Применение виртуальной реальности в реабилитации статолокомоторной функции после острого нарушения мозгового кровообращения (обзор)

• ¹В    настоящее время острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) является одной из основных причин смерти и инвалидизации не только в России, но и во всем мире [1, 2]. Последствия перенесенного инсульта могут включать в себя двигательные и сенсорные нарушения, а также нарушение высших корковых функций. Данные нарушения формируют выраженный неврологический дефицит, приводящий к стойкой инвалидизации. Наибольшее восстановление утраченных функций после развившегося инсульта наблюдается в течение первых нескольких недель. В дальнейшем скорость восстановления снижается, и процесс заканчивается формированием адаптации к неврологическому дефициту. Существует достаточно много подходов, направленных на восстановление утраченных функций, применяемых в различные периоды после ОНМК.

Использование технологий виртуальной реальности (ВР) является одним из перспективных методов реабилитации, который может включать различные виды воздействия, позволяя оказывать реабилитацию на разных этапах заболевания. Применение данной технологии позволяет также осуществлять дозированное воздействие, что делает процесс реабилитации более динамичным и максимально персонализированным.

Опираясь на определение виртуальной реальности как компьютерной интерактивной симуляции, позволяющей пользователю взаимодействовать с ее объектами, которые имитируют физические объекты и производимые ими ощущения, можно обосновать реализуемость главных задач, стоящих перед реабилитацией или абилитацией, при использовании средств реабилитации. Моделирование виртуальных сред позволяет не только восстанавливать утраченные функции, но и формировать новые навыки у реабилитируемых или абилитируемых, что делает возможным применение ВР на различных этапах заболевания.

Основными свойствами, характеризующими виртуальную реальность, являются погружение (иммерсия) и степень присутствия. Под погружением подразумевается степень восприятия пользователем того, что он находится в виртуальной среде, а не в реальном мире. Данный параметр определяется качеством симуляции. Присутствие характеризуется субъективным ощущением восприятия и реагирования на симуляцию как на события реального мира. Данный параметр зависит уже не только от качества стимуляции и мультисенсорного воздействия на реабилитируемого, но и от решаемой в симуляции задачи, а также от самого пользователя. Стимуляция присутствия достигается постановкой перед реабилитируемым задачи, которую можно неоднократно повторять, изменять процесс выполнения или ее сложность, что является ключевым моментом в успешности достижения результатов нейрореабилитации [3, 4]. На данный момент доказательная база относительно

активации процесса нейропластичности при использовании ВР активно формируется.

Отдельные исследования продемонстрировали изменения в моторной коре головного мозга в виде ее активации. Например, активация моторной коры у пациентов после инсульта возникала на фоне формирования дискордантной обратной связи на основе ВР [5]. При этом визуальная обратная связь в ВР, сформированная наблюдением за конечностью без пареза, демонстрировала активацию ипсилатеральной коры, что дает предпосылки для восстановления движения в парализованной конечности, основанного на компенсаторной активации сохранных участков коры головного мозга. Следует отметить, что данные исследования выполнены только для верхней конечности [6]. На текущем этапе можно выделить несколько научных обзоров, в которых проводился анализ эффективности ВР в реабилитации после инсульта [7, 8]. Кроме того, увеличивается количество исследований, посвященных оценке возможностей ВР в реабилитации, что, очевидно, связанно с доступностью данной технологии для массового использования.

Основные исследования посвящены оценке эффективности ВР в реабилитации функции верхней конечности, при этом недостаточно освещенными остаются вопросы оценки влияния ВР на походку или функцию равновесия. Проводить клинические исследования, оценивающие эффекты иммерсивных ВР на фоне других программ реабилитации, достаточно сложно, так как, во-первых, использующиеся традиционные методы реабилитации достаточно разнообразны, а во-вторых, наблюдаются значительные отличия в самих ВР, часть из которых является исследовательским инструментом, а другие — коммерческим продуктом для игровой индустрии, не предусматривающим реализацию задач, стоящих перед реабилитацией. Наконец, в-третьих, ВР среды имеет трудно отслеживаемые характеристики иммерсии погружения, позволяя оценивать качество только субъективными тестами. Исключительным эффектом достижения максимальной иммерсии обладают ВР симуляции, использующие в качестве биологической обратной связи интерфейсы «человек — компьютер» или «мозг — компьютер», позволяя манипулировать объектами ВР среды. Данные обстоятельства не позволяют использовать ВР в качестве самостоятельного, самодостаточного средства реабилитации. Вкупе с большим разнообразием средств реабилитации и, как правило, отсутствием мультицентрового подхода к изучению клинических эффектов оценка «чистого» вклада технологии ВР в общий эффект реабилитации невозможна.

Проведен анализ статей, доступных для изучения, за 2011–2019 гг. в общедоступных научных базах: MEDLINE (Ovid), Amed, EMBASE, CINAHL и PsycINFO. Значительный рост числа исследований отмечен в течение примерно двух лет: за это время опубликовано 35 новых рандомизированных контролируемых исследований. В качестве основных тестов для оценки статолокомоторной функции в этих исследованиях использованы следующие: скорость ходьбы; тест «встань и иди» — test Up-and-Go (TUG);

оценка функции равновесия на основании анализа постурографии, проводимой с помощью компьютерной стабилометрии. В качестве вторичных целей в нескольких исследованиях проводилась оценка качества жизни с помощью опросников SF-36, E5D. В качестве систем для реабилитации использованы Playstation EyeToy, Nintendo Wii, Microsoft Kinect, игровые приставки, GestureTek IREX, комплекс Armeo, CAREN. Наряду с этим, авторы попытались ответить на вопрос о продолжительности реабилитации для получения достоверного клинического эффекта и об определении сроков, когда реабилитационные мероприятия оказывают максимальную эффективность. Все исследования включали оценку нежелательных явлений и устанавливали их связь с использованием реабилитации, применяющей технологии ВР.

Результаты проведенного анализа продемонстрировали неоднозначный эффект использования технологии ВР для улучшения динамики статолокомо-торной функции у пациентов с ОНМК, оцениваемой с помощью тестов. Судя по результатам проведенного анализа, влияние ВР на статолокомоторную функцию, а именно на скорость ходьбы, не является существенным, по данным ряда исследований [9–11]. Влияние виртуальной реальности на скорость ходьбы, по данным, полученным при анализе результатов исследований, не превышало 10% от исходной, при этом увеличение скорости наблюдалось в пределах MD 0,09, 95% CI от -0,04 до -0,22. Данные изменения свидетельствуют о низком уровне доказательности влияния занятий в ВР на увеличение скорости ходьбы в процессе реабилитации.

Тест TUG показал статистически значимое различие между группой пациентов, получавших дополнительно занятия в ВР, и пациентами группы сравнения, занимавшимися только по традиционной реабилитационной программе. Различия между группами составили: MD -4,76, 95% CI от -8,91 до -0,61 [11, 12].

Влияние на функцию равновесия, оцениваемую по данным динамики стабилометрических показателей, продемонстрировало положительный эффект дополнительных занятий с использованием виртуальной реальности: MD 0,39, 95% CI от -0,09 до 0,86 [9, 12]. Таким образом, дополнительные занятия в ВР оказывали в целом положительное влияние на восстановление статолокомоторной функции у пациентов после перенесенного ОНМК.

Сохранение достигнутых положительных результатов реабилитации считается одним из важных параметров оценки ее эффективности, так как именно отдаленные результаты служат показателем того, что эти изменения выступают очевидным проявлением процесса нейропластичности, при этом минимальным сроком стойкости достигнутых результатов считаются 3 месяца после окончания курса реабилитации.

Относительно скорости ходьбы часть исследований продемонстрировали незначительную, но положительную динамику: MD 0,08, 95% CI от -0,05 до 0,21 [13, 14]. Более выраженный эффект наблюдался в отношении скорости выполнения теста TUG и теста на функцию равновесия, динамика по которым составила: Md -4,76, 95% CI от -8,91 до -0,61 [15, 16] и MD 0,59, 95% Cl от 0,28 до 0,90 соответственно [13, 14, 16].

Отдельно изучалось влияние длительности занятий на достигаемый реабилитационный эффект.

Оцениваемые исследования были разделены на исследования эффектов реабилитации в ВР с общей длительностью занятий менее или более 10 часов. Ношение шлема ВР сопряжено с определенными трудностями, так как современные устройства трудно назвать компактными. Кроме того, интенсивность визуальной информации не дает возможности проводить занятия более 30 минут, не вызывая возникновения таких побочных реакций, как головная боль и головокружение. Влияние общей продолжительности занятий более 10 часов не продемонстрировало существенного улучшения на конечный результат реабилитации относительно группы пациентов, в которой продолжительность занятий составила менее 10 часов на весь курс реабилитации: MD 0,12, 95% CI от -0,03 до 0,28 и MD 0,01, 95% CI от -0,22 до 0,24 [11] соответственно.

Отдельные исследования включали изучение способности восстановления сложных двигательных навыков, успешность выполнения которых требовала определенного уровня когнитивной нагрузки. Так, в ряде работ оценивалась способность пациента после перенесенного ОНМК к вождению транспортного средства. В данных исследованиях участвовали пациенты, которые до наступления ОНМК управляли транспортным средством. В группе пациентов, получающих занятия в ВР, значительно улучшились показатели управления транспортным средством на симуляторе относительно группы пациентов, получавших только стандартную реабилитацию (р=0,005). Оценка проводилась с помощью теста практической готовности к вождению (Test Ride for Investigating Practical fitness to drive checklist). Кроме того, 73% пациентов из группы, получавших занятия в ВР, по сравнению с 42% из группы пациентов, проходивших реабилитацию с акцентом на выполнение когнитивных задач, связанных с вождением, были оценены экспертами по вождению как «пригодные к вождению» через 6 месяцев реабилитации. Однако через 5 лет между группами не было значительных различий в отношении «пригодности к вождению», по данным теста практической готовности к вождению [17].

В группе реабилитируемых, получавших дополнительные занятия с использованием ВР, отмечались умеренные эффекты на повседневную активность и качество жизни — SMD 0,92, 95% CI от 0,04 до 1,81 [18, 19]. В одном из исследований [20] продемонстрировано значительное положительное влияние реабилитации в ВР на физическую активность, по данным опросника SF-36.

Большинство исследований не зарегистрировали каких-либо нежелательных явлений, возникших в ходе проводимой реабилитации с использованием ВР, которые могли бы быть причиной ее отмены. В немногочисленных исследованиях сообщалось о единичных случаях транзиторных эпизодов (головокружение, головная боль, повышение артериального давления), не требовавших назначения терапии, при этом определить явную связь данных нежелательных явлений с использованием ВР не удалось, так как они не изменялись по своей частоте и выраженности относительно применения ВР.

На данный момент можно утверждать, что реабилитация с использованием ВР не имеет высокого уровня доказательности своего преимущества относительно традиционных способов реабилитации. Однако существуют как отдельные исследования, так и невысокого уровня надежности результаты мета-анализов, демонстрирующих эффективность ВР в качестве адъювантного метода, позволяющего улучшить результаты традиционной реабилитации статолокомоторной функции у пациентов после ОНМК. С достаточной уверенностью можно говорить о высоком уровне безопасности занятий в ВР и о положительном влиянии на повседневную активность и качество жизни пациентов. Несмотря на более высокие показатели эффектов реабилитации у пациентов с длительностью занятий в общей сложности более 10 часов, статистически достоверной разницы с достигаемыми эффектами при менее продолжительном курсе реабилитации получено не было, но на данный момент говорить о высоком уровне надежности отсутствия данных различий не следует, так как анализируемые исследования имели высокий уровень гетерогенности.

Несмотря на полученный положительный эффект при осуществлении сложных профессиональных навыков, сопряженных с выполнением когнитивных задач, утверждение об ускорении обучения в ВР на данный момент неправомочно. У исследователей недостаточно доказательств того, что обучение в виртуальной среде соответствует эффективности, получаемой при взаимодействии с физическим миром. Причина этому — малое количество исследований на данную тему, а также их высокая гетерогенность. Кроме того, поскольку системы симуляции ВР могут сильно различаться (от недорогих коммерческих игровых консолей до дорогостоящих исследовательских систем), нет однозначного мнения, какие параметры, характеризующие ВР (иммерсия или присутствие), являются наиболее важными для достижения максимального реабилитационного эффекта. Проведенный анализ, а также результаты других сравнительных исследований не дают ответа на вопрос, какие программы ВР превосходят другие и по каким параметрам.

Отсутствие побочных эффектов (включая укачивание, тошноту, головную боль), имеющих высокую вероятность связи с использованием ВР, позволяет предположить, что эти факторы не должны вызывать серьезной обеспокоенности при их появлении и, что самое важное, данные методики могут быть использованы у пациентов, имеющих определенные противопоказания для занятий традиционными методами реабилитации, особенно в раннем периоде после ОНМК. Однако выраженность этих нежелательных явлений может варьироваться в зависимости от программного обеспечения виртуальной реальности и особенностей самого пациента.

В дальнейшей перспективе при построении исследований и формировании доказательной базы следует обратить внимание на уменьшение гетерогенности между исследованиями. Влияние факторов ВР должно быть изучено с точки зрения реабилитационных эффектов и призвано доказать возросшую эффективность обучения в ВР по сравнению с обучением в физическом мире. Можно предположить, что ВР среды способна в первую очередь решать задачи реабилитации сложных двигательных моторных навыков, выполнение которых с использованием традиционных методов реабилитации невозможно или затруднительно по причине тяжелого состояния пациента или трудностей технической реализации.

Отдельным пунктом продолжающихся исследований должна стать оценка долгосрочных эффектов и возможности проходить реабилитацию дис- танционно, под удаленным контролем, увеличивая длительность курсов реабилитации. Удаленный контроль проводимой реабилитации будет обеспечивать более активное масштабирование технологии и снизит нагрузку на медицинский персонал. Занятия в ВР не могут ограничиваться только восстановлением двигательной, в частности статолокомоторной функции, но должны быть направлены и на восстановление когнитивной функции за счет больших возможностей моделирования симуляций, требующих активации когнитивных функций. При этом данные симуляции могут быть различного уровня — как бытового, так и более сложного, профессионального уровня.

Таким образом, реабилитация с использованием технологии ВР демонстрирует значительные перспективы в двигательной и когнитивной реабилитации пациентов с различной патологией центральной нервной системы. Возможность моделировать и оказывать дозированное реабилитационное воздействие может использоваться практически на всех этапах реабилитации. Высокая безопасность технологии позволяет применять данный способ реабилитации в амбулаторных условиях, с минимальным контролем врачебного персонала.