Efficacy of the poststroke arm function rehabilitation on biofeedback system «Habilect»

Full Text

Актуальность проблемы Рука человека обладает многими функциями, необходимыми для осуществления повседневной и профессиональной деятельности. К нарушению функции руки приводит большое число заболеваний, но одним из самых распространенных заболеваний нервной системы, приводящих к стойкому нарушению двигательной функции и, как следствие - к инвалидизации, - является инсульт. Согласно прогностическим данным ВОЗ, количество инсультов в Европе неуклонно увеличивается и к 2025 г. может достичь более чем 1500000 в год [1]. В первую очередь, у пациентов, перенесших инсульт, нарушаются базовые моторные функции руки: достижение (ричинг) какого-либо объекта и его захват, а также нарушается взаимодействие обеих рук. Как известно, для успешного восстановления движений в ходе реабилитации необходимо выполнение определенных условий: проведение тренировок в среде, максимально приближенной к реальной; активное участие пациента; проведение коррекции патологических синергий в руке, а также наличие интерактивной обратной связи, позволяющей пациенту контролировать правильность выполнения двигательной задачи и корректировать собственные усилия [2, 3, 4]. В последние годы все большее распространение получают системы виртуальной и дополненной реальности, как на стационарном, так и на амбулаторном этапах реабилитации. Техническая основа виртуальной реальности - это ис кусственная трехмерная среда, созданная с помощью компьютера и отображаемая на экране. Проведение тренировки в виртуальной среде позволяет смоделировать необходимое рабочее пространство для двигательного переобучения, а так же обеспечить интерактивную обратную связь, что способствует повышению мотивации пациента и интенсификации реабилитационного процесса. Цель исследования Изучить влияние тренировки с помощью системы виртуальной биологической обратной связи «Habilect» на базе инфракрасного сенсора Kinect на двигательную функцию паретичной руки в раннем и позднем восстановительном периоде инсульта. Материалы и методы Данное рандомизированное исследование проводилось на базе ФГБНУ «Научный центр неврологии» и было одобрено локальным этическим комитетом (протокол заседания от 27.01.2106 г. №1-5/16). Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Критерии включения в исследование: пациенты мужского и женского пола в возрасте от 18 до 80 лет; подтвержденное нарушение мозгового кровообращения по ишемическому или геморрагическому типу; давность инсульта от 3-х до Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 41 Вестник восстановительной медицины № 2^2018 12 месяцев; наличие постинсультного пареза в руке от 2-х до 4-х баллов по Британской шкале оценки мышечной силы (The Medical Research Council Scale, MRC-SS) [3]. Критерии не включения в исследование: степень пареза в руке меньше 2-х баллов по шкале MRC-SS; грубое нарушение глубокой чувствительности; неглект-син-дром; повышение мышечного тонуса по шкале Эшворта (Modified Ashworth scale, MAS) [4] больше 2-х баллов; грубое нарушение зрения, не позволяющее различать изображение на экране компьютера; выраженные когнитивные нарушения, затрудняющие выполнение инструкций (Montreal Cognitive Assessment, MoCA <10 баллов) [5]; грубая сенсорная или моторная афазия. В исследование было включено 17 пациентов перенесших инсульт, которые были рандомизированы методом слепых конвертов на 2 группы - основная (10 человек) и контрольная (7 человек). Медиана возраста составила 48 [34; 62] лет, медиана давности инсульта 7,5 [3; 12] месяцев. Медиана баллов движения в руке по шкале Фугл-Мейера (Fugl-Meyer assessment scale, FMA) составила 102 [75; 124] балла и по шкале Action Research Arm Test (ARAT) - 43,5 [0;57] баллов. Группы были сопоставимы по возрасту, давности инсульта и степени неврологического дефицита по шкале Фугл-Мейера и Эшворта, до начала курса реабилитации. Пациенты основной группы, помимо тренировки с инструктором ЛФК, проходили тренировку с применением системы биологической обратной связи «Habilect» на базе бесконтактного инфракрасного сенсора Microsoft Kinect (30 минут, 6 дней в неделю, в течение двух недель). Пациенты контрольной группы получали целенаправленную тренировку с инструкто-ром-методистом ЛФК со зрительной обратной связью направленную на восстановление двигательной функции руки (30 минут, 6 дней в неделю, в течение двух недель). С пациентами обеих групп дополнительно проводились стандартные реабилитационные мероприятия: занятия с инструктором ЛФК, массаж, подпорого-вая нервно-мышечная стимуляция паретичных мышц руки, магнитотерапия. Главной целью тренировок, как в основной, так и в контрольной группах, было улучшение базовых двигательных навыков паретичной руки. У пациентов основной группы, получавших тренировку на комплексе «Habilect», проводилось тестирование движений до начала тренировки, с целью определения начального объема движений в паретичной руке, после чего специалист настраивал упражнения под индивидуальные возможности пациента. Тренировка проходила в 2 этапа: первый заключался в выполнение простых движений в плечевом, локтевом и лучезапястном суставах (подъем прямой руки перед собой, отведение-приведение прямой руки, отведение согнутой руки, сгибание-разгибание локтя, отведение-приведение кисти) в каждом упражнении необходимо было выполнить 10 повторов, при этом контролируя непроизвольные движения в локтевом и лучезапястном суставах; на втором этапе тренировки пациент управлял различными играми при помощи тех же простых движений (отведение-приведение прямой руки, сгибание-разгибание локтя), а также при помощи более сложных координированных движений (ричинг, подъем обеих рук поочередно). У пациентов контрольной группы использовалась целенаправленная тренировка с инструктором-ме-тодистом ЛФК в облегченной среде с использованием системы подвесов для разгрузки веса паретичной руки, упражнения на координацию движений и манипуляции с различными предметами (мяч, кубик и др.). До и после курса тренировок проводилась оценка двигательных навыков в руке при помощи клинических шкал: Фугл-Мейера, ARAT [6; 7]. Для оценки степени спастичности использовалась шкала Эшворта. Статистическая обработка результатов проводилась с помощью критериев Манна-Уитни (при сравнении независимых выборок), Уилкоксона (при сравнении зависимых выборок), коэффициента корреляции Спирмена, на персональном компьютере с применением пакета прикладных программ Statsoft Statistica v. 7.0. Данные представлены в виде медианы и 25, 75 % квартилей. Статистически значимыми считали различия при р <0,05. Результаты и обсуждение У пациентов основной группы, получавших тренировки на системе «Habilect», статистически значимо улучшалась двигательная функция руки по данным шкалы Фугл-Мейера после курса реабилитации (p<0,05). (Рис. 1) Было отмечено, что данные изменения происходили за счет увеличения объема активных движений в проксимальном отделе руки (p<0,05). (Рис. 2) Также отмечалось статистически значимое изменение объема пассивных движений в руке (р<0,05). Корреляций данных изменений с возрастом и давностью перенесенного инсульта не наблюдалось. При этом в контрольной группе статистически значимым было только увеличение объема пассивных движений (p=0,04) по шкале Фугл-Мейера. (Рис. 3) По шкале ARAT, позволяющей оценить различные виды захватов, в основной группе также отмечались статистически значимые улучшения двигательной функции руки (р<0,05). (Рис. 4) Стоит отметить, что данные изменения происходили за счет улучшения щипкового захвата (р<0,05) и крупных движений руки (p<0,05). В контрольной группе достоверных изменений по данной шкале не наблюдалось. Поскольку тренировки на системе Habilect задействовали только проксимальные отделы паретичной руки, а пациенты основной и контрольной групп не были достоверно сопоставимы по результатам шкалы ARAT до начала тренировок, нельзя с уверенностью утверждать, что улучшение щипкового захвата стало следствием тренировок. Тем не менее, влияние тренировок в виртуальной среде с моделированием бытовых навыков и отслеживанием движений дистальных отделов руки, подразумевающих выполнения ричинга с планированием дальнейшего захвата (reach-to-grasp), заслуживает отдельного внимания и дальнейшего изучения. Полученные результаты свидетельствуют о значимом увеличении объема движений паретичной руки у пациентов основной группы, получавших тренировку с применением системы биологической обратной связи «Habilect». Таким образом, можно предположить, что виртуальная среда обеспечивала большую вовлеченность пациента в реабилитационный процесс, тем самым повышая мотивацию и активируя стремление улучшить результаты собственных тренировок. Интерактивная обратная связь позволяла непрерывно получать информацию об ошибках во время всей тренировки, что способствовало коррекции пат- 42 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 2^2018 FMA общий балл движений в руке (основная группа) Median; Box 25%-75%; Whisker: Non-Outlier Range 126- 124 122 120 118 116 114 112 110 108 106 104 102 100- До реабилитации После реабилитации Median 25%-75% I Non-Outlier Range Outliers + Extremes *p<0,05 FMA объем движений в руке (основная группа) Median; Box 25%-75%; Whisker: Non-Outlier Range 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 До реабилитации D Median После реабилитации 25%-75% I Non-Outlier Range Outliers + Extremes *p<0,05 Рис. 1. Динамика общего балла движений в руке по Рис. 2. Динамика объема движений в проксимальном шкале Фугл-Мейера у пациентов основной группы. отделе руки по шкале Фугл-Мейера в основной группе. Fugl-Meyer объем пассивных движений Median; Box: 25%-75%; Whisker: Non-Outlier Range И До реабилитации О Outliers + Extremes Основная группа Ш После реабилитации О Outliers + Extremes Рис. 3. Динамика объема пассивных движений в руке по шкале Фугл-Мейера в основной и контрольной группах. ARAT общий балл (основная группа). Median; Box: 25%-75%; Whisker: Non-Outlier Range 58 - 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 До реабилитации .. После реабилитации Median 25%-75% I Non-Outlier Range Outliers + Extremes *p<0,05 Рис. 4. Динамика общего балла по шкале ARATв основной группе. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 43 Вестник восстановительной медицины № 2^2018 тернов движений и снижению вовлечения в процесс осуществления движений крупных мышц плечевого пояса [10]. В то же время пациенты контрольной группы тренировались исключительно с использованием обратной зрительной связи (просто под визуальным контролем), что могло быть причиной самоограничения во время выполнения двигательной задачи. Заключение. Таким образом, результаты проведенного исследования показали, что использование тренировки с виртуальной обратной связью способствует более пол ному восстановлению базовых двигательных навыков в руке у пациентов, перенесших инсульт, в отличие от классической целенаправленной тренировки со зрительной обратной связью. Используемая реабилитационная система на базе бесконтактного инфракрасного сенсора Microsoft Kinect позволила интенсифицировать реабилитационный процесс, что способствовало повышению эффективности тренировок. Данный метод может быть полезным дополнением к традиционной реабилитации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

A. S Klochkov

Research Center of Neurology

Email: anton.s.klochkov@gmail.com

A. E Khizhnikova

Research Center of Neurology

Email: Nastushkapal@gmail.com

A. M Kotov-Smolensky

Research Center of Neurology

N. A Suponeva

Research Center of Neurology

L. A Chernikova

Research Center of Neurology

M. A Piradov

Research Center of Neurology

References

Supplementary files