Введение

Проблема послеоперационных когнитивных расстройств вызывает серьезную обеспокоенность медицинского сообщества. Доказано, что кардиохирургические пациенты имеют высокие риски развития послеоперационной когнитивной дисфункции (ПОКД), ее частота в этой когорте может достигать 70% [1—3]. Развитие послеоперационного когнитивного дефицита способствует снижению приверженности пациента лечению, эффективности восстановительных и реабилитационных мероприятий, может препятствовать возврату к трудовой деятельности, что увеличивает расходы в системе здравоохранения [4, 5].

Имеющиеся в литературе рекомендации подчеркивают необходимость всестороннего междисциплинарного исследования ПОКД, включая не только нейропсихологическое тестирование, но и методы нейровизуализации [6]. Профилактика послеоперационного снижения когнитивных функций также содержит много нерешенных вопросов. Не вызывает сомнения, что предупреждение когнитивных расстройств и восстановление нарушенных после операции когнитивных функций у кардиохирургических пациентов является важнейшей задачей современной медицины и требует поиска новых методических подходов.

Проведенные ранее исследования позволили установить и обосновать положительное влияние физических тренингов на общее самочувствие, когнитивные и двигательные функции у пожилых людей [7, 8]. Многообещающим специализированным реабилитационным подходом при различной патологии головного мозга является одновременное выполнение моторного и когнитивного заданий — метод двойных задач [7, 9]. Использование этой парадигмы перспективно, так как большинство повседневных действий предполагает одновременное их выполнение. Существуют разные типы двойных задач, например сочетание двух моторных заданий, таких как одновременные силовая тренировка и тренировка равновесия, или моторно-когнитивные двойные задачи, которые включают когнитивные задачи, затрагивающие рабочую память, различные виды внимания и исполнительные функции, выполняемые одновременно с физическими упражнениями, осуществлением простых движений или поддержанием устойчивой позы [8, 10]. Когнитивный тренинг с использованием двойных задач обеспечивает более устойчивое улучшение когнитивных или двигательных функций у пожилых людей по сравнению с другими видами упражнений [7, 11]. В ряде исследований было обнаружено, что одновременное выполнение когнитивных и моторных задач вызывает более широкую активацию регионов мозга и может быть перспективным способом восстановления интеллектуальных функций [9, 12]. Однако, по мнению таких исследователей, как Y. He и соавт. [13], клиническая значимость лечебного эффекта двойных задач у пациентов с ишемическим поражением головного мозга остается недостаточно подтвержденной и требует дальнейшего изучения.

Парадигмы двойных задач широко варьируют в различных исследованиях, с этим может быть связана противоречивость полученных результатов [9, 14, 15]. Следовательно, подбор компонентов двойных задач должен учитывать особенности и тяжесть клинического статуса пациентов, а также форму церебральной патологии. К двойным задачам, которые могли бы быть использованы для восстановления нарушенных когнитивных функций у кардиохирургических пациентов в раннем послеоперационном периоде, должны предъявляться особые требования. В этом случае выполнение двойной задачи должно задействовать проблемные регионы коры, прежде всего, фронтальную и париетальную ее области, как наиболее уязвимые для нарушения перфузии зоны пограничного кровоснабжения. Компоненты двойного задания должны быть интересны пациенту при многократном повторении, обладать приемлемой субъективной трудностью, а при использовании компьютеризированных версий учитывать уровень владения компьютером.

Принимая во внимание, что ПОКД у кардиохирургических пациентов можно рассматривать как одну из форм сосудистого когнитивного расстройства, для которого характерны, прежде всего, нарушения исполнительных функций [16], используемые для кардиохирургических пациентов компоненты двойного задания должны включать задачи на исполнительный контроль наряду с моторными компонентами.

Важной целью при изучении эффективности двойных задач в когнитивной реабилитации является оценка компенсаторных ресурсов мозга и специфических перестроек мозговой активности при одномоментном выполнении моторных и когнитивных задач. Если мозговые ресурсы, требующиеся для выполнения конкурирующих заданий, превышают когнитивный резерв индивидуума, то производительность в одной или обеих задачах будет снижена. Этот эффект получил название «стоимость двойного задания» [11]. Ассоциированные с выполнением двойных задач изменения мозговой активности можно изучать с помощью многоканальной регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ). G. Borghini и соавт. [17] предложили использовать мощность биопотенциалов ЭЭГ в тета-диапазоне для характеристики когнитивных процессов, связанных с многозадачностью.

Исходя из вышесказанного, целью настоящего исследования явилось изучение динамики показателей нейрофизиологического статуса пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства, при использовании в качестве когнитивной реабилитации различных вариантов двойной задачи.

Материал и методы

В когортном проспективном исследовании принимали участие 47 человек в возрасте от 40 до 75 лет, поступивших для кардиохирургического вмешательства в НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний. Большинству (n=45) пациентов выполнено изолированное коронарное шунтирование (КШ), 5 больным — КШ в сочетании с каротидной эндартерэктомией (КЭЭ). Дизайн исследования соответствовал Хельсинкскому соглашению Всемирной медицинской ассоциации 1964 г. и согласован с Этическим комитетом НИИ. Пациенты включались в исследование после подписания информированного добровольного согласия. Критерии исключения: жизнеугрожающие нарушения ритма, тяжелая сердечная недостаточность (IV функциональный класс по NYHA), тяжелые коморбидные заболевания (хроническая обструктивная болезнь легких, злокачественные новообразования, зависимость от психоактивных веществ, заболевания и/или травмы головного мозга, деменция и депрессия). Помимо стандартного предоперационного обследования, все пациенты проходили расширенное нейропсихологическое тестирование и электроэнцефалографическое (ЭЭГ) исследование за 3—5 дней до операции и на 7—10-е сутки после нее. На этапе подготовки к кардиохирургической операции пациенты рандомизировались псевдослучайным образом в три группы: группа сравнения, группы послеоперационного когнитивного тренинга I и II. В результате рандомизации и невозможности провести послеоперационные исследования у части пациентов в группу сравнения был включен 21 пациент, в группу послеоперационного когнитивного тренинга I — 11, в группу послеоперационного когнитивного тренинга II — 15. Клинико-анамнестические характеристики исследованных групп приведены в табл. 1.

Таблица 1. Исходные клинико-анамнестические характеристики пациентов с наличием и отсутствием когнитивного тренинга с использованием двойных задач

Table 1. Baseline clinical and anamnestic characteristics of patients in all groups

Примечание. Количественные данные представлены в виде медианы, 25 и 75 квартилей; ХСН — хроническая сердечная недостаточность, ФК — функциональный класс, n/s — различия статистически незначимы (p<0,05).

Оперативные вмешательства

В число кардиохирургических вмешательств входили изолированное КШ и сочетанные операции КШ и КЭЭ. Соотношение пациентов с изолированным КШ и одномоментными КШ и КЭЭ было сбалансировано во всех исследуемых группах. Все операции выполняли в условиях искусственного кровообращения (ИК) с нормотермией и комбинированной анестезией (пропофол и севофлуран). Среднее время ИК и пережатия аорты значимо не отличалось у пациентов всех исследуемых групп (табл. 2). В течение всех операций осуществлялся инвазивный контроль гемодинамики и церебральной оксигенации, нарушений не выявлено.

Таблица 2. Интраоперационные характеристики групп пациентов с наличием и отсутствием когнитивного тренинга

Table 2. Intraoperative characteristics of patients in all groups

Нейропсихологическое исследование

Монреальская шкала когнитивной оценки (MoCA) была использована для первичной оценки когнитивных функций. Проявления депрессивной симптоматики оценивались с помощью опросника BDI-II, ситуативная и личностная тревожность — с использованием опросника Спилбергера—Ханина.

Программный психофизиологический комплекс Статус ПФ использовался для расширенной оценки когнитивного статуса [3]. Оценивались следующие когнитивные домены: нейродинамика (моторные и исполнительные функции), внимание (направленное внимание и объем внимания) и кратковременная память (механическая символьная и вербальная память, образная память).

ЭЭГ

Монополярная регистрация ЭЭГ (62 стандартных отведения международной системы 10—20; полоса пропускания 0,1—50,0 Гц; частота дискретизации 1000 Гц) проводилась в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами с помощью системы Neuvo SynAmps2 («Compumedics», Charlotte, NC, USA) и модифицированной 64-канальной шапочки с Ag/AgCl электродами (QuikCap, «Neurosoft», El Paso, TX, USA). Методика ЭЭГ подробно описана в нашей предшествующей публикации [3]. Расчет показателей мощности биопотенциалов ЭЭГ в частотной полосе от 1 до 50 Гц был выполнен автоматически в программе Scan 4.5» («Compumedics», Charlotte, NC, USA). Показатели усреднили для тета1 (4—6 Гц), тета2 (6—8 Гц), альфа1 (8—10 Гц), альфа2 (10—13 Гц), бета1 (13—20 Гц) и бета2 (20—30 Гц) диапазонов. Были получены суммарные значения мощности биопотенциалов в левом и правом полушариях мозга. Также были рассчитаны индексы ЭЭГ-активности: соотношение средних показателей мощности биопотенциалов тета- и альфа-ритмов, тета- и бета-ритмов по формулам «(тета1+тета2)/(альфа1+альфа2)» и «(тета1+тета2)/(бета1+бета2)» соответственно.

Когнитивный тренинг

Восстановление когнитивных функций в раннем послеоперационном периоде осуществляли двумя различными способами: постуральный тренинг с помощью аппаратно-программного стабилографического комплекса Стабилан-01-2 (Таганрог, Россия) и одновременное решение задачи открытого типа Дж.П. Гилфорда «Необычное использование обычного предмета» (I); выполнение простой зрительно-моторной задачи с помощью программного психофизиологического комплекса Status PF и решение задачи открытого типа «Необычное использование обычного предмета» (II). Все тренинги проводились ежедневно, начиная с 4-го дня послеоперационного периода, для пациентов, рандомизированных в группы когнитивной реабилитации, в первой половине дня в условиях специализированного помещения. Продолжительность одной тренировки варьировала от 7 до 20 мин, среднее количество тренировок в обеих группах составило 5.

Статистический анализ

Все виды статистического анализа полученных данных проводили с использованием программы Statistica 10 («StatSoft, Inc.»). Клинико-анамнестические данные и когнитивные показатели имели ненормальный характер распределения и подвергались непараметрическим методам статистического анализа с использованием критерия Краскела—Уоллиса. Показатели ЭЭГ нормализовались путем логарифмирования и анализировались с помощью дисперсионного анализа ANOVA.

Результаты

Кардиохирургические вмешательства у всех пациентов не осложнились значимыми цереброваскулярными событиями, включая инсульт, инфаркт, повторную незапланированную реваскуляризацию и т.д.

До операции пациенты исследуемых групп значимо не различались по данным нейропсихологического скрининга (шкала MoCA) (см. табл. 1). Результаты предоперационного расширенного нейропсихологического тестирования с помощью батареи тестов Status PF не продемонстрировали различий в когнитивном статусе пациентов. Исходные показатели ЭЭГ также были сопоставимы.

Оба варианта апробированных программ когнитивного тренинга показали приемлемую субъективную трудность выполнения заданий у пациентов, перенесших кардиохирургическое вмешательство. Большинство больных показали заинтересованность в выполнении заданий вплоть до конечного этапа тренинга, хотя в группе тренинга II чаще наблюдалось снижение интереса к выполнению задания.

Далее был проведен анализ изменений ЭЭГ и когнитивных показателей у пациентов в раннем послеоперационном периоде по сравнению с предоперационным уровнем в зависимости от наличия или отсутствия когнитивного тренинга и его вида.

Результаты анализа относительных изменений когнитивных показателей представлены в табл. 3. Значимым изменением когнитивных показателей при повторном тестировании считали увеличение или уменьшение значения на 10% и более. Как можно видеть из табл. 2, у пациентов, прошедших когнитивный тренинг, наблюдаются положительные изменения по всем исследованным когнитивным доменам: нейродинамика (увеличение скорости моторных реакций, снижение количества пропущенных сигналов), внимание (возрос объем внимания, увеличилось количество обработанных символов в корректурной пробе на 1-й (врабатываемость) и 4-й (снизилась истощаемость) выполнения задания) минутах. Улучшилась память на числа и слоги.

Таблица 3. Послеоперационные изменения когнитивных показателей у пациентов с наличием и отсутствием когнитивного тренинга с использованием двойных задач

Table 3. Postoperative changes in cognitive parameters in all groups

Примечание. ns — отсутствие значимой динамики показателя (разница <10%).

Можно отметить, что группа тренинга II продемонстрировала улучшение по большему количеству показателей, связанных с исполнительными функциями и вниманием (6 показателей), чем группа тренинга I (5 показателей), у которой улучшились кратковременная память и внимание.

Следующим этапом были проанализированы суммарные показатели мощности ЭЭГ-активности в каждом исследуемом частотном диапазоне. С помощью дисперсионного анализа (ANOVA) с введением факторов ГРУППА (группа сравнения, группы послеоперационного когнитивного тренинга I и II) × ВРЕМЯ ИССЛЕДОВАНИЯ (до, после операции) × ЛАТЕРАЛЬНОСТЬ (левое, правое полушарие) установлено, что увеличение мощности тета1-ритма в раннем послеоперационном периоде наблюдается у всех пациентов; значимый фактор — ВРЕМЯ ИССЛЕДОВАНИЯ (F_1,45=6,33; p=0,016). Этот фактор был также значимым и в бета1-диапазоне (F_1,45=5,57; p=0,023). В послеоперационном периоде у всех пациентов мощность биопотенциалов увеличивалась по сравнению с предоперационными показателями (рис. 1).

Рис. 1. Изменения ЭЭГ показателей у всех пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства, независимо от наличия когнитивного тренинга с использованием двойных задач.

Серые столбики — показатели до операции, черные столбики — после операции; * — статистически значимые различия послеоперационных и предоперационных данных.

Fig. 1. EEG changes in all patients undergoing cardiac surgery with and without dual-task cognitive training.

Gray columns — preoperative parameters, black columns — postoperative parameters; * — significant differences between postoperative and preoperative data.

Также с помощью анализа ANOVA с введением факторов ГРУППА (группа сравнения, группы послеоперационного когнитивного тренинга I и II) × ВРЕМЯ ИССЛЕДОВАНИЯ (до, после операции) были проанализированы индексы ЭЭГ-активности (тета/альфа и тета/бета). Обнаружено, что у всех пациентов индекс тета/альфа-активности увеличивался после операции по сравнению с предоперационным значением; значимый фактор — ВРЕМЯ ИССЛЕДОВАНИЯ (F_1,45=5,43; p=0,02). При этом индекс тета/бета-активности снижался в послеоперационном периоде по сравнению с показателем перед вмешательством (рис. 2).

Рис. 2. Изменения индексов ЭЭГ у всех пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства, независимо от наличия когнитивного тренинга с использованием двойных задач.

^◊, * — статистически значимые различия послеоперационных и предоперационных данных.

Fig. 2. EEG changes in all patients undergoing cardiac surgery with and without dual-task cognitive training.

^◊, * — significant differences between postoperative and preoperative data.

Обсуждение

Как показали результаты пилотного исследования, у пациентов, прошедших когнитивный тренинг с I вариантом двойной задачи, наблюдаются положительные изменения по когнитивным доменам памяти и внимания, тогда как группа тренинга II продемонстрировала улучшение по показателям всех исследованных доменов: нейродинамика, внимание и память. Также можно отметить, что у группы тренинга II наблюдались положительные изменения по большему количеству показателей, связанных с исполнительными функциями и вниманием (6 показателей), чем в группе тренинга I (5 показателей). При этом в группе сравнения отмечено лишь незначительное улучшение в послеоперационных показателях внимания.

Как было показано ранее, успешным вариантом двойной задачи может быть комбинация аэробной тренировки и задач на внимание, исполнительные функции [18, 19]. Авторы сообщают, что эти элементы положительно влияют на когнитивные способности, и рекомендуют осторожно повышать уровень сложности заданий в зависимости от индивидуальных способностей больного. Однако это касается когнитивно и клинически интактных индивидуумов. Для лиц с когнитивными расстройствами период воздействия с помощью когнитивного тренинга методом двойной задачи должен быть длительнее для достижения сравнимого со здоровыми людьми положительного влияния на когнитивные функции [18]. Следует учесть, что пациенты, перенесшие кардиохирургические вмешательства, ограничены в своем физическом статусе вследствие факторов, сопровождающих ранний послеоперационный период (болевой синдром, астения и хирургические осложнения). В связи с этим выбор моторного компонента двойной задачи не столь широк. Мы остановили свой выбор на постуральном тренинге и простой зрительно-моторной задаче для того, чтобы обеспечить максимальную переносимость двигательной нагрузки у этой сложной категории пациентов. Двойные задачи, включающие постуральный тренинг, ранее использовались для восстановления когнитивных функций при травматическом повреждении головного мозга [20]. Однако поскольку мы не смогли обнаружить в раннем послеоперационном периоде статистически значимых межгрупповых различий в эффективности когнитивных функций у пациентов, прошедших и не прошедших когнитивный тренинг, то можно предполагать, что интенсивность выбранной моторной нагрузки была недостаточной.

Другим объяснением незначительного клинического эффекта выбранных парадигм двойной задачи могут быть выраженные интерференционные взаимодействия между когнитивным и моторным компонентами. Продемонстрировано, что у пожилых людей выполнение двойных задач вызывает ухудшение когнитивного компонента при комбинации сложных когнитивных задач и любых моторных задач, а моторные задачи хуже выполняются ими в сочетании со сложными когнитивными задачами [12]. Так как использованную в настоящем исследовании в качестве когнитивного компонента задачу открытого типа можно отнести к сложным когнитивным заданиям, то ограниченность когнитивных ресурсов у пациентов в раннем послеоперационном периоде не позволила им эффективно справляться с предложенным вариантом тренинга.

И все же когнитивный тренинг с использованием двойных задач может быть эффективным для улучшения когнитивных функций у кардиохирургических пациентов, так как обеспечивает больший эффект трансфера (улучшение производительности в других когнитивных задачах в посттренировочном периоде по сравнению с базовым уровнем) относительно изолированных когнитивных тренингов или физических упражнений [21—23]. Ранее было обнаружено, что эффект трансфера изменяется в зависимости от сложности и модальности выполняемого задания [22]. Выдвинуто предположение, что эффективность двойных задач в восстановлении когнитивных функций обеспечивается за счет более эффективной координации когнитивных процессов.

Важным фактом, который следует принять во внимание, обсуждая полученные в настоящем исследовании эффекты двойных задач, является сопоставимая степень периоперационного ишемического повреждения мозга по данным ЭЭГ (увеличение мощности биопотенциалов тета1- и бета1-ритма, негативные сдвиги индексов тета/альфа- и тета/бета-активности) у пациентов группы сравнения и групп, прошедших когнитивный тренинг. Несмотря на это, в группе тренинга I продемонстрировано улучшение кратковременной памяти и внимания, а в группе тренинга II — улучшение показателей, связанных с исполнительными функциями и вниманием. Безусловно, это можно отнести к успеху тренинга.

Заключение

В раннем послеоперационном периоде (8—11-е сутки) все пациенты демонстрируют признаки периоперационного ишемического повреждения мозга по данным ЭЭГ (увеличение мощности биопотенциалов тета1- и бета1-ритма, увеличение тета/альфа- и снижение тета/бета-активности). При этом проведение когнитивного тренинга с использованием метода двойных задач привело к улучшению показателей всех изучаемых когнитивных доменов (нейродинамика, внимание и кратковременная память). Результаты исследования свидетельствуют о необходимости дальнейшего совершенствования подходов к послеоперационному когнитивному тренингу с использованием двойных задач с интенсификацией нагрузки и индивидуальным сопровождением пациентов, перенесших кардиохирургическое вмешательство.

Ограничения исследования

Малый объем выборки, возможная малая интенсивность нагрузки при выполнении двойных задач.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Кемеровской области, проект №20-415-420005.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.