ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА УСКОРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ ПОСЛЕ ПЕРЕНЕСЕННОГО ОСТРОГО НАРУШЕНИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ
- Авторы: Захаров АВ1,2, Пятин ВФ3,2, Колсанов АВ3,2, Повереннова ИЕ3, Сергеева МС3,2, Хивинцева ЕВ3, Коровина ЕС3, Куцепалова ГЮ4
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России№
- Центр прорывных исследований «IT в медицине» СамГМУ
- ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России
- ГБУЗ СОКБ им. В.Д. Середавина
- Выпуск: Том 1, № 3 (2016)
- Страницы: 62-66
- Раздел: Статьи
- Статья опубликована: 15.09.2016
- URL: https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/21546
- DOI: https://doi.org/10.35693/2500-1388-2016-0-3-62-66
- ID: 21546
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ключевые слова
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
- Van den Broek M.D. Why does neurorehabilitation fail? J Head Trauma Rehabil. 2005;982:464- 473
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
