POST STROKE REHABILITATION: CLINICAL EFFICACY OF BCI-DRIVEN HAND EXOSKELETON IN COMPARISON WITH "AMADEO" ROBOTIC MECHANOTHERAPY
- Authors: Lyukmanov RK.1,2, Mokienko OA1, Aziatskaya GA1, Suponeva NA1, Piradov MA1
-
Affiliations:
- Research Center of Neurology
- Pirogov Russian National Research Medical University
- Issue: Vol 1, No 3 (2019)
- Pages: 63-72
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/2658-6843/article/view/19206
- DOI: https://doi.org/10.36425/2658-6843-2019-3-63-72
- ID: 19206
Cite item
Full Text
Abstract
Full Text
Введение Известно, что наиболее частым последствием инсульта (ОНМК) остаются двигательные нарушения различной степени выраженности, являющиеся одной из главных причин инвалидности у лиц трудоспособного возраста. По оценке некоторых авторов, ведущей причиной потери профессиональных навыков у 80% таких пациентов является моторная дисфункция руки (особенно кисти), при этом полное восстановление функции через 6 месяцев после развития заболевания наблюдается только в 11,6% случаев [10-12]. В Российской Федерации за 2017 год зарегистрировано 411535 случаев ОНМК, что обуславливает высокую актуальность и социально-экономическую значимость поиска наиболее эффективных и рациональных стратегий в постинсультной нейрореабилитации [1]. В многочисленных работах показано, что обучение движению в отличие от пассивного многократного повторения такого движения потенцирует более устойчивые нейрофизиологические явления в области первичной моторной коры, соответствующие нейропластическим процессам и приводит к более значительному восстановлению двигательных функций [13-20]. Ключевым элементом считают направленность упражнений на достижение заранее определённой цели, а также функциональную значимость упражнений для пациента (с учётом трудового и бытового преморбидного статуса). По данным систематических обзоров и мета-анализов, одной из наиболее эффективных методик в нейрореабилитации является терапия ограничением движения (constraint-induced movement therapy, CIMT), которая включена в национальные руководства по ведению постинсультных пациентов таких стран, как США, Бельгия, Англия [3, 21, 22]. По сути это один из вариантов лечебной гимнастики, который, кроме тренировки целенаправленных движений, предусматривает одновременную фиксацию здоровой руки до 90% времени бодрствования в дни тренировок [2324]. Все прочие методы двигательной реабилитации условно распределяются по степени своей эффективности между пассивными тренировками (минимальная эффективность) и CIMT (максимальная эффективность). Следует отметить, что методы с активными двигательными парадигмами (т.е. терапия, основанная на ограничении, эрготерапия, силовые тренировки и т.д.) могут быть применимы для обучения движению при парезе в руке лишь легкой или умеренной тяжести, т.е. в тех случаях, когда собственные движения пациента сохранены на 75-50% от нормального и речь идёт о стремлении увеличить силу, улучшить ловкость, мелкую моторику. В случае выраженного и грубого пареза (резкое ограничение произвольных движений - 25-10% от нормального объёма движения) спектр применяемых методик с доказанной эффективностью существенно сужается, снижаются их возможности в части репертуара тренируемых движений, интенсивности. Плегия (0% объёма произвольного движения) практически исключает обучение движению, пациенту в этом случае остаются доступными пассивные подходы, РТ в ассистивных режимах, зеркальная терапия и мысленные тренировки. В настоящее время наблюдается активное внедрение разнообразных роботизированных технологий в нейрореабилитацию. Основные преимущества РТ перед классической ЛФК с целенаправленными упражнениями заключаются в обеспечении высокой интенсивности тренировок, точной повторяемости движения и более широким спектром возможностей предъявления обратной связи [25]. Однако при возможности обеспечения сопоставимой интенсивности тренировок, традицион № 3-2019 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ 63 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ Таблица 1. Данные доказательности по РТв двигательной реабилитации Источник Уровень доказательности метода Комментарии Рекомендации ASA/AHA (США) IIa, А РТ целесообразно назначать пациентам с умеренным или выраженным парезом для обеспечения высокой интенсивности тренировок. Рекомендации RCP (Великобритания) Средний/низкий Постинсультным пациентам с сохранными движениями или потенциалом их восстановления необходимы тренировки высокой интенсивности с движениями, имитирующими конкретную задачу. Систематический обзор Hatem et al. Средний Эффективность РТ не превышает эффективность кинезио-терапии при сопоставимой интенсивности. Основное преимущество РТ - обеспечение высокой интенсивности тренировок. ные методы двигательной реабилитации не уступают по эффективности тренировкам с применением РТ [3, 21]. Место РТ в клинических рекомендациях представлено в Таблице 1. В целом, роботизированные методики для проведения тренировок с паретичной рукой предполагают использование целенаправленных упражнений с различными вариантами ассистивной или резистивной модуляции их выполнения внешним устройством для проксимальных или дистальных отделов руки разной степени антропоморфности с синхронным предоставлением обратной связи. Мысленная тренировка (идеаторная или идеомотор-ная тренировка в отечественной терминологии) является методикой с активным участием и применима у пациента, имеющего грубый парез или плегию кисти. Метод мысленных тренировок основан на представлении определённого движения, его планировании. В многочисленных исследованиях показано, что ПД сопровождается повышением возбудимости моторной коры, кортикоспинального тракта и спинальных ансамблей мотонейронов, а также снижением активности корковых ГАМК-ергических вставочных нейронов: то есть процессами, регистрируемыми в норме на фоне произвольных движений [26-31]. На этом основании принято считать, что ПД стимулирует те же пластические процессы в «целевых» моторных зонах головного мозга, а также способно совершенствовать моторные двигательные акты, что и тренировки реальных движений [32, 33]. Описанные феномены использованы в качестве научного обоснования применения подхода в обучении двигательным навыкам как здоровых людей, спортсменов, так и в нейрореабилитации для восстановления двигательной функции руки после инсульта, в том числе - при грубом парезе и плегии путём воздействия на процессы нейропластичности и модуляции активности кортикоспинального тракта [32, 33]. В систематическом обзоре по реабилитации пациентов с постинсультным парезом руки, включавшем данные 5 РКИ, 5 систематических обзоров и мета-анализов, методике мысленных тренировок с парадигмой ПД был присвоен уровень доказательности А при условии применения ее в качестве адъювантного метода к стандартной двигательной реабилитации (ЛФК, CIMT и т.д.), начиная с раннего восстановительного периода при любой степени пареза [3, 21]. В качестве движения, представляемого во время тренировок, наиболее часто предлагается какое-либо функционально значимое для пациента - например, захват стакана с водой, использование столовых приборов, чистка зубов, при этом рекомендуемая интенсивность занятий составляет от 1 часа в неделю не менее 6 недель [34, 35]. Расширением возможностей метода ПД за счёт предъявления обратной связи стало применение технологии ИМК, основанной на распознавании сенсо-моторных ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) [36-41]. С развитием ИМК стало возможным объективизировать процесс ПД в режиме «онлайн», что реализует предъявление обратной связи любых модальностей (в зависимости от подключаемого к ИМК устройства), позволяет контролировать интенсивность процедур, а главное - открывает серьёзные перспективы для пациентов с грубым парезом и плегией, т.к. метод ПД основан на непосредственном активном обучении пациента. Такие ожидания учёных подтверждаются исследованиями последних лет [28, 4246]. В большинстве работ, посвящённых технологии ИМК, используются устройства, реализованные на неинвазивной регистрации и распознавании реакции синхронизации/десинхронизации паттернов ЭЭГ, возникающей при мысленном движении, в качестве управляющего сигнала для устройства, подключаемого к компьютеру для предъявления обратной связи пациенту [47]. Развитием исследований в области оценки подходов к предъявлению обратной связи различных модальностей стала работа Ono T. с коллегами, в которой было показано, что для предъявления обратной связи предпочтительным является использование экзоскелета кисти, обеспечивающего кинестетическую афферентацию, в отличие от одной визуальной обратной связи, предъявляемой с экрана компьютера [39]. Это подтвердило тезис о модуляции сенсомоторных таламокортикальных цепей с помощью афферентного воздействия от проприорецеп-торов конечностей [30]. Приведённые данные являются предпосылками для применения ИМК у пациентов с грубыми постинсультными парезами или плегией, в том числе при обширном повреждении первичной моторной и соматосенсорной коры, а также служат обоснованием применения экзоскелета кисти в качестве метода предъявления кинестетической обратной связи. Согласно проанализированным клиническим рекомендациям, технологии РТ и методы ПД (в том числе с применением ИМК), показали свою эффективность при условии использования в качестве расширения основного протокола реабилитации. Однако в настоящее время не установлено, может ли технология ИМК с экзоскелетом кисти быть использована вместо применяемых в практике роботизированных методов или же должна лишь дополнять их. Кроме того, не полностью описан профиль пациентов, для которых применение ИМК-экзоскелет может быть наиболее целесообразным. Авторы систематических обзоров, посвящённых изучению данных под 64 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ сентябрь 2019 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ ходов, подчёркивают важность накопления клинических данных и развития методик их использования. Материалы и методы исследования Работа проводилась в ФГБНУ «Научный центр неврологии» (Москва) с 2016 по 2018 гг. на базе отделения нейрореабилитации и физиотерапии, протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ФГБНУ НЦН (заключение №8-6/16 от 14.09.16 г.). Все пациенты перед включением в исследование подписали информированное согласие. Объектом проспективного открытого рандомизированного контролируемого исследования в параллельных группах являлись пациенты с последствиями единичного ОНМК с очагом супратенториальной локализации и парезом в руке, которым было проведено клиническое обследование с использованием неврологических шкал. В исследование были включены 55 пациентов, демографические и основные исходные данные пациентов обеих групп были статистически сопоставимы (представлены в Таблице 2). Врач, производивший осмотр, не был осведомлён о результатах распределения пациента в ту или иную группу для устранения систематической ошибки при оценке клинических показателей. Методика клинического обследования заключалась в неврологическом осмотре пациента с оценкой объёма движений и силы в руке с помощью двигательных шкал Фугл-Мейера и ARAT (Action Research Arm Test) до начала и по окончании исследования [48-51]. Шкала Фугл-Мейера представляет собой набор тестовых движений для детальной оценки функции мышц верхней и нижней конечности, а также туловища. В данной работе были использованы данные, полученные из разделов шкалы для руки, включая произвольные движения проксимальных и дистальных отделов, объём пассивных движений, боль и чувствительность. Максимальное количество баллов по данной шкале составляет 126, что соответствует нормальной функции. Для изучения функциональных возможностей паре-тичной руки пациента была использована шкала ARAT, представляющая собой набор предметов для оценки основных видов захвата кисти и нескольких движений в проксимальных отделах руки (Рисунок 1). По инструкции специалиста пациент выполнял один из видов захвата с помощью предложенных предметов, каждое движение оценивалось по шкале от 0 до 3 баллов с максимальным общим количеством 57. Подразделы шкалы ARAT учитывают возможность реализации и оценки шаровидного, цилиндрического и щипкового захватов в ходе выполнения функционально значимых, целенаправленных движений. Независимо от группы исследования, помимо медикаментозной терапии, назначавшейся лечащим врачом, Рис. 1. Набор предметов для тестирования по шкале ARAT каждый пациент в течение двухнедельного курса реабилитации ежедневно занимался индивидуальной лечебной гимнастикой с инструктором, включавшей не менее десяти целенаправленных тренировок функционально значимых движений в руке. Также у всех пациентов проводилось не менее десяти процедур массажа паретич-ных конечностей для временного снижения мышечного тонуса и пассивной чрескожной электронейромиостиму-ляции мышц руки. В дополнение к классическим реабилитационным методикам в основной группе исследования проводилось не менее десяти тренировок по обучению кинестетическому ПД с использованием ИМК с визуальной и кинестетической обратной связью (с экзоскелетом кисти). В течение курса был использован неинвазивный ИМК, реализованный на методе распознавания реакции синхронизации/десинхронизации сенсо-моторных ритмов ЭЭГ во время выполнения пациентом инструкции к ПД. В случае успешного выполнения инструкции пациенту предъявлялась бимодальная обратная связь: визуальная с помощью объектов на экране компьютера и кинестетическая с помощью экзоскелета кисти, который приводил в движение пальцы руки. В зависимости от степени выраженности пареза в руке и спастичности, применялись различные модификации экзоскелетов, представлявших собой полимерные приводы для пальцев, приводившихся в движение по сигналу от ИМК (рисунок 2). В зависимости от команды, предъявлявшейся с экрана монитора путём изменения цвета стрелок (рисунок 3), Таблица 2. Сравнительная характеристика данных пациентов групп исследования Параметр ИМК (n=35) РТ (n=20) P (Mann-Witney) Возраст (в годах) 52,0 [36, 0; 58, 0] 54,0 [24, 0; 69, 0] >0,05 Мужчин, n (%) 24 (68) 11 (55) Давность инсульта (мес) 6,0 [4, 0; 13, 0] 10,0 [3, 0; 23, 0] >0,05 АКАТ (0-57) 1,0 [0, 0; 20, 0] 10,0 [0, 0; 32, 0] >0,05 Фугл-Мейера (0-126) 71,0 [60, 0; 92, 0] 84,0 [62, 0; 98] >0,05 Эшворта (0-4) 2,0 [1, 0; 2, 0] 2,0 [1, 0; 2, 0] >0,05 № 3-2019 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ 65 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ Рис. 2. Экзоскелеты кисти производства ООО «Нейроботикс», Зеленоград, Россия п I ▲ ▲ Рис. 3. Обозначения инструкций: А - «расслабиться», Б - «представление движения правой рукой», В - «представление движения левой рукой» Рис. 4. Тренажёр для проведения роботизированной механотерапии «Амадео» участник исследования должен был выполнять одну из трех инструкций: расслабиться, представлять движение левой или правой рукой. В качестве задания предлагалось кинестетически представлять медленное разгибание пальцев кисти: то есть мысленно создавать комплексный образ ощущений, сопровождающих сокращение мышц, движение сегментов руки. При распознавании интерфейсом целевых паттернов ЭЭГ срабатывала обратная связь, в случае распознавания системой ИМК других задач или отсутствии такого распознавания предъявления обратной связи не происходило. Пациенты группы сравнения помимо классических реабилитационных методик получала десять процедур роботизированной механотерапии для кисти с помощью комплекса Амадео (Швейцария, 2011, tyromotion.com, рисунок 4). Тренажёр представляет собой манипулятор, оснащённый пятью каретками с активными приводами для всех пальцев кисти, к которым с помощью магнитных фиксаторов прикреплялись пальцы пациента. Система реализует возможность проведения активных, пассив 66 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ сентябрь 2019 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ Таблица 3. Изменение значений показателей шкалы Фугл-Мейера у пациентов до и после тренировок в двух группах Параметр, баллы ИМК (n=35) РТ (n=20) Фугл-Мейера (общий балл, 0-126) До 71,0 [60, 0; 92, 0] 88,0 [78, 5; 93, 0] После 75,0 [62, 0; 105, 0] 100,0 [92, 0; 102, 0] Р 0,000409 0,00008 Фугл-Мейера произвольные движения (0-66) До 17,0 [9, 0; 36, 0] 23,0 [18, 5; 27, 0] После 20,0 [13, 0; 46, 0] 27,5 [22, 5; 32, 0] Р 0,000002 0,0009 Фугл-Мейера проксимальные отделы (0-42) До 15,5 [7, 0; 26, 0] 13,0 [13, 0; 14, 5] После 17,5 [10, 0; 32, 0] 14,5 [16, 5; 15, 5] Р 0,000002 0,0014 Фугл-Мейера дистальные отделы (0-24) До 2,0 [1, 0; 11, 0] 10,5 [4, 5; 13, 5] После 4,0 [2, 0; 17, 0] 13,0 [5, 0; 18, 0] Р 0,00006 0,003 ных, ассистирующих тренировок шаровидного захвата, разгибания пальцев и мелкой моторики (неполной симуляции щипковых захватов). Упражнения проводились в виртуальной среде под контролем биологической обратной связи, реализованной с помощью оценки движения пальцев пациента датчиками, встроенными в конструкцию устройства и её трансляции в игровой сценарий в виде виртуальной руки, которая копировала движения пациента. Пациент получал инструкцию по выполнению движений пальцами кисти в соответствии с игровым сценарием предлагаемой сессии, в зависимости от поставленной инструктором по лечебной гимнастике реабилитационной цели. Каждая тренировка включала в себя выполнение игровых заданий, требовавших реализации шаровидного или щипкового захвата с предъявлением цифровой информации об успешности выполнения задания (качество, скорость), а также визуальной обратной связи (достижение игровой цели). Кроме того, во время пассивной механотерапии в случае плегии, на экране предъявлялась виртуальная обратная связь в виде аватара тренируемой руки, у которой синхронно с манипуляторами пальцев происходило движение сгибания и разгибания пальцев. Длительность каждой тренировки составляла 30 минут, в процессе выполнения двигательных задач пациент выполнял около Рис. 4. Сравнение динамики показателей раздела «Произвольные движения руки» шкалы Фугл-Мейера трёхсот движений. Для статистической обработки полученных результатов была использована программа «STATISTICA 10.0». Проверка нормальности распределения признаков проводилась с применением критерия Шапиро - Уил- Рис. 5. Динамика показателей шкалы ARATв группах исследования № 3-2019 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ 67 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ Рис. 6. Сравнение динамики показателей шкалы ARAT между группами ка, основанием для использования методов непараметрической статистики стало выявление ненормальности распределения большинства количественных признаков. Данные в тексте и таблицах представлены в виде медианы, первого и третьего квартилей (Me [1Q; 3Q]). Для сравнения количественных признаков двух несвязанных групп использовался критерий Манна-Уитни. С целью выявления корреляционных связей был применён коэффициент корреляции Спирмена. Различия считались статистически значимыми при р<0,05. Результаты исследования и обсуждение По завершении комплекса реабилитационных мероприятий статистический анализ показал значимое улучшение двигательной функции руки у пациентов обеих групп по шкале Фугл-Мейера в целом, а также отдельно по параметрам «произвольные движения» и «дистальные отделы» (таблица 3). При оценке результатов улучшение показателей раздела «Произвольные движения» было статистически сопоставимым в обеих группах (рисунок 4). Статистически значимое улучшение произвольных движений было отмечено как за счёт проксимальных, так и дистальных отделов руки по данным шкалы Фугл-Мейера у всех пациентов без существенной разницы между группами. В обеих группах отмечена положительная статистически значимая динамика по шкале ARAT в целом (рисунок 5). Однако при сравнительном анализе было показано отсутствие статистически значимых отличий в степени динамики между группами (рисунок 6). При анализе подразделов шкалы ARAT, содержащих детальную оценку движений в проксимальных и дистальных отделах руки, было выявлено статистически значимое улучшение шарового, цилиндрического и щипкового захватов, а также движений в проксимальных отделах руки у пациентов обеих групп (таблица 4). Ни в одной из групп восстановление функции руки по шкалам Фугл-Мейера и ARAT не зависело от давности инсульта и возраста пациента. В обеих группах выявлены положительные корреляции средней силы между степенью восстановления функции руки по шкале Фугл-Мейера (r=0,37, p<0,05), по шкале ArAt (r=0,65, p<0,05) и исходной тяжестью двигательного дефицита. Основываясь на результатах, представленных в проведённом исследовании, можно заключить, что технология ИМК-экзоскелет по ряду параметров не уступает по эффективности РТ: значимое улучшение двигательной функции руки наблюдается по шкалам Фугл-Мейера и АРАТ в целом, а также по детализированным параметрам у пациентов обеих групп. Такое наблюдение согласуется с результатами слепого рандомизированного исследования, в котором первый реабилитационный робот для руки - MIT-Manus использовался в системе ИМК и управление которым осуществлялось ЭЭГ-сигналами мозга, возникающими при ПД [3, 21]. В исследовании участвовало 26 больных с грубым постинсультным гемипарезом (показатели по шкале Фугл-Мейера варьировали от 4 до 61 баллов (в среднем 26,4, при максимальном значении баллов по шкале = 66); средний возраст 51,4 года; средняя давность инсульта 297,4 дней). Эффекты лечения сравнивались между группой больных, получавших ИМК+MIT-Manus (11 человек), и группой больных, получавших только робот-терапию с MIT-Manus (14 человек). Лечение продолжалось в течение 4 недель, оценка проводилась через 2, 4 и 12 недель Таблица 4. Результаты оценки двигательной функции руки по шкале ARATв динамике Параметр ИМК (n=35) РТ (n=20) ARAT (общий балл, 0-57) До 1,0 [0, 0; 20, 0] 7,5 [0, 0; 20, 0] После 1,0 [0, 0; 34, 0] 17,5 [0, 0; 36, 0] Р 0,000438 0,002 ARAT шаровой захват (0-18) До 0,0 [0, 0; 10, 0] 3,5 [0, 0; 10, 5] После 0,0 [0, 0; 12, 0] 6,5 [0, 0; 12, 0] Р 0,011719 0,01 ARAT щипковый захват (0-18) До 0,0 [0, 0; 3, 0] 0,0 [0, 0; 1, 5] После 0,0 [0, 0; 11, 0] 0,0 [0, 0; 6, 0] Р 0,017961 0,02 ARAT цилиндрический захват (0-12) До 0,0 [0, 0; 6, 0] 1,0 [0, 0; 5, 0] После 0,0 [0, 0; 8, 0] 3,5 [0, 0; 8, 0] Р 0,005062 0,003 ARAT проксимальные отделы (0-9) До 1,0 [0, 0; 4, 0] 2,5 [0, 0; 4, 0] После 1,0 [0, 0; 6, 0] 3,5 [0, 0; 6, 0] Р 0,002218 0,01 68 ФИЗИЧЕСКАЯ И РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА, МЕДИЦИНСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ сентябрь 2019 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ДИСКУССИИ, ОБСУЖДЕНИЯ с помощью шкалы Фугл-Мейера. Через 4 недели, по окончании реабилитационных сессий, в обеих группах наблюдалось значимое улучшение по шкале Фугл-Мейера: в среднем, балл по Фугл-Мейера увеличился на 6,3 (на 23,7%) в группе MIT-Manus и на 4,5 (на 17,1%) в группе ИМК+MIT-Manus (р < 0,05 в обеих случаях). Между группами значимых различий в улучшении не было (р > 0,05). Улучшение двигательной функции в течение первых 4 недель исследования в группе MIT-Manus наблюдалось у 10 из 14 пациентов (71,4%). В группе ИМК+MIT-Manus у 7 из 11 пациентов (63,6%) наблюдалось улучшение двигательной функции руки в течение первых 4 недель. Авторы отмечают, что интенсивность каждой тренировки в группе MIT-Manus была значимо выше, что могло повлиять на хоть и не значительное, но большее улучшение функции в данной группе (136 повторов движения за сессию в группе ИМК+MIT-Manus по сравнению с 1 040 повторов движения в группе MIT-Manus). Через 12 недель от начала лечения в группе ИМК- MIT-Manus у большего количества больных, у 7 из 11 (63,6%), отмечалось дальнейшее улучшение двигательных функций в руке по сравнению с группой MIT-Manus, в которой дальнейшее улучшение наблюдалось только у 5 из 14 больных (35,7%). В данном исследовании продемонстрировано значимое (на 17% по шкале Фугл-Мейера) улучшение двигательной функции после серии тренировок ИМК+MIT-Manus более чем у 60% пациентов, что сопоставимо с результатами намного более интенсивных тренировок с MIT-Manus без ИМК. Следует отметить, что в сравнении с другими исследованиями, основным ограничением данной работы была относительно короткая продолжительность реабилитационного курса с применением ИМК, составлявшего в среднем 400 минут. Такая интенсивность занятий была связана с особенностями госпитализации и лечебным процессом в целом, однако была сопоставима с продолжительностью «классических» целенаправленных тренировок, составлявших основной протокол реабилитации у всех пациентов групп исследования. Выводы Согласно вышеприведённым результатам, в условиях интенсивной комплексной реабилитации технология ИМК-экзоскелет сопоставима по эффективности с роботизированной механотерапией, предоставляемой с помощью тренажёра для кисти Амадео при одинаковом количестве занятий по показателям шкалы ARAT и шкалы Фугл-Мейера. Данный подход рекомендуется как дополняющий традиционно используемые в двигательной реабилитации методы и может применяться у пациентов с давностью инсульта от 1 месяца, разной степенью выраженности пареза руки и степенью когнитивной функции, достаточной для выполнения задания по ПД. При этом исходная тяжесть двигательного дефицита в большей степени влияет на реабилитационный прогноз. Следует подчеркнуть, что применение реабилитационного подхода, основанного на мысленном совершении движения с подкреплением через экзоскелет кисти, управляемый ИМК, возможно у пациентов с полным отсутствием движений в руке - когда применение активных двигательных методик ограничено или неприменимо. Учитывая социальную значимость трудовых потерь после инсульта, являются крайне важными и необходимыми научно-исследовательские работы, направленные на развитие технологий в области нейрореабилитации. Технология «интерфейс мозг-компьютер» является одной из перспективных среди подходов к реабилитации после инсульта, что в частности подтверждается результатами проводимого исследования. Дальнейшее развитие технологии позволит создать продукт для использования в реальном секторе экономики и совершенствовать реабилитационную помощь пациентам трудоспособного возраста.About the authors
R Kh Lyukmanov
Research Center of Neurology; Pirogov Russian National Research Medical University
Email: xarisovich@gmail.com
Moscow, Russia
O A Mokienko
Research Center of NeurologyMoscow, Russia
G A Aziatskaya
Research Center of NeurologyMoscow, Russia
N A Suponeva
Research Center of NeurologyMoscow, Russia
M A Piradov
Research Center of NeurologyMoscow, Russia
References
- Министерство здравоохранения РФ: Заболеваемость взрослого населения России в 2017 году. Статистические материалы, часть III. URL: https://www.rosminzdrav.ru/.
- Harris, J.E. Strength training improves upper-limb function in individuals with stroke: a meta-analysis / J.E. Harris, J.J. Eng // Stroke. - 2010. - Vol. 41, N 1. - P. 36-40.
- Winstein, C.J. Guidelines for Adult Stroke Rehabilitation and Recovery / C.J. Winstein, J. Stein, R. Arena et al. // A Guideline for Healthcare Professionals From the American Heart Association/American Stroke Association / Stroke. - 2016. - Vol. 47.
- Мокиенко, О.А. Инсульт у взрослых: центральный парез верхней конечности / О.А. Мокиенко, Н.А. Супонева, Г.А. Азиатская и др. // Клинические рекомендации / под ред. О.А. Мокиенко, Н.А. Супоневой. - М. : МЕДпресс-Информ, 2018 - С. 222.
- Lang, C.E. Dose response of task-specific upper limb training in people at least 6 months poststroke: A phase II, single-blind, randomized, controlled trial / C.E. Lang, M.J. Strube, M.D. Bland et al. // Annals of Neurology. - 2016. - Vol. 80, N 3. - P. 342-54.
- Pichiorri, F. Brain-computer interface boosts motor imagery practice during stroke recovery / F. Pichiorri, G. Morone, M. Petti et al. // Annals of Neurology. - 2015. - Vol. 77, N 5. - P. 851 -65.
- Pollock, A. Top 10 research priorities relating to life after stroke--consensus from stroke survivors, caregivers, and health professionals / A. Pollock, B.S. George, M. Fenton, L. Firkins // International Journal of Stroke. - 2014. - Vol. 9, N 3. - P. 313-20.
- Frolov, A.A. Principles of motor recovery in post-stroke patients using hand exoskeleton controlled by the brain-computer interface based on motor imagery / A.A. Frolov, D. Husek, E.V. Biryukova et al. // Neural Network World. - 2017. - Vol. 27. - P. 107-137.
- Peurala, S.H. Effectiveness of constraint-induced movement therapy on activity and participation after stroke: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials / S.H. Peurala, M.P. Kantanen, T. Sjögren et al. // Clinical Rehabilitation. - 2012. - Vol. 26, N 3. - P. 209-23.
- Johansen-Berg, H. Correlation between motor improvements and altered fMRI activity after rehabilitative therapy / H. Johansen-Berg, H. Dawes, C. Guy et al. // Brain. - 2002. - Vol.125, pt. 12. - P. 31-42.
- Kwakkel, G. Probability of regaining dexterity in the flaccid upper limb: impact of severity of paresis and time since onset in acute stroke / G. Kwakkel, B.J. Kollen, J. van der Grond et al. // Stroke. - 2003. - Vol. 34. - P. 2181-2186.
- Morris, D.M. Constraint-induced movement therapy: characterizing the intervention protocol / D.M. Morris, E. Taub, V.W. Mark // Europa medicophysica. - 2006. - Vol. 42, N 3. - P. 257-68.
- Butefisch, C.M. Mechanisms of use-dependent plasticity in the human motor cortex / C.M. Butefisch, B.C. Davis, S.P. Wise et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2000. - Vol. 97. - P. 3661-3665.
- Hebb, D.O. The Organization of Behavior / D.O. Hebb // New York : Wiley & Sons. - 1949. - P. 378.
- Karni, A. Functional MRI evidence for adult motor cortex plasticity during motor skill learning / A. Karni, G. Meyer, P. Jezzard, M.M. Adams, R. Turner, L.G. Ungerleider // Nature. - 1995. - Vol. 377. - P. 155-158.
- Karni, A. The acquisition of skilled motor performance: fast and slow experience-driven changes in primary motor cortex / A. Karni, G. Meyer, C. Rey-Hipolito et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. - 1998. - Vol. 95. - P. 861 -868.
- Liepert, J. Treatment-induced cortical reorganization after stroke in humans / J. Liepert, H. Bauder, W. Show et al. // Stroke. - 2000. - Vol. 31, N 6. - P. 1210-6.
- Van Peppen, R.P.S. The impact of physical therapy on functional outcomes after stroke: what's the evidence? / R.P.S. Van Peppen, G. Kwakkel, S. Wood-Dauphine et al. // Clinical Rehabilitation. - 2004. -Vol. 18, N 8. - P. 833-62.
- Veerbeek, J.M. What Is the Evidence for Physical Therapy Poststroke? A Systematic Review and Meta-Analysis / J.M. Veerbeek, E. van Wegen, R. van Peppen et al. // PLoS ONE. - 2014. - Vol. 9, N 2. - P. 0087987.
- Winstein, C. Motor control and learning principles for rehabilitation of upper limb movements after brain injury / C. Winstein, A.M. Wing, J. Whitall et al. // Handbook of neuropsychology. - 2003. - Vol. 9. - P. 79-138.
- Hatem, S.M. Rehabilitation of Motor Function after Stroke: A Multiple Systematic Review Focused on Techniques to Stimulate Upper Extremity Recovery / S.M. Hatem, G. Saussez, M. Della Faille et al. // Frontiers in human neuroscience. - 2016. - Vol. 10. - P. 442.
- Royal College of Physicians / National clinical guideline for stroke // National Institute for Health and Clinical Excellence / Neurology. -2016. - London : RCP.
- Taub, E. Technique to improve chronic motor deficit after stroke / E. Taub, N.E. Miller, T.A. Novack et al. // Archives of Physical Medicine Rehabilitation. - 1993. - Vol. 74, N 4. - P. 347-54.
- Taub, E. Alertness, level of activity, and purposive movement following somatosensory deafferentation in monkeys / E. Taub, R.D. Heitmann, G. Barro // Annals of the New York Academy of Sciences. -1977. - Vol. 290. - P. 348-65.
- Черникова, Л.А., ed. Восстановительная неврология: Инновационные технологии в нейрореабилитации. 2016, «Медицинское информационное агентство». 344.
- Hummel, F. Inhibitory control of acquired motor programmes in the human brain / F. Hummel, F. Andres, E. Altenmuller, et al. // Brain Journal of Neurology. - 2002. - Vol. 125. - P. 404-420.
- Matsumoto, J Modulation of mu rhythm desynchronization during motor imagery by transcranial direct current stimulation / J. Matsumoto, T. Fujiwara, O. Takahashi et al. // Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. - 2010. - Vol. 7. - P. 27.
- Soekadar, S.R. Brain-machine interfaces in neurorehabilitation of stroke / S.R. Soekadar, N. Birbaumer, M.W. Slutzky, L.G. Cohen // Neurobiology of Disease. - 2014. - Vol. 83. - P. 0969-9961.
- Soekadar, S.R. Enhancing Hebbian learning to control brain oscillatory activity / S.R. Soekadar, M. Witkowski, N. Birbaumer, L.G. Cohen / Cerebral Cortex. - 2015. - Vol. 25. - P. 2409-2415.
- Takemi, M. Event-related desynchronization reflects downregulation of intracortical inhibition in human primary motor cortex / M. Takemi, Y. Masakado, M. Liu, J. Ushiba // Neurophysiology. - 2013. - Vol. 110, N 5. - P. 1158-66.
- Takemi, M. Sensorimotor event-related desynchronization represents the excitability of human spinal motoneurons / M. Takemi, Y. Masakado, M. Liu, J. Ushiba // Neuroscience. - 2015. - Vol. 25. - P. 58.
- Barclay-Goddard, R. Mental practice for treating upper extremity deficits in individuals with hemiparesis after stroke / R. Barclay-Goddard, T. Stevenson, L. Thalman, W. Poluha // Stroke. - 2011. - Vol. 42. - P. e574-e575.
- Zimmermann-Schlatter, A. Efficacy of motor imagery in post-stroke rehabilitation: a systematic review / A. Zimmermann-Schlatter, C. Schuster, M.A. Puhan et al. // Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. - 2008. - Vol. 5:8.
- Page, S.J. Mental practice in chronic stroke: results of a randomized, placebo-controlled trial / S.J. Page, P. Levine, A. Leonard // Stroke. - 2007. - Vol. 38, N 4. - P. 1293-7.
- Page, S.J. Effects of mental practice on affected limb use and function in chronic stroke / S.J. Page, P. Levine, A. Leonard // Archives of physical medicine and rehabilitation. - 2005. - Vol. 86, N 3. - P. 399-402.
- Ang, K.K. Clinical study of neurorehabilitation in stroke using EEG-based motor imagery brain-computer interface with robotic feedback / K.K. Ang, C. Guan, K.S. Chua et al. Conference proceedings - IEEE engineering in medicine and biology society. - 2010. - P. 5549-52.
- Ang, K.K. Brain-computer interface-based robotic end effector system for wrist and hand rehabilitation: results of a three-armed randomized controlled trial for chronic stroke / K.K. Ang, C. Guan, K.S. Phua et al. / Frontiers in neuroengineering. - 2014. - Vol. 7. - P. 30.
- Ang, K.K. A Randomized Controlled Trial of EEG-Based Motor Imagery Brain-Computer Interface Robotic Rehabilitation for Stroke / K.K. Ang, K.S. Chua, K.S. Phua et al. // Clinical EEG and neuroscience. - 2015. - Vol. 46, N 4. - P. 10-20.
- Ono, T. Brain-computer interface with somatosensory feedback improves functional recovery from severe hemiplegia due to chronic stroke / T. Ono, K. Shindo, K. Kawashima et al. // Frontiers in neuroengineering. -2014. - Vol. 7. - P. 19.
- Ramos-Murguialday, A., D. Broetz, M. Rea, L. Laer, O. Yilmaz, F.L. Brasil, G. Liberati, M.R. Curado, E. Garcia-Cossio, A. Vyziotis, W. Cho, M. Agostini, E. Soares, S. Soekadar, A. Caria, L.G. Cohen, N. Birbaumer, Brain-machine interface in chronic stroke rehabilitation: a controlled study. Annals of neurology, 2013. 74(1): p. 100-8.
- Фролов, А.А. Предварительные результаты контролируемого исследования эффективности технологии ИМК-экзоскелет при постинсультном парезе руки / А.А. Фролов, О.А. Мокиенко, Р.Х. Люкманов и др. // Вестник Российского государственного медицинского университета. - 2016. - № 2. - С. 17-25.
- Мокиенко, О.А. Интерфейс мозг-компьютер как новая технология нейрореабилитации / О.А. Мокиенко, Л.А. Черникова, А.А. Фролов // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. - 2011. - Т. 5, № 3. - С. 46-52.
- Buch, E.R. Think to move: a neuromagnetic brain-computer interface (BCI) system for chronic stroke / E.R. Buch, C. Weber, L.G. Cohen, et al. // Stroke. - 2008. - Vol. 39, N 3. - P. 1 -7.
- Daly, J.J. Brain-computer interfaces in neurological rehabilitation / J.J Daly, J.R. Wolpaw // Lancet Neurology. - 2008. - Vol. 7, N 11. - P. 32-43.
- Shih, J.J. Brain-computer interfaces in medicine / J.J. Shih, D.J. Krusienski, J.R. Wolpaw // Mayo Clinic Proceedings. - 2012. - Vol. 87, N 3. - P. 268-79.
- Фролов, А.А. Электрофизиологическая активность мозга при управлении интерфейсом мозг-компьютер, основанным на воображении движения / А.А. Фролов, Г.А. Азиатская, П.Д. Бобров, Р.Х. Люкманов и др. // Физиология человека. - 2017. - Т. 43. № 5. - С. 17-25.
- Pfurtscheller, G. Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles / G. Pfurtscheller, F.H. Lopes da Silva // Clinical Neurophysiology. - 1999. - Vol. 110, N 11. - P. 1842-57.
- Doussoulin, S.A. Validation of “Action Research Arm Test” (ARAT) in Chilean patients with a paretic upper limb after a stroke / S.A. Doussoulin, S.R. Rivas, S.V. Campos // Revista medica de Chile. - 2012. - Vol. 140, N 1. - P. 59-65.
- Fugl-Meyer, A.R. The post-stroke hemiplegic patient. A method for evaluation of physical performance / A.R. Fugl-Meyer, L. Jaasko, I Leyman et al. // Journal of Rehabilitation Medicine. - 1975. - Vol. 7. - P. 13-31.
- Fugl-Meyer, A.R. Post-stroke hemiplegia assessment of physical properties / A.R. Fugl-Meyer // Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. - 1980. - Vol. 7. - P. 85-93.
- Saiote, C. Resting-state functional connectivity and motor imagery brain activation / C. Saiote, A. Tacchino, G. Brichetto et. al. // Human Brain Mapping. - 2016. -Vol. 37, N 11. - P. 3847-3857.