Применение IT-технологий в реабилитации постинсультных больных (литературный обзор)



Актуальность:

Инсульт является основной причиной длительной нетрудоспособности. Заболеваемость инсультом в Республике Казахстан (РК) в 2015 году составила 219,7 на 100 тыс. населения [26]. Целью реабилитации является восстановление трудоспособности и снижение инвалидности пациентов, перенесших инсульт. Опыт некоторых стран показал, что применение виртуальной реальности (ВР) действительно эффективно, т. к., при применении только лишь рутинных традиционных методов реабилитации пациенты теряют интерес и желание. Внедрение ВР в комбинации с традиционными методами вызывает больший интерес к реабилитации, а также он более эффективен и сокращает ее сроки [14].

Цель: Рассмотреть эффективность применения IT-технологий в реабилитации постинсультных больных и возможность использования данного метода в РК.

Материалы иметоды: Литературный обзор научных публикаций

На сегодняшний день в РК используются следующие методы реабилитации инсультных больных: трудотерапия, лечебная физическая культура (ЛФК), иглотерапия, кинезотерапия, физиотерапия, а также используется робототехника. [25]

Исследования показывают, что применение ВР в совокупности с традиционными методами реабилитации увеличивают ее эффективность в целом.

ВР генерируется компьютером интерактивного моделирования, который имитирует реальность и предоставляет пользователям в искусственной среде сенсорную информацию, аналогичную реальному миру. Метод ВР начал использоваться конкретно для реабилитации около 15 лет назад [8, 16]. ВР, используемая в настоящее время разработана на основе готовых коммерческих игровых систем, например Nintendo® Wii и Playstation EyeToy [11,17,24].

Предварительные результаты исследования пациентов с хроническим инсультом показали, что использование системы ВР улучшила диапазон, силу и скорость движения руки [10,21].

Исследования Чанг и др. [2] показали, что система ВР на основе KinectTM может быть использована в качестве реабилитации детей с церебральным параличом и приобретенной мышечной атрофией, а также исследования Устиновой и др. [23] показали, что трехмерные (3D) видеоигры усиливают координацию движений верхних конечностей у пациентов с травматическим повреждением головного мозга.

ВР позволяет врачам контролировать несколько пациентов, в то же время обеспечивает более интенсивное обучение, по сравнению с самообучением. ВР имеет широкий диапазон тренировочных заданий, а также может повысить мотивацию пациентов путем добавления игровых элементов к терапии [3,15].

Система ВР YouGrabber (YouRehab Ltd., Швейцария) представляет собой перчатки с датчиками, в которую заложена программа с различными играми для обучения, как это показано на рисунке 1. [1,7]

ВР Jintronix предоставляется в дополнении с традиционной программой реабилитации постинсультных больных, которая состоит из 4-х часов физической терапии, 3 часа упражнений под руководством реабилитационного ассистента и 3 часов профессиональной терапии в неделю, а также до 3 часов реабилитации речевой патологии в неделю по мере необходимости. ВР обеспечивает постоянный контроль и мониторинг, который предоставляется с использованием программы Jintronix. ВР состоит из программного обеспечения (Jintronix, Монреаль, PQ) и трехмерного изображения (Kinect v2,MicrosoftCanadaCo., Mississauga, ON). [12] А камера захватывает движения участника и позволяет пациенту контролировать аватар, который взаимодействует с игрой.

Рис. 1. Система виртуальной реальности YouGrabber (YouRehab Ltd.)

Система Jintronix была первоначально разработана для реабилитации постинсультных больных, что очень удобно и обеспечивает выбор игр/ упражнений для тренировки сидя. Пятьигр: Fish Frenzy, Ball Maze, Garden Grab, Bike Barrier, Kitchen Clean-up. Сложность игры контролируется таким образом, что если пациент может выполнить игру с легкостью, уровень сложности игры увеличивается требуя больше скорости, расстояния и точности, постепенно развивая его моторику. Система Jintronix дает обратную связь, которая говорит о том, как пациент выполнил то или иное задание в игре [18,19]. Исследования показали, что ВР в комплексе с традиционными методами реабилитации имеет больше преимуществ в восстановлении двигательной функции [9,20].

ВР обеспечивает выполнение различных видов двигательных задач с пациентом, проведение реальных манипуляций объектами в их руках, взаимодействуя с виртуальным сценарием. Движения контролируются с помощью motiontracking system. Например, простое движение, такое как поставить стакан на полку, представлено ​виртуальным стаканом и полкой. Физиотерапевт держал в руке реальный стакан с датчиками, расположенными на объекте и совершал акт размещения стакана на виртуальной полке. Виртуальный сценарий отображал правильный путь движения стекла по направлению к полке. Пациенту требовалось повторить правильное движение, выполненное заранее терапевтом. Правильная траектория отображалась в фоновом режиме виртуальной сцены, чтобы облегчить восприятие и корректировать движения пациента. Принимая во внимание ошибки пациента, терапевт выбирал характеристики и сложность двигательных задач путем изменения положения или ориентации виртуального объекта, как показано на рисунке 2В.

Задачи усложняются добавлением объектов в виртуальном сценарии, благодаря чему пациенты были вынуждены активировать различные группы мышц рук, чтобы выполнить более сложные задачи (Рисунок 2А). Роль терапевта заключается в управлении виртуальной средой, чтобы адаптировать её физическому состоянию пациента и давать пациенту инструкции в случае возникновения трудностей во время выполнения интерактивных упражнений. После выполнения упражнений терапевт обсуждает с пациентами результаты, полученные в ходе сеанса терапии [6,22].

Рис. 2. Двигательные упражнения в виртуальной среде. А) сложное движение возрастающей сложности: пациент должен переместить синий шар через оранжевые круги. В) простое достижение движения: пациент должен поднять красный стакан и поместить его среди синих стаканов на полке, в соответствии с предварительно записанным путем (желтая линия)

Исследование проводилось в двух больших группах пациентов, перенесших инсульт [4]. Группы больных были схожи относительно пола, типа инсульта, пострадавшего отдела мозга и тяжестью двигательных нарушений. Несмотря на то, что средний возраст, в группе, с применением ВР был значительно ниже по сравнению с группой, где использовались традиционные методы реабилитации, разница в 4 года на результаты не повлияла. Все пациенты, включенные в обе группы завершили назначенные программы реабилитации. Побочных эффектов таких как: нарушения зрения, тошнота, головная боль или дискомфорт, в связи с использованием ВР — оборудования не наблюдалось [5,13].

Данное исследование показало, что комбинация ВР с традиционными методами реабилитации эффективнее, чем реабилитация только традиционными методами.

Заключение: В данном литературном обзоре мы проанализировали эффективность применения ВР в реабилитации постинсультных больных. Приведенные выше результаты, в соответствии с предыдущими доказательствами, позволяют предположить, что метод ВР представляет собой ценный терапевтический вариант и должен более широко применяться в программе реабилитации, предназначенной для пациентов, перенесших инсульт, а также для больных с нарушением двигательной функции в целом. Мы считаем, что метод ВР в комбинации с традиционными методами в РК получил бы широкое применение, т. к. он повысил бы эффективность реабилитации постинсультных больных.

Литература:

1. Brunner et al. BMC Neurology Virtual reality training for upper extremity in subacute stroke (VIRTUES): study protocol for a randomized controlled multicenter trial. 2014, 14:186
2. Chang YJ, Chen SF, Huang JD: A Kinect-based system for physical rehabilitation: a pilot study for young adults with motor disabilities. Res Dev Disabil 2011, 32(6):2566–2570.
3. Fluet GG, Deutsch JE: Virtual reality for sensorimotor rehabilitation post-stroke: the promise and current state of the field. Curr Phys Med Rehabil Reports 2013, 1:9–20.
4. Henderson A, Korner-Bitensky N, Levin M: Virtual reality in stroke rehabilitation: a systematic review of its effectiveness for upper limb motor recovery. Top Stroke Rehabil 2007, 14:52–61.
5. Holden MK: Virtual environments for motor rehabilitation: review. Cyberpsychol Behav 2005, 8:187–211.\
6. Krakauer JW: Motor learning: its relevance to stroke recovery and neurorehabilitation. Curr Opin Neurol 2006, 19:84–90.
7. Kwakkel G, Kollen B: Predicting improvement in the upper paretic limb after stroke: a longitudinal prospective study. Restor Neurol Neurosci 2007, 25:453–460.
8. Langhorne P, Coupar F, Pollock A: Motor recovery after stroke: a systematic review. Lancet Neurol 2009, 8(8):741–754.
9. McEwen D, Taillon-Hobson A, Bilodeau M, Sveistrup H, Finestone H. Virtual reality exercise improves mobility after stroke: an inpatient randomized controlled trial. Stroke. 2014;6:1853–5.
10. Merians AS, Jack D, Boian R, Tremaine M, Burdea GC, Adamovich SV, Recce M, Poizner H: Virtual reality–augmented rehabilitation for patients following stroke. Phys Ther 2007, 82(9):898–915.
11. Mouawad MR, Doust CG, Max MD, McNulty PA: Wii-based movement therapy to promote improved upper extremity function post-stroke: a pilot study. J Rehabil Med 2011, 43(6):527–533.
12. Murphy TH, Corbett D: Plasticity during stroke recovery: from synapse to behaviour. Nat Rev Neurosci 2009, 10:861–872.
13. Piron L, Turolla A, Agostini M, Zucconi C, Cortese F, Zampolini M, Zannini M, Dam M, Ventura L, Battauz M, Tonin P: Exercises for paretic upper limb after stroke: a combined virtual-reality and telemedicine approach. J Rehabil Med 2009, 41:1016–1102.
14. Piron L, Turolla A, Agostini M, Zucconi CS, Ventura L, Tonin P, Dam M: Motor learning principles for rehabilitation: a pilot randomized controlled study in poststroke patients. Neurorehabil Neural Repair 2010, 24:501–508
15. Rahman S, Shaheen A: Virtual reality use in motor rehabilitation of neurological disorders: A systematic review. Middle-East J Sci Res 2011, 7(1):63–70.
16. Rose F, Attree E, Johnson D: Virtual reality: an assistive technology in neurological rehabilitation. Curr Opin Neurol 2006, 9(6):461.
17. Saposnik G, Teasell R, Mamdani M, Hall J, McIlroy W, Cheung D, Thorpe KE, Cohen LG, Bayley M: Effectiveness of virtual reality using Wii gaming technology in stroke rehabilitation a pilot randomized clinical trial and proof of principle. Stroke 2010, 41(7):1477–1484.
18. Schneiberg S, McKinley PA, Sveistrup H, Gisel E, Mayo NE, Levin MF. The effectiveness of task-oriented intervention and trunk restraint on upper limb movement quality in children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 2010;52:e245–53.
19. Sheehy et al. BMC Neurology Does the addition of virtual reality training to a standard program of inpatient rehabilitation improve sitting balance ability and function after stroke? Protocol for a single-blind randomized controlled trial, 2016, 16:42
20. Teasell R, Hussein N, Foley N. Chapter 4: Managing the Stroke Rehabilitation Triage Process. In: Evidence-based review of stroke rehabilitation. Heart & Stroke Canadian Partnership for Stroke Recovery. 2013 http://www.ebrsr.com/ evidence-review. Accessed 17 Sept 2014.
21. Thornton M, Sveistrup H. Intra- and inter-rater reliability and validity of the Ottawa Sitting Scale: a new tool to characterise sitting balance in acute care patients. Disabil Rehabil. 2010;32:1568–75.
22. Turolla et al. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation Virtual reality for the rehabilitation of the upper limb motor function after stroke: a prospective controlled trial. 2013, 10:85
23. Ustinova KI, Leonard WA, Cassavaugh ND, Ingersoll CD: Development of a 3D immersive videogame to improve arm-postural coordination in patients with TBI. J Neuroeng Rehabil 2011, 8:61.
24. Yavuzer G, Senel A, Atay M, Stam H: Playstation eyetoy games” improve upper extremity-related motor functioning in subacute stroke: a randomized controlled clinical trial. EurJPhysRehabilMed 2008, 44(3):237–244.
25. Доктор медицинских наук, профессор М. К. Телеуов М Е Д И Ц И Н А И Э К ОЛ О Г И Я № 1 (58) 2011 (январь, февраль, март)
26. https://www.zakon.kz/4825784-vsemirnyjj-den-borby-s-insultom.html Всемирный день борьбы с инсультом отмечают в Казахстане 28 октября 2016, 09:40