Введение

Верхняя конечность имеет исключительное значение для жизнедеятельности человека как орган познавательно-практической деятельности [1]. Благодаря осязанию пальцами человек получает точное представление о предмете: форме, объеме, температуре [2, 3]. Мелкая (тонкая) моторика рук — это совокупность мелких высоко координированных, точных и согласованных движений разной степени сложности кистями и пальцами рук, для тренировки которых необходимо взаимодействие нервной, мышечной и костной систем [2—4]. Моторика руки, и в частности кисти, характеризуется значительным разнообразием и задействует мышцы на протяжении всей кинематической цепи. Функция кисти и пальцев заключается в осуществлении различного вида захватов (основные из которых крючковый, межпальцевой, плоскостной, щипковый, цилиндрический, шаровой) и удержании предметов, а также обеспечивает поднятие, перенос, перемещение и манипулирование объектами [4—7].

К нарушениям мелкой (тонкой) моторики приводят заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата и нервной системы. По данным статистических отчетов бюро медико-социальной экспертизы, в Российской Федерации (РФ) распространенность функциональных нарушений мелкой моторики руки вследствие травм костно-мышечной системы и заболеваний нервной системы не имеет тенденции к снижению [8, 9]. У детей нарушения тонких движений кисти могут быть связаны с патологией развития, интеллектуальными расстройствами, заболеваниями опорно-двигательной и нервной систем [10—12]. Так, по данным эпидемиологических исследований, заболеваемость инсультом в педиатрической практике составляет 0,79 на 100 тыс. детей в год, при этом в 60—90% случаев развивается стойкий неврологический дефицит [13]. К стойкому нарушению функции верхних конечностей и снижению способности к мелкой моторике приводит и детский церебральный паралич (ДЦП) — мультифакторное заболевание, в развитии которого основную роль отводят нарушению или аномалии развития головного мозга плода или новорожденного. По данным литературы, ДЦП встречается с частотой 2,0—3,6 случая на 1000 живых новорожденных и является основной причиной детской инвалидности в мире [14].

Наиболее ярким проявлением нарушений двигательной активности является постинсультный парез руки. По данным литературы, более чем у 70% пациентов наблюдаются стойкие неврологические симптомы после перенесенного инсульта, при этом основными исходами являются двигательные (у 33—58% пациентов): чаще всего отмечается контралатеральный спастический гемипарез [15]. С учетом неравномерного восстановления движений и более медленного регресса нарушений мелкой моторики двигательный дефицит в руке может существенно снижать качество жизни пациентов.

Нарушения функций верхней конечности у детей являются наиболее тяжелыми из-за большого значения этой части тела в реализации ежедневной жизненной активности и самообслуживания. Восстановление функции верхней конечности является сложной задачей для детской реабилитации, и реабилитационные программы, способствующие улучшению ее функциональных возможностей, представляются наиболее значимыми. При этом большинство имеющихся программ и учебных комплексов рассчитано на детей с задержкой моторного и психического развития, в то время как подходы к восстановлению функции руки при неврологических заболеваниях и патологии опорно-двигательной системы недостаточно освещены. Эффективные программы медицинской реабилитации кисти и пальцев должны быть направлены на восстановление точных и координированных движений и соблюдать следующие принципы: раннее начало, специализация и комплексность, продолжительность и преемственность на всех этапах медицинской реабилитации основного заболевания или травмы. Одним из ключевых компонентов таких реабилитационных программ выступают тренировки, основанные на принципе биологической обратной связи (БОС), которая реализуется с помощью интенсивных, часто повторяющихся специфических для кисти конкретных двигательных заданий и обеспечивает моторное переобучение [16, 17].

Тем не менее, несмотря на очевидные преимущества и востребованность реабилитационных технологий с БОС, на сегодняшний день разработки и клинические рекомендации по эффективному применению отечественных технологий с БОС в восстановлении моторной функции в педиатрической практике представлены недостаточно, чем продиктована целесообразность настоящего клинического исследования.

Аппаратные комплексы, разработанные в форме перчатки, — это система с БОС для восстановления функции верхней конечности, позволяющая активно вовлечь пациента в процесс реабилитации и значительно ускорить его [18]. Как правило, она состоит из двух основных компонентов: специальной перчатки с акселерометрическими датчиками положения и скорости, которые в точности регистрируют движения пальцев, и программного обеспечения. Перчатка отслеживает движения пальцев и запястья благодаря семи датчикам движения, расположенным на каждой дистальной фаланге пальцев, на тыльной стороне кисти и на предплечье, а затем передает данные на компьютер с установленной программой. Программа на основании полученных данных анализирует возможности пациента и позволяет выполнять упражнения для суставов рук разного уровня сложности с БОС (зрительной), т.е. пациент в реальном времени может контролировать правильность выполнения заданий на экране компьютера. Реабилитационная перчатка позволяет проводить реабилитацию пациента в игровой форме, получая объективные данные о производимых пациентом действиях в реальном времени, и адаптировать программу реабилитации в соответствии с возможностями конкретного пациента, подобрав комплекс интерактивных упражнений для восстановления мелкой моторики и координации движений. Форма тренировок с использованием видеоигр является одним из самых эффективных способов для мотивации многократного повторения движений для детей. Программа позволяет сохранять данные проведенного курса реабилитации каждого пациента для дальнейшего анализа, в конце занятия выполняются оценка диапазона движений и сравнение с результатами предыдущих занятий.

Цель исследования — оценка эффективности аппаратно-программного комплекса с БОС в восстановлении нарушенной функции верхней конечности у детей.

Материал и методы

Открытое рандомизированное проспективное сравнительное клиническое исследование было проведено в отделении амбулаторной медико-социальной реабилитации ГБУ НПЦ МСР им. Л.И. Швецовой ДТСЗ г. Москвы.

В исследование были включены 79 пациентов в возрасте от 4 до 18 лет, которые были разделены при случайной выборке методом простой рандомизации на основную группу (49 пациентов) и группу сравнения (30 пациентов) (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика пациентов основной и сравнительной групп

Критерием включения в исследование являлись нарушения функции верхней конечности по MACS (The Manual Ability Classification System) не выше III уровня вследствие неврологической патологии: ДЦП разных клинических форм, с последствиями острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) и других органических поражений центральной нервной системы (ЦНС).

Критериями невключения в исследование были: отказ от участия в исследовании родителей или законных представителей пациентов; уровень нарушения функции кисти по критериям MACS выше III уровня; афатические нарушения; медикаментозно некорригируемая эпилепсия; нарушения зрения, не позволяющие различать инструкцию на экране; умственная отсталость умеренной, тяжелой и глубокой степеней (F71—73 по МКБ-10).

Для оценки эффективности курса реабилитации и состояния моторной функции кисти были использованы следующие методики:

1) шкала функционирования верхних конечностей (The Manual Ability Classification System, MACS) для определения возможностей мануальных навыков в повседневной деятельности, позволяющая классифицировать манипуляторные возможности рук детей с ДЦП [19, 20];

2) шкала «Возможности кисти — дети» (ABILHAND-Kids) — тест оценки родителями двигательной функции верхней конечности ребенка в быту (3 степени возможности выполнения навыка: «невозможно», «трудно», «легко») [21, 22];

3) модифицированная шкала спастичности Эшворта (Modified Ashworth Scale, MAS) для оценки уровня спастичности при определении степени сопротивления пассивным движениям по 5-балльной шкале (от 0 до 4 баллов) [23, 24];

4) шкала оценки силы мышц Британского совета медицинских исследований (Medical Research Council Weakness Scale sums core, MRC-SS) для тестирования силы мышц-сгибателей и разгибателей кисти по 6-балльной шкале (от 0 до 5 баллов) [25];

5) динамометрия — измерение мышечной силы кисти у различающихся по возрасту и физическому состоянию детей с помощью механического динамометра ДК-50.

С целью оценки влияния курса тренировок на когнитивные способности пациентов применяли тест Бурдона, который представляет собой «корректурную пробу». С помощью этой пробы выявляются несколько психологических свойств ребенка: гибкость, концентрация и устойчивость внимания, способность сосредоточиться на быстром решении одной задачи. Тест дает возможность определить степень переключаемости и объем внимания — способность запомнить и удержать в памяти несколько фигур и разных действии с ним, помогает понять, готов ли ребенок к занятиям, требующим внимательности и сосредоточенности, выявить проблемы с психологическими свойствами и вовремя их устранить.

Все пациенты основной группы и группы сравнения в течение 21 сут получали программу комплексной реабилитации (лечебную физкультуру, массаж паретичных мышц, механотерапию, гидрокинезиотерапию, методы аппаратной физиотерапии).

Пациенты основной группы дополнительно проходили курс реабилитации с использованием аппаратно-программного комплекса с БОС. Применяли разработанное в РФ оборудование — реабилитационную перчатку «Аника».

Перед началом исследования все пациенты подверглись неврологическому осмотру с оценкой состояния по вышеуказанным шкалам. Динамику восстановления двигательных функций оценивали по позитивной динамике баллов. Для шкал MACS и MRC-SS учитывали только показатели для мышц кисти (средние по сгибателям и разгибателям в лучезапястном суставе). Для шкалы ABILHAND-Kids, кроме стандартных показателей выполнения действий (выполнить невозможно — X0, трудно — X1 и легко — X2), рассчитывали суммарный показатель X (X=X1+2X2), диапазон которого составляет от 0 до 42. Введение суммарного показателя позволяет использовать статистические критерии для сравнения возможностей выполнения повседневных действий до и после реабилитационных мероприятий по шкале ABILHAND-Kids.

Кроме того, перед началом и после завершения курса реабилитации на аппаратно-программном комплексе с БОС всем пациентам проводили диагностику функциональных возможностей. С помощью панели переключения режимов диагностики осуществляли пассивную и активную диагностику двигательной активности. После чего через панель «выбор зон диагностики» выбирали одну или несколько зон: зону «пальцы» — сгибание и разгибание пальцев; зону «запястье» — сгибание и разгибание запястья, зону «локоть» — пронация и супинация в локтевом суставе. Затем с помощью окна «Назначения» прописывали определенные реабилитационные комплексы, состоящие из упражнений (игр) и различных движений верхней конечности: — упражнения на сжатие и разжатие пальцев; — упражнения на сгибание и разгибание кисти; — упражнения на супинацию и пронацию.

Для выбранного пациента настраивали зоны лечения и задавали уровень сложности упражнений. В последующем с помощью окна «Лечение» осуществляли назначенные реабилитационные упражнения.

Каждому пациенту назначали 10 тренировок, которые проводили ежедневно, по 5 раз в неделю. Каждая тренировка состояла из 3 или 4 упражнений (игр) общей продолжительностью 15—20 мин, которые выбирали индивидуально. После завершения курса тренировок осуществляли повторную диагностику.

Статистический анализ динамики изучаемых показателей производили по критерию Вилкоксона, данные в таблицах представлены в виде медианы и интерквартильного интервала (Me [Q₁; Q₃]). Рассмотрение взаимосвязей между параметрами проводили с применением корреляционного анализа, с расчетом коэффициента корреляции по Спирмену. Статистический анализ выполняли с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel 2003 и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). При проверке статистических гипотез критический уровень значимости принимали равным 0,05.

Результаты

После завершения исследования был проведен многофакторный анализ результатов курса реабилитации. При рассмотрении полученных данных было установлено, что курс тренировок на аппаратно-программном комплексе с БОС способствовал улучшению возможностей мануальных навыков по шкале MACS у пациентов основной группы (p=0,025). У пациентов группы сравнения уровень манипулятивных возможностей после курса реабилитации существенно не изменился. Подобная картина наблюдалась и при оценке силы мышц верхних конечностей по шкале MRC-SS: в основной группе отмечалось достоверное возрастание мышечной силы у пациентов (p=0,002), в группе сравнения достоверной динамики не было (табл. 2). Оценка родителями двигательной функции верхней конечности ребенка в быту по шкале ABILHAND-Kids свидетельствовала о достоверном улучшении возможностей выполнения повседневных действий как в основной группе, так и в группе сравнения. Оценка уровня спастичности в верхних конечностях при определении степени сопротивления пассивным движениям показала, что в основной группе позитивная динамика этого параметра была достоверной и имела определенную тенденцию к снижению (p=0,083). Измерение мышечной силы кисти при динамометрии показало существенное повышение этого показателя как в основной группе, так и в группе сравнения (см. табл. 2).

Таблица 2. Динамика изучаемых показателей на фоне курса реабилитации (Me [Q₁; Q₃])

Примечание. Здесь и в табл. 3: * — асимптотическая значимость достоверности различий.

Анализ результатов оценки когнитивных способностей по тесту Бурдона после курса реабилитации выявил достоверно положительную динамику изучаемых показателей у больных основной группы. В результате комплексной терапии, включающей тренировки на комплексе с БОС, зарегистрированы повышение уровня концентрации, улучшение устойчивости внимания и коррекция степени переключаемости. В группе сравнения после курса реабилитации положительные результаты были достигнуты только в отношении степени устойчивости внимания (табл. 3).

Таблица 3. Динамика показателей когнитивных способностей под влиянием курса реабилитации по тесту Бурдона (баллы, Me [Q₁; Q₃])

Динамика результатов клинических тестов была подтверждена данными диагностики функциональных возможностей пациентов, проводимых до и после курса реабилитации в активном и пассивном режимах с помощью диагностического модуля комплекса «Аника».

Также был выполнен анализ эффективности лечения в сравниваемых группах по изучаемым показателям, результаты которого отражены в табл. 4. Исходя из этих данных были рассчитаны среднее отклонение динамики изучаемых показателей по каждой подгруппе по формуле:

n_x=(n₁+n₂+n₃+ n₄+ n₅):5.

Таблица 4. Анализ динамики клинических показателей в обеих группах на фоне лечения (%)

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в основной группе конечная эффективность программы комплексной реабилитации с перчаткой с БОС с традиционным курсом восстановительного лечения превышала на 25,65% значения, полученные в группе сравнения.

Ниже представлены результаты исследования на примере клинического случая.

Клинический случай

Пациентка К. (возраст 8 лет; диагноз: ДЦП, правосторонний гемипарез; II уровень по MACS) была включена в основную группу и завершила полный курс реабилитации с применением диагностического модуля комплекса с БОС.

При изучении полученных графиков динамики активного и пассивного движения пальцев правой руки в процессе реабилитации (рис. 1—5) было выявлено что наибольший прогресс в улучшении объема движений был достигнут в мизинце (активные движения (А) — 42°, пассивные (П) — 37°), большом (А — 35°, пассивные 30°) и безымянном пальцах (А — 30°, П — 30°). В то же время прогресс дефицита активного движения был наиболее выражен в указательном пальце правой руки (рис. 6). При анализе отчета по выполненным упражнениям (рис. 7) было установлено, что наибольший прогресс был достигнут в упражнениях «волейбол» и «пузыри». Об этом свидетельствовал прогресс в выполнении упражнений в процессе реабилитации (рис. 8, 9). Упражнения, которые пациентка проводила с помощью «виртуальной руки», были более трудоемки и сложны в выполнении («собери предметы», «стакан») и давались пациентке с большим трудом, что явилось причиной акцентирования на играх первой степени сложности.

Рис. 1. Отчет по диагностике. Пациент К., правая рука, мизинец: динамика объема движений.

Рис. 2. Отчет по диагностике. Пациент К., правая рука, большой палец: динамика объема движений.

Рис. 3. Отчет по диагностике. Пациент К., правая рука, средний палец: динамика объема движений.

Рис. 4. Отчет по диагностике. Пациент К., правая рука, безымянный палец: динамика объема движений.

Рис. 5. Отчет по диагностике. Пациент К., правая рука, указательный палец: динамика объема движений.

Рис. 6. Отчет по диагностике. Пациент К.: график динамики активного и пассивного движения правой руки и прогресса в процессе реабилитации.

Рис. 7. Отчет по диагностике. Пациент К.: прогресс дефицита активного движения правой руки в процессе реабилитации.

Рис. 8. Отчет по играм. Пациент К.: динамика выполнения реабилитационных упражнений (игр) в процессе реабилитации.

Рис. 9. Отчет по играм. Пациент К.: прогресс в выполнении реабилитационных упражнений (игр) в процессе реабилитации.

Таким образом, полученные результаты демонстрируют, что диагностический модуль комплекса с БОС является объективным и удобным инструментом для оценки эффективности реабилитации.

Обсуждение

При нарушениях моторики, независимо от их причины, следует проводить поэтапное восстановление движения с постановкой конкретной двигательной задачи при постоянном усложнении задания, которое должно соответствовать функциональным возможностям пациента [3]. Современные подходы к восстановлению движений конечностей при поражениях ЦНС заключаются не только в прямом воздействии на паретичные конечности, но также в активации структур головного мозга [26]. В настоящем исследовании в качестве такого подхода использовали методику БОС. Благодаря накопленным данным литературы БОС признана ключевым звеном в контроле за правильностью выполнения движения и в закреплении результатов моторного переобучения [27, 28]. Наличие модуля БОС в программе реабилитации детей с нарушением мелкой (тонкой) моторики верхней конечности обеспечивает максимальную активность и участие пациента в восстановлении утраченных функций. БОС актуальна как при формировании нового двигательного паттерна, так и для контроля за правильностью выполнения движения, т.е. посредством БОС всегда одновременно передается информация о выполнении моторного задания и отражается текущее состояние сегмента тела в момент выполнения движения.

Полученные в настоящем исследовании результаты позволяют предположить, что применение стандартной программы реабилитации совместно с тренировками на комплексе с БОС (основная группа) было более результативным, чем использование только стандартной программы. Следует отметить, что группы характеризовались гетерогенностью по фоновой нозологии: были включены пациенты как с ДЦП, так и с последствиями ОНМК и других органических поражений ЦНС. С одной стороны, возникает вопрос о различиях в нейропластических процессах и последующих реабилитационных исходах, однако ключевым признаком рандомизации в данном случае являлось нарушение функции верхней конечности, что позволило оценить эффективность использованного подхода именно для указанной категории пациентов независимо от генеза патологии.

Результаты настоящего исследования показали, что после лечения у больных основной группы отмечались заметное снижение степени спастичности мышц в пораженной конечности, укрепление мышечной силы, улучшение мелкой и крупной моторики рук, совершенствование мануальных навыков, в то время как в группе сравнения аналогичные изменения не имели статистической значимости. При этом как в основной группе, так и группе сравнения после курса реабилитации наблюдалось значительное возрастание двигательной активности верхней конечности у детей в быту (по оценке родителей) и повышение мышечной силы кисти (по результатам динамометрии).

Примечательным является влияние реабилитации с БОС на степень спастичности в руке. При проведении коррелятивного анализа по Спирмену было выявлено, что до начала курса реабилитации показатель шкалы классификации мануальных способностей (MACS) имел высокую прямую коррелятивную связь со степенью спастичности (r=713; p<0,01), обратную коррелятивную связь (r= –547; p<0,01) с данными шкалы MRC-SS. Можно сделать вывод, что ухудшение мануальных способностей сопровождалось высокой спастичностью и снижением силы мышц сгибателей и разгибателей. В то же время уровень силы мышц-сгибателей и разгибателей кисти имел прямую высокую двустороннюю связь с наличием органического поражения в анамнезе (r=716; p<0,01) и обратную коррелятивную связь (r= –643; p<0,01) с оценкой по шкале Эшворта, т.е. у пациентов, имеющих органическую патологию в анамнезе, выраженность мышечной недостаточности и степени спастичность была более существенной. Следует предположить, что влияние БОС на уменьшение спастичности в конечности связано с активированием центральных механизмов и путей «моторной адаптации» [29].

Курс комплексной реабилитации с применением тренировок на комплексе с БОС способствовал восстановлению когнитивных способностей. Отмечались повышение уровня концентрации в среднем на 20%, улучшение устойчивости внимания на 17% и коррекция степени переключаемости на 25% только в основной группе. Было установлено, что динамика показателей когнитивных способностей имела коррелятивную зависимость с показателями шкал, отражающих моторную функцию. Показатель степени переключаемости имел прямую высокую двустороннюю коррелятивную связь с оценкой по шкале MACS (r=691; p<0,01). Величина показателя концентрации внимания имела прямую высокую двустороннюю связь с данными шкалы MRC-SS (r=706; p<0,01). Это позволяет предположить, что прогресс состояния манипулятивных функций, возрастание мышечной силы способствуют улучшению когнитивных способностей. Это предположение подтверждается имеющимися данными литературы [30].

Также было установлено, что эффективность курса реабилитации имеет прямую зависимость от его продолжительности. При рассмотрении результатов курса реабилитации в основной группе было выявлено, что у 12% пациентов, у которых продолжительность курса составила в среднем 5 [3,5; 5,0] тренировок, эффективность лечения была ниже, чем в группе сравнения. Таким образом, недостаточная эффективность программы реабилитации была связана с малым числом тренировок.

Заключение

Таким образом, анализ результатов проведенного исследования показал, что использование аппаратно-программного комплекса с БОС у детей с нарушением функции верхних конечностей повышает эффективность программы реабилитации. Проведенное проспективное открытое рандомизированное сравнительное исследование выявило, что эффективность стандартной программы реабилитации совместно с тренировками на комплексе с БОС (основная группа) выше, чем при использовании только стандартной программы.

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. В настоящем исследовании доказано, что эффективность реабилитации, включающей тренировки с использованием перчатки с БОС в комплексе с традиционной программой восстановительного лечения, на 25,6% выше, чем применение только классического курса реабилитации, у детей с нарушением функции верхней конечности.

2. Комплексная реабилитация способствовала улучшению когнитивных способностей детей. Отмечались повышение уровня концентрации (на 20%), улучшение устойчивости внимания (17%) и степени переключаемости (25%) в основной группе. В группе сравнения наблюдалась лишь тенденция возрастания устойчивости внимания.

3. Установлена зависимость улучшения двигательных функции верхних конечностей и когнитивных способностей детей в основной группе: показатель степени переключаемости внимания имел прямую коррелятивную связь с величиной, отражающей манипулятивную функцию рук (r=691; p<0,01). Обнаружена высокая двусторонняя связь между степенью концентрации внимания и ростом индекса мышечной силы верхних конечностей (r=706; p<0,01).

4. Диагностический модуль комплекса с БОС является объективным инструментом для оценки эффективности реабилитации пациентов с моторной дисфункцией верхних конечностей.

Участие авторов: концепция и дизайн — С.А. Воловец, Н.Г. Бадалов; сбор и обработка материала — Н.Г. Бадалов, И.В. Бородулина; статистическая обработка данных — М.Ю. Яковлев; написание текста — И.В. Бородулина, Н.Г. Бадалов; редактирование — С.А. Воловец.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.