Термином «биологическая обратная связь» (БОС), или «функциональное биоуправление» (ФБУ), согласно современным представлениям обозначают метод обучения самоконтролю п саморегуляции функциональных систем организма путем подачи пациенту информации о текущем состоянии контролируемой функции по каналам внешней обратной связи (акустической, визуальной и/или тактильной), обеспечиваемой специальными электронными устройствами (Коган О.Г., Найдин В.Л., 1988; Яковлев Н.М., Сметанкин Л.Л., 1991; Розенбаум Л., 1993; Пин-чук Д.Ю., Юрьева Р.Г., 1999; и др.).
Методики БОС в течение последних 15 лет прошли детальную клиническую апробацию в различных областях медицины, получили хорошее аппаратурное обеспечение и нашли широкое применение в сфере реабилитации.
При ДЦП, как уже отмечалось выше, происходит снижение резервных возможностей функциональных систем организма, в частности может снижаться функция внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы, что обусловлено как двигательными нарушениями, так и стрессорпымн реакции и хроническим психоэмоциональным перенапряжением организма.
Одной из методик, используемых при ДЦП, является оздоровительная дыхательная гимнастика, которая основана на способности человека к произвольной регуляции дыхания путем проведения дыхательных упражнений. Спектр дыхательных упражнений и программ тренировки чрезвычайно широк.
Наиболее широкое применение имеет методика ДАС-БОС (рис. 119). Это метод релаксационно-диафрагмалъного дыхания с максимальной дыхательной аритмией сердца (ДАС), или кар-диореспираторной тренировки по методу Сметанкина. С помощью этого метода происходит произвольное сознательное управление пульсом через функцию дыхания. Ребенку даются указания, как надо дышать животом, отрабатываются навыки брюшного дыхания с максимальным участием диафрагмы. После этого начинаются сеансы БОС, в процессе которых диафрагмалыюе дыхание стимулируется при помощи компьютерных игр, увлекательных игровых сюжетов. В результате тренировок дыхание становится глубоким, полноценным и ритмичным, средняя частота пульса нормализуется, возникает максимальная дыхательная аритмия, которая является основным показателем эффективности и гармонии дыхания и работы сердца, интегральным показателем функциональных резервов организма.
Формирование и тренировка релаксационно-диафраг-мального типа дыхания осуществляется с использованием аппаратно-программного комплекса путем преобразования электрофизиологических сигналов (частоты дыхания, частоты сердечных сокращений) в звуковые и зрительные сигналы обратной связи.
Рис. 119. Процедура проведения сеанса ДАС-БОС по программе "Кардио"
Клинические наблюдения свидетельствуют о целесообразности применения метода ДАС-БОС при церебральных параличах, эмоциональной лабильности, сопутствующих заболеваниях внутренних органов.
В целом эффективность использования метода БОС в лечении и реабилитации детей определяется следующими факторами: выполнение упражнений осуществляется в игровой форме, что стимулирует мотивацию к выполнению заданий, тренажерные программы имеют хорошую графику и звуковое сопровождение, что вовлекает слуховой и зрительный анализаторы.
Нарушения слуха встречается у 10-40 процентов детей с ДЦП, чаще всего это снижение слуха - нейросенсорная тугоухость, скорректировать которую можно, если купить слуховой аппарат, а также нарушение фонематического слуха.
Стабилометрия
Одним из методов биологической обратной связи является стабилометрия - исследование баланса вертикальной стойки и ряда переходных процессов посредством регистрации положения, отклонений и других характеристик проекции общего центра массы (ОЦМ) тела на плоскость опоры. Как метод исследования функции равновесия, проприоцепции, зрительного анализатора, вестибулярного аппарата и других функций организма, прямо или косвенно связанных с поддержанием равновесия, стабилометрия и ее варианты применяются в практических целях для определения наличия асимметрий опорно-двигательного аппарата, в том числе при ДЦП. Применение при нарушении функции равновесия диагностических и лечебно-реабилитационных методов, основанных на принципах биологической обратной связи посредством информации о положении и смещении ОЦМ тела, позволяет проводить эффективное восстановительное лечение.
У больных ДЦП выявляются нарушения функции равновесия разной степени. Ее тренировка проводится на тренажерах равновесия - специальных компьютерных комплексах, обеспеченных программами БОС, основанных на визуализации положения ОЦМ тела или выполнения определенных движений, направленных на его перемещение. Основным направлением тренировок является развитие навыков координации балансировочных движений в основной стойке.
Тренажеры равновесия имеют в своей структуре стабило-метрическую платформу, на которой устанавливается пациент, удерживающий вертикальную стойку, и компьютерный комплекс, преобразующий информацию о смещениях ОЦМ в визуальные сигналы на экране монитора. Основная задача пациента - удержание центра давления (ЦД) в определенной зоне па экране монитора или его перемещение путем переноса веса тела на правую или левую ногу либо на передние или задние отделы стоп.
Реабилитационные тренажеры и реабилитационные трехмерные мультимедийные компьютерные игры применяются с целью тренировки равновесия у детей и взрослых, больных ДЦП.
Реабилитационные компьютерные игры имеют высококачественную графику, реалистичные трехмерные пейзажи, звуковое сопровождение, имитируя окружающее пространство, в котором находится пациент. Используются два режима - ходьба и полет. Режим ходьбы реализуется наклонами на платформе. Наклон вперед вызывает движение вперед, наклон назад - движение назад, в стороны - повороты в стороны. Таким образом, избирая стратегию удержания равновесия, пациент управляет игрой.
Для проведения БОС посредством стабилометрических параметров используются различные статокинсзиограммы, стаби-лограммы в реальном масштабе времени. Пациент может видеть перемещения собственного центра давления на экране монитора. Имеются две степени свободы (движение по вертикали и горизонтали), поэтому представление различных целей, маркеров или других препятствий и стимулов позволяет легко организовать задание на удержание центра давления в определенной зоне или координаторные упражнения (рис. 120). Возможность легко изменять масштаб перемещения ЦД по экрану монитора регулирует сложность выполнения того или иного действия.
Применение метода стабилометрии дает возможность развивать координационные способности, точность движений, стабилизацию положения тела (удержание проекции ОЦМ тела is заданной зоне определенное время), укреплять мышечный аппарат и т.д. В процессе поиска двигательной стратегии, когда ребенок совершает различные движения, чтобы приспособиться к изменениям, происходящим на экране монитора, движения избыточные и не точные.
По мере появления двигательного навыка и его тренировки производятся все более точные и своевременные движения, при этом критерий успеха заметно увеличивается. В силу физического дефекта ребенок не может играть традиционным способом. Находясь на стабилографической платформе, пациент фактически выполняет функцию игрового манипулятора, что положительным образом сказывается на эмоциональном состоянии и двигательных возможностях.
Рис. 120. Тренировка баланса на стабилометрическом комплексе МБН
Тренажеры равновесия - это специальные компьютерные программы БОС, основное направление которых - развитие различных специализированных навыков координации балансировочных движений в основной стойке. При работе на них решаются задачи восстановления, развития опороспособности конечностей, управления движениями тела и его балансом, тренировки точности движений, времени движений (достижение цели к определенному времени), стабилизации движений (удержание ЦД в определенной зоне определенное время).
Можно построить программы тренировок:
- как простые программы, ориентированные на развитие только одного узконаправленного навыка (например, переноса тяжести с одной ноги на другую);
- как комплексные программы, направленные на овладение одновременно двумя или более навыками.
К особенностям детей младшего возраста относятся не только слабость концентрации внимания, быстрая отвлекаемость, повышенная утомляемость, но и наличие специфического двигательного стереотипа, сформированного в результате поражения головного мозга. Уже с первого занятия необходимо создать мотивацию к продолжению тренировок, используя различные мультимедийные игры. Длительность курса тренировки составляет 7-8-10 занятий в течение 14-20 дней.
Метод биологической обратной связи по электромиограмме (ЭМГ-БОС)
Использование метода БОС по ЭМГ, позволяющего осуществлять направленную коррекцию двигательных функций под объективным контролем сигналов обратной связи, привлекает внимание специалистов в области восстановительного лечения и реабилитации.
Применение этого метода ведет к формированию и целенаправленному усилению восходящего афферентного потока от работающих под контролем обратной связи мышц в ЦНС, что способствует ускоренному образованию новых функциональных связей, являющихся основой формирования двигательных навыков, выработки нового правильного стереотипа движений.
Причиной двигательных расстройств при ДЦП является нарушение взаимодействия между структурами, ответственными за управление движением, и исполнительным мышечно-суставным аппаратом.
Цель БОС по ЭМГ - нормализация этих взаимоотношений. Для этого пациенту в виде сигналов обратной связи (звуковых, визуальных) оперативно предоставляется информация о процессах, происходящих в его мышцах, контроль над которыми нарушен. Эти сигналы включаются во время появления на экране монитора определенного уровня биоэлектрической активности мышцы в виде огибающей ЭМГ, интегральной или суммарной, амплитуда которой зависит от уровня биоэлектрической активности в мышце.
Для реабилитации двигательных расстройств при ДЦП применяется пороговый способ предъявления сигналов обратной связи пациенту. Использование пороговых уровней включения сигналов позволяет дозировать мышечную нагрузку, вести объективный контроль за ходом лечебного процесса, облетает выполнение задания пациентом.
Особенно это важно при реабилитации детей, когда необходимо постоянно поддерживать высокий уровень внимания и мотивации (Богданов О.В., Пинчук Д.Ю., Михайленок Е.Л., 1990).
Показания и противопоказания
Больным в резидуальной стадии ДЦП метод ЭМГ-БОС показан:
1) при спастических формах различной степени тяжести;
2) гиперкинетической форме легкой и средней тяжести;
3) мозжечковой форме легкой и средней тяжести;
4) смешанной форме с легкой и средней степенью выраженности гиперкинетического или мозжечкового компонента.
Противопоказаниями для метода ЭМГ-БОС являются:
1) возраст до 5 лет;
2) выраженное снижение интеллекта или грубые нарушения высших корковых функций или психоэмоциональной сферы;
3) наличие органических контрактур или грубых органических изменений мышечной ткани;
4) дегенеративно-дистрофические заболевания;
5) частые эпилептические припадки;
6) общие противопоказания для ЛФК.
Сеансы БОС по ЭМГ
В процессе тренировки при правильном выполнении движения (ЭМГ выше заданного порога) включается сигнал обратной связи, если ЭМГ ниже - выключается. В компьютерных комплексах БОС пороговый уровень ЭМГ мышц выводится на экран в виде линий, графиков, телеигр, видеофильмов и т.д. Благодаря наглядности повышается роль сознательного управления тренировкой, появляется возможность дозировать и контролировать нагрузки как самим пациентом, так и персоналом (с помощью выбора пороговых уровней). Полученные в ходе сеансов БОС по ЭМГ изменения направления и интенсивности афферентных потоков от исполнительного нервно-мышечного аппарата могут быть вызваны и закреплены в долговременной памяти пациента.
Высокая адресность БОС по ЭМГ позволяет направить реабилитационный процесс по пути незамещения двигательного дефекта за счет мышц, над которыми сохранен произвольный контроль, а восстановления или воспитания управления пораженными мышечными группами. Эфферентный сигнал к контролируемой мышце регистрируется только в случае появления биоэлектрической активности в ней. Если же управляющая посылка не достигнет нужной мышцы, то даже при внешне правильно выполненном движении, по произведенном другими мышцами по типу замещения, не будет выявлено изменений характера сигналов обратной связи. Ориентируясь на эти сигналы, информирующие о тонких процессах, происходящих в нервно-мышечном аппарате при попытке выполнить то или иное движение, пациент методом проб и ошибок находит приемы, с помощью которых он обучается произвольному контролю над ранее не управляемыми функциями (рис. 121, 122).
Рис. 121. ЭМГ-БОС-тренировка передних большеберцовых мышц при эквиноварусной установке стоп
Рис. 122. ЭМГ-БОС-тренировка нижних пучков трапециевидных мышц при гемипаретической форме ДЦП и сколиозе I—II степени
БОС по ЭМГ позволяет решать следующие задачи:
- выработка кинестезии и про-приорецепции;
- снижение патологически повышенного мышечного тонуса и релаксация спастичных мышц;
- улучшение сократительной способности отдельных мы и мышечных групп;
- выработка или восстановление нормальных взаимоотношений мышц во время выполнения произвольных движений (улучшение реципрокных отношений мышц-антагонистов);
- устранение непроизвольных движений (синкинезий, гипер-кинезов, тремора).
Длительность курса тренировок зависит от возраста и состояния ребенка. Детям 5-8 лет рекомендуется курс из 10-12 сеансов по 25-30 минут ежедневно или 4 раза в неделю. Детям 9-10 лет -15-20 сеансов по 30-35 минут ежедневно или 4 раза в неделю. Старше 14 лет - также 15-20 сеансов по 30-40 минут.
Физическая реабилитация инвалидов с поражением опорно-двигательной системы. - М., 2010. - Часть II. Физическая реабилитация детей, страдающих детским церебральным параличом. Глава 4. Клинико-функциональная характеристика детского церебрального паралича. С. 360-367