Применение виртуальной реальности в лечении нарушений ходьбы у пациентов с болезнью Паркинсона

ского), участвующих в управлении движениями, подержании мышечного тонуса и позы, что в конечном итоге приводит к развитию клинической картины БП, к основным симптомам которой относятся гипокинезия, мышечная ригидность, тремор покоя. В числе часто встречающихся двигательных нарушений выделяют также нарушения ходьбы и постуральную неустойчивость. Наряду с двигательной симптоматикой у пациентов развивается широкий спектр немоторных нарушений, среди которых преобладают интел-лектульно-мнестические, психические расстройства и вегетативная дисфункция [3].

Нарушения ходьбы развиваются уже на ранних стадиях болезни и проявляются уменьшением длины шага, нарушением содружественных движений рук (ахейрокинез), затруднением инициации движений и шарканьем [3, 4]. При прогрессировании заболевания появляется характерный феномен «семенящей походки», возникающий, с одной стороны, вследствие укорочения шага и компенсаторного увеличения частоты шаговых движений, а с другой — как реакция на смещение центра тяжести и постуральную неустойчивость [5]. Для поздних стадий также характерно наличие застываний, характеризующихся кратковременными эпизодами блокады осуществляемого произвольного движения, которые возникают, как правило, внезапно, чаще при изменении программы движений [3, 4, 6]. На развернутой стадии БП выраженные моторные нарушения, прежде всего застывания и постуральная неустойчивость, а также развивающиеся к этому периоду когнитивные нарушения обусловливают частые падения, приводящие к существенному снижению качества жизни, потере самоэффективности, уменьшению двигательной активности и травмам [3, 7].

Застывания, также имеющие название «моторная акинезия», встречаются преимущественно на поздних стадиях заболевания (40-50% случаев), однако могут возникать и на ранних стадиях (10-15%). Блокирование движений в основном затрагивает нижние конечности, реже вовлекаются верхние конечности, веки (апраксия открывания глаз), речевой аппарат (артикуляционные застывания). Различают абсолютные застывания, когда ноги пациента как бы «прирастают» к полу, и парциальные, когда для того, чтобы продолжить движение, человек вынужден совершать серию мелких шагов на месте (топтание). Продолжительность эпизодов варьируется от 1–2 до 30–40 секунд. Чаще всего моторный блок возникает в ситуациях, связанных со сменой двигательных программ: в начале ходьбы, при поворотах, проходе через узкий дверной проем, при приближении к цели; в более тяжелых случаях он появляется и во время ходьбы по прямой [8, 9].

Постуральная неустойчивость связана с нарушением активности аксиальной мускулатуры и характеризуется затруднением удержания равновесия при изменении положении тела. В отличие от других дегенеративных заболеваний с синдромом паркинсонизма, таких как мультисистемная атрофия и прогрессирующий надъядерный паралич, у пациентов с БП постуральная неустойчивость появляется позднее других моторных симптомов, что является важным диагностическим критерием. На возникновение и степень постуральной неустойчивости могут оказывать влияние такие факторы, как прочие симптомы паркинсонизма, ортостатическая гипотензия, возрастные сенсорные изменения, способность интегрировать визуальные, вестибулярные и проприоцептивные стимулы (кинестезия). Боязнь падений также может ухудшить контроль равновесия у пациентов с БП [10].

Нейрофизиологические механизмы, лежащие в основе нарушений ходьбы у пациентов с БП, еще не до конца изучены, однако на данный момент считается установленным, что в регуляции ходьбы ведущую роль играют две подсистемы: 1) стволовые структуры, такие как субталамическое ядро, педун-кулопонтинное ядро и клиновидное ядро, составляющие мезенцефальную локомоторную зону, в которой преобладает холинергическая, ГАМКергическая и глутаматергическая импульсация; 2) высший уровень: дофаминергическая медиаторная система, базальные ганглии, моторная и премоторная кора. Данные образования реципрокно связаны друг с другом, а также с нижележащими центрами генерации ходьбы в спинном мозге, обеспечивая процесс автоматизированной регуляции ходьбы [4]. Длительное время нарушения ходьбы рассматривали как явление, производное от гипокинетической составляющей болезни Паркинсона, выраженность которой прямо пропорциональна степени дегенерации дофаминергической медиаторной системы и снижению уровня дофамина. Однако в дальнейшем данная концепция была пересмотрена под влиянием того факта, что нарушения ходьбы, застывания и постуральная неустойчивость в гораздо меньшей степени поддаются медикаментозной коррекции с помощью препаратов леводопы по сравнению с прочими гипо- и гиперкинетическими проявлениями (тремор и другие гиперкинезы, ригидность, брадикинезия), при этом резистентность к подобной коррекции увеличивается по мере прогрессирования заболевания [3, 11]. Данные наблюдения подтверждаются нейровизуализа-ционными исследованиями с использованием ПЭТ с 18F-допа: выраженность постуральных нарушений и нарушений ходьбы у пациентов с БП не коррелирует с концентрацией дофамина в скорлупе, в отличие от брадикинезии и ригидности, выраженность которых обратно пропорциональна концентрации дофамина [12, 13]. Кроме того, по данным ПЭТ головного мозга у пациентов с застываниями гиперактивность мезенцефальной локомоторной области, связанная с походкой, коррелирует с клиническими параметрами (застываниями и длительностью заболевания), но не со степенью атрофии [14]. В ряде исследований отмечено снижение выраженности нарушений ходьбы и застываний при использовании транскраниальной магнитной стимуляции зоны моторной и премоторной коры и глубокой магнитной стимуляции мезенцефальной локомоторной зоны [15, 16]. Указанные наблюдения обусловили создание модифицированной теории патогенеза нарушений ходьбы при БП, согласно которой их механизм различен в зависимости от стадии заболевания: если на ранних стадиях нарушения ходьбы во многом вторичны и обусловлены гипокинезией и ригидностью, то на поздних стадиях они относятся к расстройствам высшего уровня, интегративным нарушениям двигательного контроля, связанным с поражением лобных долей и их связей с нижележащими структурами (базальные ганглии, субталамическое, педункулопонтинное и клиновидное ядра, голубое пятно) [14]. В этом случае они могут быть обозначены как первичные, вызванные нарушением процессов выбора и инициации моторных программ, а не их реализации.

В связи с ограниченной эффективностью медикаментозного подхода в последние годы активно разрабатываются немедикаментозные методы коррекции нарушений ходьбы при БП, которые можно разделить на две основные группы: стимуляция мозга, упоминавшаяся выше, и кинезиотерапия, основанная на активном или пассивном воздействии на двигательные стереотипы пациента. Одним из перспективных кинезиотерапевтических направлений является применение виртуальной реальности (ВР). При изучении БП выявлено, что в ВР сохраняются те же паттерны моторных нарушений, что и в реальной жизни. В частности, показатели «теста на постукивание» и характеристики ходьбы в ВР обнаружили четкое соответствие с таковыми в реальности [17]. Магнитно-резонансная томография головного мозга во время симулированной ходьбы в виртуальной реальности обнаруживает дисфункцию связи между корой и подкорковыми структурами во время эпизода застывания [18].

Цель: оценить коррекцию нарушений ходьбы и постуральной устойчивости с использованием виртуальной реальности у пациентов с болезнью Паркинсона.

Материал и методы. В исследовании принимали участие 40 пациентов с установленным диагнозом БП, разделенные на две группы по 20 человек. Первая группа пациентов кроме стандартной медикаментозной терапии БП выполняла занятия на тренажере виртуальной реальности. Возраст пациентов: от 54 лет до 71 года, средний возраст 61 год (SD=5, p>0,05), мужчины составили 55,0% (11 человек), женщины 45,0% (9 человек). Стадия по HY: II — 7 человек, III — 8, IV– 5 (p>0,05). Продолжительность заболевания: от 3 до 19 лет, в среднем 7,8 года (SD=4,77, p<0,05). Вторая группа, получавшая только стандартную терапию БП: возраст пациентов от 52 до 72 лет, средний возраст 62 года (SD=5,3, p>0,05), мужчины составили 50,0% (10 человек), женщины 50,0% (10 человек). Стадия по HY: II — 6 человек, III — 9, IV– 5 (p>0,05). Продолжительность заболевания варьировалась от 2 до 20 лет, в среднем 8,4 (SD=4,9, p<0,05). Разница между группами по возрасту, стадии и продолжительности заболевания статистически не значима (p>0,05).

Выраженность моторных нарушений оценивалась по шкале UPDRS (II, III, IV части, версия от 13.08.2019) как в «выключенном», так и во «включенном» состояниях. Шкала UPDRS позволяет оценивать как ежедневную активность пациентов по их мнению (субъективная оценка), так и объективное состояние пациента, а именно: способность совершать целенаправленные движения, тремор, устойчивость, позу. Кроме того, IV раздел шкалы позволяет выявить осложнения БП и терапии БП препаратами леводопы. Шкала UPDRS является наиболее чувствительным и значимым клиническим инструментом обследования больного паркинсонизмом и валидизирована для России. Субъективная оценка нарушений ходьбы и выраженности застываний проводилась с помощью Freezing of Gait Questionnaire (FoG-Q).

Пациенты в течение 10 дней занимались на тренажере, функционирующем по принципу «симулятора ходьбы» и состоящего из блока ВР и тактильной имитации передвижения, достигаемой за счет ритмичного попеременного давления на стопы. Данное имплицитное проприоцептивное подтверждение совершаемого шага осуществлялось с помощью воздействия многокамерных пневмоманжет, раздуваемых с частотой и интенсивностью, идентичной физиологическому шагу пациента весом 70–80 кг, идущего со скоростью 5 км/ч. В условиях ВР пациентам демонстрировалась ходьба по горизонтальной поверхности от первого лица с проприоцептивным подтверждением совершаемого шага. Программа содержит несколько сюжетов: город, стадион, спортзал, парк, где в процессе занятия пациенты «проходят» несколько кругов по заданному маршруту. После окончания курса повторно производилась оценка степени моторных нарушений. Полученные результаты сопоставлялись с аналогичными показателями группы сравнения, не выполнявшей занятий на ВР-тренажере.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась согласно требованиям, предъявляемым к статистическому анализу биомедицинских данных, использовался пакет прикладных программ Statistica 7.0 (StatSoft, USA). Для оценки нормальности распределения использовался критерий Шапиро — Уилка, показавший нормальность распределения анализируемых данных групп пациентов. Данные вариационных рядов представлены средним значением (Mean), стандартным отклонением (SD) и стандартной ошибкой (SE). Для сравнения выборок использовался параметрический t-критерий Стьюдента c 95%-м доверительным интервалом как характеристика границ ожидаемых отклонений. Критический уровень значимости анализа определен при p≤0,05.

Результаты. При анализе динамики показателей в исследуемой группе отмечено снижение выраженности моторных нарушений в среднем на 6,0% в выключенном состоянии (c 55,13 до 51,81 балла, p<0,05) и на 5,6% во включенном (с 43,69 до 41,25 балла, p<0,05) преимущественно за счет улучшения ходьбы, уменьшения постуральной неустойчивости и выраженности застываний, что также отражается в положительной динамике субъективной оценки качества ходьбы и степени застываний по опроснику FoG-Q (с 9,44 до 7,38 балла, p<0,05). В группе сравнения за аналогичный период не наблюдалось значимой динамики объективных показателей или субъективной оценки нарушений ходьбы (p>0,05). Результаты анализа эффективности по динамике показателей (баллов) шкалы UPDRS и опросника FoG-Q представлены в таблице и на рисунке.

Обсуждение. Застывания и постуральная неустойчивость наиболее выражены в ситуациях, связанных либо со сменой локомоторной или постуральной программы (начало и конец движения, повороты), либо с выполнением двух или более программ одновременно (например, ходьба+речь) [8, 14]. С нейрохимической точки зрения резистентность нарушений ходьбы и постуральной устойчивости к традиционной дофаминергической терапии может

Динамика выраженности двигательных нарушений по шкале UPDRS (II, III, IV части), опроснику FoG (в баллах)

П р и м еч а н и е : UPDRS — унифицированная шкала оценки болезни Паркинсона; FoG-Q — опросник Freezing of Gait; вкл. — «включенное» состояние (на фоне действия препарата); выкл. — «выключенное» состояние; Mean — среднее арифметическое; SE — стандартная ошибка; SD — стандартное отклонение.

Динамика выраженности двигательных нарушений по шкале UPDRS (II, III, IV части)

быть объяснена вовлечением недофаминергических, в первую очередь норадренергических и холинергических механизмов [4].

Таким образом, можно утверждать, что нарушения ходьбы и постуральная неустойчивость являются самостоятельными признаками БП, имеющими свои патогенетические механизмы развития и требующими специфического подхода в лечении. Высказывается предположение, что двигательная активность в ВР при условии достаточной ее иммерсивности способна индуцировать те же физиологические процессы в головном мозге, что и аналогичная активность в обычной жизни [19]. Если данная гипотеза верна, это открывает большие возможности для коррекции моторных нарушений у пациентов с неврологическими заболеваниями.

Таким образом, полученные в нашем исследовании результаты продемонстрировали эффективность иммерсивной ВР при использовании в качестве вспомогательного метода двигательной реабилитации у пациентов с выраженными нарушениями ходьбы при БП. Положительный эффект наблюдался независимо от того, находился ли пациент во «включенном» состоянии после приема препарата леводопы или «выключенном» на момент оценки двигательных нарушений. В первые 5 дней занятий динамика была более существенной, чем с 5-го по 10-й день занятий, что может говорить о нецелесообразности увеличения длительности курса. Дальнейшие исследования могут быть направлены на изучение стойкости клинического улучшения, подбор оптимальной длительности сеанса и курса, модификацию программ виртуальной среды для достижения максимального положительного эффекта, изучение нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе реабилитационного потенциала ВР.

В целом методики с использованием виртуальной реальности в последнее время активно применяются в нейрореабилитации, в частности при восстановлении движений в постинсультном периоде [20] со сходными результатами, хотя и другой «модальности». В группе пациентов с нейродегенеративными заболеваниями ВР-тренинг продемонстрировал способность уменьшать выраженность тремора покоя [19]. На данный момент есть все основания полагать, что уже в ближайшем будущем область применения ВР-методик в нейрореабилитации существенно расширится. По результатам нашего исследования можно утверждать, что именно степень иммерсивности и эксплицитности взаимодействия с объектами ВР позволит совершенствовать реабилитационные методики с учетом патогенеза заболевания и выраженности двигательных нарушений.

Заключение. ВР-тренинг является перспективным направлением немедикаментозной коррекции нарушений ходьбы и постуральной неустойчивости у пациентов с болезнью Паркинсона и может быть внедрен в практическое здравоохранение в условиях стационаров или реабилитационных центров, а также потенциально и в амбулаторных условиях ввиду безопасности данного метода. Нейропластический потенциал сенсорного взаимодействия с виртуальными объектами может быть использован для коррекции широкого спектра двигательных нарушений у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, в особенности в случаях малой эффективности медикаментозного воздействия. Из преимуществ ВР-методик также можно отметить интуитивную доступность интерфейса занятий, что не создает ограничений в виде наличия речевых или когнитивных нарушений у пациентов с неврологическими заболеваниями. Дальнейшие направления совершенствования данной методики реабилитации могут включать как усиление иммерсивности виртуальной среды за счет сенсорного погружения в ВР при муль-тисенсорном воздействии, так и внедрение и расширение возможности интерактивного взаимодействия пациента и ВР-среды.