Modern technologies of shoulder joint rehabilitation after stroke: a combination of evidence-based methods and promising technologies (literature review).

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Нарушение работы плечевого сустава у пациентов после инсульта, согласно различным литературным источникам, наблюдается от 12 до 64% случаев [1-3]. Несвоевременная реабилитация приводит к развитию серьезных осложнений, таких как: болевой синдром [1], подвывих плеча [3] и формирование контрактур [4]. Данные осложнения создают значительные препятствия для реабилитационного процесса, снижая ее эффективность. Это вызывает стойкие нарушения бытовой активности и снижает качество жизни пациентов, увеличивая нагрузку на медицинский персонал и лиц, осуществляющих уход [5].

Современные исследования в области нейрореабилитации подчеркивают необходимость раннего начала восстановительных мероприятий, важности комплексного подхода и формирование индивидуальных программ реабилитации плеча у пациентов после перенесенного инсульта [5].

Цель обзора: систематизация современных подходов к реабилитации, основанных на принципах доказательной медицины с акцентом на анатомо-функциональные особенностях биомеханики плечевого сустава и клинически подтвержденные методы коррекции двигательных нарушений.

Материалы и методы

Обзор литературы составлен на основании анализа 38 опубликованных ранее исследований по данной тематике. Поиск статей проводился с использование ключевых слов из открытых баз данных: PubMed, Cochrane, E-Library, Scopus. Для обзора были отобраны все материалы, соответствующие теме исследования, опубликованные на русском и английском языке в период с 2014 по 2025 год.

результаты и обсуждение

1. краткая анатомия плечевого сустава

Верхний плечевой пояс состоит их трех костей и четырех суставов. К костям плечевого сустава относится ключица, лопатка и плечевая кость. Этими костями образованы четыре сустава – плечевой, грудино-ключичный, акромиально-ключичный и лопаточно-грудной.

Плечевой сустав – самый подвижный сустав тела человека, что делает его ключевым в выполнении повседневных задач. Как основной сустав верхнего плечевого пояса, он представляет собой самое подвижное сочленение человеческого организма, что обусловлено его уникальной анатомической структурой. Плечевой сустав – шаровидный, он образован суставной впадиной лопатки и головкой плечевой кости. Сустав является многоосевым, он имеет три оси движения – вертикальную, сагиттальную и поперечную. Основные типы движения в плечевом суставе включают (рис. 1):

1. Сгибание – подъем руки вперед (до 180 градусов с участием лопатки) и разгибание – движение руки назад (до 60 градусов).
2. Отведение – подъем руки в сторону (до 180 градусов с участием лопатки) и приведение – возвращение руки к туловищу.
3. Наружная ротация – поворот плеча наружу, внутренняя ротация – поворот плеча внутрь.
4. Круговое движение – комбинация сгибания, отведения, разгибания и приведения (конусообразное движение).

В лопаточно-ключичном поясе выделяют дополнительные движения, которые влияют на положение лопатки и ключицы, и, соответственно, на функциональность плечевого сустава. Данные движения включают:

1. Протракцию – выдвижение лопатки вперед, ретракцию – сведение лопаток назад.
2. Элевацию – подъем лопатки вверх, депрессию – опускание лопатки вниз.

Широкий диапазон движений в плечевом суставе обеспечивается сложным взаимодействием развитой мускулатуры и прочного связочного аппарата. Нарушение функции любого из этих элементов приводит к значительным ограничениям в выполнении повседневных бытовых задач.

Высокая подвижность плечевого сустава напрямую сопряжена с относительной нестабильностью, обусловленной его анатомическими особенностями. Главная особенность – это несоответствие размеров суставных поверхностей. Суставная ямка покрывает менее 25-30% головки плечевой кости, оставляя часть головки неконгруэнтной. Слабая суставная капсула и большие размеры головки плечевой кости обеспечивают высокую степень свободы движения в данном суставе. Это делает плечевой сустав самым подвижным суставом в организме и, одновременно, самым нестабильным [7].

Статическая устойчивость плечевого сустава зависит от суставной капсулы, формы суставных поверхностей и суставной губы. В то время как динамическая стабильность плечевого комплекса обусловлена связочным аппаратом и тремя основными группами мышц.

Первая группа – плечелопаточная – состоит из мышц вращательной манжеты плеча (надостная, подостная, малая круглая и подлопаточная мышца). Вторая группа – аксиолопаточная – состоит из мышц, которые действуют на лопатку – ромбовидная, трапециевидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку. Третья группа – аксиоплечевая – состоит из тех мышц, которые берут начало на грудной клетке и прикрепляются к плечевой кости, к ним относится широчайшая мышца спины и большая грудная мышца. Мышечная сила, создаваемая данными мышцами во время выполнения движений в плечевом суставе, улучшает стабильность сустава, сближая головку плечевой кости с суставной ямкой. Большое количество мышц обеспечивают широкий диапазон движения и защищают плечевой сустав от механических повреждений (рис. 2).

У пациентов, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения, наблюдается нарушение работы в мышцах плечевого пояса. Основные проявления – спастичность и мышечная слабость. Повышенный тонус чаще возникает в приводящих и сгибающих мышцах, чаще всего страдают внутренние ротаторы плеча (подлопаточная и большая грудная мышца) и широчайшая мышцы спины. Слабость с гипотонией чаще возникает в мышцах-антагонистах. К ним относятся наружные ротаторы (подостная и малая круглая), а также стабилизаторы лопатки (передняя зубчатая, трапецевидная). Данные нарушения в работе мышц приводят к нарушению координации и потери синхронности в работе данных мышц.

Возникновение таких нарушений в мышцах плечевого пояса приводит к определенным биомеханическим последствиям, а именно к формированию синдрома «замороженного плеча» (адгезивного капсулита), сублюксации и появлению болевого синдрома.

В последнее время все чаще публикуются исследования, которые показывают, что реабилитация проксимального отдела руки может косвенно влиять на восстановление функции кисти, а также может улучшать равновесие и ходьбу у данной группы пациентов [8, 9].

Поэтому при разработке реабилитационных программ необходимо учитывать данные механизмы. Также важно соблюдать принцип этапного воздействия: от пассивных и активно-пассивных движений на ранних этапах до сложных функциональных упражнений, направленных на восстановление бытовой активности, по мере восстановления мышечного контроля.

2. подходы к реабилитации

1. Профилактика подвывиха плечевого сустава

Сублюксация плечевого сустава – частое осложнение у пациентов после инсульта, которое встречается в 17-64% случаев [3]. В первые три-четыре недели после инсульта в верхней конечности наблюдается вялый парез, соответственно, мышцы плеча из-за сниженной силы и гипотонуса не могут должным образом закрепить головку плечевой кости в суставной впадине. Слабость мышц вращательной манжеты плеча и вес паретичной руки, вызывают смещение головки плечевой кости вниз из неглубокой суставной ямки, тем самым вызывая подвывих плеча. Нарушение механической целостности и стабильности сустава приводит к пальпируемому зазору между акромионом и головкой плечевой кости.

Подвывих плеча после инсульта может привести к развитию гемиплегической боли, контрактуре и вторичному необратимому повреждению связок, суставной капсулы, нервов и кровеносных сосудов. Данные нарушения могут привести к серьезным ограничениям в повседневной деятельности, в том числе и к нарушению равновесия [3]. 

Для профилактики подвывиха плеча применяют ортезы и бандажи на плечевой сустав, тейпирование, а также различные виды нейростимуляции.

Один из методов профилактики и лечения сублюксации плечевого сустава – применение ортезов, обеспечивающих механическую поддержку сустава. В недавнем исследовании Kim M. и других авторов было выявлено, что ношение плечевых ортезов сразу после вертикализации пациента, снижает риск развития гемиплегической боли в плече и уменьшает подвывих. В результате этого пациенты могли более активно участвовать в реабилитации верхней конечности, что позволило им максимально увеличить свое функциональное восстановление и независимость [3]. По результатам систематического обзора литературы также было показано, что ношение ортезов уменьшают вертикальный подвыхих, снижает риск развития гемиплегической боли в плече [10]. В другом исследовании было показано, что ношение плечевого бандажа (N1-Neurosling) также положительно влияет на постуральную устойчивость пациентов, что способствует снижению риска падения по сравнению с контрольной группой, а также продемонстрировало уменьшение боли в плечевом поясе (рис. 3) [11].

Исследования показали, что механическая поддержка плеча снижала степень подвывиха в первые недели после инсульта. Однако до сих пор нет клинических рекомендаций, касающихся длительности ношения ортезов и бандажей в постинсультном периоде. При более детальном изучении опубликованных исследований можно дать общие рекомендации по выбору длительности ношения бандажа. Краткосрочное ношение показано в острый период инсульта на стадии вялого пареза для профилактики подвывиха. Ортез снимается после появления активных движений в проксимальном отделе руки [12]. У пациентов с тяжелым парезом и высоким риском подвывиха требуется длительное ношение бандажа в сочетании с упражнениями и элекстростимуляцией для предотвращения мышечной атрофии [13].

Тейпирование плечевого сустава по результатам систематического обзора также является эффективным методом профилактики подвывиха плечевого сустава после инсульта у пациентов с легким парезом руки.  В литературном обзоре показано, что тейпирование является вспомогательным методом, который способствует уменьшению сублюксации и боли в плече [14, 15].

Другим видом профилактики подвывиха плечевого сустава является нейростимуляция – функциональная электростимуляция (ФЭС) и нервно-мышечная стимуляция (НМЭС). Оба метода используют электрические импульсы для активации мышцы, но отличаются целями и клиническим применением.

Основная цель нервно-мышечной стимуляции – это укрепление мышц и улучшение трофики тканей. При его использовании происходит стимуляция отдельных мышц в покое. Основные показания для использования данного метода в реабилитации – профилактика атрофии при вялом парезе (первые 2-4 недели после инсульта), снижение мышечного тонуса за счет стимуляции антагонистов спастичных мышц [16].

Функциональная электростимуляция – это метод стимуляция ослабленных мышц, для получения мышечных сокращений, напоминающие сокращения при выполнении функциональных задач. Метод направлен на восстановление конкретных движений (например, захват предмета) и синхронизрован с активностью пациента. Основными мишенями для стимуляции в плечевом поясе являются надостная и дельтовидная мышца, что способствует стабилизации головки плечевой кости [17]. Результаты метаанализа показали, что функциональная электростимуляция может использоваться для предотвращения или уменьшения подвывиха плеча [18].

2. Коррекция спастичности мышц плечевого сустава

Спастичность мышц – это одно из наиболее частых проявлений после инсульта, которое встречается у 30-80% пациентов [19].  Характерно повышение мышечного тонуса в сгибателях и приводящих мышцах (большая грудная, подлопаточная, широчайшая мышца спины), что приводит к ограничению амплитуды движения, вторичным контрактурам и болевому синдрому.

Ботулинотерапия (инъекции ботулотоксина типа А) является современным, доказанным и эффективным методом коррекции спастичности плеча после инсульта, обеспечивая временную хемоденервацию гиперактивных мышц. Основные мишени для терапии спастичности – большая грудная мышца, широчайшая мышца и подлопаточная мышца. Инъекции ботулотоксина типа А снижают мышечный тонус на 1,5-2 балла по шкале Эшворта через 2-4 недели, с сохранением эффекта до 3-4 месяцев [20]. Клинические исследования демонстрируют, что инъекции ботулотоксина способствует уменьшение болевого синдрома и увеличения диапазона движений [21]. Оптимальные результаты реабилитации, по данным метаанализа, достигаются при комбинации с физической терапией, включая растяжку и тренировку антагонистов. Наибольший эффект наблюдался при сочетании ботулинотерапии с традиционной лечебной физкультурой, растяжкой, ношением ортеза или применение нейростимуляции [22].

Нейромодуляционные методы (транскраниальная магнитная стимуляция) занимают одно из ключевых мест в современных протоколах реабилитации, предлагая неинвазивные подходы к коррекции двигательных нарушений. Основой метода является ингибирование гиперактивного контралатерального полушария. Проведение низкочастотной транскраниальной магнитной стимуляции над контралатеральной моторной корой (1 Гц) уменьшает мышечный тонус и улучшает функцию руки. По данным исследования 10 сеансов транскраниальной магнитной стимуляции улучшает показатели по шкале Фугл-Мейер и уменьшает мышечный тонус по модифицированной шкале Эшворта [23, 24].

3. Восстановление функции плечевого сустава

Функциональное восстановление плеча после инсульта требует комплексного подхода, которые должен быть направлен на нормализацию мышечного баланса, восстановление активного контроля движений, улучшение координации и точности движений. Особенно важно интегрировать работу плеча в повседневную деятельность человека.

Роботизированная терапия представляет собой современный подход к восстановлению функции плеча с использованием программируемых устройств и экзоскелетов, обеспечивающие точные и дозированные движения с биологической обратной связью. Ключевые преимущества включают в себя возможность адаптивной нагрузки, объективный мониторинг процесса и возможность интеграции с виртуальной реальностью. По данным систематического обзора литературы было выявлено, что применение роботизированной терапии в реабилитации плеча позволяет уменьшить боль в плече, а также снизить спастичность и увеличить диапазон движения в паретичной руке [25-29].

В современной реабилитационной практике выделяют два принципиально разных подхода к роботизированной терапии: пассивные и активно-вспомогательные. Пассивные роботизированные системы – устройства, которые не обеспечивают дополнительное силовое воздействие через свои приводные механизмы, а лишь поддерживают и направляют движения пациента. Активно-вспомогательные роботизированные комплексы – оснащены приводами, которые компенсируют недостаток мышечной силы пациента, помогая выполнять движения при выраженном парезе (рис. 4) [30].

Перспективным направлением является разработка экзоскелетов с управлением движений на основе искусственного интеллекта, которые могут адаптироваться к мышечной активности пациента в реальном времени [31].

Терапия с использование виртуальной реальности (VR-терапия) представляет собой один из инновационных методов реабилитации, позволяющий улучшить функциональное восстановления плечевого сустава после инсульта за счет интерактивных тренировок в контролируемой среде. Современные системы виртуальной реальности обеспечивают проведение тренировок, включающие выполнение функциональных задач, такие как достижение цели, хват и другие манипуляции с виртуальными объектами. Также VR-терапия обеспечивает биологическую обратную связь в реальном времени и адаптацию сложности упражнений под возможности пациента. Наиболее важными результатами, по мнению исследователей, было улучшение повседневной активности и движения верхней конечности (увеличение балла по шкале Фугл-Мейер) [32, 33].

Реабилитация с применением технологий виртуальной реальности становится перспективной для домашнего использования, демонстрируя высокую эффективность. Современные исследования подтверждают, что VR-терапия может успешно применяться пациентом, сохраняя при этом свои терапевтические преимущества [34]. В настоящее время активно ведутся разработки, направленные на улучшение проприоцепции, так, например, разрабатывают перчатки с функцией передачи температуры и веса виртуального объекта, которым манипулирует пользователь [35].

Искусственный интеллект (ИИ) и компьютерное зрение в последние годы активно применяется для реабилитации пациентов с постинсультным поражение плеча. Данные технологии применяются как для оценки результатов реабилитации, так и самом процессе восстановительного лечения [36]. Для клинической оценки и прогнозирования результатов реабилитации разработаны алгоритмы искусственного интеллекта и датчики движения, анализирующие через камеру двигательную активность руки пациента и автоматически определяющие баллы по шкале Фугл-Мейер. Данная технология позволяет упростить процесс тестирования и дает возможность проводить его удаленно [37]. Носимые датчики движения, обученные на определение конкретных движений, способны анализировать качество выполняемых упражнений, облегчая отслеживание прогресса реабилитации. Данная технология дает возможность проведения дистанционной реабилитации верхней конечности [38].

Одной из перспективных методик восстановления функции плеча является использованием компьютерного зрения в реабилитации. Современные системы компьютерного зрения, использующие глубинный анализ и технологии захвата движения, позволяют проводить безмаркерную гониометрию плечевого и других суставов верхних конечностей без непосредственного участия врача [38].  

Технологии компьютерного зрения находят все более широкое применение в реабилитационной практике, включая восстановление функции плечевого сустава. В настоящее время проходит апробацию инновационная методика, позволяющая пациентам управлять курсором компьютера и вводить текст с помощью движений плеча и лопатки. Веб-камера компьютера отслеживает перемещение цветных маркеров, закрепленных на плече пациента, преобразуя их движение по осям X и Y в управление курсором (рис. 5). Комбинирование реабилитационных упражнений для плечевого сустава с практическим использованием компьютера (работа в интернете, переписка, видеозвонки) стимулирует восстановление двигательных функций в плечевом поясе. Методика не требует специализированного оборудования – достаточно компьютера с веб-камерой. Программа бесконтактного управления компьютером может быть адаптирована для длительной домашней реабилитации и представляет особую ценность для молодых пациентов, которые часто используют компьютер для работы, учебы или досуга. Таким образом, методика соединяет реабилитацию и адаптацию, давая пациенту возможность интегрировать восстановительное лечение в повседневную активность.

Заключение

Реабилитация плечевого сустава после инсульта остается сложной, но решаемой задачей, требующая комплексного и персонализированного подхода. Современные методы, рассмотренные в данном обзоре, подчеркивает важность сочетания традиционных подходов (ортезирование, ботулинотерапия) и инновационных технологий (роботизированная терапия, ФЭС, применение искусственного интеллекта).  Основными моментами, которые обеспечивают успех в реабилитации плечевого сустава, являются:

• Раннее начало восстановительного лечения с акцентом на стабилизацию плече-лопаточного комплекса.
• Комбинирование различных методов реабилитации, что дает большую эффективность, чем монотерапия.
• Индивидуализация программ на основе степени пареза, спастичности и стадии инсульта.

В настоящее время необходимо проведение рандомизированных исследований для разработки клинических алгоритмов выбора реабилитационных стратегий и развитие платформ для домашней непрерывной реабилитации.

Современная реабилитация плеча после инсульта в настоящее время – это синтез доказательной медицины и инновационных технологий, в которой традиционные методы терапии эффективно дополняются робототерапией, виртуальной реальностью, нейромодуляцией и алгоритмами искусственного интеллекта. Дальнейшее развитие направления требует не только внедрения новых инструментов, но и их адаптацию к реальной клинической практике и жизни пациента.

Рис 1. Движения в верхнем плечевом поясе. Источник: заимствовано из [6].
Fig. 1. Movements in the upper shoulder girdle. Source: borrowed from [6].

Рис. 2. Мышцы верхнего плечевого пояса. Источник: заимствовано из [6].
Fig. 2. Muscles of the upper shoulder girdle. Source: borrowed from [6].

Рис. 3. Плечевой бандаж N1-Neurosling. Источник: заимствовано из [11].
Fig. 3. Shoulder brace N1-Neurosling. Source: borrowed from [11].

Рис. 4. Слева представлен активно-вспомогательный роботизированный комплекс, справа – пассивный. Источник: заимствовано из [30].
Fig. 4. On the left is an active-auxiliary robotic complex, on the right is a passive one. Source: borrowed from [30].

Рис. 5. Компьютерное зрение в реабилитации плечевого сустава (фотоматериал авторов).
Fig. 5. Computer vision in shoulder joint rehabilitation (photo material by the authors).

About the authors

Daria Savchits

Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical
University

Author for correspondence.
Email: dar.shabalina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9161-5235
Russian Federation, Krasnoyarsk

Semyon V. Prokopenko

Krasnoyarsk State Medical University n.a. Professor V.F. Voino-Yasenetsky

Email: v.proc.58@mail.ru

Dr. Sci. (Med.), Prof., Head of the Department of Nervous Diseases with a Course of Postgraduate Education, Professor at the Department of Physical and Rehabilitation Medicine with a Course of Postgraduate Education

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

Supplementary files