Реабилитационная мультисенсорная комната для функциональных движений с помощью роботов в реабилитации верхних конечностей при хроническом инсульте (RehaMSR)

Инсульт является основной причиной серьезной длительной нетрудоспособности в развитых странах и оказывает огромное эмоциональное и социально-экономическое воздействие на пациентов, семьи и службы здравоохранения. Повреждения верхних конечностей и функциональные проблемы на самом деле очень распространены после инсульта. Нарушения обычно включают трудности с движением и координацией рук, кистей и пальцев, что часто приводит к трудностям при выполнении повседневной деятельности (ADL), такой как прием пищи, одевание и умывание. Более половины людей с поражением верхних конечностей после инсульта по-прежнему будут испытывать трудности при выполнении ADL через много месяцев или лет после инсульта. Роботизированные реабилитационные системы обладают потенциалом для проведения больших доз двигательной тренировки экономически эффективным способом, и, хотя дебаты об эффективности роботизированной терапии все еще открыты, они становятся действенными решениями, помогающими перенесшим инсульт в реабилитации верхней части тела. конечность Недавний обзор Норузи-Гейдари показывает, что эффект роботизированной тренировки сравним с обычной терапевтической тренировкой той же продолжительности и интенсивности. Недавний Кокрановский систематический обзор Mehrholz, включающий 34 испытания (с участием 1160 участников), показал, что электромеханические и роботизированные тренировки рук улучшили показатели ADL, функцию рук и силу мышц рук, но качество доказательств было от низкого до очень низкого. К сожалению, механизмы, приводящие к уменьшению нарушений после роботизированного обучения, до сих пор неясны. Известно, что нейропластичность играет важную роль в процессе двигательного восстановления у пациентов с инсультом и, кроме того, пациент должен быть вовлечен во время лечения, чтобы стимулировать процесс, аналогичный двигательному обучению. Чтобы стимулировать участие и максимизировать нейропластичность, в роботизированной реабилитации были изучены два основных метода: i) парадигма обучения помощи по мере необходимости и ii) метод обнаружения намерений пациента (DPI), также называемый управляемой силовой тренировкой. Первый, заключающийся в оказании минимальной помощи, необходимой субъекту для выполнения требуемой задачи, показал многообещающие результаты в расширении участия в лечении, особенно у пациентов со средним и высоким функциональными возможностями. Вместо этого метод DPI основан на запуске движения робота с использованием приложенной пациентом силы или индуцированной скорости. В некоторых случаях метод DPI может даже использовать биомедицинские сигналы, такие как ЭМГ или ЭЭГ, для запуска данной задачи.

Помимо модальности взаимодействия между пациентом и роботом, еще одной важной характеристикой, которая может определить успех терапии, является предлагаемый тип движения. Известно, что лечение, основанное на целенаправленных движениях, дает лучшие результаты в восстановлении функции верхних конечностей, чем лечение, основанное на движениях без цели. Таким образом, правильная программа реабилитации должна включать многократные движения, ориентированные на задачу.

К сожалению, принцип «помощь по мере необходимости» и метод ДПИ часто малоприменимы в тренировках против гравитации, особенно в случае малофункциональных пациентов с высокими силовыми и координационными нарушениями. В этих случаях, когда пациент не в состоянии активно управлять роботом, полная помощь, основанная на жестко заданной траектории (закон траектории и движения), остается единственным вариантом роботизированной реабилитации.

В этом предварительном исследовании представлена ​​программа реабилитации верхних конечностей, основанная на полностью управляемых роботом (жестко навязанных) целенаправленных движениях.

Цель этого исследования — представить новый роботизированный подход, основанный на функциональных движениях с полной поддержкой, и изучить эффект вмешательства с точки зрения улучшения двигательной функции у пациентов с хроническим инсультом в краткосрочной перспективе и через 6 месяцев наблюдения. Также проводится предварительная оценка эффективности вмешательства в улучшении активности и участия в краткосрочной перспективе. Кроме того, исследование направлено на проверку того, могут ли некоторые инструментальные измерения (с использованием кинематики, ЭМГ и ЭЭГ) помочь понять механизмы, ведущие к улучшению двигательных способностей после роботизированного вмешательства, и могут ли они использоваться для прогнозирования функционального восстановления.

ПОПУЛЯЦИЯ И ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ В этом когортном исследовании была выбрана удобная выборка из 20 пациентов с поражением верхних конечностей от легкой до тяжелой степени (оценка Fugl-Meyer верхних конечностей на исходном уровне: от 11/66 до 61/66 баллов) через 6 месяцев или более после инсульта. будет зачислен. Исследование проходит в 2 этапа. Пилотное исследование с участием 10 пациентов будет направлено на проверку краткосрочной эффективности роботизированного вмешательства в снижении двигательных нарушений. Если результаты будут положительными, исследование будет продолжено, и размер выборки будет рассчитан на статистической основе из предварительных результатов. Второе испытание направлено на увеличение числа пациентов и на проверку того, переходят ли функциональные улучшения в улучшение активности и участия.

ВМЕШАТЕЛЬСТВО Вмешательство проводится обученным терапевтом-исследователем с помощью робота с концевым эффектором (Pa10-7, Mitsubishi, Япония), который был настроен для помощи в трехмерных многосуставных функциональных движениях против силы тяжести, выполняемых с физиологической скоростью. Робот позволяет выполнять оба тянущихся движения, которые в повседневной жизни используются для взаимодействия с окружающей средой (например, достигать, хватать и манипулировать объектами) и движений, происходящих в периперсональном пространстве.

Протокол вмешательства, идентичный на 2 фазах исследования, состоит в выполнении двух функциональных движений, а именно Достигающего движения (ДД) против силы тяжести и Движения «руки-в-рот» (HtMM):

1. начиная с рукоятки робота непосредственно над бедром, вспомогательный РМ состоит из составных движений сгибания плеча и разгибания локтя до 90 градусов сгибания плеча и полного разгибания локтя;
2. начиная с рукоятки робота чуть выше бедра, HtMM с поддержкой состоит в сгибании локтя (и плеча) до положения рукоятки робота перед ртом. Важно отметить, что рукоятка может свободно вращаться, и поэтому пациент должен активно (внутреннее/внешнее вращение запястья) привести ее в правильное положение, то есть так, чтобы ее конец был направлен в сторону рта.

Траектории и скорости рукоятки робота настраиваются в зависимости от антропометрических показателей каждого пациента и остаточных функциональных возможностей.

Каждая сессия состоит из 20 минут роботизированного RM и 20 минут роботизированного HtMM. Движениям полностью помогают (рукоятка робота перемещается по траектории по заданному закону движения независимо от сил, прилагаемых пациентом к рукоятке), но пациента явно просят участвовать, пытаясь следовать (слегка опережать) движущуюся рукоятку. Напоминая, что оба движения выполняются против силы тяжести, во избежание утомления пациента просят через каждые 5 движений менять уровень вовлечения, попеременно расслабляясь во время движения и активно участвуя.

Реабилитация состоит из 1-месячного вмешательства, 3 сеансов в неделю, проводимых в понедельник, среду и пятницу, всего 12 сеансов.

КЛИНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА Пациенты проходят клиническое обследование на исходном уровне (T0), сразу после вмешательства (T1) и через 6 месяцев или более после вмешательства (T2). Один обученный физиотерапевт, одинаковый для всех пациентов, выполняет все оценки результатов (до лечения, а также после лечения и последующего наблюдения) под наблюдением лечащего врача пациента, который может дважды проверить результаты клинических тестов, даже просматривая видео пациентов. Чтобы свести к минимуму предвзятость во время оценки после лечения, он не может иметь доступ и просматривать результаты предыдущих сеансов.

Первичным показателем результата является подобласть двигательной функции верхних конечностей (разделы A-D) FMA, которая включает 33 пункта, каждый из которых оценивается по порядковой шкале 0, 1, 2 балла. Диапазон баллов по этой шкале, далее именуемый оценкой Фугля-Мейера для верхних конечностей (UE-FMA), составляет от 0 (нет функции) до 66 (нормальная функция).

Вторичными показателями результатов являются тест моторной функции Вольфа (WMFT) и (MAL), которые назначаются пациентам только в финальном испытании. WMFT состоит из 15 заданий (одно- или многосуставные движения на время и функциональные задания). Выполнение каждой задачи измеряется по времени (WMFT TIME) и оценивается с использованием 6-балльной шкалы функциональных возможностей (WMFT FAS).

MAL представляет собой полуструктурированное интервью, которое оценивает качество движения (QOM) и количество использования (AOU), которое пациент делает с пораженной конечностью в 30 видах деятельности в повседневной жизни.

Далее проводятся следующие тесты: 1) Шкала мышечной силы Совета медицинских исследований (MRC) используется для оценки силы мышц (суставов) трех целевых движений: отведение плеча, разгибание локтя и разгибание пальцев. MRC – 15-балльная шкала (по 5 баллов за каждый пункт); 2) Модифицированная шкала Эшворта (MAS) используется для оценки спастичности. Каждому проверяемому движению присваивается от 0 до 5 баллов (0 — отсутствие спастичности, 1 — незначительное повышение мышечного тонуса в конце движения, 2 — незначительное повышение мышечного тонуса до половины амплитуды движения, 3 — более выраженное повышение мышечного тонуса на большей части амплитуды движения). , 4 значительное повышение мышечного тонуса, 5 пораженная часть ригидна при сгибании или разгибании. Испытуемые движения: разгибание запястья, разгибание локтя и отведение плеча, всего 15 (отрицательных) баллов. 3) Шкала общего клинического впечатления тяжести и улучшения используется для оценки: (а) тяжести психопатологии от 1 до 7 и (б) изменения от начала лечения по аналогичной семибалльной шкале. 4) Тест «Нарисуй человека» для оценки осознания тела пациента и, наконец, 5) Индекс нагрузки Nasa-Task используется для оценки физической и умственной нагрузки пациента во время вмешательства.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА Инструментальная оценка, указанная ниже, проводится на исходном уровне (T0), сразу после вмешательства (T1) и через 6 месяцев или более после вмешательства (T2). Захваты выполняются как при помощи робота, так и при дотягивании без помощи робота, а также при движениях из рук в рот, выполняемых с более пораженной конечностью, и при движениях без помощи, выполняемых с менее пораженной конечностью.

1. кинематика верхних конечностей (6 TVcs, Smart-D, BTS Bioengineering, Италия) и динамическая поверхностная ЭМГ (верхняя трапециевидная мышца, передняя, ​​средняя и задняя дельтовидные мышцы, латеральная головка трехглавой мышцы плеча, длинная головка двуглавой мышцы плеча и плечелучевая мышца); FreeEMG 300, BTS Bioengineering, Италия). Диапазон движений, скорости, нормализованный рывок и коэффициент периодичности рассчитываются с использованием метода, опубликованного Caimmi в 2008 году.
2. Сигналы ЭЭГ регистрируются с помощью колпачка с 64 электродами, расположенными по международной системе 10/10; Активность ЭМГ одновременно регистрируют с пар электродов Ag/AgCl, расположенных билатерально на расстоянии 2-3 см друг от друга над передней дельтовидной мышцей и трехглавой мышцей во время дотягивания, а также двуглавой и плечелучевой мышцей во время движения «руки в рот». Данные ЭЭГ и ЭМГ получают с помощью системы «Нейроскан» с частотой дискретизации 512 Гц (полосовые фильтры: 1–200 Гц). Анализ связанной с событием десинхронизации/синхронизации (ERD/ERS) проводится для количественной оценки связанного с движением изменения мощности колебательной активности ЭЭГ в альфа- и бета-диапазонах в премоторной и первичной сенсомоторной областях.

АНАЛИЗ ДАННЫХ Основываясь на результатах измерения первичных исходов пилотного испытания, размер выборки исследования будет рассчитан с использованием бесплатного программного обеспечения G*Power 3.1.9.2, общей программы статистического анализа мощности. Сравнение данных между различными сеансами выполняется с помощью знакового рангового критерия Уилкоксона, принимая во внимание значение значимости 0,05. Линейная регрессия и корреляция Пирсона используются для оценки взаимосвязи между улучшением UE-FMA и 1) возрастом пациентов. 2) время от удара и 3) расчетные кинематические величины. Статистический анализ выполняется с помощью WinSTAT® для Microsoft® версии 2012.1.0.94.