Использование виртуальной реальности в реабилитации пациентов с ишемическим инсультом

Ишемический инсульт является одной из актуальных проблем отечественной медицины. Более 400000 случаев заболевания регистрируется каждый год. Ее значение определяется тем, что уровень заболеваемости остается достаточно высоким, что обуславливает существенные материальные потери.Инсульт является одной из основных причин инвалидности: 25% перенесших инсульт имеют незначительные нарушения, у 40% — умеренные и тяжелые расстройства двигательных функций, а также 10% требуют постоянного медицинского наблюдения.

Реабилитация пациентов, перенесших инсульт, заключается в комбинированном и координированном использовании медико-социальных мероприятий, направленных на восстановление физической, психологической и профессиональной активности больных.

Цель реабилитационных мероприятий — повышение качества жизни после перенесенного заболевания. Следовательно, лечебные мероприятия должны осуществляться в определенной последовательности. Известно, что процессы пластичности активируются под влиянием окружающей среды, в особенности насыщенной стимулирующими объектами. Это обуславливает необходимость введения подобных методик в широкую практику. При этом, особый акцент имеет онтогенетически обусловленная кинезиотерапия. Механизмы спонтанного восстановления у пациентов, перенесших инсульт, напоминают становление моторики ребенка в онтогенезе: сначала восстанавливается аксиальная мускулатура и проксимальные отделы конечностей, затем дистальные и тонкая моторика. По принципу использования проторенных в онтогенезе двигательных путей строится восстановительная терапия на ранних постинсультных этапах.

Выделяют следующие этапы онтогенетически обусловленной кинезиотерапии:

• Физиологические движения в осевой мускулатуре, плечевом и тазовом поясах;
• Обучение переворачиванию на обе стороны, живот, перемещению на кровати;
• Обучение тонкой моторике рук и ходьбе.

Следует отметить, что в настоящее время, в реабилитации все большее распространение получают различные компьютерные технологии, имеющие различные способы активации двигательных механизмов восстановления. В настоящее время на базе 31 ГКБ г. Москвы проводится работа по использованию виртуальной реальности у пациентов с ишемическим инсультом в острый период заболевания.

Цель использования данной методики: повышение степени эффективности реабилитации пациентов с ишемическим инсультом путем сочетания виртуальной реальности и онтогенетически обусловленной кинезиотерапии.

В основе метода — активация аксиальной мускулатуры с помощью игровой компьютерной программы в режиме 3D-реальности. Виртуальная 3D среда представляет собой реконструкцию подводного мира, который позволяет пациенту производить перемещение не в плоскости, а в пространстве. При этом, пациенту создается режим разгрузки веса при помощи сухой иммерсии. Для создания 3D-реальности применяется шлем виртуальной реальности высокого разрешения. Собственно среда 3D-реальности созданная специально для данной цели требует специальных аппаратных программных и аппаратных средств для создания пространства виртуальной реальности. В силу того, что один компьютер не в состоянии справиться с работой 3D среды и управляющей программы была применена система двух спаренных компьютеров. Один работает в режиме 3D среды, а второй занят управляющей программой. Управление движением пациента осуществляется посредством двух инерционных сенсоров, осуществляющих регистрацию поворотов в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях. Один сенсор фиксируется на голове пациента, другой в области таза (по передней поверхности живота). Головной сенсор осуществляет регистрацию поворотов головы, а тазовый — поворотов таза. Для обоих сенсоров используются две оси – вращение по вертикали и горизонтали. В процессе работы нами было обнаружено, что традиционные, применяемые в игровых средах алгоритмы управления не могут быть применены для восстановительных целей. С одной стороны эти алгоритмы не позволяют организовать пропорциональное управление (имеющего линейную зависимость от угла поворота и времени), с другой, эти алгоритмы вызывают ряд отчётливых негативных реакций даже у здоровых испытуемых в виде развития головокружения. Данные негативные последствия наблюдаются даже у лиц не склонных к морской болезни. В результате были разработаны не только новые алгоритмы управления, но и, что оказалось сложнее, алгоритмы визуализации двигательных реакций в виртуальной 3D среде. Далее нами был подобран экспериментально алгоритм управления пациентом движением в виртуальной среде, который позволяет избирательно активизировать аксиальную мускулатуру. Вращение по вертикали сенсора на голове используется для ориентации в пространстве 3D среды и задания направления движения. Вращение по горизонтали головного сенсора используется для перемещения в виртуальной среде по вертикали. Тазовый сенсор применяется для выполнения поворотов в пространстве (вертикальная ось) и задания направления движения (вперёд-назад).

Таким образом, реализовано использование сочетанного метода биологической обратной связи в виртуальной реальности для выполнения онтогенетически обусловленной кинезиотерапии у пациентов с ишемическим инсультом в острый период заболевания. Объективизация получаемых данных с помощью компьютерной обработки делает данную методику индивидуально — применимой в каждом конкретном случае.

Вся процедура благодаря наличию сенсоров, регистрирующих все три компоненты движения позволяет объективизировать функциональные возможности пациента в течении всего процесса тренировки, а так же выполнить диагностику двигательных нарушений до и после тренировки.


Автор:  Скворцова В.И., Иванова Г.Е., Суворов А.Ю., Скворцов Д.В., Климов Л.В., Кауркин С.Н., Поляев Б.Б., Цогоева И.К.
Дата публикации:  03.06.2013