Способ реабилитации двигательных нарушений

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, и может быть использовано при проведении реабилитационных мероприятий у пациентов с двигательными нарушениями. Предложены варианты способа реабилитации посредством проведения занятий лечебной физкультурой с обратной связью. Причем в первом варианте обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью частичного погружения субъекта в виртуальную среду посредством бесконтактного инфракрасного сенсора, при этом на экране монитора создают перед субъектом погружение от третьего лица, а именно видимость повторения движений персонажем, совершаемых субъектом в реальности. Во втором варианте обратную связь осуществляют с помощью полного погружения субъекта в виртуальную среду посредством очков виртуальной реальности или шлема виртуальной реальности или комнаты с панорамными экранами, при этом перед субъектом создают эффект погружения от первого лица. Занятие делят на 3 части: первая - упражнения, направленные на восстановление двигательной функции руки, вторая - движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья - упражнения, направленные на восстановление координации верхних и нижних конечностей в пространстве. Во время выполнения занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента путем отведения руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятия руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения и приведения поднятой руки в стороны для определения правой и левой границы, максимально возможное сгибание и разгибание руки в локтевом суставе, сгибания бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклона корпуса вправо и влево, вперед и назад, принимая это за 100%. При его достижении во время проведения упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию. Длительность одного занятия лечебной физкультурой составляет не более 45 минут. Способ обеспечивает эффективное восстановление двигательной активности за счет усиленной виртуальной обратной связи посредством погружения в виртуальную реальность, как от третьего, так и от первого лица, а также использования виртуальной среды для целенаправленного двигательного обучения. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии, и может быть использовано для реабилитации двигательных нарушений, например базовых моторных функций в руке и ноге контрлатеральной очагу поражения, постуральных функций и способности к выполнению координированных движений обеими руками и ногами.

Уровень техники

Как известно, инсульт занимает ведущее место по инвалидизации взрослого населения во всем мире. По данным европейских исследователей, на каждые 100000 населения приходится 600 больных с последствиями инсульта, из них 360 (60%) являются инвалидами [Truelsen Т., Piechowski-Jozwiak В., Bonita R., et al. Stroke incidence and prevalence in Europe: a review of available data. Eur. J Neurol. 2006; 13: 581-198]. Согласно многочисленным исследованиям в 81,2% у пациентов, выживших после инсульта, наблюдаются двигательные нарушения в руке и ноге [Simpson L.A., Eng J.J. Functional recovery following stroke: capturing changes in upper-extremity function. Neurorehabil Neural Repair. 2013 Mar-Apr; 27 (3): 240-50]. У пациентов с постинсультными двигательными нарушениями в первую очередь нарушаются базовые моторные функции в руке и ноге контрлатеральной очагу поражения, так же нарушаются постуральные функции и способность к выполнению координированных движений обеими руками и ногами. Основной задачей реабилитации больного является восстановление его двигательных функций, максимально приближенных к тем, которые он имел до момента возникновения у него неврологических нарушений. Для успешного восстановления движений необходимо проведение тренировок в среде, максимально приближенной к реальной, активное участие пациента, а также наличие интерактивной обратной связи, позволяющей пациенту контролировать правильность выполнения двигательной задачи и корректировать собственные усилия. Зачастую степень выраженности двигательных нарушений и ограниченные возможности воссоздания мультифункциональной среды значительно ограничивают возможности двигательной реабилитации.

На сегодняшний день известны способы реабилитации двигательных нарушений путем проведения дозированной лечебной физкультуры, или организации движения в проксимально-дистальном направлении, или обучения навыкам принудительного движения (RU 2370254; RU 2242959; RU 2099038). Однако данные методы не способствуют высокой мотивации пациента к выполнению таких занятий.

Известны также способы реабилитации двигательных нарушений путем проведения электростимуляции мышц при одновременном двигательном акте (RU 2235566; RU 2513418; RU 2422167). Недостатками указанных способов является ограниченная возможность их использования.

Известны также способы реабилитации больных с нарушением опорно-двигательного аппарата с использованием биологически обратной связи (RU 2289311; RU 2190984; RU 2260416). Данные способы при их высокой эффективности не обладают высокой мотивирующей средой и не способствуют целенаправленному двигательному обучению.

Известен также способ двигательной реабилитации, являющийся классическим методом целенаправленного двигательного переобучения [Carr J.H., Shepherd R.B. Motor Relearning Programme for Stroke. - Rockville: Aspen Publishers, 1983. - 172 р.]. В отличие от данной методики, в предложенном способе используется усиленная виртуальная обратная связь, способствующая более высокой мотивации пациента, тем самым позволяя интенсифицировать реабилитационный процесс.

В настоящее время, на основе игровых технологий создания виртуальной реальности, разрабатываются и активно внедряются в практику реабилитационные комплексы, предназначенные для двигательной реабилитации в условиях виртуальной среды. В основе данных систем используется инфракрасный сенсор Microsoft Kinect, захватывающий движения тела пациента и транслирующий их в виртуальную среду. Данные системы, как правило, являются настольными и в качестве способа погружения в виртуальную реальность используют широкоформатные экраны или телевизоры с большой диагональю. Во время тренировки пациент может управлять трехмерным «аватаром» или же видеть виртуальный мир от первого лица. В качестве программ тренировок используются игры, в которых управление «аватаром» или объектом обеспечивается за счет движений руки или рук, шагов на месте или приставных шагов, а также наклонов и поворотов корпуса. В частности, система NeuroAtHome позволяет пациенту с помощью сенсора Kinect управлять трехмерным аватаром, выполняя упражнения для тренировки движений, к примеру, достижения рукой удаленно расположенного объекта, шагов вперед, назад, в стороны, наклонов корпуса и головы вперед/назад и в стороны [Chirivella, del Barco, Blasco, Penades, et al. NeuroAtHome: A software platform of clinical videogames specifically designed for the cognitive rehabilitation of stroke patients. Brain Injury, 2014; 28 (5-6): 517-878]. Отличительной особенностью предложенной технологии является: во-первых - универсальность (методика может использоваться как от первого, так и от третьего лица), во-вторых - наличие усиленной виртуальной обратной связи, за счет разработанных упражнений, а также использования в процессе выполнения движений виртуальной среды для целенаправленного двигательного обучения.

Сущность изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности восстановления двигательной активности за счет усиленной виртуальной обратной связи посредством погружения в виртуальную реальность, как от третьего, так и от первого лица, а также использования виртуальной среды для целенаправленного двигательного обучения (то есть для каждого упражнения).

Технический результат заключается в том, что в первом варианте реабилитацию двигательных нарушений проводят посредством занятий лечебной физкультуры с обратной связью, при этом обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью частичного погружения субъекта в виртуальную среду посредством бесконтактного инфракрасного сенсора, при этом на экране монитора создают перед субъектом погружение от третьего лица, а именно видимость повторения движений персонажем, совершаемых субъектом в реальности, причем используют движения, направленные на восстановление двигательных функций в руке, ноге, координацию движений верхних и нижних конечностей в пространстве и статический баланс, перед выполнением занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента и при его достижении во время упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию, причем длительность одного занятия лечебной физкультуры составляет не более 45 минут.

Во втором варианте реабилитацию двигательных нарушений проводят посредством занятий лечебной физкультуры с обратной связью, при этом обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью полного погружения субъекта в виртуальную среду посредством очков виртуальной реальности или шлема виртуальной реальности или комнаты с панорамными экранами, при этом перед субъектом создают эффект погружения от первого лица, а именно видимость повторения движений глазами субъекта, совершаемых субъектом в реальности, причем используют движения, направленные на восстановление двигательных функций в руке, ноге, координацию движений верхних и нижних конечностей в пространстве и статический баланс, перед выполнением занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента и при его достижении во время упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию, причем длительность одного занятия лечебной физкультуры составляет не более 45 минут.

Подробное описание осуществления изобретения

Занятия проводят в виртуальной среде при помощи полного или частичного погружения в нее, особенностью методики является то, что человек видит на экране монитора, расположенного перед ним своего «аватара» (погружение от третьего лица), который полностью повторяет движения совершаемые человеком в реальности. Второй вариант погружения, когда человек видит себя от первого лица (погружение от первого лица) то есть видимость повторения движений глазами человека, совершаемых человеком в реальности. Длительность одного занятия составляет 45 минут. Упражнения, предложенные в данной методике, направлены на восстановление двигательных функций в руке, ноге, координацию движений верхних и нижних конечностей в пространстве, а так же на восстановление статического баланса.

- это состояние сознания, часто искусственное, при котором самоосведомленность субъекта о своем физическом состоянии уменьшается или теряется совсем. Это психическое состояние часто сопровождается ощущением бесконечности пространства, сверхсосредоточенностью, искаженным чувством времени, а также легкостью действий. Ощущение погружения в виртуальную реальность (BP) можно описать как полное присутствие внутри внушаемого пространства виртуальных предметов, где все относящееся к этому пространству обязательно предполагает его «реальность», а субъект кажется совсем отключенным от внешнего физического мира. Существующие на настоящий момент системы BP можно разделить на два крупных класса [Jonassen D. Handbook of Research on Educational Communications and technology. 2nd ed., Lawrence Erlbaum Associates Inc., Publishers. 2004: 461-498].

Виртуальная реальность с частичным погружением или «настольная» - субъект видит часть виртуального мира, к примеру, на экране монитора и взаимодействует с виртуальным миром, используя контроллер (мышь, джойстик, гироскоп, перчатка), при этом связь с реальным миром не теряется и виртуальная среда не замещает реальный мир. В данном типе BP доступен вид, как от первого, так и от третьего лица.

Виртуальная реальность с полным погружением или «иммерсионная» - субъект полностью погружается в виртуальный мир с помощью очков, шлема BP или комнаты с панорамными экранами, взаимодействуя с виртуальной средой, используя движения рук и ног, передающие движения в виртуальный мир с помощью перчатки или костюма, иногда с тактильной обратной связью. В данном типе BP субъект видит мир только от первого лица, «своими глазами».

При проведении занятия человек располагается сидя на стуле, либо стоя в зоне, распознаваемой, в частности сенсором Kinekt, перед ним располагается экран монитора, телевизора, моноблока или другого устройства. Либо пациент погружается в виртуальное пространство при помощи очков виртуальной реальности. Исходное положение: сидя или стоя, руки выпрямлены вдоль тела.

Перед проведением каждого занятия осуществляют тестирование двигательных возможностей пациента, для этого выполняют специальный набор движений: отведение руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятие руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение и приведение поднятой руки в стороны (для определения правой и левой границы), максимально возможное сгибание и разгибание руки в локтевом суставе, сгибание бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклоны корпуса вправо и влево, вперед и назад. Это является исходной двигательной активностью пациента, которая принимается за 100%.

Одно занятие делится на 3 части: первая - упражнения, направленные на восстановление двигательной функции руки, вторая - движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья - упражнения, направленные на координацию верхних и нижних конечностей в пространстве.

В частности, можно использовать следующий комплекс реабилитационных упражнений.

1. Для восстановления функции руки с использованием виртуальной среды

"Силомер": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки выпрямлены, опущены вдоль тела. Выполняемое движение: подъем руки вверх, не сгибая в локтевом суставе. Визуализация в виртуальном мире: виртуальное представление аттракциона измерения силы с молотом и наковальней. Над наковальней установлен ростомер с бегущим указателем, показывающим высоту подъема руки пациента. Для удара молотом с достаточной силой, пациенту необходимо поднять руку на определенную высоту. Уровни сложности: - изменение высоты для удара молотом в процентах. Дополнительными параметрами сложности могут быть: - время задержки на максимальной точке подъема для нанесения удара (1, 3, 5 сек); - количество повторов, которое устанавливается индивидуально. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

"Крест": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки выпрямлены, опущены вдоль тела. Выполняемое движение: отведение прямых рук в стороны, не сгибая в локтях до уровня плеча. Визуализация в виртуальном мире: при отведении рук, пациент видит «аватар», выполняющий гимнастическое упражнение на кольцах "Крест Азаряна" в качестве виртуальной сенсорной стимуляции. Визуализация негативного напряжения при движении, позволяет пациенту представить, как сила тяжести тянет его вниз, тем самым смещая акцент напряжения и помогая выполнению отведения рук. Уровни сложности: уровень сложности изменяет время удержания рук в положении отведения. Дополнительные параметры сложности: - вкл/выкл удержания рук на одной высоте. При большой разнице в высоте отведения рук попытка не засчитывается; - количество повторов устанавливается индивидуально. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

"Плавание": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Кисти рук на уровне грудины, руки согнуты в локтевых суставах, локти прижаты к телу. Выполняемое движение: выпрямление рук вперед → разведение прямых рук в стороны → возврат в исходное положение → полное выпрямление рук вперед → разведение прямых рук в стороны без сгибания в локтевых суставах. Визуализация в виртуальном мире: имитация плавания в бассейне. Совершая гребковые движения, «аватар» продвигается по дорожке бассейна. При плавании с переходом с одной дорожки на другую, необходимо собирать поплавки (из которых формируется волногаситель - как визуализатор прогресса). Уровни сложности: свободное плавание, плавание с определенным ритмом, плавание с перестроением с дорожки на дорожку, упражнение на скорость. Дополнительные параметры сложности: - изменение ритма движений; - разброс поплавков; - запас кислорода. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: при длительном промежутке между гребками, «аватар» начинает погружаться под воду, запас кислорода ограничен шкалой на экране, что стимулирует пациента к выполнению движения.

"Снежинки": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки выпрямлены вперед на уровне плеча, прямые в локтевых суставах, ладонями вверх. Выполняемое движение: отведение правой и левой руки в стороны (поочередно). Визуализация в виртуальном мире: сверху падают снежинки, задача поймать их как можно больше, отводя руки поочередно в стороны, при этом в ладонях образуется снежный ком. Затем при достижении определенного размера снежного кома, игра ставится на паузу и появляется мишень, в которую его бросают. Уровни сложности: регулируют область падения снежинок в зависимости от изначального объема движений пациента. Дополнительные параметры сложности: - изменяемый размер снежинок; - скорость полета снежинок; - кривая траектория полета снежинок.

При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

"Ричинг": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки выпрямлены, опущены вдоль тела. Выполняемое движение: достижение объекта на расстоянии вытянутой руки: перед грудиной, на 15 см выше плечевого сустава, на 10 см выше плеча в стороне от пациента (по диагонали вверх латерально), на 30 см ниже плеча вниз в стороне от пациента (по диагонали вниз латерально). Визуализация в виртуальном мире: достижение виртуальных объектов. Уровни сложности: регулируют расположение (высоту, удаленность) объектов. Дополнительные параметры сложности: - время задержки на максимальной точке подъема для нанесения удара (1, 3, 5 сек), - количество повторов устанавливается индивидуально. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

"Скворечник": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Выполняемое движение: поочередные сгибания рук в локтевых суставах с последующим полным выпрямлением рук при возвращении в исходное положение. Визуализация в виртуальном мире: имитация ударов молотка. Перед «аватаром» появляется виртуальный верстак и доска с гвоздями. В руке «аватара» появляется молоток, при использовании сенсора регистрации движений сенсор реагирует только на сгибание локтевого сустава. В качестве мотивационной поддержки пациенту необходимо сколотить - скворечник из 7 досок, в каждой по 4 гвоздя. После окончания тренировочного времени, пациенту показывают, какой процент скворечника он собрал. По достижении 100% скворечник можно повесить на дерево и в него прилетает птица. Уровни сложности: регулируются количеством ударов, необходимых для забивания гвоздя, или количеством гвоздей в доске. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня. Акцент при выполнении движения на разгибание в суставе, что обеспечивает противодействие мышечному тонусу и достижение максимальной амплитуды разгибания. Упражнение тренирует как сгибатели, так и активно растягивает разгибатели с визуальной стимуляцией негативного движения, молоток тяжелый - тянет вниз.

"Ключ-Замок": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки выпрямлены, опущены вдоль тела. Выполняемое движение: подъем разогнутой в локте руки с последующей максимально возможной пронацией/супинацией. Визуализация в виртуальном мире: взять со стола ключ, с разным наконечником (круглый, квадратный, прямоугольный и др.). На стене перед «аватаром» располагают замки с соответствующей ключу замочной скважиной. Задание - открыть замки подходящими к ним ключами. Уровни сложности: регулируют высоту расположения замков. Дополнительные параметры сложности: - размеры ключей и замочной скважины (большой, средний, маленький). При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

"Чаепитие": исходное положение: стоя или сидя на стуле. При изолированном выполнении движения руки согнуты в локтевых суставах до 90°, среднее положение пронации/супинации. Выполняемое движение: максимально возможная пронация/супинация с одновременным выпрямлением руки. Визуализация в виртуальном мире: перед «аватаром» появляется стол с расставленными на нем чашками. В руке у «аватара» появляется чайник с чаем, задача пациента наполнить чашки чаем не пролив чай. Уровни сложности: - непрозрачные и полупрозрачные чашки. Виден уровень чая, необходимо долить до отметки, - полупрозрачные чашки. Виден уровень чая, необходимо наполнить чашку до краев, - чашка непрозрачная. Необходимо наливать аккуратно, чтобы не перелить и успеть заметить уровень чая. Дополнительные параметры сложности: - дистанция положения чашек от пациента (расстановку чашек в произвольном порядке может задавать инструктор). Для обеспечения сенсорной стимуляции, во время выполнения упражнения внезапно открывается чайник и чай начинает выливаться на стол, пациент должен рефлекторно отдернуть руку и активно супинировать предплечье.

"Покорми птицу": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки вдоль тела или на коленях. Выполняемое движение: вытягивание руки для достижения объекта с последующим поднесением к области одноименного плечевого сустава. Визуализация в виртуальном мире: на столе перед пациентом, установленным на уровне колен, появляются миски с кормом для птиц. Одновременно с этим на плече у «аватара» появляется попугай. Задача пациента взять корм и покормить птицу (попугая можно нарисовать на одной из стен зала или сделать частью декораций, которая будет оживать). Уровни сложности: регулируется необходимой задержкой руки в начальном и конечном положении для выполнения задачи. Дополнительные параметры сложности: - расположение миски с кормом для стимуляции большего разгибания локтевого сустава. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: с каждым успешным выполнением упражнения миска отодвигается все дальше, стимулируя большее разгибание локтевого сустава. В то же время конечное положение при поднесении к плечу достигается «аватаром» быстрее, чем реальной рукой пациента.

"Баскетбол": исходное положение: стоя или сидя на стуле. Руки согнуты в локтевых суставах, приведены к телу. Выполняемое движение: поднять обе руки и разогнуть их в локтевых суставах. Визуализация в виртуальном мире: положить мяч в баскетбольную корзину, при этом корзина каждый раз появляется на разной высоте справа, слева или по центру. При отставании одной из рук, мяч падает на пол. Уровни сложности: регулируют высоту расположения корзины. Дополнительные параметры сложности: - изменяемый размер баскетбольной корзины (в 2 раза больше размера мяча, в 1,5 раз больше размера мяча, равен размеру мяча). При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: область появления корзины расширяется, превышая предварительно определенный объем движений пациента на 10% и более, при этом корзина перемещается выше при поднесении к ней мяча, что стимулирует пациента дотянуться до нее.

2. Комплекс реабилитационных упражнений для восстановления функции ноги и статико-динамического равновесия с использованием виртуальной среды

"Вратарь": исходное положение: стоя, ноги на ширине плеч, руки опущены вдоль туловища. Выполняемое движение: отведение бедра. Визуализация в виртуальном мире: перед пациентом появляются футбольные ворота и ноги «аватара», перед которыми начерчена белая линия. В противоположном конце зала появляется виртуальный тренер, который пинает мячи в сторону ворот, задача пациента - отбивать летящие футбольные мячи, не пересекая ногой белую линию для обеспечения отведения в тазобедренном суставе без сгибания. Уровни сложности: регулируют разброс попадания мячей в ворота в процентах. Дополнительные параметры сложности: - изменяемая скорость полета мячей. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: при приближении мяча к воротам мяч отклоняется от траектории в сторону от «аватара», стимулируя его отвести ногу еще больше.

«Чеканить мяч»: исходное положение: - вариант А: стоя, ноги вместе, руки опущены вдоль туловища, при необходимости поставить рядом с пациентом стул, для поддержки; - вариант Б: сидя руки опущены, колени согнуты под углом 90°; - вариант В: сидя руки опущены, колени согнуты под произвольным углом, не менее 90°. Выполняемое движение: - вариант А: сочетанное движение подъем бедра + сгибание колена под углом 90° перед собой; - вариант Б: изолированное разгибание в коленном суставе; - вариант В: изолированное разгибание в голеностопном суставе. Визуализация в виртуальном мире: объект падает сверху, при этом пациент, должен выполнить движение ему навстречу. Уровни сложности: вид объекта, скорость падения: - воздушный шарик, медленная скорость; - большой мяч, средняя скорость; - маленький мяч, высокая скорость. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) в процессе выполнения движений относительно исходного уровня осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: в момент выполнения движения мяч зависает в воздухе, не долетая до колена, тем самым мотивируя пациента выше поднять ногу.

"Повтори фигуру": исходное положение: стоя, ноги вместе, руки опущены вдоль туловища, при необходимости поставить рядом с пациентом стул, для поддержки. Выполняемое движение: удерживая ногу разогнутой в коленном и голеностопном суставе, не отрывая стопу провести ногой по полу. Визуализация в виртуальном мире: на полу появляется линия, которая движется с определенной скоростью и меняя направление, в конце образуя простую геометрическую фигуру (круг, звезда, восьмерка, спираль, прямые линии). Уровни сложности: - простая фигура (прямая линия, круг, квадрат), - более сложная фигура (звезда, восьмерка, спираль), - задаются индивидуально инструктором. Инструктор может нарисовать произвольную линию. Дополнительные параметры сложности: - скорость появления линии (медленная, быстрая, фигура появляется на небольшое количество времени, а затем исчезает и пациент должен ее воспроизвести).

"Шаг вперед": исходное положение: стоя, ноги на ширине плеч. Выполняемое движение: сделать шаг вперед, с подниманием бедра и сгибанием колена, перенести вес на эту ногу, далее перенести вес обратно и вернуться в исходное положение. Визуализация в виртуальном мире: перед пациентом появляется след, на который он должен поставить ногу, и перекладина, через которую он должен ногу перенести. Высота планки регулируется в зависимости от возможностей пациента, при задевании ее ногой, она падает с подставок, на которых расположена. Уровни сложности: регулируют высоту расположения планки в процентах. Дополнительных параметров сложности нет.

"Пятнашки": исходное положение: стоя, ноги вместе, руки вдоль тела. Выполняемое движение: приставные шаги в восьми направлениях, вперед, назад, влево, вправо и по диагонали. Визуализация в виртуальном мире: «аватар» стоит на поле для игры в пятнашки. Пациент, выполняя приставные шаги, должен собрать пятнашки по порядку. Уровни сложности: регулируются количеством пятнашек (8, 15) и размером ячеек. Дополнительных параметров сложности нет.

"Ходьба по канату": исходное положение: стоя, ноги вместе, руки вдоль тела. Выполняемое движение: тандемная ходьба. Визуализация в виртуальном мире: «аватар» или пациент (при погружении от первого лица) стоит на площадке, в руках шест, перед пациентом натянут канат, задача пройти по нему, не упав вниз. Уровни сложности: регулируются шириной каната: - широкий канат (можно встать обеими ногами, приставив их друг к другу), - узкий канат (можно встать, только поставив вторую ногу кпереди от другой). Дополнительных параметров сложности нет. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: порыв ветра и летящие справа или слева предметы, отклонение «аватара», необходимо выпрямиться для возврата в исходное положение.

"Подводные камни": исходное положение: стоя, руки вдоль тела или в произвольном положении. При недостаточной устойчивости можно держаться за спинку стула или ходунки. Выполняемое движение: шаги на месте на появляющиеся опоры. Визуализация в виртуальном мире: пациент должен наступать на появляющиеся из-под поверхности камни. Уровни сложности: регулируются скоростью появления камней. Дополнительные параметры сложности: - размеры камней; - изменения дистанции до следующей опоры. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: при поднесении ноги к опоре она исчезает, стимулируя вернуть ногу обратно.

"Книжный шкаф": исходное положение: стоя, руки вдоль тела или в произвольном положении. Выполняемое движение: встать на ступеньку, расположенную кпереди от пациента одной ногой, приставить к ней вторую, потянуть руку вверх. Визуализация в виртуальном мире: рядом с пациентом расположена корзина с книгами, для того чтобы взять книгу, пациент должен опустить руку в корзину, далее книгу он должен поставить на верхнюю полку, дотянувшись до нее. Уровни сложности: регулируют высоту расположения планки в процентах от объема движений пациента, измеренного при калибровке (калибровка проводится без визуализации - вслепую, для последующего обеспечения сенсорной стимуляции). Дополнительных параметров сложности нет. При этом при достижении во время упражнения двигательной активности исходного уровня (предварительно определенный объем движений пациента) осуществляют виртуальную сенсорную стимуляцию: автоматически, не оповещая субъекта, повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня.

3. Комплекс реабилитационных упражнений для восстановления статического равновесия с использованием виртуальной среды.

"Дартс": исходное положение: стоя, ноги вместе, руки вдоль тела. Выполняемое движение: удерживать равновесие стоя. Визуализация в виртуальном мире: на экране отображается мишень дартс и прицел, при этом дротики попадают в цель автоматически после истечения времени прицела. Уровни сложности: регулируются временем, отведенным на прицеливание. Дополнительные параметры сложности: - дальность расположения цели.

"Вышибалы": исходное положение: стоя, руки вдоль тела, ноги на ширине плеч. Выполняемое движение: наклоны корпуса в стороны (влево, вправо, вправо, вперед, назад). Визуализация в виртуальном мире: пациент должен уклоняться от летящих в него объектов. Объекты могут лететь как по прямой траектории, так и произвольно (например, птицы и т.д). Уровни сложности: регулируются скоростью и количеством летящих объектов. Дополнительных параметров сложности нет.

"Сегвей": исходное положение: стоя, руки вдоль тела, ноги на ширине плеч. Выполняемое движение: наклоны корпуса в стороны (влево, вправо, вправо, вперед, назад). Визуализация в виртуальном мире: «аватар» стоит на сегвее. По залу проходит траектория, по которой пациент должен проехать. Уровни сложности: количество препятствий и сложность траектории. Дополнительных параметров сложности нет.

В исследование было включено 27 пациентов, с последствиями нарушения мозгового кровообращения давностью от 3-х месяцев до 2-х лет, возрастом от 30 до 60 лет. Пациенты, составившие две основные группы (n=10), получали лечение с использованием предложенного метода в соответствии с первым вариантом реабилитации и (n=10), получали лечение с использованием предложенного метода в соответствии со вторым вариантом реабилитации в дополнение к стандартной реабилитационной программе. Пациенты контрольной группы (n=7) в дополнение к стандартной реабилитационной программе получали занятие ЛФК. Статистически значимых различий в двигательной функции руки (по шкалам Fugl-Meyer и ARAT) между группами до начала курса реабилитации получено не было. По окончании курса реабилитации в основных двух группах были выявлены статистически значимые изменения по шкале Fugl-Meyer в следующих разделах: движения в руке (р=0,01), движения в запястье и кисти (р=0,04), общий балл (р=0,007). Так же были отмечены изменения по следующим разделам шкалы ARAT: щипковый захват (р=0,04), крупные движения руки (р=0,04), общий балл (р=0,04). При этом в группе контроля статистически значимые изменения наблюдались только по разделу шкалы Fugl-Meyer - объем пассивных движений (р=0,04). По шкале ARAT, в группе контроля, статистически значимых изменений не было.

Примеры осуществления способа реабилитации

Пример 1

Пациентка К., 79 лет, с диагнозом: нарушение мозгового кровообращения с развитием инфаркта в бассейне правой средней мозговой артерии от 12.05.2014 г. В неврологическом статусе до начала реабилитационных мероприятий наблюдался умеренный правосторонний гемипарез со снижением мышечной силы в руке до 3-х баллов по шкале НИИ Неврологии. По шкале Fugl-Meyer для руки: движения в руке 28 баллов (максимум баллов - 42), движения в запястье и кисти 16 баллов (максимум баллов - 24), пассивный объем движений 24 баллов (максимум баллов - 24), общая оценка 102 балла (максимум баллов - 126). По шкале ARAT: шаровой захват 17 баллов (максимум баллов), щипковый захват - 11 баллов (максимум 18 баллов), крупные движения руки 6 баллов (максимум - 9 баллов), общая оценка 46 баллов (максимум 57 баллов). Проводился курс реабилитации, с применением описанного первого варианта способа, в виде 10 тренировок по 40 минут. Перед проведением каждого занятия осуществляли тестирование двигательных возможностей пациента, для этого выполняли специальный набор движений: отведение руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятие руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение и приведение поднятой руки в стороны (для определения правой и левой границы), максимально возможное сгибание и разгибание руки в локтевом суставе, сгибание бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклоны корпуса вправо и влево, вперед и назад. Это являлось исходной двигательной активностью пациента, которая принималась за 100%.

Каждое занятие делилось на 3 части: первая часть - проводили упражнение, направленное на восстановление двигательной функции руки, вторая часть – движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья часть – упражнения, направленные на координацию верхних и нижних конечностей в пространстве. Для лечения использовали упражнения, описанные выше. В процессе выполнения упражнения осуществляли частичное погружение пациентки в виртуальную среду посредством бесконтактного инфракрасного сенсора, при этом на экране монитора создавали перед пациенткой погружение от третьего лица, а именно видимость повторения движений персонажем, совершаемых пациенткой в реальности. Причем в процессе выполнения упражнения при превышении двигательной активности на 10% и более относительно исходного уровня осуществляли виртуальную сенсорную стимуляцию. После проведенного лечения отмечалось улучшение двигательных функций руки. По шкале Fugl-Meyer: общий балл увеличился до 119 (102 балла до лечения), причем улучшения произошли как за счет увеличения объема движений в руке 37 баллов (28 баллов до лечения), так и за счет увеличения объема движений в запястье и кисти 24 баллов (16 баллов до лечения). По шкале ARAT общий балл увеличился до 55 баллов (46 баллов до лечения), основные изменения отмечались в выполнении щипкового захвата - 16 баллов (11 баллов до лечения), крупных движениях руки - 9 баллов (6 балла до лечения).

Пример 2

Пациент К. 51 года, с диагнозом: нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу в бассейне левой средней мозговой артерии от 12.09.2014 г. В неврологическом статусе до начала реабилитации умеренный правосторонний гемипарез со снижением мышечной силы в руке до 3-х баллов по шкале НИИ Неврологии. По шкале Fugl-Meyer для руки: движения в руке 32 баллов (максимум баллов - 42), движения в запястье и кисти 15 баллов (максимум баллов - 24), чувствительность 12 баллов (максимум баллов - 12), пассивный объем движений 19 баллов (максимум баллов - 24), общая оценка 102 баллов (максимум баллов - 126). По шкале ARAT: шаровой захват 12 баллов (максимум баллов), щипковый захват - 10 баллов (максимум 18 баллов), крупные движения руки 8 баллов (максимум - 9 баллов), общая оценка 41 балл (максимум 57 баллов). По шкале MAS: разгибатели плеча 0 (тонус не изменен), разгибатели локтевого сустава 1 + (незначительное повышение тонуса в виде сопротивления, возникающего после выполнения не менее половины объема движений), сгибатели запястья 1 + (незначительное повышение тонуса в виде сопротивления, возникающего после выполнения не менее половины объема движений), наружные сгибатели пальцев 1 (легкое повышение тонуса, ощущаемое при сгибании или разгибании сегмента конечности в виде незначительного сопротивления в конце движения). Проводился курс реабилитации, с применением способа, описанного во втором варианте способа реабилитации двигательных нарушений, в виде 10 тренировок по 40 минут. Перед проведением каждого занятия осуществляли тестирование двигательных возможностей пациента. Для этого выполняли специальный набор движений: отведение руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятие руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение и приведение поднятой руки в стороны (для определения правой и левой границы), максимально возможное сгибание и разгибание руки в локтевом суставе, сгибание бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведение ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклоны корпуса вправо и влево, вперед и назад. Это являлось исходной двигательной активностью пациента и принималось за 100%.

Каждое занятие делилось на 3 части: первая часть - проводили упражнение, направленное на восстановление двигательной функции руки, вторая часть – движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья часть – упражнения, направленные на координацию верхних и нижних конечностей в пространстве. Для лечения использовали упражнения, описанные выше. Проводили полное погружение пациента в виртуальную среду посредством очков виртуальной реальности, при этом перед пациентом создавали эффект погружения от первого лица, а именно видимость повторения движений глазами пациента, совершаемых пациентом в реальности. Причем в процессе выполнения упражнения при превышении двигательной активности на 10% и более относительно исходного уровня осуществляли виртуальную сенсорную стимуляцию. После проведенного лечения отмечалось улучшение двигательных функций руки. По шкале Fugl-Meyer общий балл увеличился до 113 баллов (102 баллов до лечения), в основном за счет улучшения двигательной функции в проксимальных отделах руки до 38 баллов (32 балла до лечения), движений запястья и кисти до 20 баллов (15 баллов до лечения). По шкале ARAT общий балл увеличился до 54 баллов (41 балл до лечения), основные изменения отмечались в выполнении щипкового захвата - 16 баллов (10 баллов до лечения), шарового захвата - 18 баллов (12 баллов до лечения), а также крупных движений руки - 9 баллов (8 балла до лечения). По шкале MAS отмечалось уменьшение тонуса в разгибателях локтевого сустава и в сгибателях запястья до 1 балла.

Таким образом, заявленный способ универсален (методика может использоваться как от первого, так и от третьего лица), а наличие усиленной виртуальной обратной связи, за счет разработанных упражнений, а так же использования в процессе выполнения движений виртуальной среды для целенаправленного двигательного обучения обеспечивает высокую эффективность восстановления двигательных нарушений.

1. Способ реабилитации двигательных нарушений, включающий проведение занятий лечебной физкультуры с обратной связью, отличающийся тем, что обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью частичного погружения субъекта в виртуальную среду посредством бесконтактного инфракрасного сенсора, при этом на экране монитора создают перед субъектом погружение от третьего лица, а именно видимость повторения движений персонажем, совершаемых субъектом в реальности, а занятие делят на 3 части: первая - упражнения, направленные на восстановление двигательной функции руки, вторая - движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья - упражнения, направленные на восстановление координации верхних и нижних конечностей в пространстве, причем во время выполнения занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента путем отведения руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятия руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения и приведения поднятой руки в стороны для определения правой и левой границы, максимально возможного сгибания и разгибания руки в локтевом суставе, сгибания бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклона корпуса вправо и влево, вперед и назад, принимая это за 100%, и при его достижении во время проведения упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию, причем длительность одного занятия лечебной физкультуры составляет не более 45 минут.

2. Способ реабилитации двигательных нарушений, включающий проведение занятий лечебной физкультуры с обратной связью, отличающийся тем, что обратную связь в процессе проведения лечебной физкультуры осуществляют с помощью полного погружения субъекта в виртуальную среду посредством очков виртуальной реальности или шлема виртуальной реальности или комнаты с панорамными экранами, при этом перед субъектом создают эффект погружения от первого лица, а именно видимость повторения движений глазами субъекта, совершаемых субъектом в реальности, а занятие делят на 3 части: первая - упражнения, направленные на восстановление двигательной функции руки, вторая - движения, направленные на восстановление двигательной функции ноги и статического баланса, третья - упражнения, направленные на восстановление координации верхних и нижних конечностей в пространстве, причем во время выполнения занятий лечебной физкультуры оценивают уровень исходной двигательной активности пациента путем отведения руки в сторону с максимально возможной амплитудой, поднятия руки перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения и приведения поднятой руки в стороны для определения правой и левой границы, максимально возможного сгибания и разгибания руки в локтевом суставе, сгибания бедра и колена перед собой с максимально возможной амплитудой, отведения ноги в сторону с максимально возможной амплитудой, наклона корпуса вправо и влево, вперед и назад, принимая это за 100%, и при его достижении во время проведения упражнения, автоматически повышают требуемый уровень активности на 10% и более относительно исходного уровня, осуществляя тем самым виртуальную сенсорную стимуляцию, причем длительность одного занятия лечебной физкультуры составляет не более 45 минут.