Виртуальная реальность в реабилитации двигательных функций: как цифровая среда восстанавливает физические возможности

Научная основа применения типа реабилитации, о котором пойдет речь в материале, базируется на фундаментальных принципах нейропластичности – способности мозга перестраивать свои нейронные сети в ответ на опыт и обучение. Иными словами, виртуальная реальность имитирует физическую, позволяя мозгу привыкнуть к некоторым сценариям и подготовиться к ним. Исследования показывают, что это работает.

Виртуальная реальность (VR) – это компьютерная технология, создающая полностью или частично искусственную, интерактивную, трехмерную среду, погружая пользователя в нее с помощью специального оборудования. Что же нужно для того, чтобы осуществлять VR-терапию?

В эксперименте 2019 года самарские ученые создали проект, целью которого была оценка эффективности иммерсивной виртуальной реальности (VR) как дополнительного метода восстановления двигательной функции нижних конечностей у пациентов.

В исследование были включены 33 пациента с острым ишемическим инсультом в каротидной зоне. Пациенты были рандомизированы в две группы: контрольная группа получала традиционное лечение, экспериментальная группа дополнительно получала VR-терапию с сенсорным воздействием. VR-терапия включала 10 сеансов по 15 минут каждый. Участники взаимодействовали с виртуальным окружением, пользовались предметами, имитировали бытовые ситуации, к которым им надо было подготовить нервную систему.

Результаты — На 6-й день лечения в виртуальной реальности у пациентов экспериментальной группы значительно улучшился показатель статико-локомоторной функции по шкале равновесия Берга. Иными словами, VR-терапия помогла им быстрее восстановить навыки, необходимые для безопасной ходьбы и самостоятельной жизни.

После полного прохождения курса курса реабилитации пациенты экспериментальной группы стали значительно устойчивее и подвижнее, чем контрольная группа.

Большой обзор, содержащий метаанализ 24 исследований по теме подтверждает эффективность VR и показывает, что она не уступает инструментарий физиотерапии. Физическая терапия с VR не хуже и не лучше, чем обычная ЛФК, однако ее применение может улучшить результаты комплексного лечения пациентов с инсультом при отсутствии стандартных методов реабилитации, таких как кинези- и механотерапия.

Моделирование реальности и, как следствие, нейронных сетей в головном мозге — настолько пластичный и адаптивный процесс, что помогает справиться даже с хроническими болями, возникающими в результате травм и заболеваний.

Недавно вышла большая обзорная статья, охватывающая данные 14 метаанализов, опубликованных в период с 2019 по 2024 год, в которых приняли участие в общей сложности 13 184 пациента из разных стран. Исследования были в базах данных рецензированных научных журналов PubMed или MEDLINE, Embase и Кокрейновской библиотеки.

Результаты всех исследований показали, что виртуальная реальность демонстрирует значительный потенциал в реабилитации при различных заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Она эффективно снимает боль, улучшает психологическое состояние и способствует восстановлению двигательной функции у пациентов. Пациенты, состояние которых рассматривает исследование, страдали от хронических болей в коленях, фибромиалгии, тревоги, депрессии, болью в спине, а у некоторых пациентов боль сопровождалась чувством сильного страха.

Например, одно из исследований, рассматриваемых в обзоре, показало, что у пациентов с травмами позвоночника, которые использовали виртуальную реальность для проведения реабилитации, VR-тренировки повысили показатели теста TUG на 8.3 балла (улучшился баланс).

Восстановление двигательных функций и избавление пациентов от боли — это еще не все. Исследования также показывают, что VR-программы позволяют улучшить когнитивные функции у людей, которые столкнулись с их ухудшением вследствие самых разнообразных причин.

Например, метаанализ, который рассматривает обзор исследований 1365 человек из 9 стран и 4 континентов, показал существенное улучшение когнитивных функций, которое достигается благодаря занятиям с VR. Согласно данным 30 исследований, после курса VR-терапии мышление улучшилось у большинства пациентов в среднем на 23–25% по сравнению с исходным уровнем. Внимание повысилось еще заметнее — способность удерживать и воспроизводить последовательности цифр улучшилась на 20–30%.

Также результаты исследований из обзора показали, что игровые элементы в заданиях способствуют выработке дофамина и серотонина, что позволяет лучше справляться с тревогой и депрессией. По своей сути, реабилитационная программа пациентов при помощи VR является специальной видеоигрой. Терапия использует все механизмы, доступные геймингу, и ставит их на службу восстановлению здоровья.

Обзор, опубликованный в журнале “Современные технологии в медицине”, также показывает позитивную динамику пациентов, проходящих реабилитацию с помощью VR-программ. Авторы говорят о плюсах как отечественных, так и иностранных платформ, хотя и отмечают, что не все исследования показывают колоссальную разницу в сравнении с традиционными методами восстановления.

Несмотря на впечатляющий потенциал и растущую доказательную базу, широкое внедрение VR-технологий в клиническую реабилитационную практику сталкивается с рядом существенных барьеров.

Стоимость профессиональных комплексов, включающих гарнитуру виртуальной реальности, мощные ПК/ноутбуки, системы дополнительного трекинга, специализированные контроллеры и датчики для конечностей, может достигать нескольких тысяч долларов за одну рабочую станцию.

Реабилитационные потребности пациента после инсульта кардинально отличаются от потребностей пациента с ДЦП, травмой спинного мозга или болезнью Паркинсона. Даже в рамках одной нозологии степень поражения, сохранные функции, когнитивные возможности и цели реабилитации у пациентов сильно варьируются.

Одно из главных направлений сегодня — взаимная интеграция различных средств реабилитации друг в друга. Экзоскелеты используют совместно с VR, и все это дополняется ИИ.

Технологии виртуальной реальности доказали свою высокую эффективность как мощный инструмент в реабилитации двигательных функций, основанный на принципах нейропластичности мозга. Научные данные, включая метаанализы и клинические исследования, убедительно демонстрируют, что VR не только ускоряет восстановление моторики, снижает боль и улучшает психологическое состояние пациентов после инсульта, травм опорно-двигательного аппарата и ЧМТ, но и превосходит по многим параметрам традиционные методы за счет повышения мотивации, интенсивности и функциональной направленности тренировок. Несмотря на существующие барьеры — высокую стоимость оборудования и необходимость глубокой персонализации программ — интеграция VR с экзоскелетами и искусственным интеллектом открывает перспективы для создания принципиально новых, доступных и максимально адаптированных протоколов реабилитации, способных кардинально улучшить качество жизни пациентов.