Способ реабилитации

Изобретение относится к медицине, в частности к области реабилитации, и может быть применено в процедурах развития тонкой моторики с целью восстановления у пациентов нарушенных неврологических функций, в частности, после перенесенного инсульта, в лечебных, профилактических учреждениях, а также вне стационара, в том числе в амбулаторных и домашних условиях. При этом обеспечивают выполнение пациентом упражнений из набора, в котором каждое упражнение основано на компьютерной игре, с помощью устройства для реабилитации, в качестве которого применяют комплекс для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА». При этом каждое упражнение из набора в составе компьютерной игры выполняют первой рукой, после этого осуществляют повтор выполнения этого упражнения второй рукой. Способ обеспечивает повышение функциональной активности нейрональных систем пораженного полушария головного мозга. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к области реабилитации, и может быть применено в процедурах развития тонкой моторики с целью восстановления у пациентов нарушенных неврологических функций, в частности, после перенесенного инсульта, в лечебных, профилактических учреждениях, а также вне стационара, в том числе в амбулаторных и домашних условиях.

Подвижность суставов кистей и рук снижается или утрачивается вследствие травм, при поражении центральной или периферической нервной системы, параличе и т.п., несмотря на наличие здоровых мышц и костей. Это происходит в результате повреждения вещества и нейрональных систем головного и спинного мозга, ответственных за управление пораженными мышцами и скелетно-мышечными структурами. Лечение и реабилитация при таких поражениях головного и спинного мозга вследствие травм или иных патологических воздействий направлены на восстановление утраченной произвольной двигательной активности за счет формирования структурных и функциональных изменений в нервной системе, причем активация сенсорной системы на периферии является одним из ключевых факторов адаптивных нейропластических изменений в периферической и центральной нервной системе. Поскольку нервные волокна и клетки мозга могут расти, быть функционально активными и регенерировать в ответ на физические нагрузки, современные методы и реабилитационные технологии базируются на многократном регулярном повторении движений при наблюдении и анализе пациентом своих действий, отображаемых на экране монитора компьютера, что позволяет закреплять выработанные навыки. В системах реабилитационных технологий традиционно применяют отслеживание двигательных актов, в том числе мелкой моторики; имитацию реальных, бытовых движений и навыков, таких, как удержание предмета, поворот, закручивание/откручивание крышек и т.п.; определение изменения состояния пациента. Показано, что реабилитация с использованием технологии виртуальной игровой поддержки позволяет усиливать концентрацию внимания, мотивацию у пациентов и способствует значительно более интенсивному прогрессу в восстановительном процессе, чем обычный уход.

В задачах медицинской реабилитации важно повторение целенаправленных упражнений с непрерывно осуществляемой обратной связью. Такой обратной связью может являться визуальный контроль отображаемых на экране монитора жестов, либо изменений положений объектов игры в зависимости от движений человека. Мотивацией для многократного повторения определенных действий является заинтересованность в процессе компьютерных игр.

Известен ряд методов для отображения на экране монитора компьютера виртуальной руки и ее движений, соответствующих движениям руки человека, например, известная по патенту США 6,452,584 опубл. 17.09.2002 г. система управления компьютерной анимацией в режиме реального времени, известный по патенту США 7,205,979 опубл. 17.04.2007 г. способ отображения изменения положения виртуальных объектов в соответствии с жестами, положением и движением руки оператора, известный по заявке РСТ на патент WO 2007060667 опубл. 31.05.2007 г. способ реабилитации, включающий обработку данных, соответствующих комплексному движению, от датчиков и получение данных, относящихся к элементарным движениям, при выполнении, по крайней мере, одного тренировочного упражнения для разработки элементарных движений, известный способ реабилитации по патенту РФ на изобретение 2114594, опубл. 10.07.1998 г., основанный на визуальном отображении перемещения конечности, известный по патенту США 6,827,579, опубл. 07.12.2004 г. способ реабилитации на основе визуализации на экране монитора компьютера изменения положения закрепленных на кисти руки датчиков при одновременном противодействии движениям, известный по патенту РФ на изобретение № 2494670, опубл. 10.10.2013 г., способ реабилитации, в котором с помощью компьютерной программы визуализируют на экране монитора компьютера изменения положения виртуальных объектов в соответствии с движениями сгибания и разгибания в суставах кисти, а также известный по заявке на изобретение РФ № 2018113360, опубл. 12.04.2018 г. способ реабилитации в котором с помощью компьютерной программы визуализируют на экране монитора компьютера изменения положения виртуальных объектов, отображающие сложные естественные движения, в которых совместно участвуют межфаланговые, пястно-фаланговые, лучезапястные, лучелоктевые суставы. Указанные способы применяют для тренировки паретичной конечности, то есть предусматривают упражнения только для одной - пораженной - руки. Однако, считается, что тренировка только паретичной руки не учитывает разнообразия всего акта произвольной двигательной активности человека в повседневной жизни, требующего сочетанного и координированного взаимодействия обеих рук.

Другой ряд известных способов реабилитации разработан, исходя из соображения, что тренировка здоровой руки совместно с паретичной рукой приводит к функциональному улучшению в паретичной руке за счет вовлечения в процесс тренировки нейрональных систем обоих полушарий мозга и интенсификации при этом перекрестного взаимодействия нейронов в зеркальных моторных областях головного мозга.

Эффективность бимануального способа реабилитации пациентов посте перенесенного инсульта подтверждено также исследованиями авторов (см. Е.В. Екушева, А.А. Комазов, Использование реабилитационной перчатки «Аника» пациентами после инсульта: возможности повышения функционального восстановления. Фарматека, № 13, 2019 г. стр. 30-33).

Известен (патент США № 10071280, опубл. 11.09.2018 г.) способ реабилитации, предусматривающий в ходе тренировки захват и сжатие устройства для реабилитации обеими руками, при этом пациент должен использовать более сильную руку, чтобы помочь более слабой руке. Также известен (патент США № 9311789, опубл. 12.04.2016 г.) бимануальный способ реабилитации, обеспечивающий в ходе тренировки с использованием обеих рук содействие использованию пораженной конечности и ограничения использования незатронутой конечности в соответствующих упражнениях.

В известном (патент США № 8852129, опубл. 07.10.2014 г.) бимануальном способе реабилитации при использовании обеих рук в ходе тренировки с помощью компьютерной игры движения здоровой руки отображаются на экране монитора компьютера как эталонные, при этом задача тренировки состоит в соответствии движений пораженной руки цифровому эталону. В другом известном (патент США № 9123256, опубл. 01.09.2015 г.) активно-пассивная двусторонняя терапия ведется с помощью устройства, которое механически соединяет обе руки, при этом пациенты активно производят ритмическое сгибание-разгибание непаретического запястья, а зеркально-симметричные движения паретичной руки генерируются с помощью механической связи. Известен (патент США № 9028258, опубл. 12.05.2015 г.) способ, в котором тренировка в игровой форме с использованием обеих рук осуществляется с помощью устройства для тренировки стоя, при этом измеряются различные параметры двигательных реакций и «погрешность» движения по сравнению с заданным образцом. В способе лечения травмы нервной системы (заявка США № 20160067136, опубл. 10.03.2016 г.) обучение пораженной руки осуществляют с использованием специфичной информации от незатронутой части тела, которая стимулирует активацию аналогичных групп мышц на пораженной части тела. Недостатками данных способов является направленность на тренировку конкретных движений руки или отдельных двигательных актов, таких как движения пальцев или сжатие кисти, а также отсутствие при проведении реабилитации обратной связи из-за отсутствия визуализации изменения положения и ориентации в пространстве пальцев, кисти и предплечья рук.

Известен (патент США № 10004660, опубл. 26.06.2018 г.) способ реабилитации, использующий игровую систему со специализированным двуручным игровым контроллером, который требует от пациента использовать обе руки для управления. Игровая система предоставляет ряд интерактивных компьютерных игр, которые обеспечивают тактильную обратную связь с пораженной рукой пациента, при этом тактильная обратная связь обеспечивается в ответ на события в игре. Система регистрирует статистику тренировки пациента, которая передается для анализа врачу. Недостатком данного способа является необходимость обеспечения контакта руки человека со специальным стационарным игровым контроллером, а также тактильная форма обратной связи, которая может не дать достаточно информации при воздействии на паретичную руку.

Известен (заявка США № 20120157263, опубл. 21.06.2012 г.) способ реабилитации, предусматривающий упражнения обеих рук в ходе компьютерной игры. Каждую руку пациента размещают в регулируемых устройствах ввода, выполненных в виде перчатки с вмонтированными в нее датчиками изгиба, которые располагают на указательном, среднем и безымянном пальцах, кроме этого четвертый датчик изгиба размещают вдоль тыльной части большого пальца для измерения отведения большого пальца относительно ладони и пальцев пациента, а пятый датчик размещают вдоль тыльной стороны кисти вблизи запястья пациента для измерения сгибания и разгибания запястья. Обеспечивают нейтральное положение запястий и естественное максимально удобное положение кистей, для чего руки пациента поддерживают регулируемыми лубками. Недостатком указанного способа является то, что выполненные с датчиками изгиба на основе эффекта Холла громоздкие устройства ввода ограничивают разнообразие движений только сгибанием/разгибанием запястий и четырех из пяти пальцев кистей (для мизинца датчик не предусмотрен), кроме того, для реализации способа с помощью такого устройства ввода требуется закрепление магнитов на каждой из перчаток, что ограничивает свободу движений пациента.

Ближайшим аналогом разработанного способа реабилитации является способ, известный по патенту США № 10722784 (опубл. 28.07.2020 г.) на изобретение «Бимануальная интегративная виртуальная реабилитационная система и методы», по которому обеспечивают выполнение пациентом с помощью устройства для реабилитации упражнений из набора, в котором каждое упражнение основано на компьютерной игре. Устройство для реабилитации подключают к компьютеру, обеспечивают контакт руки пациента с датчиками устройства для реабилитации, в ходе выполнения пациентом упражнений и первой, и второй рукой определяют положение и ориентацию частей и первой, и второй рук пациента, отображают на мониторе компьютера изменения положения и ориентации частей первой и второй рук пациента.

Однако, в ближайшем аналоге в качестве устройства для реабилитации используется специальный игровой контроллер, и при выполнении упражнений необходимо удерживать в руках указанный контроллер для обеспечения контакта кистей рук пациента с датчиками устройства для реабилитации, что не позволяет изменять взаимное положение пальцев и затруднительно для паретичной руки. Кроме того, упражнения выполняются и первой, и второй рукой одновременно, что приводит к преобладанию непаретичной руки и, соответственно, меньшей тренировке паретичной из-за торможения нейрональных систем пораженной области мозга функционально более активными системами здоровой области мозга.

Технической проблемой, на решение которой направлено разработанное изобретение, является создание способа реабилитации, обеспечивающего повышение функциональной активности нейрональных систем пораженного полушария головного мозга за счет снижения торможения его пораженных областей, вызванного активностью нейрональных систем здоровых церебральных областей, вовлеченных в процесс восстановления двигательных актов в паретичной руке пациента.

Техническим результатом является повышение возможности и эффективности восстановления произвольных двигательных актов паретичной руки пациентов с нарушением неврологических функций, в частности, после перенесенного инсульта.

Технический результат достигается тем, что в разработанном способе реабилитации так же, как в ближайшем аналоге, предусмотрено выполнение пациентом с помощью устройства для реабилитации упражнений из набора, в котором каждое упражнение основано на компьютерной игре. Устройство для реабилитации подключают к компьютеру, обеспечивают контакт и первой, и второй руки пациента с датчиками устройства для реабилитации, при этом в ходе выполнения пациентом упражнений и первой, и второй рукой определяют положение и ориентацию частей и первой, и второй руки пациента. На мониторе компьютера отображают изменения положения и ориентации частей и первой, и второй руки пациента путем соответствующего изменения положений на мониторе компьютера виртуальных объектов в соответствующей компьютерной игре.

Новым в разработанном способе реабилитации является то, что набор упражнений включает первую группу упражнений, предусматривающих выполнение действий сгибания и разгибания пальцев, сгибания и разгибания запястья, пронации и супинации, а также вторую группу упражнений, предусматривающих выполнение естественных комплексных движений руки. В качестве устройства для реабилитации в разработанном способе применяют комплекс для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА», контакт и первой, и второй руки пациента с датчиками устройства для реабилитации обеспечивают за счет фиксации датчиков указанного комплекса на дистальных фалангах пальцев, на средней части кисти, на предплечье как первой, так и второй руки пациента. После выполнения каждого упражнения первой рукой предусмотрен повтор выполнения этого же упражнения второй рукой.

В конкретной реализации способа реабилитации как первая, так и вторая группа упражнений состоит из пяти упражнений.

В другой конкретной реализации способа реабилитации первой рукой является паретичная рука пациента.

Целесообразно выполнять каждой рукой отдельное упражнение не менее двух минут.

В разработанном способе включение в набор упражнений как упражнений элементарных движений: сгибания и разгибания пальцев, сгибания и разгибания запястья, пронации и супинации, так и упражнений комплексных естественных движений руки повышает мотивацию пациента, обеспечивает наращивание от сеанса к сеансу в ходе реабилитации объем и интенсивность движений, увеличивая таким образом эффективность восстановительного процесса. Использование в качестве устройства для реабилитации комплекса для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА» позволяет отслеживать расширенный спектр движений, при этом осуществляется визуализация как элементарных, так и комплексных естественных координированных движений руки. Выполнение предусмотренных упражнений поочередно обеими руками позволяет вовлечь в процесс реабилитации и непораженные участки мозга, и нейрональные структуры пораженных областей головного мозга. Выполнение каждого упражнения в первую очередь паретичной рукой, и только после этого здоровой рукой усиливает указанный результат.

Способ реабилитации с помощью комплекса для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА» осуществляют следующим образом.

Первоначально производят подбор устройства подходящего пациенту размера. В составе комплекса для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА» имеется накладка в форме кисти руки с манжетой, предназначенная для закрепления на ней датчиков, что упрощает размещение и фиксацию датчиков на руке пациента. Конструкция комплекса «АНИКА» и накладки для него раскрыты в патентах РФ, соответственно, №№ 198065 и 192463 на полезные модели «Устройство для реабилитации» и «Основание устройства для реабилитации».

Датчики устройства для реабилитации размещают и фиксируют на руке пациента либо непосредственно, либо с помощью накладки с манжетой. При наличии двух устройств для реабилитации датчики возможно закрепить сразу на обеих руках, если устройство доступно только одно, после выполнения упражнения первой рукой устройство для реабилитации переносят на вторую руку. Упражнения выполняются первой и второй рукой поочередно, при этом для получения большего эффекта целесообразно начинать выполнение каждого упражнения сначала паретичной, а затем здоровой рукой.

Устройство подключают к порту USB компьютера и запускают установленную программу. Отображают на экране монитора компьютера изменения положения виртуальных объектов в соответствии с движениями пальцев, кисти и предплечья пациента.

Набор упражнений включает десять упражнений, каждое из которых в виде компьютерной игры, упражнения выполняются в порядке повышения уровня сложности. Целесообразно выполнять упражнения не менее двух минут каждой рукой.

Первая группа упражнений (1-5) скомпонована из пяти игр, предусматривающих следующие движения частей руки: сгибание и разгибание пальцев, сгибание и разгибание запястья, пронация и супинация. Виртуальные объекты в указанных играх управляются движениями одной из этих пар. Так, например, в первой из пяти игр данной группы (игра «Машинки») виртуальный автомобиль перемещается вправо и влево при, соответственно, сгибании и разгибании пальцев, или при сгибании и разгибании запястья, или при пронации и супинации. Для каждой игры выбирают ту или иную пару движений и указывают выбор в настройках игры.

1. «Машинки» – упражнение, в котором требуется управлять движущимся виртуальным автомобилем по заданной трассе. При движениях частей руки виртуальный автомобиль на экране монитора компьютера перемещается вправо и влево.

2. «Бомбардир» – упражнение, в котором требуется перемещать прицел и сбрасывать бомбу на цели. При этом при одном из выбранной пары движений виртуальный прицел перемещается вперед, при другом - назад. Управление сбрасыванием виртуальных бомб выбирают из движений, не задействованных в управлении перемещением прицела.

3. «Волейбол» – упражнение, в котором требуется управлять виртуальным волейболистом, стараясь отбить мяч. При этом при одном движении из выбранной пары виртуальный объект перемещается вперед, при другом - назад.

4. «Пузыри» – упражнение, в котором требуется управлять полетом виртуального вертолета, стараясь сбивать пузыри. Предусмотрено два режима игры: движение только по вертикали (вверх/вниз) или движение и по вертикали, и по горизонтали (вверх/вниз и вперед/назад). При выборе режима с горизонтальным и вертикальным движением управление производится любым сочетанием пар движений частей руки.

5. «Квадрат» – упражнение, в котором требуется управлять виртуальной кисточкой, закрашивая прямоугольный участок на экране. Закрашивание участка экрана осуществляется горизонтальными (вперед/назад) или вертикальными (вверх/вниз) движениями. При выборе режима с горизонтальным и вертикальным движением управление производится любым сочетанием пар движений частей руки.

Вторая группа упражнений (6-10) скомпонована из других пяти игр, предусматривающих отображение на экране монитора компьютера движений виртуальной руки, повторяющих движение руки пациента. Упражнения предназначены для отработки естественных произвольных движений руки, в которых совместно участвуют межфаланговые, пястно-фаланговые, лучезапястные, лучелоктевые суставы, при этом задействован весь комплекс скелетно-мышечных структур руки пациента. Упражнения предусматривают следующие произвольные акты частей руки с участием большого и одного или нескольких других пальцев кисти: удерживание положения пальцев и других частей руки относительно друг друга, движение кисти и запястья при удерживании определенного положения частей руки, сгибание пальцев так, как это необходимо сделать, чтобы взять и поднять предмет, а также разгибание пальцев так, как это необходимо сделать, чтобы выпустить предмет. Сгибание и разгибание, так же, как и другие движения пальцев, могут быть как плавными, как например, в игре «Открути крышку», так и резкими, как например, в игре «Боулинг», при этом пациент не держит в руках никаких предметов, и усилия сжатия не тренируются.

6. «Собери предметы», в котором требуется управлять виртуальной рукой, чтобы собирать и переносить виртуальные предметы на экране.

7. «Пирамида», в котором требуется управлять виртуальной рукой, чтобы складывать цилиндрические предметы в пирамиду. Виртуальные предметы, из которых складывается пирамида, имеют разный диаметр, поэтому тренируется выполнение движений при различном положении частей руки.

8. «Открути крышку», в котором требуется управлять виртуальной рукой, чтобы открутить крышку с одной виртуальной банки, перенести и закрутить на другой виртуальной банке.

9. «Стакан», в котором требуется управлять виртуальной рукой, чтобы, удерживая виртуальный стакан, собирать мелкие виртуальные предметы и высыпать их в большую емкость.

10. «Боулинг», в котором требуется управлять виртуальной рукой, чтобы с помощью шара выбить кубики с игрового поля на экране.

После выполнения пациентом упражнений возможно проанализировать их результаты по формируемым на компьютере отчетам, предназначенным для просмотра результатов для каждой части руки: пальцев, запястья или локтя упражнений выделенного пациента в графическом виде.

Реабилитация оценивается как успешная, когда пациент способен выполнить все упражнения из набора, в то же время очевидно, что в начале реабилитации выполнение некоторых упражнений из набора, особенно более сложных упражнений из второй группы, для пациента затруднительно, а иногда недоступно, так что положительная динамика может быть установлена и по выполнению пациентом тех упражнений, которые ранее были для него недоступны. Пример реабилитации по разработанному способу.

Было отобрано 10 человек: 6 пациентов с левосторонним и 4 с правосторонним гемипарезом. Диагноз: острое нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу в бассейне левой/правой средней мозговой артерии, ранний восстановительный период после инсульта. Левосторонний/правосторонний гемипарез 3,5-4 баллов. Умеренно выраженный болевой синдром, наиболее выраженный в плечевом суставе, нарушение мелкой моторики, умеренно выраженные тревожно-депрессивные нарушения.

Для каждого пациента проведена реабилитация по заявленному способу с помощью комплекса для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА». Результаты изменения динамики показателей пациентов приведены в таблице, для каждого пациента приведены значения показателей до проведения процедур (Д) и после проведения процедур (П). Динамика показателей оценивались по следующим тестам и шкалам (порядковый номер соответствует номеру в таблице результатов).

1. Болевой синдром - визуальная аналоговая шкала (ВАШ: 0-10).

2. Комплексная оригинальная баллированная анкета для оценки выраженности двигательных нарушений.

3. Модифицированная Ноттингемская шкала для оценки сенсорных расстройств в верхней конечности.

4. Исследование тонкой моторики кисти (Л).

5. Модифицированная шкала Frenchay.

6. Модифицированная шкала функциональной независимости FIM.

7. Шкала для оценки нарушения отдельных параметров движения верхней конечности FMA-UE.

8. Тест для оценки восстановления двигательного дефицита руки ARAT.

9. Тест «девять колышков и девять отверстий», сек.

10. Индекс Бартел.

11. Шкала тревоги Спилбергера-Ханина Т-реактивная.

12. Госпитальная шкала тревоги и депрессии/Д.

13. Госпитальная шкала тревоги и депрессии/Т.

Анализируя данные, можно сделать вывод, что у всех пациентов наблюдалось улучшение мелкой моторики в паретичной конечности, уменьшение выраженности болевого синдрома, увеличение объема повседневной активности, повышение мотивации к дальнейшей реабилитации и улучшение эмоционального фона.

Применение способа направлено, таким образом, на восстановление в первую очередь функционального состояния нейрональных систем пораженного, например очагом инсульта, части головного мозга. Более полное и эффективное восстановление пораженной части мозга обеспечено выполнением упражнений поочередно, за счет чего не происходит повышения активации условно здоровых частей мозга, а активируются структуры именно пораженных церебральных областей при выполнении упражнений пораженной рукой.

1. Способ реабилитации пациентов с неврологическими нарушениями, предусматривающий выполнение пациентом с помощью устройства для реабилитации упражнений из набора, в котором каждое упражнение основано на компьютерной игре, при этом устройство для реабилитации подключают к компьютеру, обеспечивают контакт и первой, и второй руки пациента с датчиками устройства для реабилитации, в ходе выполнения пациентом упражнений и первой, и второй рукой определяют положение и ориентацию частей и первой, и второй руки пациента, отображают на мониторе компьютера изменения положения и ориентации частей и первой, и второй руки пациента путем соответствующего изменения положения на мониторе компьютера виртуальных объектов в соответствующей компьютерной игре, отличающийся тем, что набор упражнений включает первую группу упражнений, предусматривающих сгибание и разгибание пальцев, сгибание и разгибание запястья, пронацию и супинацию, а также вторую группу упражнений, предусматривающих выполнение естественных комплексных движений руки, в которых сочетаются сгибание и разгибание пальцев, сгибание и разгибание руки в лучезапястном и лучелоктевом суставах, пронация и супинация, при этом в качестве устройства для реабилитации применяют комплекс для реабилитации опорно-двигательного аппарата с биологической обратной связью «АНИКА», фиксируют датчики указанного комплекса на дистальных фалангах пальцев, на средней части кисти, на предплечье как первой, так и второй руки пациента, при этом после выполнения каждого упражнения первой рукой обеспечивают повтор выполнения этого упражнения второй рукой.

2. Способ реабилитации по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая группа упражнений состоит из пяти упражнений каждая.

3. Способ реабилитации по п. 1, отличающийся тем, что первой рукой является паретичная рука пациента.

4. Способ реабилитации по п. 1, отличающийся тем, что продолжительность выполнения каждой рукой отдельного упражнения составляет не менее двух минут.