Modern technologies for post-stroke shoulder joint rehabilitation: combining evidence-based methods and promising technologies: a review

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Нарушение работы плечевого сустава у пациентов после инсульта, согласно различным литературным источникам, наблюдается в 12–64% случаев [1–3]. Несвоевременная реабилитация приводит к развитию серьёзных осложнений, таких как болевой синдром [1], подвывих плеча [3] и формирование контрактур [4], которые в свою очередь создают значительные препятствия к восстановительному процессу, вызывая стойкие нарушения бытовой активности, снижая качество жизни пациентов и увеличивая нагрузку на медицинский персонал и лиц, осуществляющих уход¹. Современные исследования в области нейрореабилитации подчёркивают необходимость раннего начала восстановительных мероприятий, важность комплексного подхода и формирования индивидуальных программ реабилитации плеча у пациентов после перенесённого инсульта¹.

В данном обзоре систематизированы современные, основанные на принципах доказательной медицины подходы к реабилитации с акцентом на анатомо-функциональных особенностях биомеханики плечевого сустава, а также клинически подтверждённые методы коррекции двигательных нарушений.

Методология поиска источников

Обзор литературы составлен на основании анализа 38 опубликованных ранее исследований по данной тематике. Поиск статей проводился с использованием ключевых слов «реабилитация», «плечевой сустав», «постинсультные осложнения» из открытых баз данных PubMed, Cochrane, eLibrary, Scopus. Для обзора были отобраны все материалы, соответствующие теме исследования, опубликованные на русском и английском языках в период с 2014 по 2025 год.

КРАТКАЯ АНАТОМИЯ ПЛЕЧЕВОГО СУСТАВА

Верхний плечевой пояс состоит их трёх костей и четырёх суставов. К костям плечевого сустава относятся ключица, лопатка и плечевая кость. Этими костями образованы четыре сустава ― плечевой, грудино-ключичный, акромиально-ключичный и лопаточно-грудной.

Плечевой сустав представляет собой самое подвижное сочленение человеческого организма, что обусловлено его уникальной анатомической структурой и делает его основным в выполнении повседневных задач. Плечевой сустав ― шаровидный, образован суставной впадиной лопатки и головкой плечевой кости, имеет три оси движения ― вертикальную, сагиттальную и поперечную. Основные типы движения в плечевом суставе включают (рис. 1) [5]:

• сгибание (подъём руки вперёд до 180 градусов с участием лопатки) / разгибание (движение руки назад до 60 градусов);
• отведение (подъём руки в сторону до 180 градусов с участием лопатки) / приведение (возвращение руки к туловищу);
• наружную (поворот плеча наружу) и внутреннюю (поворот плеча внутрь) ротацию;
• круговое движение (комбинация сгибания, отведения, разгибания и приведения, т.е. конусообразное движение).

 

Рис. 1. Движения в верхнем плечевом поясе. Источник: заимствовано из [5].

Fig. 1. Movements of the upper shoulder girdle. Source: adapted from [5].

 

В лопаточно-ключичном поясе выделяют дополнительные движения, которые влияют на положение лопатки и ключицы и, соответственно, на функциональность плечевого сустава, а именно протракцию (выдвижение лопатки вперёд) / ретракцию (сведение лопаток назад) и элевацию (подъём 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, главной из которых является несоответствие размеров суставных поверхностей. Суставная ямка покрывает менее 25–30% головки плечевой кости, что создаёт анатомическую неконгруэнтность — несовпадение форм суставных поверхностей, обеспечивающее высокую подвижность сустава. Слабая суставная капсула и большие размеры головки плечевой кости обеспечивают высокую степень свободы движения в данном суставе, что делает его самым подвижным в организме и одновременно самым нестабильным [6].

Статическая устойчивость плечевого сустава зависит от суставной капсулы, формы суставных поверхностей и суставной губы (labrum articulare ― фиброзный хрящ), 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), вторая группа ― аксиолопаточная ― из мышц, которые действуют на лопатку (ромбовидная, трапециевидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку), третья группа ― аксиоплечевая ― из мышц, которые берут начало на грудной клетке и прикрепляются к плечевой кости (широчайшая мышца спины и большая грудная мышца). Мышечная сила, создаваемая тремя основными группами мышц во время выполнения движений в плечевом суставе, улучшает его стабильность, сближая головку плечевой кости с суставной ямкой. Большое количество мышц обеспечивает широкий диапазон движения и защищает плечевой сустав от механических повреждений (рис. 2).

 

Рис. 2. Мышцы верхнего плечевого пояса. Источник: заимствовано из [5].

Fig. 2. Muscles of the upper shoulder girdle. Source: adapted from [5].

 

У пациентов, перенёсших острое нарушение мозгового кровообращения, наблюдается нарушение работы в мышцах плечевого пояса в виде спастичности и мышечной слабости. Повышенный тонус возникает, как правило, в приводящих и сгибающих мышцах, чаще всего страдают внутренние ротаторы плеча (подлопаточная и большая грудная мышца) и широчайшая мышца спины. Слабость с гипотонией чаще возникают в мышцах-антагонистах ― наружных ротаторах (подостная и малая круглая) и стабилизаторах лопатки (передняя зубчатая, трапециевидная) ― и приводят к нарушению координации и потери синхронности в работе данных мышц. Возникновение таких нарушений в мышцах плечевого пояса приводит к определённым биомеханическим последствиям, а именно формированию синдрома «замороженного плеча» (адгезивный капсулит), сублюксации и появлению болевого синдрома.

В последнее время всё чаще публикуются исследования, которые демонстрируют, что реабилитация проксимального отдела руки может косвенно влиять на восстановление функции кисти, а также улучшать равновесие и ходьбу у пациентов после перенесённого инсульта [7, 8]. Таким образом, 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.

ПОДХОДЫ К РЕАБИЛИТАЦИИ

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, вызывая тем самым подвывих плеча. Нарушение механической целостности и стабильности сустава приводит к пальпируемому зазору между акромионом и головкой плечевой кости.

Подвывихом плеча после инсульта обусловлено и развитие гемиплегической боли, контрактур, а также вторичное необратимое повреждение связок, суставной капсулы, нервов и кровеносных сосудов, что в свою очередь может привести к серьёзным ограничениям в повседневной деятельности, в том числе 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 M.G. Kim и соавт. [3] 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 своё функциональное восстановление и независимость. По результатам систематического обзора литературы M. Nadler и M. Pauls [9] также было показано, что ношение ортезов уменьшает вертикальный подвыхих, снижает риск развития гемиплегической боли в плече. В исследовании G. Morone и соавт. [10] ношение плечевого бандажа (N1-Neurosling) положительно влияло на постуральную устойчивость пациентов, что способствовало снижению риска падения по сравнению с контрольной группой, а также уменьшению боли в плечевом поясе (рис. 3).

 

Рис. 3. Плечевой бандаж N1-Neurosling. Источник: заимствовано из [10].

Fig. 3. Shoulder brace N1-Neurosling. Source: borrowed from [10].

 

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 длительности ношения бандажа. Краткосрочное ношение показано в острый период инсульта на стадии вялого пареза с целью профилактики подвывиха. Ортез снимают при появлении активных движений в проксимальном отделе руки [11]. У пациентов с тяжёлым парезом и высоким риском подвывиха требуется длительное ношение бандажа в сочетании с упражнениями и электростимуляцией для предотвращения мышечной атрофии [12].

Тейпирование плечевого сустава также является эффективным методом профилактики подвывиха плечевого сустава после инсульта у пациентов с лёгким парезом руки. В литературных обзорах [13, 14] тейпирование позиционируется как вспомогательный метод, который способствует уменьшению сублюксации и боли в плече.

Другим видом профилактики подвывиха плечевого сустава является нейростимуляция ― функциональная электростимуляция и нервно-мышечная стимуляция: оба метода используют электрические импульсы для активации мышцы, но отличаются целями и клиническим применением. Основная цель нервно-мышечной стимуляции ― укрепление мышц и улучшение трофики тканей путём воздействия на отдельные мышцы в покое. Основные показания для использования данного метода в реабилитации ― профилактика атрофии при вялом парезе (первые две-четыре недели после инсульта) и снижение мышечного тонуса за счёт стимуляции антагонистов спастичных мышц [15]. Функциональная электростимуляция ― метод стимуляции ослабленных мышц для получения мышечных сокращений, напоминающих сокращения при выполнении функциональных задач. Метод направлен на восстановление конкретных движений (например, захват предмета) и синхронизирован с активностью пациента. Основными мишенями для стимуляции в плечевом поясе являются надостная и дельтовидная мышцы, что способствует стабилизации головки плечевой кости [16]. Результаты метаанализа [17] показали, что функциональная электростимуляция может использоваться для предотвращения или уменьшения подвывиха плеча.

Коррекция спастичности мышц плечевого сустава

Спастичность мышц ― одно из наиболее частых постинсультных проявлений, которое встречается у 30–80% пациентов [18]. Для него 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, обеспечивающим временную хемоденервацию (ослабление) гиперактивных мышц. Основные мишени для терапии спастичности ― большая грудная, широчайшая и подлопаточная мышцы. Инъекции ботулотоксина типа А снижают мышечный тонус на 1,5–2 балла по шкале Эшворта (Ashworth scale) через 2–4 недели с сохранением эффекта до 3–4 месяцев [19]. Клинические исследования демонстрируют, что инъекции ботулотоксина способствуют уменьшению болевого синдрома и увеличению диапазона движений [20]. Оптимальные результаты реабилитации, по данным метаанализа [21], достигаются при комбинации с физической терапией, включая растяжку и тренировку мышц-антагонистов. Наибольший эффект наблюдался при сочетании ботулинотерапии с традиционной лечебной физкультурой, растяжкой, ношением ортеза или применением нейростимуляции.

Нейромодуляционные методы (транскраниальная магнитная стимуляция) занимают одно из ключевых мест в современных протоколах реабилитации, предлагая неинвазивные подходы к коррекции двигательных нарушений. Основой метода является подавление гиперактивности в контралатеральном полушарии. Низкочастотная транскраниальная магнитная стимуляция над контралатеральной моторной корой (1 Гц) уменьшает мышечный тонус и улучшает функцию руки. По данным исследований [22, 23], 10 сеансов транскраниальной магнитной стимуляции улучшали показатели по шкале Фугл-Мейера (Fugl-Meyer Assessment) и уменьшали мышечный тонус по модифицированной шкале Эшворта (Modified Ashworth scale).

Восстановление функции плечевого сустава

Функциональное восстановление плеча после инсульта требует комплексного подхода, который 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, обеспечивающих точные и дозированные движения с биологической обратной связью. Ключевые преимущества заключаются в возможности адаптивной нагрузки, объективном мониторинге процесса и возможности интеграции с виртуальной реальностью. По данным ряда систематических обзоров литературы [24–28], применение роботизированной терапии в реабилитации плеча позволяет уменьшить боль в плече, снизить спастичность и увеличить диапазон движения в паретичной руке.

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 [29].

Перспективным направлением является разработка экзоскелетов с управлением движений на основе искусственного интеллекта, которые могут адаптироваться к мышечной активности пациента в реальном времени [30].

Терапия с использованием виртуальной реальности (VR-терапия) представляет собой один из инновационных методов реабилитации, позволяющих улучшить функциональное восстановление плечевого сустава после инсульта за счёт интерактивных тренировок в контролируемой среде. Современные системы виртуальной реальности обеспечивают проведение тренировок, включающих выполнение функциональных задач, таких как достижение цели, хват и другие манипуляции с виртуальными объектами; также VR-терапия обеспечивает биологическую обратную связь в реальном времени и адаптацию сложного упражнения под возможности пациента. Наиболее важными результатами, по мнению исследователей, было улучшение повседневной активности и движения верхней конечности (увеличение балла по шкале Фугл-Мейера) [31, 32].

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 [33]. 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 [34].

Искусственный интеллект и компьютерное зрение в последние годы активно применяются для реабилитации пациентов с постинсультным поражением плеча. Данные технологии используют как для оценки результатов реабилитации, так и в самом процессе восстановительного лечения [35]. 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-Мейера. Данная технология позволяет упростить процесс тестирования и даёт возможность проводить его удалённо [36]. Носимые датчики движения, обученные на определение конкретных движений, способны анализировать качество выполняемых упражнений, облегчая отслеживание прогресса реабилитации. Технология искусственного интеллекта даёт возможность проведения дистанционной реабилитации верхней конечности [37].

Современные системы компьютерного зрения, использующие глубинный анализ и технологии захвата движения, позволяют проводить безмаркерную (т.е. не требующую специальных датчиков, меток или маркеров) гониометрию плечевого и других суставов верхних конечностей без непосредственного участия врача [37]. Технологии компьютерного зрения находят всё 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, закреплённых на плече пациента, преобразуя их движение по осям X и Y в управление курсором (рис. 4). 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, учёбы или досуга. Таким образом, методика соединяет реабилитацию и адаптацию, давая пациенту возможность интегрировать восстановительное лечение в повседневную активность.

 

Рис. 4. Компьютерное зрение в реабилитации плечевого сустава (фотоматериал авторов).

Fig. 4. Computer vision in shoulder joint rehabilitation (photographs by the authors).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Реабилитация плечевого сустава после инсульта остаётся сложной, но решаемой задачей, требующей комплексного и персонализированного подхода. Современные методы, рассмотренные в данном обзоре, подчёркивают важность сочетания традиционных подходов (ортезирование, ботулинотерапия) и инновационных технологий (роботизированная терапия, функциональная электростимуляция, применение искусственного интеллекта). Основными моментами, которые обеспечивают успех в реабилитации плечевого сустава, являются раннее начало восстановительного лечения с акцентом на стабилизацию плечелопаточного комплекса; комбинирование различных методов реабилитации, что даёт бóльшую 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 представляет собой синтез доказательной медицины и инновационных технологий, в котором 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.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Д.О. Савчиц ― формирование идеи, анализ отечественных и зарубежных публикаций, написание и редактирование текста рукописи; С.В. Прокопенко ― формирование идеи, формулировка цели и задач, проверка критически важного содержания, утверждение рукописи для публикации; С.А. Субочева ― формирование идеи, анализ отечественных и зарубежных публикаций, проверка критически важного содержания. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При проведении исследования и создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе неприменима, данные могут быть опубликованы в открытом доступе.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: D.O. Savchits, formation of an idea, analysis of domestic and foreign publications, writing and editing the text of the manuscript; S.V. Prokopenko, formation of an idea, formulation of goals and objectives, verification of critical content, approval of the manuscript for publication; S.A. Subocheva, formation of an idea, analysis of domestic and foreign publications, verification of critical content. Thereby, all authors provided approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding source: No funding.

Disclosure of interests: The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

Statement of originality: The authors did not utilize previously published information (text, illustrations, data) in conducting the research and creating this paper.

Data availability statement: The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work, data can be published as open access.

Generative AI: Generative AI technologies were not used for this article creation.

Provenance and peer-review: This paper was submitted to the journal on an initiative basis and reviewed according to the usual procedure. Two external reviewers and the scientific editor of the publication participated in the review.

 

¹ National Clinical Guideline for Stroke for the UK and Ireland [2023 May 4]. London: Intercollegiate Stroke Working Party; 2023. Available at: www.strokeguideline.org

About the authors

Daria O. Savchits

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

Author for correspondence.
Email: dar.shabalina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9161-5235
SPIN-code: 9425-5854
Russian Federation, Krasnoyarsk

Semen V. Prokopenko

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

Email: s.v.proc.58@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4778-2586
SPIN-code: 1279-7072

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Krasnoyarsk

Svetlana A. Subocheva

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

Email: Sveta162007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9916-6235
SPIN-code: 1541-8273

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

Supplementary files