Разработка программного комплекса для оценки и реабилитации двигательных нарушений у пациентов с ишемическим инсультом головного мозга

Abstract

Цель работы – разработка специализированного программного обеспечения, позволяющего воссоздавать контролируемую виртуальную среду с возможностью фиксации параметров движения человека для оценки и реабилитации двигательных нарушений у пациентов с ишемическим инсультом (ИИ) головного мозга. Материалы и методы. Для оценки влияния визуальных стимулов, воссозданных при помощи системы дополненной реальности на двигательную функцию, разработано программное обеспечение, визуализирующее данные на очках дополненной реальности и позволяющее обрабатывать данные, получаемые с сенсоров захвата движений. Исследование проводилось на базе кафедры неврологиии нейрохирургии, кафедры медицинской и биологической кибернетики СибГМУ в 2018–2019 гг. Размер выборки составил 59 пациентов с острой ИИ головного мозга в бассейне средней мозговой артерии. Курс моторной реабилитации с применением технологии дополненной реальности составил 10 дней. Длительность одной тренировки – 60 мин. Результаты. Моторная нейрореабилитация у пациентов с парезами верхних конечностей методом дополненной реальности позволяет добиться улучшения двигательных навыков. Анализ точности движений показал, что по мере увеличения количества тренировок, у пациентов увеличивается точность следования заданной траектории. Выявлено достоверное увеличение количества завершенных движений с каждой последующей тренировкой, что свидетельствует об увеличении скорости выполнения задания с течением времени реабилитации, а также о сокращении периода отдыха между выполняемыми подходами во время одной тренировки. Заключение. Разработанное специализированное программное обеспечение позволяет воссоздавать контролируемую виртуальную среду с возможностью фиксации параметров движения человека. Метод применялся для реабилитации двигательных нарушений у пациентов с ИИ головного мозга и парезами верхних конечностей. По результатам исследования выявлено достоверное увеличение точности движений, а также увеличение выносливости, что свидетельствует об эффективности используемого подхода в процессе моторной нейрореабилитации.

Objective. Development of a specialized software complex that creates a controlled virtual environment as well as to capture and calculate the movement data in the process of rehabilitation. Materials and methods. To evaluate the impact of visual stimuli created using the augmented reality system on the motor function, a software was developed that visualizes data via augmented reality glasses and processes data obtained from motion capture sensors. The study was conducted at the Department of Neurology and Neurosurgery and the Department of Medical and Biological Cybernetics of Siberian State Medical University in 2018–2019. The sample included 59 patients with acute ischemic cerebral stroke in the middle cerebral artery. The course of motor rehabilitation using augmented reality technology was ten days. The duration of one training session was 60 minutes. Results. Motor neurorehabilitation of patients with paresis of the upper extremities using augmented reality makes it possible to improve motor skills. Analysis of the accuracy of movements showed a significant increase in the value of the spectral criterion with an increase in the number of trainings, which indicates a decrease in the number of unnecessary movements during the main task. A significant increase in the number of completed movements with each subsequent training was revealed. This indicates a rise in the speed of the task over the course of rehabilitation, as well as reduction of the rest period between the attempts performed during one training session. Conclusion. The developed specialized software recreates a controlled virtual environment with the ability to register the parameters of human movement. The method was used for rehabilitation of motor disorders in patients with ischemic stroke of the brain and paresis of the upper extremities. The results of the study revealed a significant increase in the accuracy of movements, and a rise in endurance, which indicates the effectiveness of the approach in motor neurorehabilitation.