Медицинская реабилитация представляет собой комплекс мероприятий медицинского и психологического характера, направленных на полное или частичное восстановление нарушенных и (или) компенсацию утраченных функций пораженного органа либо системы организма, поддержание функций организма в процессе завершения остро развившегося патологического процесса или обострениях хронического патологического процесса в организме, а также на предупреждение, раннюю диагностику и коррекцию возможных нарушений функций поврежденных органов либо систем организма, предупреждение и снижение степени возможной инвалидности, улучшение качества жизни, сохранение работоспособности пациента и его социальную интеграцию в общество1.
Реабилитационное обучение должно основываться на нейрофизиологических представлениях, независимо от того, выполняется ли оно ручным способом или с помощью роботизированных устройств[1].
Успешная нейрореабилитация реализуется через активацию нейропластичности — способности нервной системы в ответ на внешние и внутренние изменения адаптироваться путем оптимальной структурно-функциональной перестройки в корковых и подкорковых структурах[2].
Сама нейропластичность зависит от ряда факторов: возраста, причины повреждений и исходного статуса, включая влияние среды и генетической предрасположенности, когнитивных нарушений, психоэмоционального состояния[1, 3]. Важно также учитывать преморбидный фон пациентов[4].
У больных, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения, часто отмечается высокий уровень тревоги и депрессии, низкая мотивация к восстановлению[5]. Следует отметить, что чем сильнее выражены мнестические расстройства, тем значительнее проявляются перечисленные состояния и хуже эффект от проводимых тренингов[3]. В этой связи необходимо учитывать состояние когнитивных функций в составлении реабилитационных программ с добавлением специфических коррекционных мероприятий.
Отсутствие мотивации к терапии часто ограничивает реабилитационный потенциал больных[6, 7]. Возможными причинами этого состояния могут быть восприятие пациентами того, что терапия направлена исключительно на адаптацию к патологическому состоянию, а не на полное выздоровление, отсутствие обнадеживающей обратной связи от врача. Логистические, финансовые и личные барьеры также могут ограничивать эффективность традиционной физической терапии и приверженность долгосрочной реабилитации. В качестве потенциального решения данной проблемы можно назвать ведение разъяснительных бесед с пациентами, внедрение психокоррекционных и цифровых (игровых, интерактивных) методик роботизированного воздействия, которые набирают популярность в области нейрореабилитации.
Для активации процесса нейропластичности и улучшения моторных возможностей больных необходимо применять принцип двигательного научения[8] в контексте полной двигательной схемы, содержащей сенсорные сигналы, которые взаимодействуют с когнитивными операциями (планирование движения, внимание и мотивация)[1].
По уровню организации двигательного акта, согласно уровням построения движений по Н.А. Бернштейну, во время осуществления реабилитационных заданий возможно проводить работу на уровне элементарных функций (уровень А) и тренировку сложных моторных актов (уровни B и C)[9, 10].
Важным фактором научения является должное количество повторений. Пациентам, исходя из переносимости нагрузок, рекомендуется получать ежедневно от 1 до 3 ч мероприятий в «режиме среднеинтенсивной реабилитации», не менее 3 ч в режиме «интенсивной реабилитации» при общей длительности курса не менее 10 дней на каждом этапе реабилитации[11], а на третьем этапе — не менее 3 ч не реже, чем каждые 48 ч.
Все виды двигательного научения зависят от функционирования и взаимодействия нейронных систем, а не отдельных структур[12]. Для эффективного ответа больного, результативного выполнения любых двигательных заданий необходима достаточная обратная связь (ответ), участвующая в реорганизации нейронных сетей внутри головного мозга[1].
Биологическая обратная связь представляет собой канал передачи информации о биологической деятельности индивида, которая собирается, обрабатывается и поступает обратно к нему[12]. Проявляется она в разных модуляциях (зрительной, слуховой, проприоцептивной), является сигналом для пациента о правильном выполнении заданных действий или о необходимости его изменения для правильного выполнения задач[1].
В своей работе О. Ozen и соавт. высказали мнение, что отсутствие сенсорной обратной связи во время тренинга в процессе роботизированного обучения может снижать результативность тренировок[14]. Более того, ученые подчеркнули значимость тактильной биологической обратной связи как для выработки, так и для закрепления двигательного акта.
На данный момент вопрос сочетания различных реабилитационных техник остается открытым, ведутся научные исследования, которые с разных сторон подходят к вопросу восстановления движений. Для формирования двигательного навыка и следов двигательной памяти за счет моторного научения можно использовать различные сочетания реабилитационных приемов[1]. Важно проанализировать эффективность использования различного оборудования при работе с пациентами в восстановлении простых и сложных двигательных навыков, применяя различные средства мануальной терапии и кинезиотерапии. Так, А. Frisoli и соавт. пришли к выводу, что тренинг с использованием роботизированных технологий (экзоскелета) для верхней конечности может привести к лучшим функциональным результатам по сравнению с мануальной терапией[15].
D. Kim и соавт. изучали комбинацию зеркальной и роботизированной терапии[16]. У 9 здоровых человек и 5 пациентов с инсультом во время теста сжатия, выполняемого изолированно во время зеркальной, роботизированной и комбинированной зеркально-роботизированной терапии, при помощи функциональной ближней инфракрасной спектроскопии неинвазивно измеряли активацию мозга. Анализировали эффективность отдельных видов реабилитационных мероприятий и их сочетания. Результаты показали, что зеркально-роботизированная терапия способствует большей активации нейронов моторной коры головного мозга по сравнению с отдельно проводимой зеркальной и роботизированной терапией. Сочетание визуальной, сенсорной обратной связи при реализации моторного акта важно для большей стимуляции моторной коры пораженной руки.
Роботизированная техника должна обеспечивать целенаправленную физическую поддержку, адаптированную к функциональным способностям пациента при обязательном наличии достаточной обратной связи. Данное требование важно для проектирования, приборостроения и управления такими системами[17].
Структура роботов содержит следующие части:
-
управляющую;
-
двигательную;
-
коммуникационную;
-
манипуляционную;
-
информационно-измерительную.
Показаниями для использования роботизированных систем являются нарушения моторных навыков верхней конечности вследствие инсульта, черепно-мозговой травмы и других заболеваний центральной нервной системы, в том числе послеоперационных осложнений. В то же время препятствуют адекватному выполнению реабилитационных заданий и ограничивают использование данных систем двигательные нарушения тяжелой степени, не позволяющие пациенту поддерживать позу, необходимую для корректного выполнения заданий; нарушения зрения в степени, не позволяющей выполнять визуальные инструкции на экране монитора; нарушения памяти, внимания, речи, исключающие продуктивный контакт со специалистом; высокая степень спастичности в мышцах руки.
Роботизированные системы различаются по назначению (реабилитационные, хирургические и т.д.), системам управления, основным функциям (персональный уход), техническим характеристикам системы (энд-эффекторы; экзоскелеты), используемой стратегии контроля (препрограмируемые и програмируемые в процессе выполнения тренировок), мобильности (носимые — экзокостюм, мобильные и стационарные), а также принципам воздействия с включением биологической обратной связи (сенсорная перчатка «Аника»), наличию системы разгрузки сегмента тела (Armeo) и возможностям реализации пассивно-активных упражнений (экзоскелеты) у пациентов с разной степенью выраженности двигательных расстройств (пареза)[12–18].
Примерами роботизированных устройств для реабилитации верхней конечности являются MIT-MANUS (Interactive Motion Technologies), Mirror-Image Motion Enable (MIME) robot, Armeo, HEXORR, Robotic sensory trainer, Amadeo, перчатки GloReha, «Аника»[5, 18, 19]. Данные аппараты различны по механизмам действия, технологиям реабилитации, степени включенности пациента в процесс.
По своему строению MIT-MANUS[16, 20–24], HEXORR[22], MIME robot[23, 24], комплекс Amadeo[25], Armeo[26] представляют собой жесткие роботизированные экзоскелеты с возможностью совершать тренировки в активно-пассивном режиме. Некоторые из них, а именно комплекс Armeo, HEXORR позволяют за счет встроенных двигателей проводить пассивные тренировки у пациентов с выраженным парезом/плегией верхней конечности на ранней стадии реабилитации (в случае невозможности выполнения пациентом поставленной реабилитационной задачи)[18]. У перчаток GloReha[27] и «Аника»[19] отличительной особенностью является открытая ладонная поверхность, что позволяет сохранить тактильный (сенсорный) контакт с предметом во время выполнения бытовых упражнений, а отсутствие встроенных систем помощи движений ограничивает их применение у больных с плегией верхней конечности.
В исследовании с применением реабилитационной перчатки «Аника» 42 пациентов с нарушением тонкой моторики кисти после первичного ишемического инсульта в бассейне правой (n = 19) и левой (n = 23) средней мозговой артерий (средний возраст 60,9 года, длительность заболевания 6–12 мес) рандомизировали на основную (n = 22) и контрольную (n = 20) группы[19]. Тренировки проводили ежедневно по 1 ч для каждой руки, всего 10 занятий. У пациентов основной группы было зафиксировано статистически значимое улучшение согласно большинству методов оценки функционального статуса (по шкале спастичности Ашфорта), а также достоверное улучшение независимости и активности в повседневной жизни на основании индекса Бартел, теста Френчай, ARAT, теста «девять колышков и девять отверстий» и шкалы функциональной независимости по сравнению с группой контроля.
Большинство представленных устройств мономануальные. Бимунальным является MIME robot, который можно использовать в зеркальной и зеркально-роботизированной реабилитации[23, 24].
Целью реабилитационного воздействия могут быть разные сферы нарушенной функциональности, обусловленной как чувствительными расстройствами, так и реализацией движения. Robotic sensory trainer и Amadeo используют для стимуляции проприоцептивной чувствительности вибрационные двигатели под подушечками пальцев, проксимальными фалангами и проксимальной частью ладони, хотя в публикациях отмечается, что данная функция роботов не является основной[24, 27].
Вариантом устройства для тренинга элементарных движений может служить MIT-MANUS[20] и робот-экзоскелет руки Hand Exoskeleton Rehabilitation Robot — HEXORR[21].
MIT-MANUS реализует абдукцию/аддукцию в плечевом суставе и флексию/экстензию в локте, давая возможность осуществлять тренировки не только отдельных движений в определенных одноплоскостных направлениях, но и сложноплоскостных двигательных актов[20, 21].
Интересен вопрос эффективности применения роботизированных техник по сравнению со стандартной кинезиотерапией. Так, на примере использования MIT-MANUS/InMotion 2 (30 сессий роботизированной терапии) в сопоставлении с результативностью 30 занятий стандартной кинезиотерапией в раннем восстановительном периоде инсульта было показано, что пассивный объем движений в плечевом и локтевом суставах возрастал в обеих группах в конце лечения[21]. Тем не менее статистически значимое преимущество наблюдалось в группе пациентов, в которой осуществлялась роботизированная реабилитация. В клиническом исследовании с участием 96 пациентов после 2 нед от начала инсульта также определялась достоверная эффективность 5-недельной терапии в режиме одночасовых тренировочных сессий (500 повторений целенаправленных движений за период тренировки) 5 дней в неделю[24].
Отсутствие существенного влияния роботизированного обучения на уровень мышечной спастичности по сравнению со стандартной терапией отмечено в крупном рандомизированном контролируемом исследовании, которое проводилось с использованием тренажерной системы MIT-Manus у 26 пациентов в периоде остаточных явлений при инсульте[16]. Улучшились показатели по шкале оценки Фугл-Мейера независимо от применения робота (6,9 ± 7,8 против 2,6 ± 10,9 балла в контрольной группе). Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование данного тренажера эффективно в раннем восстановительном периоде инсульта, а использование в отдаленном периоде требует дальнейшего изучения.
Робот-экзоскелет руки HEXORR предназначен для разработки всех пальцев руки и повышения объема движений за счет сгибательных и разгибательных движений в них, а также разнонаправленных угловых смещений[5, 21]. В исследовании с использованием HEXORR у 9 неврологически здоровых правшей (в возрасте 23–57 лет) и 5 пациентов с инсультом (в возрасте 33–61 года) испытуемые выполняли движения руками в течение 30–60 мин, осуществляя полный объем физиологических движений по точным траекториям, однако достоверных положительных результатов не получено[21].
В метаанализ с использованием MIME были включены пациенты с гемипарезом после ишемического инсульта давностью более 6 мес, которые проходили тренировки в режиме 1 ч в день в течение 2 мес[24]. Больные достигали улучшения по оценочным шкалам оценки Фугл-Мейера, тестам ARATGrasp (захват)/Pinch (взятие) и силы (Grip Strength Test) в отличие от контрольной группы, включающей клинически здоровых добровольцев. Результаты шкал анализировали через 3, 6, 12 и 24 нед. В группе с MIME-терапией отмечалось наибольшее улучшение показателей во всех временных точках по сравнению с контрольной группой. D. Bundy с соавт. выявили среднее улучшение показателей ARAT участников на 6,20 ± 3,81 ед. в течение 12 нед, A. Chowdhury с соавт. сообщили о средней разнице в группе +6,38 кг (р = 0,06) и +5,66 кг (р = 0,05) по тесту силы и ARAT[24].
При анализе выработки сложных двигательных актов на основе применения Armeo[26], MIME robot[23, 24] и Amadeo[25] получено улучшение трудовых навыков.
Роботизированная система Amadeo, предназначенная для тренинга функции кисти и мелкой моторики, позволяет отрабатывать движения в пальцах (сгибание и разгибание). М. Germanotta с соавт. изучали эффективность роботизированной системы Amadeo у 120 пациентов с инсультом в раннем восстановительном периоде и у 40 пациентов группы сравнения[25]. Обнаружено, что надежность теста-ретеста достоверна для силы пальцев (как при сгибании, так и при разгибании) и мышечного тонуса, причем внутриклассовый коэффициент корреляции был выше 0,9. Сила пальцев (как при сгибании, так и при разгибании) коррелировала с клиническими шкалами оценки мышечной силы и тестом Френчай. Минимальное обнаруживаемое изменение силы было равно 10,6 Н для сгибания пальцев и 3,4 Н для их разгибания. Тест-ретестовая надежность показателей спастичности оказалась низкой.
Длительность выполнения тренинга влияла на результат. Так, в рандомизированном исследовании результативности Armeo, проведенном на базе нескольких реабилитационных центров Англии, приняли участие 30 постинсультных пациентов (средний возраст 54,5 ± 16,4 года; время после инсульта 14,7 ± 26,7 нед; балл шкалы оценки Фугл-Мейера (двигательный блок) для верхних конечностей 40,7 ± 14,5), которым были предложены 3 оценочные сессии[26]. Каждая сессия состояла из 10 повторений упражнения «горизонтальный захват» с регистрацией пяти кинематических параметров: времени выполнения задачи и движения; соотношения траекторий рук; пиковой скорости; количества пиковых скоростей и подсчета общего балла. Существенные эффекты наблюдались в основном между 3 и 1 сессией относительно времени выполнения задачи (р = 0,02), времени выполнения движения (р = 0,0006), между 2/3 и 1 — для коэффициента траектории хода руки (р = 0,026 и р = 0,0005 соответственно) и количества пиков скорости (р = 0,037 и р = 0,0004 соответственно). Показатели, принятые на сессиях 2 и 3, существенно отличались от показателей на сессии 1.
Кроме результативности применения жестких экзоскелетов, оценивали эффективность мягких экзоскелетов. В исследовании, посвященном экзоскелету Gloreha Hand Rehabilitation, пациенты с инсультом и травмой правого полушария головного мозга прошли 2-недельную программу тренинга[27]. Она состояла из 10 занятий по 30 мин, включая периоды отдыха, 5 дней в неделю в течение 2 нед подряд с обеспечением пассивной мобилизации пальцев. После курса лечения у всех пациентов улучшались показатели тестов пересечения линий, на чтение предложений и привязку Пердью. Однако авторы аккуратны в выводах и ставят вопрос об эффекте плацебо.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Существует множество разнообразных роботизированных методов механотерапии, используемых в реабилитации больных. Данные технологии будут представлять интерес и в дальнейшем. С учетом разноплановости проявлений неврологической патологии, ограничивающих функциональные возможности пациентов, вопросы повышения эффективности применения различных роботизированных устройств для улучшения повседневной активности больных требуют углубленного анализа.
Поступила: 25.06.2022
Принята к публикации: 12.08.2022
________
1 Приказ Министерства здравоохранения РФ от 31.07.2020 № 788н «Об утверждении Порядка организации медицинской реабилитации взрослых».
