Интерфейс мозг-компьютер в реабилитации больных с последствиями очагового поражения головного мозга

Введение. В случае грубого пареза или плегии перспективным методом стимулирования пластичности мозга является воображение движений. Как показано во многих работах, воображение движений подчиняется тем же принципам двигательного контроля и поэтому может стимулировать те же пластические механизмы мозга, что и их реальное исполнение. Контролировать воображение движения можно при помощи интерфейса мозг-компьютер (ИМК), который преобразует ЭЭГ-сигналы мозга, возникающие при воображении движения, в команды внешнему устройству. Сигналом активности мозга в данном случае является модуляция сенсорно-моторного ритма (СМР).

Цель настоящего исследования — оценить возможности применения ИМК для реабилитации больных с центральным парезом и эффективность подобных тренировок.

Методы. В исследовании участвовали 36 пациентов с постинсультными гемипарезами, из них 26 мужчин и 10 женщин, в возрасте от 34 до 70 лет, с давностью заболевания от 1 месяца до 8 лет. В раннем восстановительном периоде находились 14 пациентов, в позднем и резидуальном — 22 пациента. Критерии отбора больных для данного исследования: мужчины или женщины в возрасте 18–80 лет, первичный инсульт или травма головного мозга, единичный очаг повреждения головного мозга, давность заболевания ≥1 мес., грубый парез или плегия в кисти, без сенсорной афазии, ≥24 баллов по MMSE, без тяжелых сопутствующих патологий.

У большинства пациентов (25 из 36) характер НМК был ишемический, у 11 из 36 — геморрагический. Очаг поражения локализовался в правом полушарии у 20 пациентов, в левом – у 14 и у 2-х пациентов в стволе головного мозга. Среди наблюдаемых больных корково-подкорковое повреждение было у 2 пациентов, а подкорковое — у 34 пациентов. У всех пациентов в клинической картине наблюдался очень грубый парез или плегия в кисти. 16 пациентов, составили основную группу, в комплексное лечение которых был включен курс ИМК-тренинга (8–10 процедур по 40 мин 3–4 мин в неделю), и 20 пациентов были включены в группу сравнения, состоящую из 20 пациентов, которые получали только традиционную комплексную терапию. Основная группа и группа сравнения были сопоставимы по возрасту, давности инсульта и степени выраженности неврологического дефицита. Все испытуемые — правши (согласно Эдинбургскому опроснику мануальной асимметрии: R>40%).

В группу контроля включено 7 здоровых добровольцев в возрасте 26-68 лет, которые также как пациенты основной группы прошли курс обучения ИМК-тренинг. Для оценки двигательной функции руки у пациентов применялась шкала ARAT, в которой оценивалась способность выполнения шарового, цилиндрического, щипкового захватов кисти, а также движений в проксимальном отделе руки. Произведен offline анализ спектрограмм и степень распознавания классификатором ментальных состояний в каждый день тренировки.

Результаты. По показателям качества управления интерфейсом (каппа Коэна и процент распознавания) отличия между основной группой и группой контроля не выявлено (р>0,05). Среди пациентов качество управления ИМК не за-висело от латерализации очага повреждения (при сравнении подгрупп пациентов с левосторонним или правосторонним гемипарезом: p=0,89), и реабилитационного периода (при сравнении пациентов в раннем или позднем и резидуальном периоде p=0,08).У пациентов с подкорковой локализации очага поражения получены 2 наиболее значимые для управления ИМК источника ЭЭГ-активности мозга («компоненты»), их топографическое распределение аналогично таковому у здоровых испытуемых и соответствует расположению представительства рук в первичных сенсомоторных областях центральной борозды коры головного мозга как здорового полушария, так и полушария с очагом инсульта. Эти 2 значимые для управления ИМК компоненты у 10 пациентов с подкорковой локализацией инсульта, так же как и у здоровых испытуемых, были связаны с реакцией десинхронизации в СМР во время воображения движения.

При обширном повреждении двигательной коры (2 пациента) в поврежденном полушарии значимой компоненты с типичной локализацией не было выявлено. Однако, у таких пациентов источник сигнала с локализацией ближе к зоне проекции Cz-электрода (область вертекса) регистрировался регулярно и был значимым для управления. Среди пациентов, как и среди здоровых испытуемых, встречались следующие варианты изменения активности мозга, с которыми было связано улучшение качества управления ИМК (овладение навыком управления ИМК): а) выделение значимых компонент с первых дней и усиление реакции десинхронизации в процессе тренировки; б) отсутствие значимых компонент в первые дни и появление их в процессе тренировки с последующим усилением реакции десинхронизации. Топографическое распределение не менялось для каждой из значимых компонент в результате тренировки.

Эффективность восстановительной терапии была выше в группе с включением в реабилитационную программу тренировки воображения движения, контролируемого интерфейсом мозг-компьютер, в особенности у пациентов в раннем восстановительном периоде. Улучшение двигательных функций в кисти (по шкале ARAT) у пациентов основной группы с давностью инсульта меньше 6 месяцев отмечено у 3 (75%) из 4 больных с плегией кисти.

Выводы.

1. У пациентов с очаговым поражением головного мозга и выраженными двигательными нарушениями в кисти независимо от давности заболевания и латерализации очага поражения оказалось возможным освоение технологии ИМК, и достигнутое качество управления интерфейсом достоверно не отличалось от данного показателя у здоровых лиц.

2. При подкорковом очаге повреждения головного мозга, локализация и спектральная плотность значимых для управления интерфейсом компонент определялись такие же, как у здоровых. При обширном повреждении двигательной коры значимая компонента в поврежденном полушарии не регистрировалась. Однако, компонента с локализацией в зоне Cz-электрода может быть регулярной и значимой для управления ИМК, в данном источнике может наблюдаться специфическая десинхронизация СМР.

3. Эффективность восстановительной терапии была выше в группе с включением в реабилитационную программу тренировок воображения движения под контролем ИМК, в особенности у пациентов с очень грубыми двигательными нарушениями кисти в раннем восстановительном периоде. Улучшение двигательных функций в кисти (по шкале ARAT) у пациентов основной группы с давностью инсульта меньше 6 месяцев отмечено в 75%.


Автор:  Мокиенко О.А., Черникова Л.А., Бобров П.Д. , Фролов А.А.
Дата публикации:  14.06.2013