Введение
В Российской Федерации один из наиболее высоких в мире показателей заболеваемости и смертности от инсульта [1]. Сосудистые заболевания головного мозга — проблема не только медицинская, но и социальная. Около 95% пациентов, перенесших инсульт, имеют разной степени дисфункцию верхней конечности, ограничивающую повседневную деятельность, включая одевание, личную гигиену, самообслуживание и письмо [2, 3]. Приобретенные нарушения приводят к стойкой утрате трудоспособности, изменяют качество жизни и влияют на психологическое и эмоциональное состояние пациента и его родственников [4, 5].
Выбор индивидуальных методов лечебной физической культуры (ЛФК) в острый период церебрального инсульта играет важную роль с прогностической стороны в связи с тем, что первоначальная слабость в руке сохраняется у 55–75% пациентов даже после реабилитационных мероприятий, проводимых в течение 3–6 мес [6].
Оценка эффективности физической реабилитации основывается на анализе двигательных и функциональных возможностей пациента с помощью клинических шкал, различных инструментальных методов, таких как гониометр, цифровые угломеры [7], а также методов пространственного анализа движений [8]. Однако на коротком промежутке времени оценка функциональной динамики представляет затруднения [9, 10].
Биомеханические исследования функции плечевого сустава позволяют оценить имеющуюся патологию с функциональных позиций [11–13]. Однако до настоящего времени не предложено оптимальной методики такого исследования, которую можно было бы использовать и для больных в острой стадии. Закономерности изменения двигательной функции плечевого сустава в процессе медицинской реабилитации у пациентов с гемипарезом в остром периоде полушарного инсульта остаются неясными [14, 15].
В целом объективная оценка биомеханики движений верхней конечности у больных после перенесенного церебрального инсульта представляет определенные трудности, и работы такого содержания в литературе встречаются относительно редко [16]. Необходимость в арсенале врача средств объективного анализа для больных, перенесших церебральный инсульт, весьма актуальна [17]. В последние годы такими средствами часто становятся инерционные сенсоры [17, 18].
Цель исследования — оценить процесс восстановления движений в плечевом суставе у пациентов с гемипарезом в остром периоде полушарного инсульта на основании анализа биомеханических данных, включая целенаправленную тренировку с биологической обратной связью (БОС).
Материал и методы
Дизайн исследования
Проведено экспериментальное проспективное одноцентровое контролируемое слепое рандомизированное исследование пациентов в остром периоде полушарного инсульта.
Критерии соответствия
Критериями включения в исследование пациентов основных групп были впервые возникший полушарный инсульт в остром периоде, функциональная готовность к вертикализации; адекватная реакция на пробу с полуортостазом; ясное сознание с уровнем бодрствования; отсутствие когнитивных нарушений, сенсомоторной афазии; наличие тонуса в мышцах плечевого сустава ниже 2 баллов по шкале спастичности Ашфорта, отсутствие декомпенсированной соматической патологии, ишемических изменений на электрокардиограмме, сердечной недостаточности (II класс и выше по Killip); отсутствие заболеваний центральной и периферической нервной системы (кроме инсульта), сопровождающихся неврологическим дефицитом (последствия травм, опухоли, полинейропатии и т. д.); отсутствие ортопедической патологии (суставные деформации и контрактуры, выраженный болевой синдром, ампутации конечностей и др.). Пациенты, не соответствующие критериям включения, не принимали участие в исследовании.
Критериями исключения из исследования были повторный полушарный инсульт, полушарный инсульт геморрагического типа, возраст старше 75 лет, неадекватная реакция на пробу с полуортостазом; когнитивные нарушения, сенсомоторная афазия, тяжелые формы декомпенсированной соматической патологии.
Условия проведения
Работа проводилась на кафедре реабилитации, спортивной медицины и физической культуры педиатрического факультета ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, базе неврологического отделения для больных с острым нарушением мозгового кровообращения ГБУЗ «Городская клиническая больница № 31» Департамента здравоохранения Москвы.
Продолжительность исследования
Исследование пациентов основных групп с полушарным инсультом в остром периоде течения заболевания проводилось 2 раза (до и после индивидуального блока реабилитационных мероприятий): на 3–5-й день и по окончании курса на 21-й день. Продолжительность медицинского вмешательства у пациентов основных групп длилось 16–18 дней. Исследование осуществлялось в период с 2015 по 2017 г.
Описание медицинского вмешательства
В обеих основных группах проводились занятия ЛФК со 2–3-го дня с момента инсульта до 21-го дня (всего 15 занятий). Вторая основная группа дополнительно получала тренировку с БОС движений в плечевом суставе на стороне пареза (десять занятий с БОС). Пациентам обеих групп проводились занятия по индивидуально разработанной методике медицинской реабилитации, представляющей собой оптимальную индивидуальную стратегию восстановления функции плечевого сустава под постоянным контролем за реакцией сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку.
БОС-тренировку проводили перед экраном компьютера. Использовался тот же сенсор, что и для исследования движений. Пациент управлял виртуальным объектом движениями плеча в двух плоскостях: движения сгибания–разгибания и отведения–приведения в плечевом суставе. Начальные положения и масштаб настраивались индивидуально. Тренировка длилась в течение 20–30 мин либо до усталости пациента.
Основной исход исследования
Конечными точками исследования были оценка амплитудных показателей движения плечевых суставов в градусах и время достижения максимальных амплитуд в процентах от цикла движения.
Анализ в подгруппах
В исследование были включены три группы. Контрольная группа включала исследуемых, не имеющих в анамнезе неврологической и ортопедической патологии плечевого сустава. Две основные группы — пациенты с гемипарезом в острый период полушарного впервые возникшего инсульта: лица, получавшие индивидуальные занятия ЛФК (группа ЛФК), и исследуемые, получавшие индивидуальные занятия ЛФК совместно БОС-тренировкой (группа ЛФК и БОС). У пациентов всех трех групп ведущей рукой была правая. Процедура рандомизации участников исследования осуществлялась случайным образом деления на группы после установления диагноза и функционального состояния, соответствующих дизайну и критериям включения в исследование.
Методы регистрации исходов
Каждый из участников проходил первичное обследование, которое включало исследование силы мышц с помощью шкалы Комитета медицинских исследований (Medical Research Council Scale; 1984) [19], степени нарушения движений в конечностях с помощью индекса Мотрисайти (Motricity Index; 1990) [20], тонуса мышц по шкале Ашфорта (Modified Ashworth Scale; 1987) [21], а также оценку способности больного к самообслуживанию с помощью шкалы Бартела (Barthel Index of Activities of Daily Living; 1965) [22], функциональной готовности пациентов — адекватность реакции на пробу с полуортостазом перед проведением исследования.
После проведения первичного обследования все испытуемые проходили регистрацию кинематических параметров функции плечевых суставов и движений туловища по методике, описанной нами ранее (рис. 1)
По каждому отдельному движению (сгибание, отведение, ротация) строилась индивидуальная гониограмма. На графике отмечались максимальная амплитуда движения «А» в градусах и время ее достижения «Т%» в процентах от цикла движения.
Этическая экспертиза
Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России (протокол № 123 от 21.01.13).
Статистический анализ
Статистическую обработку результатов осуществляли методом вариационного анализа с помощью программы Statistiсa 6.0. Первичные данные подвергали проверке на соответствие нормальности распределения по стандартной методике соответствия среднего арифметического и медианы, соотношения асимметрии и ее среднеквадратического отклонения, эксцесса и его среднеквадратического отклонения. Результаты представлены в виде среднего арифметического и его стандартного отклонения. Достоверность отличий оценивали с помощью критерия Стьюдента с достоверностью p<0,05 и менее.
Результаты
Объекты (участники) исследования
Группы пациентов, включенных в исследование, представлены в табл. 1.
Исходные показатели основных групп пациентов с нарушением мозгового кровообращения не имели достоверных отличий друг от друга (p>0,05). Результаты исследования мышечной силы представлены в табл. 2 (Medical
Основные результаты исследования
Результаты исследования по клиническим шкалам не показали достоверных отличий у пациентов в двух основных группах как при первичном обследовании, так и после лечения (p>0,05).
Анализ данных кинематики у пациентов контрольной группы продемонстрировал ряд общих закономерностей. Любое движение, определяемое визуально как в одной плоскости, в плечевом суставе происходит сразу в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Такое движение имеет основной компонент с максимальной амплитудой в плоскости данного движения и дополнительные — в других плоскостях с существенно меньшей амплитудой.
Отклонение корпуса при выполнении тестовых движений происходит одновременно в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Момент времени максимального отклонения корпуса наступает позже достижения максимума амплитуды основного движения руками.
Сгибание двух рук одновременно характеризуется достоверно меньшими амплитудами основного движения и достоверно большим вспомогательным движением туловища, чем аналогичные показатели при движении сгибания каждой руки отдельно (p<0,05). Это движение туловища представляет собой компенсацию (выравнивание) центра тяжести тела при вынесенных вперед конечностях.
При движениях отведения и ротации каждой руки отдельно отклонения корпуса характеризуются большей амплитудой, чем такое же для двух рук одновременно. Движение отведения и ротации двух конечностей выравнивает туловище, и отклонений не происходит.
Правая сторона характеризуется более активной конечностью и большими вспомогательными отклонениями корпуса (p<0,05).
Анализ кинематики движений у пациентов с нарушением мозгового кровообращения
Кинематика симметричных движений верхними конечностями в плоскости выполняемого движения пациентами контрольной группы и больными основных групп до реабилитационных мероприятий представлена в табл. 4.
Имеется достоверное исходное снижение основных амплитуд паретичной конечности во всех тестовых движениях по сравнению с показателями контрольной группы и контралатеральной конечности. В группе ЛФК и БОС максимум сгибания паретичной конечности наступает раньше, а амплитуда ротации паретичной конечности меньше, чем аналогичные показатели в группе ЛФК (p<0,05). Таким образом, группа ЛФК и БОС имеет несколько более существенные функциональные изменения, которые регистрируются только инструментально.
В группе ЛФК при сгибании и ротации, а в группе ЛФК и БОС при отведении амплитуды контралатеральной конечности меньше, чем в контрольной группе (p<0,05). В группе ЛФК и БОС максимум ротации контралатеральной конечности наступает раньше, чем аналогичный показатель в группе ЛФК. Полученные данные изменения характера движения контралатеральной конечности свидетельствуют о влиянии острого нарушения мозгового кровообращения не только на функцию плечевого сустава пораженной стороны, но и таковую здоровой.
Одиночные движения верхними конечностями до реабилитационных мероприятий
Сгибание паретичной конечности отдельно до занятий характеризуется снижением амплитуды сгибания и ротации и увеличением отведения по сравнению с показателями контралатеральной конечности и контрольной группы (p<0,05). Движения отведения отличаются снижением амплитуды отведения и ротации и увеличением сгибания паретичной конечности (p<0,05).
Анализ данных кинематики у пациентов после реабилитационных мероприятий
После проведенных реабилитационных мероприятий в основных группах с помощью инструментальной диагностики обнаружено снижение основных амплитуд паретичной конечности во всех тестовых движениях по сравнению с показателями контрольной группы и контралатеральной конечности.
Амплитуды сгибания и отведения паретичной конечности после занятий сохраняются сниженными (p<0,05). Алгоритм их идентичен показателям до лечения.
В процессе реабилитационных мероприятий в основных группах отмечается незначительное улучшение показателей основных амплитуд паретичной конечности с относительно большей динамикой в группе ЛФК и БОС в содружественных и изолированных движениях сгибания и отведения (рис. 2).
В основных группах время достижения максимума амплитуд сгибания отличается. В группе ЛФК время достижения максимума амплитуд сгибания паретичной конечности при сгибании двух рук до и после комплекса упражнений достоверно не отличается от показателей контрольной группы (p<0,05). До комплекса ЛФК время достижения максимальной амплитуды сгибания паретичной конечности достоверно не отличается от показателей контрольной группы (p<0,05), а после комплекса упражнений — наступает раньше (p<0,05).
В группе ЛФК и БОС время достижения максимума амплитуд сгибания до комплекса упражнений при сгибании двух рук не отличается от показателей контрольной группы, а после — наступает раньше (p<0,05), при этом при сгибании только паретичной конечности имеется обратная закономерность.
При сгибании двух рук одновременно до и после занятий ЛФК и БОС и отдельно паретичной руки до занятий максимум сгибания наступает раньше, чем при аналогичных движениях в группе ЛФК (p<0,05).
Время достижения максимума амплитуд отведения паретичной конечности в основных группах достоверно не отличается от показателей контрольной группы (p<0,05).
Отмечено исходное снижение амплитуд основного движения контралатеральной конечности по сравнению с контрольной группой в группе ЛФК при сгибании двух рук одновременно и отдельно при отведении, а в группе ЛФК и БОС — при изолированном движении сгибания и отведении двух рук одновременно (p<0,05). После проведения реабилитационных мероприятий в группе ЛФК и БОС исходно сниженные амплитуды основного движения контралатеральной конечности достигают показателей контрольной группы (p<0,05), а в группе ЛФК после занятий достоверных изменений отмечено не было.
Движение ротации в плечевом суставе характеризуется снижением амплитуды ротации и увеличением дополнительных амплитуд отведения и сгибания паретичной конечности по сравнению с контралатеральной рукой и контрольной группой до и после занятий в обеих основных группах (p<0,05). Это движение представляет собой отклонение верхней конечности вперед и в сторону при ротации из-за недостаточной избирательности движения и слабости мышц, производящих его, и подкрепляется оно соответствующим наклоном назад и поворотом корпуса в паретичную сторону. Данное движение туловища носит вспомогательный характер и отмечается как до, так и после реабилитационных мероприятий.
В результате проведенного восстановительного лечения в основных группах отмечается незначительное улучшение показателей ротации паретичной конечности в содружественных и изолированных движениях ротации с незначительно большей динамикой в группе ЛФК и БОС, а также снижение амплитуд дополнительных движений, однако данные изменения статистически недостоверны.
Кинематика туловища
Амплитуда максимального отклонения корпуса в трех плоскостях во время тестовых движений верхними конечностями в основных группах до реабилитационных мероприятий достоверно выше, чем в контрольной группе (p<0,05).
Движения сгибания и отведения двух рук одновременно и отдельно паретичной конечности характеризуются большей амплитудой отклонения корпуса в сагиттальной (наклон назад), фронтальной (наклон в сторону контралатерального плеча) и горизонтальной (наружная ротация контралатерального плеча и внутренняя — паретичного) плоскостях до и после занятий ЛФК и ЛФК и БОС, чем таковые в контрольной группе (p<0,05).
Время достижения максимальных амплитуд отклонения корпуса при движении паретичной конечности наступает позже, чем самой конечности, что аналогично показателям нормы.
После комплекса ЛФК имеется достоверное снижение амплитуды отклонения корпуса в горизонтальной плоскости (X) при отведении контралатеральной конечности и во фронтальной плоскости (Z) при ротации двух рук одновременно и отдельно контралатеральной руки (p<0,05).
После комплекса ЛФК и БОС амплитуда максимального отклонения туловища достоверно меньше, чем до занятий и аналогичных показателей группы ЛФК (p<0,05).
Нежелательные явления
В процессе исследования и в ходе проведения медицинского вмешательства нежелательных явлений зафиксировано не было.
Обсуждение
Резюме основного результата исследования
Анализ клинических данных показал, что в исследуемый промежуток времени существенных изменений обнаружено не было. Мы связываем это с относительно низкой чувствительностью клинических оценок на малом временном интервале. Функциональные исследования кинематики движений в плечевых суставах и туловища позволяют получить более отчетливую динамику изменений. Вспомогательные движения корпуса отличаются высокими амплитудами. Улучшение дифференцировки движений верхними конечностями отдельно от туловища произошло именно в группе ЛФК и БОС. Мы связываем это также с результатом тренировки с БОС. Другое изменение — происходит уменьшение компенсации смещения центра тяжести тела за счет наклона туловища при вынесенной вперед или в сторону паретичной конечности вследствие повышения мышечной силы в ней, улучшения двигательного контроля туловища и избирательности движений в группе ЛФК и БОС. Важно отметить, что в описанных выше результатах возвращения к показателям контрольной группы значений контралатеральной стороны после окончания курса ЛФК не происходит, а после проведения курса ЛФК и БОС данные показатели не отличались от значений контрольной группы.
Обсуждение основного результата исследования
В исследуемых движениях подтверждена базовая характеристика симметричности нарастания и последующего убывания амплитуд движения [24, 25]. Наличие функциональной асимметрии — также ожидаемый результат, поскольку все обследуемые были правши. Полученные данные демонстрируют, что наиболее амплитудные движения туловища всегда имеют место в той же плоскости, в которой производится основное движение. Ведущее движение производится верхними конечностями, они достигают максимума раньше, а для движения туловища максимум наступает позже.
Дополнительные компоненты движения в норме имеют относительно небольшую амплитуду. У больных с парезом количество дополнительных компонентов снижается — остаются основной компонент и один дополнительный. Третий компонент редуцируется до относительно малых величин. Близкие данные получены в исследовании F. Molina Rueda и соавт. [26] — на стороне поражения амплитуда движений в сагиттальной плоскости (сгибание–разгибание) уменьшается. Одновременно увеличивается амплитуда движений во фронтальной плоскости.
Мы получили активное участие туловища в движении в плечевых суставах. Ведущее движение производится верхними конечностями, вспомогательное — туловищем. Таким образом, функциональная недостаточность конечности в определенной степени компенсируется движениями туловища. Вероятное их влияние — балансировочное, компенсаторное, выравнивающее положение центра тяжести тела движение при изменении положения конечностей. В исследовании S. Messier [27] обнаружено, что у больных с гемипарезом увеличивается сгибание туловища, что компенсирует недостаточность в паретичной руке. Отчасти это движение является и подкрепляющим, это подтверждается наклоном в той же плоскости, что и основное движение, и достоверно меньшим наклоном туловища при сгибании только одной конечности. Для движений отведения–приведения и ротации закономерность обратная — амплитуда больше при изолированном движении одной конечностью, что подтверждает балансировочный характер движений туловища. Аналогичный результат получен в исследовании K. Ustinova и соавт. [28] — пациенты пытаются компенсировать снижение основных амплитуд и слабость мышц высокоамплитудными вспомогательными отклонениями корпуса в здоровую сторону.
Изменения движений со стороны контралатеральной конечности демонстрируют феномен взаимовлияния пораженной стороны на контралатеральную. Полученный нами материал показывает, что данное взаимовлияние носит двусторонний характер как со стороны больной на здоровую, так и со стороны здоровой на больную конечность и согласуется с проведенными ранее исследованиями [29, 30].
В остром периоде в течение короткого промежутка времени восстановительные процессы идут нелинейно и могут происходить разнонаправленно. Движения ротации верхними конечностями исходно выполнялись труднее пациентами группы ЛФК и БОС, чем больными группы ЛФК. Так, исходно сниженная амплитуда ротации контралатеральной конечности при движении ротации двух рук одновременно после комплекса ЛФК увеличивается до показателей контрольной группы, а амплитуда отведения контралатеральной конечности при отведении двух рук одновременно снижается после комплекса ЛФК ниже показателей контрольной группы (p<0,05). Данные показатели также свидетельствуют о влиянии текущего состояния пациента не только на пораженную сторону, но и контралатеральную.
Ограничения исследования
Данное исследование, проводимое в остром периоде полушарного инсульта, подходит только для пациентов, имеющих функциональную готовность к вертикализации в виде адекватной реакции на пробу с полуортостазом и выше и возможность находиться в положении сидя около 15–30 мин. Проводимая БОС-тренировка также имеет противопоказания, если есть потенциальная возможность эпилептического приступа. Кроме этого, БОС-тренировка выполняется в положении сидя и может быть проведена только у больных, которые могут это положение сохранять те же 15–30 мин.
Заключение
Объективная оценка биомеханики движений верхней конечности у пациентов с гемипарезом в остром периоде полушарного инсульта до и после проведенного лечения позволяет в отличие от клинических шкал оценить динамику функциональных изменений даже на коротком промежутке времени в ранние сроки после инсульта. Использование целенаправленной тренировки с БОС способствует более качественному восстановлению функции верхней конечности.
Дополнительная информация
Источник финансирования. При проведении исследования использовались ресурсы образовательной организации — НИИ цереброваскулярной патологии и инсульта ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Участие авторов: Концепция и дизайн исследования — Г. И., Д.С., А.Ж.; сбор и обработка материала — С.К., Д.С.; статистическая обработка данных — С.К., Д.С., А.Л.; написание текста — С.К., Д.С.; редактирование — Г. И., А.Ж.
Сведения об авторах
*Скворцов Дмитрий Владимирович, д.м.н., профессор [Dmitry V. Skvortsov, MD, PhD, Professor]; адрес: Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 [address: 1 Ostrovityanova str., 117997 Moscow, Russia]; https://orcid.org/0000-0002-2794-4912; eLibrary SPIN: 6274-4448; е-mail: dskvorts63@mail.ru
Кауркин Сергей Николаевич, к.м.н. [Sergey N. Kaurkin, PhD]; https://orcid.org/0000-0001-5232-7740; eLibrary SPIN: 4986-3575; е-mail: kaurkins@bk.ru
Иванова Галина Евгеньевна, д.м.н., профессор [Galina E. Ivanova, MD, PhD, Professor]; https://orcid.org/0000-0003-3180-5525; eLibrary SPIN: 4049-4581; е-mail: g.ivanova@rehabrus.ru
Лобов Андрей Николаевич, д.м.н., профессор [Andrey N. Lobov, MD, PhD, Professor]; https://orcid.org/0000-0003-2088-6139; eLibrary SPIN: 5948-8373; е-mail: a_lobov54@mail.ru
Журавлева Антонина Ивановна, д.м.н., профессор [Antonina I. Zhuravleva, MD, PhD, Professor]; https://orcid.org/0000-0003-1385-7356; eLibrary SPIN: 7190-2921; е-mail: rasmirbi@gmail.com