ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА УСКОРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ ПОСЛЕ ПЕРЕНЕСЕННОГО ОСТРОГО НАРУШЕНИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель - изучение эффекта влияния демонстрации движения от первого лица в виртуальной реальности на восстановление двигательной функции у пациентов в остром периоде острого нарушения мозгового кровообращения. Материалы и методы. Проведен анализ 45 пациентов в возрасте 58±7 лет в остром периоде острого нарушения мозгового кровообращения. Пациенты были рандомизированы в две группы сравнения. Пациенты первой группы получали реабилитацию в объеме стандартов оказания медицинской помощи и дополнительно занятия на нейротренажере. Пациентам второй группы оказывались только стандартные реабилитационные мероприятия. В качестве занятий на нейротренажере проводилась демонстрация движения от первого лица в среде виртуальной реальности в количестве 3-7 сеансов, длительностью 15 минут. При этом пациент мог видеть свои «виртуальные ноги». Скорость ходьбы изменялась в диапазоне от 2-5 км/ч. Оценка двигательной функции по тесту баланса Берга (14 вопросов, с максимальным баллом равном 56, что соответствует отсутствию двигательного дефицита). В качестве статистического анализа использовался метод оценки групп сравнения, имеющих ненормальное распределение (критерий Манна-Уитни). Результаты. Занятия на нейротренажере показывают свою эффективность на 15-19 день после возникновения инсульта. Наиболее значимые результаты достигаются при начале занятия на нейротренажере в течение 5-9 дней после возникновения инсульта (р=0,022). Степень восстановления двигательной активности зависит от длительности занятий на нейротренажере (р=0,001), максимальный результат достигается за первые 3-5 сеансов. Заключение. Дополнительные занятия на нейротренажере оказывают положительное влияние на краткосрочные результаты по увеличению двигательной активности у пациентов после острого нарушения мозгового кровообращения.

Полный текст

■ ВВЕДЕНИЕ За последние два десятилетия применение обучения в виртуальной реальности (ВР) стало крайне популярным. ВР стала применяться в образовательных и медицинских учреждениях для улучшения результатов учебной деятельности и реабилитации. Использование технологии ВР в нейрореабилитации дает особенно значительный эффект за счет чувства реальности во время тренировок. Это способствует приобретению или восстановлению навыков и их закреплению, а также функциональным перестройкам в нервной системе. У пациентов с заболеваниями центральной и периферической нервной систем снижена способность взаимодействия с окружающей действительностью из-за формирующихся двигательных, когнитивных и психических расстройств. Использование ВР как «суррогата» окружающей среды может потенциально помочь ослабить ношу таких физических или психических ограничений. Самый важный аспект использования ВР предусматривает получение пользователем новых впечатлений путем физического и эмоционального взаимодействия внутри виртуальной среды, идентичной реальному миру. Сочетание физического, умственного и эмоционального взаимодействия побуждает пользователя к активному участию и вовлекает в процесс взаимодействия с объектами ВР. Пользователи ВР усваивают знания более эффективно, поскольку могут самостоятельно заниматься в пределах обучающего контекста. Формируя новые навыки, пользователи ВР прикладывают умственное усилие, создавая концептуальные модели, которые согласуются с тем, что они уже поняли, и с новым содержанием. Так, пациенты, перенесшие инсульт, наливают себе в ВР стакан воды на кухне. Управляя виртуальным объектом, они тренируют и совершенствуют моторику мышц, отвечающих за движения рук. Природа ВР, которая ориентирована на достижение цели, может поддерживать обслуживание и соблюдение нейрореабилитационных программ. Это отличает ВР от традиционных терапевтических занятий, где улучшения физической или когнитивной функции могут быть субъективными или труднораспознаваемыми для пациента [1]. Во всем мире инсульт является одной из основных причин нарушения двигательных функций и оказывает значительное влияние на качество жизни человека [2]. Степень двигательных нарушений может варьироваться от легких нарушений мелкой моторики рук до нарушений двигательных функций всего тела, сопровождающихся полной утратой движений. И хотя 75-83% людей, переживших инсульт, вновь начинают ходить, восстановить функциональные движения рук удается лишь 25-45% из них [3]. Поэтому восстановление функции верхних конечностей является сложной задачей при реабилитации. В этом смысле инновационная нейрореабилитация безусловно способствует восстановлению двигательных функций верхний конечностей. Управляемые жестами игровые консоли ВР, включая Nintendo® Wii и Xbox® Kinect, стали крайне распространённым дополнением обычной физической терапии и показали высокий потенциал эффективного и целесообразного метода двигательной реабилитации [4, 5], особенно для улучшения функций верхних конечностей [6, 7]. Программы ВР для послеинсультной реабилитации основаны на потенциале нейропластичности мозга после неврологической травмы к приобретению и запоминанию новых двигательных навыков, способствующих компенсированию сформированного двигательного дефекта. Цель использования ВР при инсультах заключается в применении принципов усвоения двигательного навыка для нейрореабилитации после инсульта. Таким образом, занятия в ВР призваны усилить обычную терапию, предоставляя средство оказания более специфической, интенсивной и приятной для пациента терапии с обратной связью в реальном времени [8]. Несмотря на потенциальную полезность коммерческих игровых консолей ВР для нейрореабилитации после инсульта, был выявлен и ряд их недостатков. [9]. Во-первых, сложность уровней и управление в играх ВР часто не подходит для реабилитационных целей. Во-вторых, обратная связь и количественные показатели могут оказаться для пользователя негативными и разочаровывающими. В-третьих, современные игры ВР не включают неврологическую оценку. С учетом этого были проведены исследования и разработаны модифицированные программы ВР, предназначенные конкретно для нейрореабилитации инсульта [9]. В качестве методов, повышающих эффективность нейропластических процессов, возникающих в нервной системе при взаимодействии с объектами виртуальной реальности, перспективным является использование возможностей интерфейса «мозг-компьютер» [10, 11, 12]. Данных по применению ВР в реабилитации двигательных нарушений вследствие парезов нижних конечностей, вызванных поражением центрального мотонейрона, крайне мало. ■ ЦЕЛЬ Изучение эффекта влияния демонстрации движения от первого лица в виртуальной реальности на восстановление двигательной функции у пациентов в остром периоде ишемического инсульта. ■ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ В исследование было включено 45 пациентов в возрасте 58±7 лет, находившихся на стационарном лечении в ГБУЗ СОКБ им В.Д. Середавина. Все пациенты находились в остром периоде острого нарушения мозгового кровообращения. Пациенты с помощью рандомизации были разделены на две группы. В первую группу включено 24 пациента. Данным пациентам помимо стандартной реабилитационной терапии проводились занятия в ВР. Пациентам второй группы (21 человек) проводилась реабилитация в рамках стандарта оказания медицинской помощи. Занятия в ВР проводились в сроки с 5 по 19 день после возникшего острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) в каротидном бассейне. Число занятий в ВР составляло от 3 до 7 сеансов, каждое занятие длилось не более 15 минут. Демонстрировалась виртуальная среда ходьбы в горизонтальной поверхности по футбольному полю. Пациент мог видеть свои «виртуальные ноги». Скорость ходьбы изменялась реабили-тологом в диапазоне от 2-5 км/ч. Оценка двигательной функции происходила по тесту баланса Берга. Возраст пациентов первой группы составил 57±7 лет, второй группы - 63±1 лет. Распределение по гендерному фактору в анализе не учитывалось в связи с недостаточным количеством включенных в исследование пациентов. При изучении изменений, возникающих на фоне применения виртуальной реальности, оценивалось несколько основных параметров. Во-первых, сроки возникновения разницы при выполнении теста Берга с момента начала реабилитации в виртуальной реальности. Во-вторых, необходимая длительность занятий в виртуальной реальности для получения статистической разницы при выполнении теста Берга. И, наконец, влияние степени восстановления на общий балл по шкале NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale - шкала тяжести инсульта национальных институтов здоровья, США). Данная шкала используется в качестве стандартной методики оценки тяжести неврологической симптоматики, возникшей на фоне ишемического инсульта. Параметры 1 группа 2 группа p (Манна-Уитни) Возраст (лет) 57 (50;60) 63 (60;64) 0,721 Тест Берга (14 день) 27 (21;30) 11 (7 12) 0,233 Тест Берга (15 день) 29 (25;31) 11 (7 13) 0,035 Тест Берга (16 день) 33 (26;35) 11 (7 14) 0,018 Тест Берга (17 день) 33 (27;36) 12 (7 14) 0,004 Тест Берга (18 день) 35 (31;37) 13 (7 15) 0,001 Тест Берга (19 день) 35 (31;38) 18 (12;20) 0,001 Таблица 1. Динамика значений балла по шкале Берга в зависимости от дня реабилитации Неврологический статус оценивался по канадской неврологической шкале, позволяющей получить балльную оценку выраженности неврологического дефицита. Параметры 1 группа 2 группа p (Манна-Уитни) NIHSS (день поступления) 16 (14;19) 14 (12;15) 0,820 NIHSS (день выписки) 10 (8;11) 12 (9;12) 0,820 Таблица 2. Динамика значений балла по шкале NIHSS на момент поступления и день выписки из стационара в сравниваемых группах Характер распределения данных оценивался графическим методом и методом Шапиро-Уилка. Отображение данных представлено в виде М (95% ДИ). Для обработки данных с нормальным типом распределения использовали параметрические методы, а именно: t-тест для независимых группировок. При характере распределения данных, отличном от нормального, применяли непараметрический метод - критерий Манна-Уитни. Исследование одобрено локальным этическим комитетом СОКБ им. В.Д. Середавина. ■ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Всем пациентам на фоне проводимой терапии и реабилитации в рамках стандарта оказания медицинской помощи дополнительно проводились занятия в виртуальной реальности. Неврологический дефицит по данным оценки канадской неврологической шкалы в исследуемой группе составил 6,5±1 балл, а во второй группе 6,5 балла. Таким образом, сравниваемые группы были сопоставимы по выраженности неврологического дефицита на момент включения в исследование. День начала занятий определялся стабилизацией пациента и возможностью пациента находиться в положении сидя. В таблице 1 представлены данные динамики балла по шкале Берга в зависимости от дня реабилитации. Как видно из предоставленных данных, статистически значимые различия наблюдаются с 15-го дня после возникновения инсульта и с 3-го дня начала реабилитации в виртуальной реальности. Различия, возникшие на 3-ий день, практически не изменялись на протяжении дальнейших дней реабилитации как в исследуемой группе, так и в группе сравнения. Следует отметить высокую скорость достижения статистически значимого различия по способности выполнять двигательные задачи в соответствии со шкалой Берга. Так, в контрольной группе балл составлял к моменту выписки 35±2, а в группе сравнения 18±4. Несмотря на столь впечатляющие данные по динамики балла в соответствии со шкалой Берга, таких же значимых результатов в динамике балла по шкале NIHSS и канадской неврологической шкалы отмечено не было. Динамика по выраженности неврологической симптоматики на момент поступления и на день выписки по шкале NIHSS представлена в таблице 2. Обе группы сопоставимы по неврологическому дефициту как на момент поступления в стационар и включения в исследование, так и на момент выписки из стационара. Выраженность неврологического дефицита по данной шкале не имела корреляции с баллом по шкале Берга. Это обусловливалось прежде всего тем, что при оценке по шкале NIHSS учитывался не только двигательный, но и сенсорный дефициты, нарушение корковых функций и черепно-мозговых нервов. Кроме того, один и тот же неврологический дефицит, например умеренной выраженности парез нижней конечности, не препятствует выполнению заданий по шкале Берга. Таким образом, пациенты демонстрируют успешное выполнение заданий, соответствующих шкале Берга, при умеренном и выраженном двигательном неврологическом дефиците. На уменьшение ограничений двигательной функции у пациентов после ОНМК купирование пареза достоверного влияния не оказывает. Об этом свидетельствует выраженная динамика по шкале Берга и отсутствие таковой по данным шкалы NIHSS. ■ ВЫВОДЫ Занятия на нейротренажере показывают свою эффективность на 15-19 день после возникновения инсульта. Наиболее значимые результаты достигаются при начале занятия на нейротренажере в течение 5-9 дней после возникновения ОНМК (р=0,022). Степень восстановления двигательной активности зависит от длительности занятий в ВР (р=0,001), максимальный результат достигается за первые 3-5 сеансов. На успешность выполнения двигательных задач выраженность пареза достоверного влияния не оказывает (если речь идет о выраженной и умеренной степени выраженности пареза). Реабилитационный потенциал пациентов после ОНМК достаточно высок и не имеет значительных ограничений вследствие наличия умеренного и выраженного пареза. Для уточнения длительного реабилитационного эффекта необходимо продолжить наблюдение за данными пациентами. Это позволит оценить динамику двигательных нарушений и длительность сохранения сформированных двигательных навыков. К моменту выписки пациента из стационара данный ответ не является очевидным по причине малого срока от момента возникновения ОНМК.
×

Об авторах

А В Захаров

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России№; Центр прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ

Email: zakharov1977@mail.ru
к.м.н., доцент кафедры неврологии и нейрохирургии, заведующий лабораторией нейроинтерфейсов ЦПИ «Информационные технологии в медицине». ул. Ташкентская 220/22-141 г. Самара, 443115.

В Ф Пятин

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России; Центр прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ

Email: pyatin_vf@list.ru
д.м.н., профессор, заведующий кафедрой физиологии с курсом БЖД, начальник отдела нейроинтерфейсов и прикладной нейрофизиологии ЦПИ «Информационные технологии в медицине».

А В Колсанов

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России; Центр прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ

Email: avkolsanov@mail.ru
д.м.н., профессор, заведующий кафедрой оперативной хирургии, клинической анатомии с курсом инновационных технологий, руководитель ЦПИ «Информационные технологии в медицине».

И Е Повереннова

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: ipover555@mail.ru
д.м.н., профессор, заведующая кафедрой неврологии и нейрохирургии СамГМУ

М С Сергеева

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России; Центр прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ

Email: marsergr@yandex.ru
к.б.н., доцент кафедры физиологии с курсом БЖД, заведующая лабораторией прикладной нейрофизиологии ЦПИ «Информационные технологии в медицине»

Е В Хивинцева

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: elena.v.kh@mail.ru
к.м.н., доцент кафедры неврологии и нейрохирургии ФГБОУ ВО СамГМУ

Е С Коровина

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: korovina_ekateri@mail.ru
аспирант кафедры физиологии с курсом БЖД

Г Ю Куцепалова

ГБУЗ СОКБ им. В.Д. Середавина

Email: samaranevr@mail.ru
врач функциональной диагностики ГБУЗ СОКБ им. В.Д. Середавина.

Список литературы

  1. Van den Broek M.D. Why does neurorehabilitation fail? J Head Trauma Rehabil. 2005;982:464- 473
  2. Krishnamurthi RV, Feigin VL, Forouzanfar MH, Mensah GA, Connor M, Bennett DA, Moran AE, Sacco RL, Anderson LM, Truelsen T, O'donnell M, Venketasubramanian N, Barker-Collo S, Lawes CM, Wang W, Shinohara Y, Witt E, Ezzati M, Naghavi M, Murray C. Global Burden of Diseases, I.R.F.S., and Group, G.B.D.S.E. . Global and regional burden of first-ever is chaemic and haemorrhagic stroke during 1990-2010: findings from the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet Glob Health 1, 2013;80:259-281. doi: 10.1016/S2214-109X(13)70089-5
  3. Nakayama H, Jorgensen HS, Raaschou HO, Olsen TS. Recovery of upper extremity function in stroke patients: the Copenhagen Stroke Study. Arch Phys Med Rehabil.1994;75:394-398
  4. Moreira MC, De Amorim Lima AM, Ferraz KM, Benedetti Rodrigues MA. Use of virtual reality in gait recovery among post stroke patients-- A systematic literature review. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 2013;8:357-362. doi: 10.3109/17483107.2012.749428
  5. Lohse KR, Hilderman CG, Cheung KL, Tatla S., Van Der Loos HF. Virtual reality therapy for adults post-stroke: a systematic review and meta-analysis exploring virtual environments and commercial games in therapy. PLoS One. 2014;(9):93318. doi: 10.1371/journal.pone.0093318
  6. Thomson K, Pollock A, Bugge C, Brady M. Commercial gaming devices for stroke upper limb rehabilitation: a systematic review. Int J Stroke. 2014;9:479-488. doi: 10.1111/ijs.12263
  7. Laver K, George S, Thomas S, Deutsch JE, Crotty M. Virtual reality for stroke rehabilitation: an abridged version of a Cochrane review. Eur J Phys Rehabil Med. 2014;51:497-820. doi: 10.1002/14651858.CD008349.pub3.
  8. Levin M, Magdalon EC, Michaelsen SM, Quevedo A. Quality of Grasping and the Role of Haptics in a 3D Immersive Virtual Reality Environment in Individuals With Stroke. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2015. doi: 10.1109/ TNSRE.2014.2387412
  9. Bower KJ, Louie J, Landesrocha Y, Seedy P, Gorelik A, Bernhardt J. Clinical feasibility of interactive motion-controlled games for stroke rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 2015;12:63. doi: 10.1186/s12984-015-0057-x
  10. Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Сергеева М.С., Захаров А.В., Антипов О.И., Коровина Е.С., Тюрин Н.Л., Глазкова Е.Н. Информационные возможности использования мю- и бета-ритмов ЭЭГ доминантного полушария в конструировании нейрокомпьютерного интерфейса. Фундаментальные исследования. 2015;2(5):975-978
  11. Хивинцева Е.В., Сергеева М.С., Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Захаров А.В., Антипов О.И., Коровина Е.С. Динамика сенсомоторной активности коры головного мозга при интенции движения. Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2016;(6):40-43
  12. Сергеева М.С., Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Захаров А.В., Антипов О.И., Коровина Е.С. Модуляция сенсомоторных ритмов ЭЭГ. Биомедицинская радиоэлектроника. По материалам XII Международного междисциплинарного конгресса и Научной школы «Нейронаука для медицины и психологии. Новейшие разработки в фундаментальных и прикладных нейроисследованиях и психологии». 2016;5(2):28-30

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Захаров А.В., Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Повереннова И.Е., Сергеева М.С., Хивинцева Е.В., Коровина Е.С., Куцепалова Г.Ю., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-65957 от 06 июня 2016 г.