Применение экзоскелета с функциональной электростимуляцией в восстановлении равновесия у пациентов в остром и раннем восстановительном периодах ишемического инсульта

Инсульт является второй по частоте причиной смерти и занимает третье место по сочетанному параметру смертности и инвалидизации DALYs (потерянные годы жизни с поправкой на инвалидность) [1]. Показатель заболеваемости при инсульте в мире среди всех возрастов и полов составляет 150,77 случая на 100 тыс. населения, а распространенность — 1002 случая на 100 тыс. населения [2]. Распространенность ишемического инсульта (ИИ) в 5 раз превышает аналогичный показатель для геморрагического инсульта [2]. У подавляющего большинства пациентов, перенесших инсульт, развиваются двигательные и чувствительные нарушения. В свою очередь двигательные функции неразрывно связаны с равновесием и постуральным контролем, которые часто страдают при остром нарушении мозгового кровообращения [3]. Для успешного выполнения целенаправленных действий необходим адекватный контроль положения тела — способность сохранять равновесие против гравитационных сил, поддерживая или возвращая центр массы тела в приделы площади опоры [4]. В клинической практике нет единого мнения о преобладании значимости какого-либо параметра, связанного с равновесием или постуральным контролем и их элементами, такими как поза, ориентация и стабильность [4]. У пациентов, перенесших ИИ, чаще всего возникают асимметрия распределения массы тела [5, 6], мышечная слабость [7], расстройства глубокой чувствительности, особенно в голеностопном суставе [8], что приводит к повышенной зависимости от зрительного контроля [9], а также развиваются когнитивные нарушения [10]. Все перечисленные факторы приводят к постуральной неустойчивости, а в итоге — к падениям, травмам и значительной трудности в восстановлении правильного паттерна ходьбы. У 80% пациентов, перенесших инсульт, отмечается нарушение ходьбы, а у 70% — случаются эпизоды падения в течение 1-го года [11]. Существуют разные подходы к восстановлению функции равновесия у постинсультных больных. Можно выделить 5 основных направлений — конвенциональный тренинг (лечебная физкультура), методики с биологической обратной связью (БОС), сенсорный тренинг, когнитивный тренинг и использование специализированных внешних устройств [11—13]. Конвенциональный тренинг подразумевает физические упражнения, направленные на увеличение функциональных возможностей больного, и зачастую включают бытовые действия (встать-сесть, поднять-положить). Сюда также входят Бобат-терапия, проприоцептивная нейромышечная фасилитация и другие нейроразвивающие методики [12, 13]. К современным сенсорно-визуальным методикам относят тренажеры на основе виртуальной реальности. Тренировки на стабилоплатформе являются типичным примером методики с применением БОС. Одним из наиболее перспективных направлений в восстановлении движения после перенесенного инсульта является роботизированная механотерапия, в частности экзоскелеты. В последних моделях этих устройств появилась возможность функциональной электростимуляции (ФЭС) мышц во время ходьбы в зависимости от их участия в цикле шага. Эта функция добавляет элементы БОС в тренировку больного. При помощи поверхностной электромиографии определяется биоэлектрическая активность ключевых мышц во время цикла шага и формируются индивидуальные параметры электростимуляции, позволяющие реализовать функционирование мышц в соответствии с задачами двигательного паттерна. Несмотря на достаточно глубокую проработанность технической стороны этой методики, требуется дальнейшее исследование безопасности и эффективности применения этой технологии у больных в разных периодах ИИ.

Цель исследования — изучение эффективности и безопасности роботизированной механотерапии с ФЭС при восстановлении функции ходьбы и равновесия у пациентов в остром и раннем реабилитационном периодах ИИ.

В исследование, проведенное на базе филиала №3 ГАУЗ МНПЦ МРВСМ ДЗМ, были включены 60 пациентов (17 женщин и 43 мужчины), средний возраст составил 61,8±7,0 года. Все пациенты, включенные в исследование, получили информационный листок и подписали информированное согласие. Критерии включения в исследование: мужчины и женщины в возрасте от 18 до 75 лет с впервые установленным диагнозом ИИ; острый (до 3 нед) и ранний восстановительный (до 6 мес) периоды заболевания; наличие нарушения функции ходьбы и парез нижней конечности от 0 до 4 баллов по шкале количественной оценки мышечной силы (Medical Research Council Weakness Scale, MRC), сохранность когнитивных функций (не менее 27 баллов по Монреальской когнитивной шкале (Montreal Cognitive Assessment, MoCA) и оценка по шкале Рэнкина (Modified Rankin scale, mRS) 3—4 балла. Были установлены первичные критерии эффективности: оценка силы мышц по шкале MRC, оценка функции ходьбы и равновесия по тесту Тинетти и стабилометрические показатели, а также вторичные критерии эффективности: оценка мышечного тонуса по модифицированной шкале Эшворта (Modified Ashworth Scale, MAS) и функциональная независимость по индексу Ривермид и mRS. Всем пациентам при поступлении и выписке проводили физикальный и неврологический осмотр. Также при поступлении и при выписке выполняли диагностическую стабилометрию.

Пациенты были рандомизированы с использованием метода конвертов на 2 группы:

— основная группа (30 пациентов) — помимо стандартной медицинской реабилитации и базовой терапии основного и сопутствующих заболеваний (низкоинтенсивная лазеротерапия, локальная магнитотерапия, массаж), пациенты получали 10 процедур роботизированной механотерапии с ФЭС с использованием ExoAtlet I, 5 раз в неделю, продолжительность курса 12—14 сут. Длительность одной процедуры (без подготовки оборудования) составляла 30 мин;

— контрольная группа (30 пациентов) — в дополнение к стандартной медицинской реабилитации (низкоинтенсивная лазеротерапия, локальная магнитотерапия, массаж) пациенты получали комплекс лечебной физкультуры, направленный на восстановление функции ходьбы и равновесия, 5 раз в неделю, продолжительность курса 12—14 сут. Общая продолжительность одной процедуры составляла 30 мин.

Суммарная продолжительность ежедневной реабилитационной программы составляла 3 ч в каждой группе. Также в каждой группе были выделены подгруппы острого (ОП) и раннего восстановительного (РВП) периодов ИИ (рис. 1). Характеристика пациентов по группам и подгруппам представлена в табл. 1 и 2.

Рис. 1. Схема дизайна исследования.

Таблица 1. Характеристика групп при поступлении и повторном исследовании

Примечание. MRC_инт — интегральный показатель силы по всем исследуемым мышцам; MAS_инт. — интегральный показатель мышечного тонуса по всем исследуемым мышцам. р(W) — уровень достоверности при сравнении динамики параметра внутри группы (критерий Вилкоксона); p(U)1 — уровень достоверности при межгрупповом сравнении параметра при поступлении (U-критерий Манна—Уитни); p(U)2 — уровень достоверности при межгрупповом сравнении параметра при повторном исследовании (U-критерий Манна—Уитни).

Таблица 2. Характеристика подгрупп при поступлении и повторном исследовании

Примечание. ОП — острый период ишемического инсульта; РВП — ранний восстановительный период ишемического инсульта; до — исследование при поступлении; после — повторное исследование; * — достоверное различие при сравнении динамики параметра внутри группы (критерий Вилкоксона); p(U)* — уровень достоверности при сравнении параметра между подгруппами внутри групп при поступлении (U-критерий Манна—Уитни); p(U)** — уровень достоверности при сравнении параметра между подгруппами внутри групп при повторном исследовании (U-критерий Манна—Уитни).

Статистический анализ для оценки эффективности реабилитации в группах исследования проводили с помощью сравнения исходных и финальных данных, также оценивали изменения по основным и дополнительным неврологическим шкалам исследования до и после реабилитационного курса. Для выявления статистически достоверных изменений были применены непараметрические (критерии Вилкоксона и Манна—Уитни) тесты. Проверку данных на нормальность проводили с помощью теста Колмогорова—Смирнова. Результаты представлены в виде средних значений со стандартным отклонением, медианами с 25-м и 75-м перцентилями.

Динамика изучаемых показателей на фоне лечения у пациентов групп и подгрупп исследования приведена в табл. 1 и 2.

При поступлении группы и подгруппы были сопоставимы по всем параметрам, за исключением показателей индекса Ривермид и шкалы равновесия теста Тинетти, которые были больше в подгруппе РВП основной группы по сравнению со всеми остальными подгруппами (см. табл. 2). При исследовании после курса лечения пациенты в основной группе имели достоверно больше баллов по показателям равновесия по тесту Тинетти по сравнению с группой контроля (см. табл. 1, рис. 2). Пациенты подгруппы ОП в основной группе достигли сопоставимых результатов с подгруппой РВП при оценке равновесия по тесту Тинетти (см. табл. 2) и имели больше баллов по сравнению с подгруппой ОП контрольной группы (11 [8; 13] баллов против 7,5 [5,5; 9,5] балла; p=0,0122).

Рис. 2. Сравнение динамики показателей равновесия по тесту Тинетти между основной и контрольной группами на фоне лечения.

При поступлении стабилометрические параметры пациентов в основной и контрольной группах, а также в подгруппах были сопоставимы. При повторном исследовании пациенты в основной группе достигли лучших результатов по основным параметрам устойчивости (табл. 3). При сравнении подгрупп только больные подгруппы ОП в основной группе имели лучшие результаты стабилометрии при сравнении с аналогичной подгруппой группы контроля (табл. 4, рис. 3—5). Результаты сравнения данных в других подгруппах не имели достоверных различий.

Таблица 3. Сравнение стабилометрических показателей пациентов основной и контрольной групп при поступлении и повторном исследовании

Таблица 4. Сравнение стабилометрических показателей пациентов в остром периоде ишемического инсульта в основной и контрольной группах при поступлении и повторном исследовании

Примечание. Подгруппа ОП₁ — пациенты в остром периоде ишемического инсульта из основной группы; подгруппа ОП₂ — пациенты в остром периоде ишемического инсульта из контрольной группы.

Рис. 3. Сравнение динамики среднего отклонения по оси Х среди пациентов в подгруппах острого периода ишемического инсульта в основной и контрольной группах на фоне лечения.

Рис.4. Сравнение динамики площади статокинезиограммы среди пациентов в подгруппах острого периода ишемического инсульта в основной и контрольной группах на фоне лечения.

Рис. 5. Сравнение динамики общего стандартного отклонения туловища среди пациентов в подгруппах острого периода ишемического инсульта в основной и контрольной группах на фоне лечения.

В последние десятилетия активно изучается влияние роботизированной механотерапии на восстановление ходьбы и равновесия у больных ИИ. В настоящем исследовании у пациентов на фоне лечения был получен значимый прирост мышечной силы в нижних конечностях, функциональной независимости по шкале Рэнкина и индексу Ривермид, а также функции ходьбы по результатам теста Тинетти. Однако эти достижения сопоставимы с результатами в контрольной группе. Эти данные согласуются с выводами крупных мировых исследований, в которых показано, что по влиянию на восстановление мышечной силы роботизированная механотерапия не превосходит конвенциональный тренинг [14].

При изучении функции равновесия было получено достоверно больше баллов по тесту Тинетти в основной группе после курса лечения (11 [8; 13] баллов против 8 [6; 12] баллов; p=0,0281). Как оказалось, указанная положительная динамика была Поступилаза счет участия в исследовании больных в остром периоде ИИ, которые продемонстрировали статистически значимое улучшение равновесия на фоне курса лечения. У больных в остром периоде инсульта саногенез зачастую приводит к формированию вычурных, а иногда и патологических паттернов движений, в частности ходьбы. Больные с легким дефицитом равновесия начинают рано активизироваться и приспосабливаться к свободному перемещению, поэтому к раннему реабилитационному периоду они имеют увеличенную площадь опоры, слабый вынос бедра пораженной ноги, но хорошую скорость ходьбы. Пациенты в раннем восстановительном периоде были обучены навыкам ходьбы до начала тренировок в экзоскелете и не отличались от пациентов в группе контроля при поступлении и после курса лечения. По-видимому, занятия с использованием роботизированной механотерапии позволяют предотвратить компенсаторное увеличение площади опоры при восстановлении функции ходьбы. Можно предположить, что положительное влияние тренировок в экзоскелете с ФЭС на функцию равновесия объясняется большим количеством циклов сокращения мышц нижних конечностей на пораженной стороне по сравнению с занятием лечебной физкультурой и большей суммарной нагрузкой (при занятии в экзоскелете больные совершают от 1500 до 1800 шагов за тренировку). Получены данные, свидетельствующие о том, что растяжение и последующее сокращение мышечного волокна приводит к стимуляции сухожильного аппарата Гольджи, что в свою очередь увеличивает афферентную импульсацию; кроме того, пребывание длительное время в вертикальном положении приводит к активации механорецепторов мышечного и связочного аппарата спины, что тоже увеличивает афферентацию и, как следствие, ускоряет восстановление проприоцептивной чувствительности [15—18]. С другой стороны, интенсивная сенсорная подошвенная стимуляция при ходьбе также способствует восстановлению проприоцептивной чувствительности, а тренировка баланса и ходьбы облегчается за счет самой конструкции экзоскелета, которая является внешней опорой и поддержкой для больного. Пациент учится правильно распределять вес и переносить центр тяжести со здоровой ноги на больную и обратно, не боясь упасть [17, 18]. Стоит отдельно отметить, что показатели ходьбы по тесту Тинетти не отличались между группами. Это значит, что больные одинаково хорошо адаптировались, однако, по данным стабилометрического исследования, устойчивость была лучше в основной группе. Таким образом, длительный курс тренировок в экзоскелете в режиме непрерывной ходьбы с ассистивной стимуляцией может улучшать не только показатели равновесия, но и ходьбы.

В ходе исследования была подтверждена эффективность роботизированной механотерапии в восстановлении мышечной силы нижних конечностей у больных в остром и раннем реабилитационном периоде ИИ. Применение экзоскелета с ФЭС улучшает восстановление равновесия, особенно у больных в остром периоде ИИ, и может способствовать снижению риска падения у этой когорты пациентов. Необходимо дальнейшее изучение влияния роботизированной механотерапии на восстановление ходьбы и равновесия. Вероятно, увеличение количества процедур с 10 до 20 или 30 занятий, а также проведение повторных реабилитационных циклов в течение 1 года после нарушения мозгового кровообращения могут в значительной степени улучшить двигательные функции больного. Полученные результаты расширяют перспективы применения экзоскелета с интегрированной ФЭС в комплексной реабилитации пациентов после инсульта на разных этапах восстановления.

Участие авторов: разработка концепции статьи — Г.М. Лутохин, Е.А. Турова, М.А. Рассулова; статистическая обработка данных — Г.М. Лутохин; написание и редактирование текста статьи — Г.М. Лутохин, А.Г. Кашежев; отбор и обследование пациентов, обзор публикаций по теме исследования — А.В. Шулькина, Р.И. Самохвалов; проверка, редактирование и утверждение текста статьи — И.В. Погонченкова, Е.А. Турова, М.А. Рассулова.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.