Nonblinded study of immersive virtual reality efficacy for motor rehabilitation in patients with acute ischemic stroke: results presented

Alexander V. Zakharov; Захаров Александр Владимирович; Elena V. Khivintseva; Хивинцева Е. В.; Aleksandr V. Kolsanov; Колсанов А. В.; Irina E. Poverennova; Повереннова И. Е.; Vasiliy F. Pyatin; Пятин В. Ф.; Sergei S. Chaplygin; Чаплыгин С. С.; Vladimir A. Kalinin; Калинин В. А.

doi:10.35693/2500-1388-2019-4-2-38-42

Результаты открытого исследования эффективности двигательной реабилитации пациентов в остром периоде ишемического инсульта с использованием иммерсивной виртуальной реальности

Авторы: Захаров А.В.¹, Хивинцева Е.В.¹, Колсанов А.В.¹, Повереннова И.Е.¹, Пятин В.Ф.¹, Чаплыгин С.С.¹, Калинин В.А.¹
Учреждения:
1. ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России
Выпуск: Том 4, № 2 (2019)
Страницы: 38-42
Раздел: Нервные болезни
Статья опубликована: 15.06.2019
URL: https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/43757
DOI: https://doi.org/10.35693/2500-1388-2019-4-2-38-42
ID: 43757

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Цель – изучение эффективности применения иммерсивной виртуальной реальности в качестве метода восстановления двигательной функции нижних конечностей у пациентов в остром периоде ишемического инсульта в каротидном бассейне на основании динамики шкалы Берга.

Материал и методы. В исследование было включено 33 пациента в остром периоде ишемического инсульта в каротидном бассейне. Пациенты были рандомизированы в две группы: основная группа дополнительно получала занятия в условиях иммерсивной виртуальной реальности с сенсорным воздействием продолжительностью 10 занятий по 15 минут.

Результаты. У пациентов основной группы отмечалось улучшение стато-локомоторной функции по данным шкалы баланса Берга уже на шестой день занятий (р=0,03). Различия между сравниваемыми группами в последний день реабилитации демонстрировали улучшение стато-локомоторной функции на 23 балла (95% ДИ 13–27 баллов) в основной группе и на 7 баллов (95% ДИ 2–13 баллов) по шкале баланса Берга.

Заключение. Продемонстрировано положительное воздействие реабилитационных занятий в иммерсивной виртуальной реальности на восстановление стато-локомоторной функции у пациентов в остром периоде ишемического инсульта. Метод продемонстрировал высокую безопасность и хорошую переносимость у данной категории пациентов. Усиление степени иммерсивности за счет использования эксплицитного взаимодействия с объектами виртуальной реальности позволит в будущем увеличить эффективность восстановления стато-локомоторной функции.

Ключевые слова

инсульт, иммерсивная виртуальная реальность, реабилитация, нижние конечности, шкала баланса Берга

Полный текст

ВР – виртуальная реальность; лСМА – левая средняя мозговая артерия; пСМА – правая средняя мозговая артерия.

ВВЕДЕНИЕ

Инсульт сохраняет высокую степень актуальности по причине высокой степени тяжелой инвалидизации и смертности [1, 2, 3]. У 80% пациентов, выживших после инсульта, формируется парез верхних конечностей, у 40% данный парез сохраняется в течение всей жизни. У 81,2% пациентов формируется стойкая инвалидизация по причине двигательных нарушений. Двигательные нарушения в нижних конечностях приводят к высокому риску падений и ограничению стато-локомоторной функции [4]. На данный момент парезу верхней конечности отводится более значимая роль в формировании стойких инвалидизирующих двигательных нарушений. Несмотря на это, именно первоначальное восстановление двигательной функции нижних конечностей способствует значительному увеличению реабилитационного потенциала в дальнейшем [5].

Нарушение мобильности пациентов, перенесших инсульт, выражается в нарушении выполнения ежедневных бытовых задач, нарушении баланса и координации. Порядка 37% пациентов, перенесших инсульт в каротидном бассейне, в течение полугода испытывают как минимум одно падение [6]. У 8% пациентов из данной группы падение приводит к переломам различной локализации. Однократно возникший эпизод падения у больных приводит к формированию страха падения и как следствие – к ограничению мобильности и снижению качества жизни [7]. Фундаментальные исследования по оценке нейропластичности на основе функциональной магнитно-резонансной томографии демонстрируют наибольшие показатели в остром и подостром периодах инсульта [8, 9]. Следует отметить, что в данный период можно получить малоадаптивные эффекты реабилитации в виде формирования компенсаторного двигательного паттерна (для нижней конечности это гемипаретическая походка) или активации ипсилатеральной моторной зоны, что в последующем будет способствовать быстрому формированию «реабилитационного плато».

Современные методы двигательной реабилитации имеют высокий уровень доказательной базы, но в большинстве случаев являются ресурсоемкими и дорогостоящими, подразумевая использование дополнительных средств, обеспечивающих мобильность пациента. Это, к сожалению, значительно ограничивает масштабирование в использовании данных средств реабилитации [10, 11]. Сложность технической реализации реабилитационной методики требует от пациента высокого уровня ориентировочно-познавательной и речевой функций.

В современных условиях в реабилитации существует запрос на технологии и реализованные на их основе устройства, позволяющие комплексно решать данные ограничения.

Использование виртуальной реальности (ВР) может стать одним из способов преодоления существующих ограничений. На данный момент существуют ВР, классифицируемые как иммерсивные и неиммерсивные системы [12, 13]. Неиммерсивные системы ВР подразумевают сохранность сенсорных ощущений физического мира. В иммерсивных системах ВР сенсорные потоки полностью замещаются на артифициальные.

На данный момент происходит активное изучение неиммерсивных ВР в качестве метода, активирующего двигательную реабилитацию [14, 15]. Большинство исследований посвящено восстановлению двигательной функции верхней конечности с недостаточным акцентом внимания на восстановление стато-локомоторной функции. Также остается открытым вопрос о длительности и интенсивности реабилитационных занятий в ВР, позволяющих достичь клинически значимого результата.

ЦЕЛЬ

Изучение эффективности применения иммерсивной виртуальной реальности в качестве метода восстановления двигательной функции нижних конечностей у пациентов в остром периоде ишемического инсульта в каротидном бассейне на основании динамики шкалы Берга.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование проводилось в соответствии с международным стандартом надлежащего качества научных исследований (Good Clinical Practice). Получено одобрение локального этического комитета СОКБ им. В.Д. Середавина №146 от 14.03.2018 г. До включения в исследование все участники подписали письменное информированное согласие.

Критерии включения в исследование:

пациенты в возрасте от 18 до 80 лет с впервые возникшим острым нарушением мозгового кровообращения по ишемическому типу в каротидном бассейне в остром периоде;
двигательные нарушения в нижних конечностях в виде центрального пареза менее 3 баллов (согласно шкале оценки мышечной силы Британского совета медицинских исследований).

Критерии невключения:

когнитивные нарушения со снижением балла по Монреальской шкале оценки когнитивной функции (MoCA) менее 24 баллов;
сопутствующие неврологические и соматические заболевания, формирующие двигательные нарушения различной степени выраженности.

После подписания информированного согласия пациенты рандомизировались в две группы. Все больные получали реабилитационную помощь в объеме стандарта оказания медицинских услуг пациентам с острым нарушением мозгового кровообращения в условия стационара регионального сосудистого центра. Пациентам основной группы дополнительно проводились занятия в ВР. Данные занятия начинались в условиях палаты пациента в положении лежа, после расширения двигательной активности продолжались в условиях реабилитационного кабинета в положении сидя.

При проведении занятий в ВР пациентам демонстрировалась ходьба по горизонтальной поверхности от первого лица, при этом каждый виртуальный шаг и контакт с виртуальной поверхностью земли были сопряжены с проприоцептивным воздействием на подошвенную поверхность стопы. Данное имплицитное проприоцептивное подтверждение совершаемого шага осуществлялось с помощью воздействия многокамерных пневмоманжет, раздуваемых с частотой и интенсивностью, идентичной физиологическому шагу пациента весом 70–80 кг, идущего со скоростью 5 км/ч. Длительность занятия составляла 10 сеансов по 15 минут. Пациентам проводилось исследование двигательной функции нижних конечностей по шкале Фугл – Мейера в день начала и на десятый день занятий.

Анализ данных проводили с использованием программного обеспечения Statistica 12.0 (StatSoft). В качестве статистических методов оценки выборок на предмет нормального распределения использовали критерий Шапиро – Уилка. Применяли критерий ранговых знаков Вилкоксона для связанных выборок и критерий Манна – Уитни для независимых выборок. Проводился корреляционный анализ Спирмана.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование было включено 35 пациентов. Из них 3 пациента выбыли из исследования по причине возникших нежелательных явлений, не связанных с использованием реабилитации в ВР. У одного пациента возникла тромбоэмболия мелких ветвей легочной артерии, у двух пациентов развилось острое психотическое состояние, по поводу которых дополнительно была назначена психотропная терапия. Все нежелательные явления полностью разрешились к моменту окончания исследования.

Сравниваемые группы были сопоставимы по клинико-демографическим данным (таблица 1).

Характеристика	Группа сравнения (n=16)				Основная группа (n=17)
Пол	М (9)		Ж (7)		М (10)		Ж (7)
Возраст (мин.–макс.)	62 (40–76)		70 (59–79)		64 (42–73)		65 (41–77)
Средний возраст в группе (мин.–макс.)	65 (40–79)				64 (41–77)
Локализация инсульта (количество случаев)	лСМА	пСМА	лСМА	пСМА	лСМА	пСМА	лСМА	пСМА
	5	4	7	0	5	5	4	3

Примечание. лСМА – левая средняя мозговая артерия, пСМА – правая средняя мозговая артерия.

Таблица 1. Клинико-демографическая характеристика исследуемых групп больных

Наличие различий в исследуемых группах относительно сторонности локализации инсульта не носило статистически достоверных различий.

В качестве основного критерия оценки эффективности реабилитации в ВР выбрана шкала баланса Берга, валидизированная для пациентов с острым периодом инсульта и имеющая высокую чувствительность по выявлению динамики двигательных нарушений.

Среднее значение увеличения балла шкалы Берга на протяжении исследования в основной группе составило 7 (95% ДИ 2–11) баллов (р < 0,05), что находилось практически на уровне минимальной чувствительности данной шкалы (7–8 баллов). В основной группе динамика составила 19 (95% ДИ 12–27) баллов (р=0,004) (рисунок 1).

Рисунок 1. Показатели шкалы баланса Берга в начале и по окончании курса реабилитации.

В группе сравнения выраженная положительная корреляция исходного значения балла по шкале баланса Берга на динамику балла данной школы на момент окончания исследования: rs=0,78; р=0,001. У пациентов с локализацией инсульта в лСМА наблюдалось более ощутимое восстановление двигательной функции (rs=0,54; р=0,024).

Дополнительной задачей исследования было изучение влияния длительности занятий в иммерсивной ВР на степень восстановления двигательной функции.

Статистически значимых различий балла по шкале баланса Берга в течение всего исследования не получено. Достоверные статистические различия в основной группе возникали уже на шестой день реабилитации (р=0,03) (рисунок 2).

Рисунок 2. Динамика показателей шкалы Берга в зависимости от длительности реабилитации.

У пациентов обеих групп на момент включения в исследование наблюдались выраженные нарушения жизнедеятельности, что соответствовало тяжелой или умеренной степени инвалидизации по шкале Рэнкин (таблица 2).

Шкала оценки (среднее, 95% ДИ)	Группа сравнения	Основная группа
NIHSS (начало реабилитации)	11 (8–14)	10 (8–11)
Рэнкин (начало реабилитации)	4 (3–4)	4 (3–4)
Ривермид (начало реабилитации)	3 (2–4)	2 (1–4)
NIHSS (завершающий визит)	9 (6–13)	7 (6–9)
Рэнкин (завершающий визит)	3 (1–4)	3 (2–4)
Ривермид (завершающий визит)	5 (4–6)	6 (4–7)

Таблица 2. Показатели шкал неврологического осмотра и показателей функционирования на этапе включения и завершения исследования

На момент окончания исследования отмечалась положительная динамика по всем шкалам оценки эффективности реабилитационных мероприятий. Так, индекс мобильности Ривермид у группы сравнения характеризовался способностью пациента самостоятельно стоять более 10 сек., а в основной группе пациенты могли самостоятельно передвигаться на расстояние до 10 м без посторонней помощи.

ОБСУЖДЕНИЕ

Использование сенсорного взаимодействия с виртуальными объектами может рассматриваться в качестве метода, активизирующего нейропластичность центральной нервной системы на кортикальном и пирамидно-стриарном уровнях.

Очевидно, следующим этапом развития реабилитационных технологий с использованием виртуальной реальности будет повышение иммерсивности за счет сенсорного погружения в ВР при мультисенсорном воздействии. Также вероятно, что использование эксплицитного взаимодействия с объектами ВР будет способствовать увеличению эффективности реабилитации и расширению ее возможностей. Высокая степень безопасности данного реабилитационного метода позволяет использовать его у пациентов в остром периоде ишемического инсульта. Интуитивно понятные занятия не имеют ограничений в виде сенсорных нарушений речи.