Применение роботизированной механотерапии для восстановления движения у пациентов после инсульта

Инсульт является ведущей причиной инвалидизации и второй причиной смертности в мире [1]. По официальной статистике Министерства здравоохранения Российской Федерации, в 2016 г. было выявлено 1 116 200 случаев инсульта [2]. Наиболее частым последствием инсульта является гемипарез, значительно ограничивающий пациента в повседневной активности, включая самообслуживание и передвижение [3]. Ввиду значительного снижения смертности от острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) увеличивается процент инвалидизированных больных [2]. Около ¹/₃ пациентов, выживших после ОНМК, не могут самостоятельно передвигаться, а среди тех, кто способен ходить, отмечаются снижение темпа ходьбы, асимметричная походка, увеличение опорной базы [4].

За последние десятилетия применение роботизированной механотерапии (РМ) значительно повысило эффективность реабилитации пациентов с ОНМК [5]. Восстановление ходьбы с помощью РМ осуществляется путем интенсивной, повторяющейся и целеориентированной моторной активности, за счет которой формируется правильный паттерн движений. Эти упражнения требуют от пациента физических усилий, внимания и значительной вовлеченности в процесс реабилитации [6]. Более того, роботизированные устройства (РУ) способны регистрировать целый ряд параметров, таких как угол выноса бедра и голени, объем движений в голеностопном суставе, площадь опоры, скорость и вектор переноса центра тяжести при ходьбе, с помощью которых врач-реабилитолог может лучше понять индивидуальные особенности нарушений походки и, как следствие, адаптировать программу реабилитации под потребности пациента. За счет этих несомненных преимуществ РУ могут быть внедрены в рутинную клиническую практику.

Существуют различные подходы к созданию РУ. Для достижения поставленных задач они задействуют те или иные нейрофизиологические механизмы и применяют разные методы для анализа и восстановления паттерна ходьбы. К первой группе можно отнести устройства, использующие сенсомоторные пути (тактильную, кожную, глубокую чувствительность, чувства равновесия, зрения и слуха). Вторая группа представляет собой устройства физической реализации движения (экзоскелеты, силовые ортезы, системы разгрузки веса, беговые дорожки, опорные платформы, тренажеры с использованием магнитной и электростимуляции) [7].

На данный момент существует несколько типов РМ, в основном подразделяющихся на конечные эффекторы (оригинальное английское название end-effector, включает в себя два основных принципа: во-первых, устройства крепятся в области голеностопного сустава и стопы или изолированно в области стопы, во-вторых, они имитируют ходьбу только за счет воздействия на стопу и голеностопный сустав) и экзоскелеты [8]. Необходимо отметить, что экзоскелеты чаще используют при реабилитации пациентов с тяжелым неврологическим дефицитом, включая гемиплегию. Результаты исследований показывают, что конечные эффекторы лучше восстанавливают паттерн ходьбы у больных с умеренным или слабовыраженным парезом нижних конечностей [6], что, возможно, обусловлено большей свободой движений, которые пациент может совершать во время упражнений. В свою очередь, экзоскелеты позволяют совершать ограниченный спектр движений и навязывают непривычный для конкретного больного стереотип ходьбы (угол выноса бедра и голени). Примерами РУ по типу экзоскелета являются Lokomat, BLEEX, HAL, LOPES, ExoAtlet, E-Helper, конечных эффекторов — Gait-trainer, G-EO System и Haptic Walker. Эти устройства можно разделить на две подгруппы: РУ, использующие беговую дорожку с подвесом, и РУ, позволяющие пациенту свободно перемещаться по полу, что значительно увеличивает свободу передвижения. Среди конечных эффекторов выделяют устройства на основании подошвенных платформ и стопные конечные эффекторы [9—13] (табл. 1). Основное отличие экзоскелетов от конечных эффекторов заключается в четком контроле углов сгибания, разгибания и вращения, что позволяет избежать травматизации паретичной конечности, но зачастую ограничивает амплитуду движений. Конечные эффекторы, имея одну или две точки крепления, более просты для освоения пациентом и предоставляют бо́льшую свободу движений. Однако стоит помнить об осторожности их применения у пациентов с выраженным парезом или плегией из-за возможности травмы [14].

Таблица 1. Характеристика подгрупп роботизированных тренажеров

Примечание. Здесь и в табл. 2: РЗ — реабилитационное занятие; ПП — повседневное применение. ЛИ — лечение инсульта; РИ — реабилитация инсульта; КО — кохрейновский обзор; РИ — рандомизированное исследование; МА — метаанализ; СО — систематический обзор.

РМ также классифицируются по режиму воздействия. При пассивном режиме тренировок робот помогает пациенту отслеживать заданную траекторию движения с помощью постоянного мониторинга походки, однако не оказывает корректирующих воздействий. Такой тип тренировок используется в тренажерах Gait Trainer (GTI) и LOPES. Наиболее распространенным является активный режим воздействия, при котором робот активно помогает больному совершать движения конечностями по заданному алгоритму. В случае, если больной прикладывает определенные усилия для совершения движения, робот дополняет их до оптимального уровня. К данным устройствам относятся Lokomat, ALEX, E-Helper и ExoAtlet. Отдельно выделяют активный ассистирующий режим тренировок, при котором робот активируется только при достижении пациентом определенного угла в суставах конечности (в таком режиме работают HAL, KAFO и G-EO Systems). Существуют также и усложненные тренировки с режимом активного сопротивления, при котором робот оказывает сопротивление движениям больного. Тренажерами с подобным типом воздействия являются ARBOT и Rutgers ankle. Представленная классификация характеризует не только тип воздействия, но и косвенно отображает потребности пациента. У больных с плегией или выраженным парезом используют тренажеры с активным режимом воздействия, а для больных, способных удерживать вертикальное положение и самостоятельно передвигаться, более подходящими будут пассивный или ассистирующий режимы.

До сегодняшнего дня нет единого мнения, когда и как следует применять различные виды РМ. Так, исследования M. Bruni и соавт. (2018) [15] и I. Schwartz и соавт. (2015) [16], касающиеся эффективности применения экзоскелетов в острой и подострой стадии инсульта, имели крайне противоречивые результаты, в то время как конечные эффекторы, в частности Gait-тренажеры, показали свою эффективность только у пациентов в раннем реабилитационном периоде. Имеется значительное отличие между данными клинических исследований РМ и их реальным применением в рутинной практике.

Национальные руководства, содержащие рекомендации для клинических специалистов, отличаются содержанием, объемом, актуальностью, уровнем достоверности и убедительности данных, что свидетельствует о недостаточном количестве исследований по данной теме и отсутствии общего, консолидированного подхода к использованию технологии [17, 18].

В ряде национальных руководств и клинических рекомендаций имеются данные, касающиеся применения РМ в восстановлении ходьбы и равновесия (табл. 2). Эти данные могут быть использованы клиническими специалистами многих стран при назначении реабилитации пациентам, перенесшим ОНМК. Основные выводы из данных руководств по использованию РМ представлены в табл. 3.

Таблица 2. Характеристика клинических рекомендаций

Примечание. ЛИ — лечение инсульта; РИ* — реабилитация инсульта; КО — кохрейновский обзор; РИ — рандомизированное исследование; МА — метаанализ; СО — систематический обзор.

Таблица 3. Основные выводы из клинических рекомендаций по использованию роботизированной механотерапии для восстановления ходьбы и силы нижних конечностей после инсульта

Во всех руководствах имеются рекомендации по применению РМ для улучшения двигательной функции нижних конечностей, однако ни в одном из них нет четких критериев тяжести основного и сопутствующих заболеваний, рекомендаций по срокам начала и продолжительности лечения, а также по выбору методики РМ. Все авторы сходятся на том, что электромеханическая РМ может применяться у больных после инсульта при наличии необходимого оборудования и штата специалистов, способных оказать квалифицированную помощь. Также все едины во мнении, что РМ не должна заменять конвенциональный тренинг. Доказано, что РМ у больных после ОНМК достоверно улучшает скорость и дистанцию ходьбы, состояние сердечно-сосудистой системы, устойчивость в положении сидя и стоя, а также повседневную активность [19—29] (см. табл. 3).

Только в двух руководствах упоминается стадия заболевания [20, 21]. Так, Американская кардиологическая ассоциация/Американская ассоциация по борьбе с инсультом (AHA/ASA) [20] заявляют, что электромеханическая РМ и тренировки ходьбы с разгрузкой веса могут применяться только в стационарных условиях и у пациентов в подострой стадии инсульта с выраженным нарушением ходьбы.

В рекомендациях Stroke Foundation of New Zealand [21] отмечена необходимость как можно больше заниматься с пациентом РМ для восстановления ходьбы в раннем реабилитационном периоде инсульта (первые 6 мес).

В трех руководствах [23, 28, 29] РМ рекомендуется пациентам с выраженным неврологическим дефицитом. В других рекомендациях [22, 23] авторы сообщают об отсутствии достаточно убедительных доказательств того, что РМ необходимо рекомендовать больным, перенесшим инсульт. Ни в одном руководстве не представлены четкие протоколы по применению РМ в разные периоды заболевания (острейшем, остром, раннем и позднем восстановительном периодах инсульта) с указанием частоты процедур, их интенсивности, продолжительности и типа используемых устройств.

Кроме того, имеется недостаточно данных о критериях выбора РУ (конечный эффектор или экзоскелет) для конкретного пациента, режимах воздействия и методах контроля.

Evidence-Based Review of Stroke Rehabilitation (EBRSR) [28] указывает на крайне противоречивые данные о превосходстве Locomat над конвенциональным тренингом или занятиями на беговой дорожке. В отечественных рекомендациях [19] и EBRSR зафиксировано лучшее восстановление ходьбы у паицентов, программы реабилитации которых проводили с включением конечных эффекторов, по сравнению с конвенциональным тренингом.

Следует отметить, что лишь в одном руководстве [24] говорится о возможно более эффективном восстановлении ходьбы при сочетании РМ и функциональной электростимуляции (ФЭС). В последние годы эта методика РМ активно исследуется и развивается, однако каких-либо значимых данных об ее эффективности нет. Во всех вышеперечисленных руководствах РМ рассматривается в качестве дополнительной и вспомогательной методики, которую можно применять совместно с традиционными методами реабилитации ходьбы.

Что касается комплексного применения РМ и виртуальной реальности (ВР), то упоминания о его возможной эффективности встречаются в пяти руководствах [20—22, 24, 27]. Однако только в трех руководствах [21, 24, 27] даны конкретные рекомендации относительно назначения технологии ВР для улучшения двигательной функции и ходьбы у пациентов после ОНМК. Имеются сведения о лучшем восстановлении ходьбы при одновременном использовании РМ и ВР [30]. Известно также о спонтанном восстановлении двигательных функций в первые 3 мес с момента заболевания, что связано с нейропластичностью. Однако никто не называет четких предикторов и факторов, влияющих на это спонтанное восстановление. Совершенно отдельно стоит вопрос о реабилитации двигательных функций в позднем восстановительном и резидуальном периодах инсульта. Возможно, что обучение правильному стереотипу ходьбы в остром и раннем восстановительном периодах инсульта создаст потенциал для формирования положительной динамики в отсроченные периоды заболевания.

За последние 5 лет были опубликованы результаты целого ряда исследований, посвященных применению РМ при восстановлении ходьбы после перенесенного ОНМК. В большинстве работ изучалась эффективность РМ по сравнению с традиционными методиками, однако полученные результаты и выводы существенно не отличались от предыдущих данных.

При этом было опубликовано несколько интересных работ. Так, например, в 2020 г. D. Louie и соавт. анонсировали начало исследования [31, 32], в котором планировали изучить эффективность использования экзоскелетов при восстановлении ходьбы у пациентов в остром и раннем реабилитационном периоде после ишемического инсульта. В исследуемой группе предполагалось применять РМ в дополнение к традиционным методикам, причем в течение не менее 75% от общего времени реабилитации, при этом длительность реабилитации составляла 8 нед. По дизайну исследование относилось к рандомизированным, мультицентровым и параллельным. Одной из его задач было создание интегрированной программы восстановления ходьбы с применением РМ и конвенционального тренинга. Результаты исследования показали отсутствие значимых отличий по степени восстановления ходьбы в основной и контрольной группах. Вместе с тем пациенты, использующие РМ, начинали раньше самостоятельно ходить (p=0,03) и достигали большей скорости ходьбы (p=0,04).

В исследование D. Li и соавт. (2021) [33] были включены 37 пациентов, перенесших инсульт в срок от 2 нед до 3 мес. В основной группе для восстановления ходьбы использовали занятия в экзоскелете BEAR-H1, в группе контроля — традиционные методики. Продолжительность занятий составляла 30 мин по 5 раз в неделю на протяжении 4 нед. В результате исследования было выявлено преимущество экзоскелета BEAR-H1 по шкале функционального двигательного дефицита Фугл-Майера для нижних конечностей (5,76±4,28 против 2,67±4,59; p=0,044) по сравнению с традиционными методиками.

В 2015 г. L. Yeung и соавт. [34] начали исследование, в котором изучалась эффективность применения роботизированного голеностопного ортеза с целью восстановления ходьбы у больных в резидуальном периоде ишемического инсульта. В 2018 г. были опубликованы результаты, показавшие прирост по шкале функциональной ходьбы FAC (+0,6, 95% ДИ 0,0—1,1) и по шкале функционального двигательного дефицита Фугл-Майера (+2,4, 95% ДИ 0,4—4,5) в основной группе. Это исследование представляет значительный интерес, поскольку на данный момент имеется очень мало рандомизированных исследований, посвященных восстановлению ходьбы в резидуальном периоде инсульта.

R. Calabrò и соавт. (2018) [35] изучали влияние ходьбы в экзоскелете на активацию нейропластичности у больных в позднем восстановительном периоде после ОНМК. В основной группе использовали экзоскелет, в контрольной — традиционные методики восстановления ходьбы. Кортикоспинальную проводимость (КСП) и сенсомоторную интеграцию (СМИ) исследовали при помощи транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Фронто-париетальную эффективную коннективность (ФПЭК) определяли с помощью электроэнцефалографии. С целью восстановления силы мышц нижних конечностей и усиления процессов нейропластичности использовали протоколы ритмической ТМС для стимуляции пораженного и ингибирования здорового полушария головного мозга. В результате у пациентов, в реабилитационную программу которых были включены тренировки в экзоскелете, были отмечены значительная положительная динамика оценки по тесту 10-метровой ходьбы (d=0,9, p<0,001), прирост КСП (d=0,7, p=0,001) и СМИ в пораженном полушарии (d=0,5, p=0,03), активация мышц бедра и колена (d=0,8, p=0,001), а также увеличение показателя ФПЭК (d=0,8, p=0,001). Эти параметры наиболее тесно связаны с клиническим улучшением функции ходьбы. Проведенное исследование предоставляет нейрофизиологические доказательства эффективности и преимущества использования РМ по сравнению с конвенциональными тренировками при восстановлении ходьбы у больных в позднем реабилитационном периоде ишемического инсульта.

Все перечисленные руководства и исследования объединяют данные об эффективности РМ в процессе восстановления ходьбы у больных, перенесших ишемический инсульт. У пациентов, проходящих тренировки в экзоскелетах или конечных эффекторах, определялись достоверно более высокая скорость ходьбы и повседневная активность, бо́льшая длина шага, меньшая площадь опоры, положительная динамика со стороны сердечно-сосудистой системы. Имеются и неопровержимые доказательства безопасности применения РМ у этой категории больных.

Согласно результатам многочисленных работ, РМ эффективна в разные восстановительные периоды ОНМК и при различной тяжести неврологической симптоматики. Однако для назначения РМ до сих пор нет четких критериев тяжести основного и сопутствующего заболевания, сроков начала и продолжительности лечения, данных о частоте и интенсивности тренировок, а также критериев выбора вида РМ. Все руководства делают акцент на том, что РМ является исключительно адъювантным методом к традиционным методикам восстановления ходьбы и может использоваться только в лечебных учреждениях с соответствующим оснащением и обученным медицинским персоналом. Существуют отдельные сведения об эффективности комбинированных методик (РМ + ФЭС; РМ + ФЭС + ВР), однако данных недостаточно и требуются дальнейшие исследования.

В последние годы на рынке РМ появились тренажеры от отечественных производителей. Изделия представлены во всех типах РУ: конечные эффекторы — Орторент С++, экзоскелет с ФЭС — ExoAtlet, экзоскелет с беговой дорожкой и ФЭС — E-Helper. В процессе регистрации находится тренажер с комбинированным применением технологии внешних ортезов с ФЭС и ВР. Данные устройства участвуют в клинических исследованиях и рутинной реабилитации больных с последствиями инсульта.

Можно надеяться, что в будущем будут сформулированы не только четкие рекомендации по назначению РМ, но и определены параметры, позволяющие оценить потенциал восстановления двигательных функций при применении данного метода медицинской реабилитации.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.