Клинико-анамнестические данные, влияющие на исход реабилитации в виртуальной реальности у пациентов, перенесших церебральный инсульт

Инсульт является важнейшей медико-социальной проблемой ввиду высоких цифр заболеваемости и смертности в большинстве развитых стран мира [1, 2]. В Российской Федерации в 2019 г. инсульт являлся второй причиной смертности, уступая только ишемической болезни сердца, он приводил к смертельным исходам у 224 человек на 100 тыс. населения. При этом у женщин цифры смертности оказывались выше, чем у мужчин (260 против 183 смертельных случаев на 100 тыс. населения) [2]. Наряду с этим в Российской Федерации в зависимости от региона ежегодно регистрируется 170—380 случаев инсульта на 100 тыс. человек, а общее количество зарегистрированных случаев составляет около 380 тыс. в год [3].

Неврологические последствия инсульта охватывают двигательную, чувствительную, зрительную, аффективную, когнитивную и речевую сферы. 55—75% пациентов страдают от двигательных нарушений, которые существенно снижают качество их жизни [4]. Кроме того, часто вследствие инсульта происходит снижение когнитивных функций, особенно таких как внимание, память, зрительно-пространственные и управляющие функции. До 83% постинсультных больных имеют нарушения по крайней мере одной когнитивной функции, в то время как до 50% пациентов — нескольких когнитивных функций (≥3) [5]. Среди лиц, демонстрирующих долговременную выживаемость после инсульта, клиническая депрессия и тревога наблюдаются в 28—40% случаев [6, 7].

Перечисленные нарушения оказывают влияние на качество жизни пациентов, их навыки повседневной активности (умение приготовить еду, сходить в магазин, спланировать свои действия для организации быта), социальную адаптацию [8]. Реабилитационные программы должны комплексно решать проблемы пациента в его повседневной деятельности, а не фокусироваться на отдельных компонентах нарушенных функций или активности пациента. Одним из таких методов реабилитации является виртуальная реальность (ВР), связывающая воедино такие разносторонние процессы, как мотивация, моторный контроль, когнитивные процессы и обучающие механизмы, основанные на биологической обратной связи (БОС) [9]. Неинвазивные многоканальные ВР-комплексы обеспечивают полимодальное воздействие на различные сенсорные системы организма, такие как зрительная, слуховая, вестибулярная и проприоцептивная, в одно и то же время. Вместе с тем принципы моторного обучения успешно применяются в системах ВР, тренируя целенаправленные, повторяющиеся и разнообразные упражнения, которые подстраиваются под терапевтические нужды каждого пациента.

Системы ВР представлены различными технологическими решениями, начиная от настольных и заканчивая многофункциональными иммерсивными системами. Эффективность применения простых монокомплексов в ежедневной практике реабилитации уже была показана [10, 11], в то время как возможность применения сложных аппаратных комплексов в качестве рутинного метода еще практически не изучена.

Постинсультное восстановление — это сложный, динамичный и многофакторный процесс, в котором взаимодействие генетических, патофизиологических, социально-демографических и терапевтических факторов определяет общую траекторию восстановления. Поэтому стратегии реабилитации, направленные на улучшение результатов восстановления после инсульта, требуют глубокого понимания этих основных детерминант [12].

Цель исследования — изучение влияния клинико-анамнестических данных на результаты проведения мероприятий медицинской реабилитации с использованием ВР у пациентов, перенесших инсульт, изучение параметров постуральной устойчивости, походки, повседневной активности и состояния аффективной сферы при прохождении двигательного тренинга в иммерсивной высокотехнологичной полимодальной системе ВР.

34 пациента приняли участие в исследовании в Федеральном центре мозга и нейротехнологий ФМБА России (табл. 1).

Таблица 1. Демографические и клинические характеристики пациентов

Критерии включения: МРТ-верифицированный церебральный инсульт, перенесенный не менее 2 нед назад; отсутствие в анамнезе ассоциированных с перенесенным инсультом средних и грубых неврологических и психических расстройств; способность удерживать вертикальную позу и ходить без поддержки или с минимальными средствами опоры не менее 30 мин; стабильная гемодинамика; отсутствие эпилептической активности по клинико-ЭЭГ данным при поступлении пациентов на реабилитацию; отсутствие выраженных офтальмологических нарушений, препятствующих зрительному восприятию сюжета ВР. Данная группа пациентов имела более 24 баллов по Монреальской шкале оценки когнитивных функций (Montreal Cognitive Assessment — MoCA), что свидетельствует об отсутствии выраженных когнитивных нарушений [13]. Пациенты были способны к понимаю и выполнению инструкций.

Данное исследование одобрено локальным этическим комитетом и соответствует принципам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации. Пациенты пребывали в круглосуточном стационаре и проходили курс реабилитации. В этот курс входит ВР-тренинг, состоящий из 10 занятий по 40 мин, который пациенты проходили в течение 2 нед. ВР тренинг проводился на оборудовании GRAIL system (Motekforce, Нидерланды), состоящем из полуцилиндрического экрана, дорожки тредмил, 10 инфракрасных камер (Vicon, Великобритания) и светоотражающих маркеров, программного обеспечения, предоставляющего обратную связь в режиме реального времени. Для комплексного восстановления в ВР предлагались упражнения, реализованные для стимулирования моторной, когнитивной и поведенческой сфер, в том числе зрительно-пространственной ориентации, зрительно-моторной координации и баланса, внимания (с одной и двумя задачами), управляющих функций, понижения уровня тревоги (за счет эмоциональной вовлеченности и положительного подкрепления с помощью БОС). Задания для каждого пациента подбирались в зависимости от возможностей постуральной устойчивости и сохранности стереотипа походки.

До и после окончания тренинга проводилась оценка состояния пациентов, включающая в себя диагностику двигательной и повседневной активности, аффективной сферы.

Клинико-анамнестические данные получены в результате традиционного клинического и инструментального обследования пациента с церебральным инсультом, включающего осмотр невролога, проведение КТ/МРТ-исследования головного мозга (ГМ), ультразвукового исследования сосудов шеи и головы. Была выбрана батарея общепринятых тестов для оценки двигательной и повседневной активности. Все измерения выполнены квалифицированными врачами и инструкторами-методистами лечебной физкультуры. Функции равновесия оценивались с помощью теста устойчивости стояния (Standing Balance Test — SBT) и шкалы баланса Берга (Berg Balance Scale — BBS). SBT проверяет способность пациента сохранять вертикальное положение (0—4, где 0 — не может стоять) [14, 15]. Походка оценивалась с помощью теста «Встань и иди» (Timed Up and Go — TUG) [16] и индекса ходьбы Хаузера (Hauser Ambulation Index — HAI) [17]. Повседневная активность оценивалась с помощью шкалы Ривермид (Rivermead Activities of Daily Living Scales — RADLS) [18] и шкалы функциональной независимости (Functional Independence Measure — FIM) [19].

Кроме того, оценка моторных функций проводилась инструментальными тестами, встроенными в систему ВР. Тест на постуральную стабильность позволяет оценивать способность пациента сохранять равновесие в четырех различных положениях (ноги вместе, глаза открыты/закрыты, тандемная стойка, стойка на одной ноге) [20]. Тест 6-минутной ходьбы (Six-minute walk test — 6MWT) оценивает, какое расстояние может пройти пациент за отведенное время [21—23].

Для оценки аффективной сферы использовали шкалу тревоги Спилбергера (State-Trait Anxiety Inventory — STAI) и опросник депрессии Бека (Beck Depression Inventory — BDI) [24, 25].

Статистический анализ проводился с использованием программы Statistica v. 13.3 (TIBCO Software Inc., США). При представлении данных об эффективности проведенного ВР-тренинга использованы показатели описательной статистики: медианные (Me) и минимаксные значения изменения изучаемой функции, выраженные в процентах. Для изучения вклада клинико-анамнестических данных в исход реабилитационного процесса проведен множественный регрессионный анализ. Результаты считались значимыми при p<0,05.

Сравнение данных диагностического исследования в начале и в конце ВР-тренинга позволило оценить, у какой части пациентов после завершения тренировок исследуемые функции восстановились, снизились или остались неизменными (табл. 2). Заметим, что у 4 (12%) пациентов по шкалам STAI и BDI и у 10 (29%) пациентов в тестах 6MWT и постуральной устойчивости заключительное диагностическое исследование не проводилось в связи с досрочным завершением реабилитационного курса или по другим техническим причинам.

Таблица 2. Изменение моторных функций и состояния аффективной сферы пациентов с церебральным инсультом после прохождения ВР-тренинга

Примечание. * — для тестов постуральной устойчивости и 6MWT — n=24; ** — для шкал STAI и BDI — n=30.

Затем был проведен анализ степени изменения тех исследуемых параметров, которые либо улучшились, либо снизились после прохождения ВР-тренинга (табл. 3). Стоит заметить, что диагностическое исследование перед ВР-тренингом выявило уже достаточно высокие результаты выполнения двигательных тестов пациентами (бóльшая часть результатов попадала в верхний квартиль балльных оценок по шкалам). Был произведен анализ степени изменения функций, по которым наблюдалась динамика как в сторону улучшения, так и в сторону ухудшения.

Таблица 3. Показатели изменения моторных функций и состояния аффективной сферы в результате прохождения ВР-тренинга

Примечание. * — данные не приведены, поскольку ухудшение результатов выполнения теста было зафиксировано только у одного пациента.

Было проанализировано влияние шести независимых клинических переменных (факторов) на динамику восстановления двигательных и аффективных функций: пола (м/ж), возраста пациента (годы), периода восстановления после инсульта (ранний — до 3 мес, средний — до 6 мес, поздний — до 12 мес), локализации очага поражения (корковый, подкорковый, корко-подкорковый), стороны поражения ГМ (левая или правая), характера инсульта (ишемический, геморрагический). В процессе анализа был рассмотрен набор регрессионных моделей, включающих в себя все вариации вышеописанных факторов. В итоге были отобраны самые значимые регрессионные модели, включающие оптимальное количество значимых факторов (с наиболее высоким показателем скорректированного R²).

Таким образом, были получены данные, свидетельствующие о том, что на динамику восстановительных процессов при использовании изучаемого ВР-тренинга оказывают влияние различные факторы.

Так, на изменение функции равновесия, оцениваемой по шкале BBS, в результате ВР-тренинга достоверное влияние оказывает пол пациента (R²=0,11, p=0,03). ВР-тренинг приводит к улучшению функции равновесия в большей мере у женщин, чем у мужчин (рис. 1).

Рис. 1. Изменение после ВР-тренинга функции равновесия, оцениваемой по шкале BBS, в зависимости от пола пациента.

Здесь и на рис. 2—5 представлены Me, минимаксные значения и интерквартильный размах.

На изменение постуральной устойчивости (в стойке на одной ноге) по данным инструментального обследования в ВР достоверное влияние оказывают характер инсульта (p=0,0021) и сторона поражения головного мозга (p=0,0148). ВР-тренинг приводит к достоверно более выраженному улучшению постуральной устойчивости у пациентов с локализацией поражения в левом полушарии головного мозга (рис. 2, 3). Следует отметить, что для повышения мощности регрессионного анализа в модели постуральной устойчивости (в стойке на одной ноге) учитывались пол пациента и период восстановления после инсульта (результат регрессионной модели R²=0,39, p=0,0085).

Рис. 2. Изменение после ВР-тренинга постуральной устойчивости при стоянии на одной ноге, оцениваемой инструментально в системе ВР, в зависимости от характера инсульта.

Рис. 3. Изменение после ВР-тренинга постуральной устойчивости при стойке на одной ноге, оцениваемой инструментально в системе ВР, в зависимости от стороны поражения ГМ.

На изменение ситуативной тревожности достоверное влияние оказывает характер инсульта (p=0,0228), а также локализация очага инсульта (R²=0,13, p=0,05). Более значимого снижения ситуативной тревожности удается добиться при проведении тренинга с использованием ВР у пациентов с геморрагическим инсультом (ГИ) (рис. 4) и в группе пациентов с корко-подкорковой локализацией очага поражения на уровне тенденции.

Рис. 4. Изменение после ВР-тренинга ситуативной тревожности, оцениваемой по шкале STAI, в зависимости от характера инсульта.

На изменение степени выраженности депрессии достоверное влияние оказывает период восстановления после инсульта (p=0,0015), а также сторона поражения головного мозга (R²=0,33, p=0,0014). ВР-тренинг приводит к большему снижению депрессии у пациентов в раннем восстановительном периоде (рис. 5) и в группе пациентов с левосторонним поражением ГМ.

Рис. 5. Изменение после ВР-тренинга степени выраженности депрессии, оцениваемой по шкале BDI, в зависимости от восстановительного периода пациента.

Как показало наше исследование, применение тренинга в иммерсивной полимодальной системе ВР приводит к улучшениям двигательных функций и состояния аффективной сферы у пациентов с церебральным инсультом, имеющих степень инвалидизации не более 3 баллов по модифицированной шкале Рэнкина.

Анализ эффективности ВР-тренинга продемонстрировал, что наибольших результатов удалось достигнуть в функции ходьбы (по тесту 6MWT) — у 92% пациентов, при этом по медианным значениям она улучшается на 36% от начального уровня. Восстановление функции ходьбы у пациентов, чье состояние характеризуется как 3 балла по шкале Рэнкина, связано с целями большинства заданий ВР-тренинга, которые направлены на коррекцию неправильного паттерна ходьбы. Кроме того, наблюдается значительная доля пациентов с улучшением функции баланса (по шкале BBS) — 62% пациентов. Отсутствие положительной динамики у части пациентов свидетельствует о сохранении ограничений в постуральной устойчивости в период, когда пациент уже начинает ходить, что является важным основанием для продолжения сочетания тренировок постуральной устойчивости и ходьбы. Также именно сохранение постуральных нарушений может обуславливать отсутствие положительной динамики в восстановлении функции ходьбы у отдельных пациентов. Полученные данные подтверждают необходимость последовательного восстановления координации статической и динамической деятельности в различных исходных положениях в процессе восстановления двигательных функций у пациентов с поражением ЦНС.

При этом объективный инструментальный тест постуральной устойчивости демонстрирует результаты (табл. 2), в которых доля пациентов с улучшением измеряемой функции снижена. Данное различие может обуславливаться изменениями процедуры проведения тестирования постуральной устойчивости, связанными с состоянием пациента и высокой чувствительностью инструментария к функциональному состоянию обследуемого.

Тренировки в виртуальной среде со зрительной обратной связью могут приводить к улучшению функции баланса, поскольку зрительный анализатор участвует в регуляции контроля постуральной устойчивости, что также было продемонстрировано в работах L. Barcala, D. McEwen, E. Walker и соавт. [26—28].

Выявленные улучшения в двигательных функциях могут быть связаны с тем, что игровые приложения виртуальной реальности основываются на принципах Motor Learning Theory, в частности на необходимости повторения тренируемого движения, вариабельности условий повторения, внешней и внутренней обратной связи, что позволяет успешно адаптироваться к окружающей среде [29—31].

Более чем у трети пациентов зафиксировано улучшение по шкалам RADLS (32%) и FIM (41%), которые оценивают показатели повседневной бытовой и социальной активности, самообслуживания и жизнедеятельности. Это связано с тем, что задания в ВР-тренинге не только содержат стереотипы движений и действий, которые используются в повседневной жизни (в отличие от занятий на тренажерах, где есть возможность обучаться только самой функции движения в том или ином суставе/суставах), но и позволяют встроить эти стереотипы в целевую деятельность [32].

Исключительным преимуществом реабилитации в ВР-среде является игровой компонент, который вовлекает пациента в усложненную деятельностью, становящуюся доступной в результате снижения ощущения испытываемой нагрузки, увлеченности и удовлетворения от достигнутого результата [33]. Также игровой компонент инициирует дополнительное повышение мотивации пациента к реабилитации и улучшение эмоционального фона, которые в обычном случае восстановления складываются из участия лечащего врача, семьи, иногда психолога. Именно поэтому в ВР-среде становится возможным не только восстановление двигательных функций (на что первично направлена программа тренинга), но и коррекция аффективных расстройств.

Так, в нашем исследовании показано, что проведенный ВР-тренинг эффективен в отношении снижения симптомов тревожности и степени выраженности депрессии у 63% и 74% пациентов соответственно. При этом медианные значения улучшения состояния пациента по опроснику BDI достигали 50%. Пул проведенных ранее исследований также свидетельствует об эффективности влияния ВР на состояние аффективной сферы [34—36]. По-видимому, мотивационный компонент и полимодальная обратная связь, сигнализирующая об успешности корректирования своего движения, выполнения задания, помогают пациенту сместить локус контроля причин болезни и лечения на интернальный. Это приводит к повышению роли самоэффективности в отношении лечения у больного, снимая симптомы тревожности о своем здоровье, неопределенности о будущем, взаимодействия с близкими и т.д.

Необходимо обратить внимание, что результаты заключительной диагностики в большинстве случаев оказались лучше, чем результаты начальной диагностики, что свидетельствует о положительном влиянии ВР-тренинга на пациентов с церебральным инсультом (табл. 2). Несмотря на отдельные результаты тестов постуральной устойчивости и шкал тревоги и депрессии, не во всех случаях демонстрировавших положительную динамику (табл. 2), степень снижения оцениваемых функций не превосходила степень их восстановления по медианным значениям (кроме устойчивости в пробе Ромберга) (табл. 3).

В ходе исследования выделено шесть клинико-анамнестических факторов, влияющих на процесс восстановления изучаемых моторных и аффективных функций. Так, фактор пола оказался значимым для восстановления функции баланса (шкала BBS): проведенный ВР-тренинг повлиял на коррекцию равновесия в большей степени у женщин, чем у мужчин (рис. 1). Однако в ряде других исследований было показано, что женщины менее склонны к восстановлению после инсульта [38—39]. Вместе с тем в субтесте устойчивости на одной ноге пациенты с левосторонним ишемическим инсультом (ИИ) более восприимчивы к коррекции равновесия (рис. 2, 3). Ранее было показано, что пациенты с ИИ имеют менее выраженные функциональные нарушения по сравнению ГИ сопоставимой тяжести [40].

Напротив, на снижение уровня ситуативной тревожности значимое влияние оказывает геморрагический характер инсульта (рис. 4). Это согласуется с литературными данными, сообщающими о более выраженном восстановлении после ГИ по сравнению с ИИ [41—43]. Период восстановления после инсульта оказался важен для динамики снятия депрессивного состояния: ранний восстановительный период способствует большему снижению выраженности депрессии (рис. 5). Как известно, ранний восстановительный период является наиболее перспективным для восстановления соматических, когнитивных и аффективных нарушений [44].

На другие функции двигательной и повседневной активности, оцениваемые с помощью тестов TUG, FIM, RADLS, 6MWT, тестов на постуральную устойчивость, шкалы STAI, изучаемые клинико-анамнестические факторы не оказали влияния. Вероятно, на динамику этих функций может оказать влияние другой спектр клинико-анамнестических факторов, характеризующих анамнез пациента, течение болезни и ее лечение.

Полученные данные можно использовать при составление персонифицированных программ реабилитации, а также для более детального подбора заданий в ВР-тренингах. Такие программы могут основываться на характеристиках восстановительного потенциала пациента, его личностных особенностях, а также клинических факторах течения заболевания и его лечения [45].

В ходе исследования продемонстрирована эффективность тренинга с использованием иммерсивной мультимодальной системы ВР в раннем и позднем восстановительных периодах течения заболевания для пациентов, перенесших инсульт. ВР-тренинг повлиял в большей степени на улучшение функции баланса и ходьбы у большинства пациентов. Также выделены клинико-анамнестические данные, оказывающие влияние на результаты реабилитации в ВР, направленной на восстановление функции ходьбы, что позволяет предложить пациенту персонифицированную программу реабилитации, основываясь на особенностях его функционального состояния. Кроме того, выявленные значимые клинико-анамнестические параметры позволяют предсказать степень улучшения моторных функций и состояние аффективной сферы у той или иной когорты пациентов, сформированной по полу, локализации, характеру инсульта и времени восстановительного периода, а также отдать приоритет в выборе методов для включения в индивидуальную программу медицинской реабилитации пациента с церебральным инсультом.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.