompresyjnych złamań kręgosłupa w wieku rozwojowym

Problem leczenia zachowawczego kompresyjnych złamań kręgosłupa (k.z.k.) bez deficytów neurologicznych u dzieci i młodzieży nie został rozwiązany i dogłębnie opracowany. Brak spójnego programu rehabilitacyjno – ortopedycznego sprawia duże trudności w interpretacji teoretycznej jak również w praktyce klinicznej. Możliwość wyboru krańcowo różnych sposobów leczenia zachowawczego (czynnego, biernego, lub czynnego
z zastosowaniem ortoz), brak konsekwencji w realizacji leczenia specjalistycznego, dowolność interpretacji czasu terapii oraz brak odniesienia do aspektów ogólnorozwojowych dzieci i młodzieży często czyni leczenie zachowawcze nieefektywnym.

            Opracowano dwuetapowy model rehabilitacji w leczeniu mnogich k.z.k. w wieku rozwojowym. Model ten łączy elementy leczenia zachowawczego metodą Kempfa
z okresowym zastosowaniem ortoz w postaci lekkich gorsetów ortopedycznych. Podzielony on został na dwa okresy ; pierwszy tzw. szpitalny, trwający od 4 do 6 tygodni i drugi tzw. ambulatoryjny, trwający od 1 do 12 miesięcy. Etap szpitalny kończono stopniową pionizacją dziecka w gorsecie Jewetta. W etapie ambulatoryjnym kontynuowano rehabilitację
ze stopniowym odstawianiem ortezy w 3 i 4 miesiącu po urazie.

            Tworzenie własnego gorsetu mięśniowego z jednoczesnym zabezpieczeniem kręgosłupa przed ruchami fleksyjnymi poprzez wymuszenie ekstensji kręgosłupa, pozycje korekcyjne i hyperkorekcyjne w ortozach, w obserwacji 205 pacjentów w wieku od 5 do 15 lat, dały dobre wyniki w postaci całkowitej odbudowy kształtu kręgów w 68 %.

            Przeprowadzone badania we współpracy z Katedrą i Kliniką Rehabilitacji A.M.w Bydgoszczy i z Instytutem Towaroznawstwa i Oceny Jakości Żywności Uniwersytetu Warmińsko – Mazurskiego w Olsztynie, wskazują na konieczność przeprowadzenia dalszej analizy zaburzeń mineralizacji kośćca, badania masy kostnej, wpływu diety, mikro – i makroelementów, witamin a także ruchu i stylu życia oraz wpływu unieruchomienia w przebiegu leczenia k.z.k w wieku rozwojowym. Zagadnienia te przedstawiłem na 8th Hungarian Magnesium Symposium w Hajduszoboszlo na Węgrzech
w 2003 roku, a także w artykułach naukowych:

1. Kowalski I.M., Talar J., Siwik P. 2001. Kompresyjne złamania kręgosłupa wieku rozwojowego. Kwart. Ortop., 41(1): 47-52.
2. Protasiewicz H., Kowalski I.M., Talar J., Buciński A. 2001. Kinezyterapia
   w kompresyjnym złamaniu kręgosłupa w wieku rozwojowym - własna modyfikacja ćwiczeń. Fizjoter. Pol., 1(3): 286-291.
3. Kowalski I.M., Siwik P. 2003. Compression fractures of the spine in children and adolescents. In: Medico-Socjalnaja Espertiza i Rehabilitacija Min. Zdrawoochr. Res. Bielarus., Minsk, wyp. 5, 407-411.
4. Kowalski I.M., Siwik P., Skibniewska K. 2004. Compression fracture of the spine - Juvenile osteopeny. Eurorehab, 14(2): 53-59.

5. Opracowanie zasad rehabilitacji szpitalnej w wieku rozwojowym

Rehabilitacja szpitalna  przedoperacyjna, pooperacyjna i pourazowa jest kliniczną formą leczenia usprawniającego, którego celem jest wytworzenie prawidłowego stereotypu statyczno – kinetycznego. Celem klinicznej rehabilitacji jest nie tylko postęp w usprawnianiu narządu ruchu i wydolności organizmu, lecz także wytworzenie i utrwalenie cech psychoruchowych umożliwiających maksymalne wykorzystanie posiadanej sprawności ruchowej i szybką adaptację do środowiska. Rehabilitacja szpitalna jest procesem w wyniku którego wytwarza się lub utrwala korzystne zmiany organiczne i funkcjonalne.

            Wobec braku jasno sprecyzowanych wskazań, zasadności i schematów postępowania rehabilitacyjnego w warunkach szpitalnych opracowano programy medyczne w zakresie schorzeń narządu ruchu dzieci i młodzieży. W każdym programie zawarta była lista chorób
z kodami ICD – 10, cel programu i plan leczenia, w tym; średni przewidywany czas pobytu, diagnostyka, plan usprawniania i terapii, pielęgnacja, zaopatrzenie ortopedyczne, edukacja chorego i opiekunów. W wyniku oryginalnych opracowań w kilkunastu zagadnieniach rehabilitacji pediatrycznej, powstał projekt pod przyszłe ogólnie przyjęte, zunifikowane
i obowiązujące programy specjalistyczne, pozwalające usprawnić zarządzanie i podniesienie efektywności klinicznej w oddziale oraz umożliwienie właściwej wyceny kosztów leczenia.

            Opracowano także schematy struktur rehabilitacji szpitalnej i ambulatoryjnej w wieku rozwojowym w regionie Warmińsko – Mazurskim. Zagadnienia te w artykułach naukowych:

1. Giżewski T., Kowalski I.M., Zarzycki D., Radomska-Wilczewska A., Lewandowski R., Kotwicki T. 2008. Model systemu samouczącego w diagnostyce medycznej. Pol. Ann. Med., 15(1): 34-42.
2. Kiebzak W., Kowalski I. M., Kiebzak M. 2008. Model leczniczego usprawnienia. Rehab. Med., 12(2): 31-33.
3. Górecki A., Kiwerski J., Kowalski I.M., Marczyński W., Nowotny J., Rybicka M., Jarosz U., Suwalska M., Szelachowska-Kluza W. 2009. Profilaktyka wad postawy
4. u dzieci i młodzieży w środowisku nauczania i wychowania – rekomendacje ekspertów. Pol. Ann. Med., 16(1): 168-177.
5. Kiebzak W., Kowalski I.M. 2009. Wczesna diagnostyka zaburzeń rozwoju psychomotorycznego – inwestycja na przyszłość. Ogólnopolski Informator Osoby Niepełnosprawnej,13(3): 2-5.
6. Kowalski I.M., Protasiewicz-FałdowskaH., Jóźwiak-Grabysa D., KiebzakW., ZarzyckiD., Lewandowski R.,Szarek J. 2010. Environmental factors predisposing to pain syndromes among adolescent girls with diagnosed idiopathic scoliosis. J. Elementol. 15(3): 517-530.
7. Kiebzak W., Kowalski I.M., Domagalska M., Szopa A., Dwornik M., Kujawa J., Stępień A., Śliwiński Z. 2012 Assessment of Visual perception in adolescents with a history of central coordination disorder in Elary life – 15-year follow-up study. Arch. Med. Sci., 1-7.

Problemy rehabilitacji szpitalnej były tematem mojej pracy w projekcie Unii Europejskiej: Projekt Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego nr. POKL.09.01.02-28-029/10-00 w latach 2011 – 2012 pt. Człowiek – najlepsza inwestycja. Szansa edukacyjna dla dzieci niepełnosprawnych.

Ad. II.

1. Przygotowanie analizy przydatności nowoczesnych i tradycyjnych urzadzeń pomiarowych w diagnostyce i ocenie skuteczności leczenia zachowawczego deformacji kręgosłupa

Na podstawie pracy badawczej w ramach grantu naukowego:

- MNiSzW nr N518 413036 w latach 2009 - 2012 pt. Zastosowanie nowoczesnych urządzeń pomiarowych oraz terapeutycznych do klinicznej i antropometrycznej oceny zaburzeń postawy ciała dzieci i młodzieży ze szczególnym uwzględnieniem skoliozy idiopatycznej oraz analizy skuteczności metod jej leczenia.

- MNiSzW nr N N518 288940  w latach 2011 – 2014 pt. Porównanie przydatności zaawansowanych oraz tradycyjnych metod oceny postawy i funkcji układu ruchu
w diagnostyce, monitorowaniu i ocenie skuteczności terapii deformacji kyfotycznych kręgosłupa,zostały ocenione narzędzia diagnostyczne wykorzystywane w badaniach klinicznych zaburzeń postawy ciała w wieku rozwojowym. W wyniku naszych badań powstały dwie dysertacje doktorskie – w obu kierownik Katedry był promotorem:

1. Halina Protasiewicz-Fałdowska: Przestrzenna analiza zmiany asymetrii tułowia
   w pozycji stojącej i siedzącej u dziewcząt ze skoliozą idiopatyczną. Wydział Nauk Medycznych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, 2012.
2. Katarzyna Zaborowska-Sapeta: Dynamika zmiany rotacji tułowia u pacjentów leczonych gorsetem typu Chênea’u z powodu młodzieńczej skoliozy idiopatycznej.Wydział Nauk Medycznych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, 2013.

Zagadnienia oceny przydatności narzędzi badawczych w badaniach klinicznych zostały przedstawione w artykułach:

1. Zabrowska-SapetaK., KowalskiI.M., Protasiewicz-FałdowskaH., WolskaO. 2010. Evaluation of the effectiveness of Chêneau brace treatment for idiopathic scoliosis – own observations. Pol. Ann. Med., 17(1): 44-53.
2. Kowalski I.M. 2011. Urządzenia pomiarowe i diagnostyczne w nowoczesnej rehabilitacji zaburzeń postawy ciała. Rehab. Prakt., 5(5): 18-20.
3. Kowalski IM, Giżewski T, Zaborowska-Sapeta K, Protasiewicz-Fałdowska H, Siwik P. 2012. Assessment of trunk asymmetry in transversal plane by geometric outline of trunk deformation (GOTD).Stud. Health. Technol. Inform., 176: 277-281.
4. Kowalski I.M., Kloc W., Siwik P. 2012. Deformacje tułowia i kręgosłupa
   w nowoczesnej obiektywnej diagnostyce nieinwazyjnej. Med-info, 10(4): 32-33.
5. Kowalski I.M., Kotwicki T., Siwik P. 2013. Analysis of diagnostic methods in juvenile trunk deformations in the age of development. Pol. Ann. Med., 20(1). (Forthcoming).

Na uwagę zasługuje praca oryginalna, autorstwa Zaborowska-Sapeta K., Kowalski I. M., Kotwicki T., Protasiewicz-Fałdowska H., Kiebzak W., opublikowana w piśmie Scoliosis Journal w 2011 roku nt. Effectiveness of Cheneau brace treatment for idiopathic scoliosis: prospective study in 79 patients followed to skeletal maturity 6(1): 2-5,która była nominowana do nagrody Society on Scoliosis Orthopaedic and Rehabilitation Treatment (SOSORT) na Międzynarodowej Konferencji Naukowej SOSORT w Barcelonie w 2011 jako wyróżnienie za zainteresowanie czytelników wyrażające się liczbą pobrań artykułu: 2714, aktualnie 6766.

Praca ta była cytowana w zaleceniach ekspertów SOSORT dotyczących leczenia zachowawczego skoliozy idiopatycznej – wytyczne na rok 2012.

2. Prace środowiskowe

          Połączenie głównych nurtów zainteresowań pediatrii i rehabilitacji spowodował zespołową pracę nad analizą wybranych zagadnień środowiskowych oddziaływujących na ogólną zdrowotność wieku rozwojowego w Polsce. W łączonych zespołach wieloośrodkowych lekarzy, specjalistów technologii żywienia i weterynarzy powstały prace na temat analizy żywienia, biopierwiastków, makro i mikroelementów mających wpływ na zdrowie człowieka.

W Pol. J. Environ. Stud. analizowano zespołowo jakość żywności w diecie człowieka poprzez pryzmat powszechnego stosowania pestycydów; Łozowicka B., Miciński J., Zwierzchowski G., Kowalski I.M., Szarek J. 2012. Monitoring study of pesticide residues in cereals and foodstuff from Poland. Pol. J. Environ. Stud.  21(6): 1703-1712.

W Pol. J. Environ. Stud. dokonano oceny minerałów w dietach śniadaniowych dzieci; Skibniewska K.A., Siemianowska E., Kowalski I.M. 2006. Release of minerals from breakfast meals by in vitro digestion. Pol. J. Environ. Stud., 15(2A): 165-167.

           W J. Elementol. i w Pol. Ann. Med. w pracach poglądowych wykonano zespołowy przegląd żywienia dzieci i młodzieży w kontekście dolegliwości bólowych kręgosłupa wobec braku białka oraz makro i mikroelementów w diecie;

1. Kowalski I.M., Protasiewicz-FałdowskaH., Jóźwiak-Grabysa D., KiebzakW., ZarzyckiD., Lewandowski R.,Szarek J. 2010. Environmental factors predisposing to pain syndromes among adolescent girls with diagnosed idiopathic scoliosis. J. Elementol. 15(3): 517-530.
2. Miciński J., Zwierzchowski G., Kowalski I.M., Wojtkiewicz J., Szarek J. 2012. Health-supporting properties of beef. J. Elementol., 17(1): 149-157.
3. Miciński J., Zwierzchowski G., Kowalski I.M., Szarek J., Pierożyński B., Raistenskis J. 2012. The effects of bovine milk fat on human health. Pol. Ann. Med. 19(1): 170-175.

W Pak. Vet. J. dokonano zespołowej, szczegółowej analizy jakości żywieniowej mięsa w diecie człowieka; Pogorzelska J., Miciński J., Ostoja H., Kowalski I.M., Szarek J., Strzyżewska E. 2013. Quality Traits of Meat from Young Limousin, Charolais and Hereford Bulls. Pak. Vet. J., 33(1): 65-68.

W Żywność Nauka Technologia Jakość oceniono zespołowo wpływ zawartość kwasów tłuszczowych w mleku krowim na zdrowie człowieka zwłaszcza w wieku rozwojowym; Miciński J., Pogorzelska J., Kalicka A., Kowalski I., Szarek J. 2012. Zawartość kwasów tłuszczowych w mleku krów rasy polskiej holsztyńsko-frtyzyjskiej z uwzględnieniem ich wieku i fazy laktacji. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 4 (83): 136-150.

W Bromat. Chem. Toksykol. oceniono wybrane składniki odżywcze pieczywa w diecie mieszkańców Olsztyna; Skibniewska K.A., Siemianowska E., Lubak J., Kowalski I.M. 2006. Pobranie wybranych składników odżywczych z pieczywem przez mieszkańców Olsztyna. Bromat. Chem. Toksykol., 39(supl.1): 607-609.

3. Prace elektrochemiczne i elektroniczne

          Wobec wcześniejszych zainteresowań badawczych oceniających wpływ elektrostymulacji LESS na korekcję skoliozy idiopatycznej oraz następnie analizujących wpływ elektrostymulacji oddziaływującej poprzez elektrody metalowe na skórę, mięśnie
i narządy wewnętrzne powstały prace zespołowe badające zjawiska elektrochemicznew zakresie elektrolizy.

          W J. Electorchem. Sci. oraz w J. Electroanal. Chem. opublikowano zespołowe artykuły dotyczące eksperymentalnej elektrolizy w reakcjach z metalem.

1.    Pierożyński B.,  Kowalski I. M. 2011. Electrochemical reactivity of formamidoxime on Pt(111) and (100) single-crystal surfaces in 0.1 M NaOH solution. J. Electroanal. Chem., 662(2): 432-436.

2.    Pierożyński B., Kowalski I. M. 2011. The Influence of hypochlorite-based disinfectants on the pitting corrosion of welded joints of 316L stainless steel dairy reactor. Int. J. Electrochem. Sci., 6: 3913-3921.

3.    Pierożyński B., Kowalski I. M. 2013. Hydrogen evolution reaction at Pd-modified nickel-coated carbon fibre in 0.1 M NaOH solution. Int. J. Electrochem. Sci., 8: 7938-7947.   

          W Przeglądzie Elektrotechnicznym i w Pol. Ann. Med. dokonano wieloośrodkowej oceny nowoczesnych i obiektywnych metod neuronowych oraz na neuronowych klasyfikatorach grup podobieństwa stosowanych w medycynie oraz w naukach elektrotechnicznych;

1.      Giżewski T., Kowalski I.M., Zarzycki D., Radomska-Wilczewska A., Lewandowski R., Kotwicki T. 2008. Model systemu samouczącego w diagnostyce medycznej. Pol. Ann. Med., 15(1): 34-42.

2.      Giżewski T., Wac-Włodarczyk A., Goleman R., Kowalski I.M. 2011. Zastosowanie neuronowych klasyfikatorów grup podobieństwa dla wybranych wirtualnych obrazów wad materiałowych. Przeg. Elektrotech., 87(12b): 53-56.

4. Porównanie przydatności zaawansowanych oraz tradycyjnych metod oceny postawy i funkcji układu ruchu

Dokonano wywiadu środowiskowego i przeglądu historii chorób 620 pacjentów
w wieku od 10 do 18 lat z deformacjami kręgosłupa ze szczególnym uwzględnieniem płaszczyzny bocznej hospitalizowanych w Katedrze i Klinice Rehabilitacji, Wydziału Nauk Medycznych, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.

Zakupiono i przetestowano specjalistyczny sprzęt diagnostyczny, który będzie wykorzystywany do dalszych badań klinicznych wyłonionej populacji pacjentów zgodnie
z zaplanowanymi celami projektu. Do urządzeń obiektywizujących badania kliniczne zastosowano kamerę termowizyjną, system ZERBIS CMS, EMG powierzchniowe, urządzenie MediMouse oraz skoliometr, gibotorakometr, inklinometr cyfrowy i plurimetr.

W kamerze termowizyjnej stosowano promieniowanie podczerwone, które jest promieniowaniem elektromagnetycznym o zakresie fal od 0.78 μm do 1 000 μm. Pomiaru zmian emisji ciepła przez żywe tkanki dokonywano poprzez obrazowanie termogramów. Następnie analizowano zarejestrowane wyniki badań w asymetrii napięcia mięśni przykręgosłupowych odzwierciedlających zmianę emisji rozkładu temperatur na tylnej powierzchni tułowia.

Zastosowano obiektywne pomiary sylwetki ciała systemem ZERBIS CMS - kompaktowy trójwymiarowy system analizy postawy ciała i ruchu bazujący na pomiarze czasu przejścia pulsów ultradźwiękowych.

Zastosowano badanie EMG powierzchniowego pozwalające na pomiar i zapis aktywności mięśni w warunkach pracy statycznej i dynamicznej.

Zmiany krzywizn kręgosłupa w skrajnych pozycjach zgięcia, wyprostu i zgięcia do boku korelujące z ruchomością kręgosłupa dokonywano w formie graficznej
i matematycznej za pomocą stosowanego urządzenia MediMouse współpracującego z komputerem z wykorzystaniem specjalnego oprogramowania.

Mniej zaawansowane urządzenia techniczne wspomagały ocenę poszczególnych cech budowy ciała lub patologii dotyczącej stopnia rotacji kręgosłupa za pomocą skoliometru lub gibotorakometru, ruchomości kręgosłupa za pomocą inklinometru cyfrowego lub plurimetru. Stwierdzona powtarzalność pomiarów stanowi niewątpliwe zalety tych prostych urządzeń technicznych stosowanych w praktyce klinicznej. Nie dają one jednak możliwości wizualizacji trójprzestrzennej ciała i głębszej analizy patomechanizmu zaburzeń postawy ciała.

Badania zostały podzielone na dwa etapy.

W pierwszym etapie analizy parametrów oceny tułowia przeprowadzono badania w dwóch szkołach gimnazjalnych. Wszyscy pacjenci mieli pisemną zgodę na przeprowadzenie badań.

Przebadano 284 osoby, w tym 146 dziewcząt i 138 chłopców w pozycji stojącej swobodnej.
W tych badaniach wyselekcjonowano potwierdzenie błędu pomiaru podanego przez producenta dla systemu Zebris CMS 10  oraz badanie kliniczne symetrii tułowia w płaszczyźnie czołowej, rotacji tułowia skoliometrem Bunnella w płaszczyźnie poprzecznej i pomiar kątów krzywizn plurimetrem Rippsteina w płaszczyźnie strzałkowej. Wyniki potwierdzające parametry podane przez producenta aparatu Zebris CMS 10 uzyskano w trzech płaszczyznach u 29 dziewcząt i 22 chłopców w wieku 14 - 16 lat. Wyniki tych badań były wykorzystane do dalszej kwalifikacji pacjentów.

Badaniami zasadniczymi przeprowadzonymi w drugim etapie w Katedrze i Klinice Rehabilitacji, Wydziału Nauk Medycznych, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie objęto dziewczęta ze skoliozą idiopatyczną (SI) w liczbie 100 osób w trakcie leczenia zachowawczego metodą kinezyterapii, elektrostymulacji i gorsetem Cheneau. Pomiarów kąta skrzywienia kręgosłupa dokonano na zdjęciach rentgenowskich zgodnie z metodyką według Cobba. W badaniach klinicznych zastosowano także nowatorską metodę pomiaru asymetrii tułowia przy użyciu gibotorakometru oraz autorskiego oprogramowania komputerowego, umożliwiającą zobrazowanie obrysu ciała w formie współczynników kształtu i amplitudy. Metodę określono jako parametryzacja obrysu geometrycznego tułowia – Geometric Outline of Trunk Deformation (GODT).

Porównanie efektywności i przydatności poszczególnych urządzeń i aparatury pomiarowej.

Przebadano 420 osób w wieku 10 - 17 lat. W badaniach wykorzystano aparaturę do pomiarów nieinwazyjnych. Celem badań była ocena przydatności aparatury do skutecznej oceny zaburzeń ustawienia tułowia w płaszczyźnie strzałkowej. Do badań zaplanowano aparaturę: Zebris CMS-10, posturograf dwupłytowy, Medimouse, kamerę termowizyjną, plurimetr, inklinometr Saundersa, aparat do sEMG.

Badania przeprowadzono w Klinice Rehabilitacji, Gimnazjum 23 w Olsztynie, Gimnazjum w Gietrzwałdzie, Ośrodku Szkolno-Wychowawczym dla Dzieci Niesłyszących w Olsztynie. Grupy badane podzielono według problemów diagnostycznych:

1.      Zaburzenia w płaszczyźnie strzałkowej (wady postawy, choroba Scheuermanna, kifoskoliozy).

2.      Skoliozy idiopatyczne.

3.      Bóle pleców, dyskopatie.

4.      Wady słuchu.

5.      Zaburzenia statyki kręgosłupa towarzyszące dysfunkcjom kończyn dolnych.

6.      Ergonomia pozycji siedzącej.

7.      Schorzenia neurologiczne.

8.      Grupa kontrolna.

Badane grupy podzielono na podgrupy dziewcząt oraz chłopców uwzględniając dobór aparatury do potrzeb diagnostycznych.

Omówienie przeprowadzonych badań klinicznych

Zastosowanie różnych narzędzi w ocenie tułowia w płaszczyźnie strzałkowej jest uzależnione od:

- pozycji wyjściowej, w której pozostaje badany (pozycja stojąca, pozycja siedząca),

- możliwości przeprowadzenia badania w skrajnym wychyleniu tułowia (zgięcie, wyprost),

- celu konkretnej oceny (ocena krzywizn kręgosłupa, ruchomości odcinkowej kręgosłupa, napięcia mięśni przykręgosłupowych, ocena temperatury powierzchniowej okolicy określonych grup mięśniowych, kontrola równowagi i obciążeń w płaszczyźnie podporu stóp).

Analiza zatem wyników w poszczególnych grupach badanych musi dotyczyć wielu parametrów, z których tylko część może być brana pod uwagę w porównaniu pomiędzy danymi narzędziami.

W ocenie krzywizn kręgosłupa w płaszczyźnie strzałkowej w pozycji siedzącej
i stojącej porównaniu poddają się wyniki badań aparatem Zebris i Medimouse i częściowo plurimetrem.

W przypadku badania temperatury powierzchniowej okolicy określonych grup mięśniowych w pozycji stojącej we wstępnej analizie nie wykazano przydatności do oceny obciążenia pracą określonych mięśni posturalnych.

Zastosowanie powierzchniowego EMG (sEMG) w ocenie pracy i napięcia spoczynkowego mięśni przykręgosłupowych biorących udział w utrzymaniu postawy nastręcza poważne problemy w przypadku próby porównania wyników pomiędzy badanymi. Przyczyną okazał się zbyt duży wpływ zmiennych cech osobniczych (grubość tkanki podskórnej, temperatura i potliwość skóry itd.) na zakłócenia sygnału elektrycznego. Wykorzystywano jedynie sEMG do badań dynamicznych (określenie udziału poszczególnych grup mięśniowych w określonej fazie ruchu) oraz badań napięcia spoczynkowego mięśni
w postawie stojącej i edukacji angażowania przez pacjentów mięśni w kontroli postawy.

Specyficzne narzędzie jakim jest posturograf dwupłytowy nie pozwala na porównanie wyników z innym narzędziem pomiarowym ale znajduje zastosowanie w ocenie wielu grup badanych. Analiza wyników jest trudna z powodu ilości dostarczonych parametrów, ale wybranie tych najistotniejszych pozwoli na praktyczne zastosowanie posturografu nie tylko
w diagnostyce ale także w monitorowaniu terapii.

Zagadnienia te zostały przedstawione w artykułach:

1. Kowalski I. M., Protasiewicz-Fałdowska H., 2013. Trunk measurements in the standing and sitting posture according to Evidence Based Medicine (EBM). J. Spine Surg., 1(5): 66 -79.
2. Kowalski I. M., Protasiewicz-Fałdowska H, Siwik P, Zaborowska-Sapeta K., Dąbrowska A., Kluszczyński M., Raistenskis J. 2013. Analysis of the sagittal plane in standing and sitting position in girls with left lumbar idiopathic scoliosis. Pol. Ann. Med., 20(1): 30-34.
3. Kowalski I.M., Kotwicki T., Siwik P. 2013. Analysis of diagnostic methods in trunk deformities in the developmental age.Pol. Ann. Med., 20(1): 43-50.
4. Kowalski I.M. 2013. Wady postawy. W: (red.) Kwolek A. Rehabilitacja medyczna. Wydaw. Elsevier, Med. Urban & Partner, Wyd. II, Wrocław, 283-303.
5. Kowalski I.M., Protasiewicz-Fałdowska H., Zaborowska-Sapeta K., Siwik P., Dąbrowska A., Kluszczyński M., Raistenskis J. 2013. Assessment of influence of body position on kyphosis and lordosis in female patients with diagnosed idiopathic laevo-scoliosis. J. Rehabil. Med.,  45(9): 963.
6. Kowalski I.M., Protasiewicz-Fałdowska H., Dwornik M., Pierożyński B., Raistenskis J., Kiebzak W. 2014. Objective parallel-forms reliability assessment of 3dimension real time body posture screening tests. BMC Pediatrics, 14:221-228.
7. Kowalski I. M., Kotwicki T., Siwik P. 2014. Badanie i ocena postawy ciała dziecka. W: (red.) Śliwiński Z., Sieroń A. Wielka Fizjoterapia. Elsevier, Urban & Partner, Wrocław: 126-134.
8. Kowalski I. M., Czaprowski D., Protasiewicz-Fałdowska H. 2014. Kinezyterapia w wadach postawy. W: (red.). Śliwiński Z., Sieroń A. Wielka Fizjoterapia. Elsevier, Urban & Partner, Wrocław: 28-36.
9. Kotwicki T., Durmała J., Czaprowski D., Głowacki M., Kołban M., Snela S., Śliwiński Z., Kowalski I.M. 2014. Zasady leczenia nieoperacyjnego skolioz idiopatycznych – wskazówki oparte na zaleceniach SOSORT 2006 (Society on Scoliosis Orthopaedic and Rehabilittion Treatment). W: (red.) Śliwiński Z., Sieroń A. Wielka Fizjoterapia. Elsevier, Urban & Partner, Wrocław: 37-43.
10. Kowalski I.M. 2014. Rehabilitacja lecznicza. W: (red.) Choiński W., Piskorz-Ogórek K., Szwałkiewicz-Warowicka E. Wojewódzki Specjalistyczny Szpital Dziecięcy w Olsztynie w latach 1954-2014. Wydawnictwo Wojewódzki Specjalistyczny Szpital Dziecięcy w Olsztynie, Olsztyn: 91-94.