Робот для восстановления после инсульта
Роботизированный вертикализатор начинает “ходить” за человека в первые же часы после инсульта. Даже если пациент еще без сознания
Какой он бывает
В нашей стране инсульт (поражение головного мозга) уносит за год жизни порядка 300 тысяч человек – фактически население небольшого города. Сразу от кровоизлияния погибает примерно треть. В течение года умирает половина больных. И почти 80 процентов остаются инвалидами.
Врачи называют инсульт «тихим убийцей», потому что подкрадывается он неожиданно. Но только на первый взгляд. Наследственность, лишний вес, диабет и гипертония – основные «помощники» инсульта. Различают несколько его видов:
– Ишемический инсульт (80 процентов всех случаев) бывает двух видов: эмболический и тромботический. Но суть одна – просвет сосуда головного мозга чем-то закупоривается: либо сгустками крови, либо атеросклеротической бляшкой. Вследствие чего возникает нарушение кровообращения. Может пройти почти незаметно (так называемая ишемическая атака) и человек даже не поймет, что случилось. А может вызвать серьезные повреждения в мозге.
– Геморрагический инсульт – разрыв стенки сосуда из-за излишней хрупкости и кровоизлияние в мозг. В 30 процентах случаев возможен летальный исход в первые несколько часов или дней.
Главное – не допустить осложнений
– Исследования последних лет показывают: если буквально в первые часы после инсульта активизировать деятельность мозга, инвалидность можно предотвратить, – говорит главный специалист по медицинской реабилитации Национального медико-хирургического центра им. Н.И. Пирогова, к.м.н., доцент кафедры неврологии и нейрохирургии Вадим Даминов. – К тому же ранняя реабилитация помогает предотвратить грозные осложнений инсульта – пневмонию, образование тромбов, возникающих из-за неподвижности пациента.
Роботы-помощники, разработанные в Пентагоне
В реабилитации после инсульта есть несколько этапов, о которых нам рассказал Даминов:
– Раньше считалось, что ЛФК, физиотерапия, водные процедуры и прочие развивающие занятия, помогающие пациенту как-то вернуться к жизни, должны начинаться не раньше, чем через 3-4 недели после инсульта. Сейчас врачи меняют подход к проблеме: чем раньше начинается реабилитация, тем больше шансов, что нейросвязи в мозгу восстановятся. Хотя и считается, что нервные клетки не восстанавливаются (и доля истины в этом есть), но можно «нарастить» новые связи, тем самым вернув пациенту фактически все утраченные функции. Поэтому мы начинаем реабилитацию сразу после поступления пациента в отделение нейрореанимации нашего Центра патологии мозгового кровообращения НМЦХ им. Н.И.Пирогова.
Этап первый.
При ишемическом инсульте уже в первые сутки мы начинаем процесс мобилизации пациента. В этом нам помогает аппаратный комплекс ЭРИГО – принципиально новое решение в вопросах ранней реабилитации. То есть пациент может находиться даже без сознания, на аппарате искусственного дыхания, а мы уже начинаем процесс вертикализации с одновременной роботизированной механотерапией, имитирующей ходьбу. То есть реабилитация по сути начинается уже в реанимации. К сожалению, в стране таких аппаратов пока мало, буквально 2-3 десятка. Но есть надежда, что с развитием сердечно-сосудистых центров по всей стране, их станет больше.
Этап второй.
На третьи-четвертые сутки, при стабилизации состояния пациента программа реабилитации расширяется – применяются низкоинтенсивные факторы физиотерапии, избирательный массаж в электростатическом поле, функциональная стимуляция, направленная на конкретные группы мышц. Что очень важно: с каждым пациентом работает целая команда врачей – нейрореабилитолог, специалисты по двигательной реабилитации, физиотерапевт, рефлексотерапевт, логопед, нейропсихолог. Мы называем их мультидисциплинарной командой. Каждый из врачей составляет индивидуальную программу реабилитации, заставляя пациента возвращаться к жизни. В этом заключается первый этап. Он может составлять от недели до месяца. Затем больной переводится в нейрососудистое отделение.
Этап третий.
Индивидуальная кинезитерапия, речевая и нейропсихологическая реабилитация. И вот тут в «игру» или борьбу за полноценную жизнь пациента вступают роботы, восстанавливающие функцию ходьбы. Наиболее известным является ассистирующий робот – ЛОКОМАТ. У нас в стране на протяжении нескольких лет успешно «трудятся» несколько десятков таких помощников. В исследованиях 2010 – 2011 годов, проведенных с использованием функциональной магнито-резонансной томографии было выявлено, что процессы нейропластичности мозга активируются наиболее интенсивно после 400-хсот однотипных повторений, которые в отличие от инструктора способен воспроизвести робот. Продолжается процесс усовершенствования таких систем, совмещение их с аппаратами стимуляции, виртуальной реальностью и т.д. В последние годы появились роботы, восстанавливающие движения в руке – АРМЕО, АМАДЕО и другие.Многие реабилитационные технологии пришли к нам из космической медицины (нагрузочные костюмы Пингвин, Гравистат, аппараты для стимуляции опорных зон стопы и др.), из военной медицины (аппарат – Брейн Порт (Brain Port), который изначально разрабатывался для Пентагона).
«Стать дельфином» или обратная связь с организмом
Еще об одной из виртуальных технологий, которые сейчас активно разрабатываются и внедряются, рассказывала Вероника Скворцова, еще до вступления в должность министра здравоохранения. Как инициатор открытия сети сосудистых центров по всей стране, Вероника Игоревна очень много внимания уделяет профилактике и лечению инфарктов и инсультов. Смысл новой технологии заключается в объединении виртуальной реальности и так называемой системы БОС (биологически-обратная связь). Фактически бездвижному после инсульта больному на голову одевают нечто вроде шлема, датчики движения, воздействующие микротоками, прикрепляются к рукам, ногам и тазу. Человек видит картинку, будто бы он плавает в воде, как плавно и симметрично двигаются его руки и ноги. Между тем – мышцы «двигают» микротоки. Но мозг все равно получает информацию, что тело совершает какие-то движения. И запоминает, или, скорей, вспоминает, как правильно нужно двигаться. Таким образом восстанавливаются связи, отвечающие за движения. Поэтому выздоровление проходит быстрее.
– Система биологически-обратной связи прекрасно зарекомендовала себя не только в реабилитации после инсульта, но и в обычной жизни, – говорит к.м.н., врач-невролог Виктор Косс. – В работе со школьниками БОС помогает, например, улучшить память. То есть по сути, эта система усиливает восприятие, помогает запомнить даже то, что мозг почему-то отказывается запоминать, например, ноты на музыкальных инструментах, или правильно положение кисти во время рисования. То есть БОС не только отражает реально существующие способности, но и усиливает их, активизируя «спящие» отделы мозга.
ВОПРОС РЕБРОМ
А сколько же это стоит?
– Реабилитация после инсульта – не дешева, – говорит Вадим Дамирович. Стоимость одного месяца активной комплексной реабилитации (по крайне мере в Центре нарушений мозгового кровообращения) – 200-300 тысяч рублей. И эти расходы падают на плечи семьи пациента или его страховой компании. Либо, в случае реабилитации пациента с травмой головного или спинного мозга в течение первого года лечение осуществляется за счет средств бюджета по каналу оказания высокотехнологичной помощи (ВМП).
В ТЕМУ
3D, импланты и другие технологии будущего
Буквально на днях в Австралии проходил очередной Конгресс Всемирной федерации нейрореабилитации, где собрались врачи со всего мира. Обсуждали разработку новых нейротехнологий, которые смогут восстановить пораженную часть мозга, говорили о совмещении МРТ и аппаратов стимуляции, о транскраниальной магнитной стимуляции с системой навигации…
Совершенствуются импланты, которые вживляются, как в спинной, так и головной мозг, фактические заменяя пораженные клетки, беря на себя их функции. В стадии разработки 3D-очки, которые помогут огибать препятствия. А также пока еще очень дорогостоящий прибор из Японии, который прикрепляется, например, к ноге, отказывающейся ходить, и воздействует на конкретные группы мышц. Дорогой он потому что разрабатывается под каждого пациента, под каждую группу мышц индивидуально.
ВАЖНО
Первые признаки
в зависимости от того, какое полушарие мозга повреждено, симптомы могу «располагаться» справа или слева:
– Внезапная слабость или потеря чувствительности на лице, руке или ноге (особенно, если все симптомы сосредоточено на одной стороне тела), нарушение зрения на один или оба глаза, соответственно, потеря координации;
– внезапная потеря памяти – не можете вспомнить название простых вещей или имена родных;
– нарушение речи – невозможность произнести даже простых слов из-за того, что онемела часть язык и не двигаются губы.
Это все яркие признаки инсульта. Кроме того, возможна резкая головная боль, головокружение и даже рвота. Вплоть до потери сознания и даже судорог.
Читайте также “Пять симптомов микроинсульта”.
Источник
За последнее десятилетие инструменты для восстановления после инсульта и реабилитации прошли долгий путь – от видеочатов с врачами до перчаток-роботов и интерактивных видеоигр. Новые технологии восстановления после инсульта помогают связать нейропластичность1 и обучение. И в этом их ключевая роль в выздоровлении после инсульта.
Эта новая технология реабилитации предоставляет пациентам возможность получить больше времени для занятий, больше интенсивности и разнообразия по сравнению с предыдущими занятиями по тренировке движения. Не говоря уже о том, что эти новые технологии также являются более интерактивными, привлекающими внимание и они действительно помогают мотивировать пациента. Они помогают также использовать способность мозга восстанавливать себя таким образом, каким раньше мы не видели.
Как и простые упражнения, которые годами выполняли во время реабилитации, последние инструменты для восстановления после инсульта используют концепцию нейропластичности. Хотя исследователи уже много лет знают о способности мозга “переобучаться”, теперь они понимают, насколько важно начать этот процесс как можно раньше. Это связано с тем, что разрушение мозговой ткани во время инсульта на самом деле является временным триггером для остальной части мозга. И смерть тканей в результате инсульта, похоже, запускает программу саморемонта в мозгу.
После инсульта здоровая мозговая ткань возвращается в более эластичную стадию в течение одного-трех месяцев. Нейропластичность позволяет здоровой мозговой ткани создавать новые связи с пораженными мышцами и нервами в течение многих лет, но в эти первые месяцы восстановления мозг особенно открыт для формирования подобных связей. К сожалению, именно в это время организм пациента сталкивается с самыми крайними ограничениями, не позволяющими в полной мере использовать в своих интересах эластичность здоровой мозговой ткани.
И именно в это время могут помочь современные технологии. Сегодня у тех, кто пережил инсульт, больше возможностей для восстановления, чем когда-либо прежде, и многие из современных цифровых средств для реабилитации предназначены для извлечения пользы на этом раннем этапе восстановления. Другие позволяют врачам и лицам, осуществляющим уход, внимательно следить за прогрессом пациентов и предотвращать распространенные осложнения по мере восстановления движения и переобучения мозга в течение месяцев и лет после инсульта.
MIRA
MIRA – это медицинское устройство, использующее датчики слежения за движением для геймификации физической терапии и улучшения соблюдения пациентом режима лечения.
Это решение представляет собой программную платформу, которая превращает физические и когнитивные упражнения в игру, делая терапию более удобной и легкой для восприятия. Оно разработано в качестве инструмента для терапевтов, использующих внешние датчики слежения за движением для вовлечения пациентов в терапию, а также для оценки и составления отчетов о соблюдении пациентами режима лечения.
В настоящее время в системе используется сенсорная технология Microsoft Kinect для определения того, правильно ли пациенты выполняют упражнения и улучшают ли они свою работу с течением времени.
MIRA успешно применяется в ортопедической и неврологической терапии для пожилых людей. Решение MIRA содержит более 450 игр для физического и когнитивного развития, а также предоставляет возможность пациенту самому создавать упражнения в игровой форме. Контент формируется на основе клинических данных и обратной связи от терапевтов и пациентов, при этом он постоянно расширяется и совершенствуется посредством периодического обновления приложений.
Ключевым понятием MIRA является “exergame”, которая стала основой для взаимодействия между пациентом и приложением. Каждая “exergame” является результатом слияния двух ключевых компонентов: упражнения и игры.
Решение содержит инструменты для оценки диапазона движений, а также пользовательские опросники и другие средства для отслеживания активности пациентов. При этом анкеты могут быть расширены и модифицированы в зависимости от клинических потребностей.
KineQuantum
Французская фирма KineQuantum также решила использовать метод геймификации, чтобы разнообразить нудные упражнения при реабилитации после инсульта. Она разработала одноименную платформу на базе технологий виртуальной реальности, предназначенную для проведения реабилитации, ее оценки и обеспечения обратной связи. Эта система делает реабилитацию забавной и удобной для пациентов, предоставляя им в игровой манере различные режимы тренировок, а также позволяя им получить доступ к информации, показывающей, как работают эти упражнения.
Система KineQuantum использует устройство виртуальной реальности Vive и пару опциональных ручных джойстиков. Пациенту предлагается отслеживать объекты на экране с помощью движений головы, дотрагиваться до них руками, а также играть в более активные игры, например, отмахиваться от мух и стрелять пушечными ядрами в пиратский корабль. Все активности сделаны максимально веселыми, что заставляет пациента очень быстро забыть, что он на самом деле выполняет реабилитационные процедуры в рамках прописанной ему терапии. Причем в то время, когда пациент “играет” и выполняет виртуальные задачи, система измеряет различные характеристики, такие как время отклика, диапазон движений и другие аналогичные параметры.
Нейромышечный экзоскелет
Новый роботизированный ортез (устройство, необходимое для разгрузки и поддержки больных, травмированных суставов или конечностей), разработанный специалистами Политехнического университета Гонконга и получивший название “нейромышечный экзоскелет”, объединяет в себе технологии мягкой робототехники и нейромышечной электростимуляции. Он содержит электромиографические2 сенсоры, которые определяют, когда пользователь пытается задействовать поврежденную мышцу, и немедленно активируют стимуляцию, чтобы заставить эти мышцы двигаться вместе с роботизированным элементами ортеза.
В системе используются мягкие робототехнические технологии, что делает устройство легким и удобным в использовании. Компонент, закрепляемый на верхней части руки, весит всего порядка 300 г и не потребляет много электроэнергии, которую он получает из встроенной батареи. Эта батарея может работать до 4 часов подряд.
Комбинация четко настроенной по времени стимуляции с механической поддержкой руки помогает мозгу обучаться ассоциировать различные движения с намерениями пациента, существенно ускоряя таким образом процесс нейропластичности, что очень важно для правильного восстановления.
По мнению разработчиков, это устройство позволит пациентам, перенесшим инсульт, большую часть процесса реабилитации осуществлять дома, тем самым сэкономив им существенные средства.
Vivistim
Американские исследователи из Техасского университета в Далласе разработали новый терапевтический метод на базе электростимуляции блуждающего нерва, который значительно улучшает восстановление двигательных способностей у пациентов после инсульта.
Работа этого имплантируемого прибора, получившего название Vivistim, основана на том, что синхронизация стимуляции блуждающего нерва с движением повышает нейронную пластичность мозга, что в результате улучшает эффективность восстановления.
Своей разработкой ученые надеются усилить процесс формирования новых нейронных связей во время реабилитации, использовав при этом электричество. Прибор имплантируется в грудь и стимулирует блуждающий нерв, находящийся в шее. Этот нерв контролирует парасимпатическую нервную систему3, а его электронная стимуляция, по мнению ученых, помогает улучшить нейропластичность.
Исследователи объединили свой метод с традиционной физической реабилитацией и постарались очень точно синхронизировать стимуляцию нерва с движением пораженной конечности. Проведенное тестирование системы показало, что в этом случае эффективность реабилитации удваивается.
Rapael
Компания Neofest разработала “умную” перчатку Rapael, предназначенную для восстановления возможностей пострадавшей при инсульте руки. Эта перчатка, которая используется как контрольный механизм в играх при физиотерапии, работает вместе с планшетом на базе Android.
Она надевается на пострадавшую руку пользователя и для ее контроля используются датчики движения и позиционирования на пальцах и запястье. Приложение, к которому устройство подключено при помощи Bluetooth, “проводит” пациента через череду игровых и активных сцен, позволяющих тренировать мышцы руки или кисти.
Перчатки доступны для обеих рук и разных размеров, причем даже для детей. Люди могут арендовать “умную” перчатку и Android-планшет с приложением по цене $99 в месяц. Возможно, такой метод распространения и наиболее удобен для потребителей, поскольку, как правило, реабилитация занимает не более нескольких месяцев.
Ipsihand
Американские ученые из Медицинской школы университета Вашингтона в Сент-Луисе разработали управляемое с помощью мыслей устройство, получившее название Ipsihand, которое помогает людям после инсульта восстановить контроль над своими руками, причем существенно быстрее.
Для использования этой системы пользователь должен надевать “бионическую руку”, похожую на упомянутую выше перчатку Rapael, и специальную шапочку с электродами. С помощью такой шапочки сигнал о желании сжать или разжать парализованную руку передавалось на устройство, где встроенный в него компьютер усиливал сигнал, позволяющий управлять механизмом бионической руки.
Ученые обнаружили, что электрический сигнал, связанный с движением, сначала возникает в части мозга, которая находится на той же стороне, что и конечность, которой вы хотите пошевелить. Эти сигналы в свою очередь активируют другую сторону мозга, которая и отдает команду действительно произвести движение. А у человека после инсульта первоначальный сигнал теряется втуне, поскольку часть мозга, отвечающая за движение, не работает. Вот здесь и включается в дело Ipsihand.
Пациенты после 12 недель использования этого бионического устройства смогли брать кубики и строить из них башню, закручивать тоненькие трубочки вокруг большой трубки и подносить свою руку ко рту. Возможно, это мало, но на самом деле “это определяет разницу, сможет ли человек сам надеть штаны или не сможет”, говорят разработчики.
Saebo MyoTrac Infiniti
Для восстановления после инсульта пораженные нервы и мышцы больше не могут посылать или получать необходимую для движения сенсорную стимуляцию. Именно здесь может быть полезна нейромышечная электрическая стимуляция, когда к парализованным мышцам для восстановления или улучшения их функций подаются небольшие электрические импульсы
Устройство Saebo MyoTrac Infiniti использует электромиографическую триггерную стимуляцию, которая представляет собой сочетание биологической обратной связи и электрической стимуляции. Стимуляция с помощью подобных устройств подается в желаемую группу мышц (например, разгибатели пальцев, разгибатели локтей и т.д.), как только клиент деактивирует или расслабляет противоположную спастическую группу мышц (например, спастические сгибатели пальцев, сгибатели локтей и т.д.).
Сенсорная электрическая стимуляция повышает нейропластичность и активизирует участки головного мозга, помогая при реабилитации после инсульта. При этом повышается нейропластичность мозга, улучшается двигательная реабилитация пострадавшей руки.
Исследования показывают, что при подобной стимуляции низкого уровня, более сильные сигналы передаются в мозг и могут привести к улучшению функционирования и восстановления коры головного мозга.
1 Под нейропластичностью подразумевается способность нейронов регенерироваться и формировать новые нейронные связи.
2 Электромиография – диагностический метод, посредством которого специалисты оценивают функциональное состояние скелетных мышц и окончаний периферических нервов. Оценка происходит по уровню их электрической активности
3 Парасимпатическая нервная система — часть автономной нервной системы, связанная с симпатической нервной системой и функционально ей противопоставляемая, поддерживает гомеостаз. В парасимпатической нервной системе находятся ганглии (нервные узлы).
Источник